金属粉末注射成型法未来形态渐露端倪0

金属粉末注射成型法--未来形态渐露端倪

金属粉末注射成型法--未来形态渐露端倪 2011年12月10日 来源： 不消24小时，就能将稀疏的金属混合物变为坚硬、锋利的切削刀片，而获得这种形状是其它方法根本无法做到的。山特维克可乐满运用金属粉末注射成型法（MIM），成功开发出这一独特的生产工艺。而这个工艺仍在不断优化——未来技术就在此处渐露端倪。 在山特维克可乐满位于斯德哥尔摩的工艺实验室中，风机不停地转动着，人们可以听到注模机在注射成型时有规律地发出的“噔”的一声。研发部正进一步对MIM工艺进行开发，而该工艺已催生了2003年推出市场的CoroCut 3切削刀具。 山特维克可乐满在斯德哥尔摩的研究员兼项目经理Peter Samuelson表示：“我们一直在开发各种工艺参数，以优化工艺和产品。对产品质量日益提高的要求导致对实际产品开发工艺的要求也越来越高。” MIM是指金属粉末注射成型。简单来说，就是将化合物（混合材料）喷入或注入模具或塑形工具中。使用注射成型法来生产各种零件并非新意——它在塑料工业中早已得到应用。 山特维克可乐满开发MIM工艺已有10年历史。生产CoroCut 3时，先将金属粉末和塑料粉末混合，然后再注入模中。这种混合物在室温下呈固态，先将其倒进一个内有螺杆的圆筒，此时螺杆开始旋转。旋转运动将混合物推向“螺杆”顶端，与此同时混合物被加热，并从固体变成半液体，这种物质称为“坯料”。在圆筒的远端，不断增加的压力将螺杆推回圆筒内，直至达到合适的坯料量。然后将温度达到大约150～180℃的坯料注入刀具模中。 由于刀具模的温度比坯料的温度低很多，于是坯料在模中固化。CoroCut 3的固化过程一般需时l5秒，然后由机器人取出工件，并将其放置在一个石墨盘上。 但是今天却由注模操作员Cecilia Ekholm用手工方法取出工件。在研发部研究员Karin Olofsson的帮助下，她测试了优化工件处理时所需的坯料注入量、温度以及激冷时间。 Ekholm通过一个控制盘来修改温度和坯料量设置。当工件固化后，她便戴上白色棉质手套取出工件。她说，“这样我就不会被烫伤，因为它们还是挺热的。” 从注模上取下的工件非常脆弱，用手指拿着就可能破碎。而塑料只是一种粘结剂，需要去除。这意味着“生坯”需要进一步加工。 去除粘结剂时，工件上会出现开气孔以促进烧结工序，工件在烧结过程中受到压缩。而在烧结时，工件在炉中加热至大约l400℃，这样工件便会缩小18％～20%，在烧结后就能保持形态的均匀。 Peter Samuelson说，“如果工件的体积为1公升，烧结后就只剩下约550ml，换句话说，烧结会导致材料浓缩或收缩，以达到理想的硬度、耐久性、韧性等不同特性。” 经过大约10～l2小时便完成烧结，再对工件进行轻微加工，并对各个边缘部位精加工，然后才上涂层。 Peter Samuelson解释说，“在粉末压制过程中，我们通常需要花更多时间对边缘部位进行磨削和刃磨，然后才上最后的涂层。但是使用MIM工艺就无需进行如此完整的精加工。注射成型法的好处是，我们只需一个步骤就可以制造出复杂的槽形或产品，达到精加工或半精加工的质量。我们可以直接接近最终目标，这就是我们选择MIM的真正原因。” 最初运用MIM，是为了制造出具有复杂槽形的产品，这不可能通过传统的粉未压制方法来实现。但采用MIM的困难之一是，实际的刀具模并不容易生产。 Samuelson说，“我们所希望得到的复杂槽形往往需要相对复杂的刀具模，因为移动部件造就了这种形状，这就需要制造工艺的高度精确。” 起初，只由3名工作人员参与MIM项目，而现在这个项目共有8人：一名工程师负责刀具模的建构，两名操作员负责实际的注射成型，一名研究员对粘结剂系统进行研究，另外还有大约3人担任不同零件的项目经理，以及1人负责测量技术和测量设备——制造工艺的每一部分都要用研发部开发的不同测量方法进行检验。这样才能确保产品和制造工艺的持续发展。 山特维克可乐满与其它研究机构合作开发MlM Peter Samuelson说，“从一开始，我们就针对注射成型法在大学和研究机构进行全面的调查。我们的合作伙伴中就包括查尔姆斯（Chalmers）理工大学。” 公司与这所大学合作测试了多种不同的粘结剂，但是都没有达到应有的标准。Samuelson说，“我们现在使用的粘结剂是公司自主开发的，并享有专利权。我认为在公司内部进行这种开发非常普遍，因为实验人员已经掌握了产品特性的具体知识。” 推向市场的第一款MIM产品是CoroCut 3，该产品家族包括12种不同的产品，分别在刀片宽度和长度、公差、槽形上有所区别，另外也可以根据客户需要提供刀具定制服务。 山特维克可乐满的CoroCut 3项目经理Hakan Eriksson表示，“CoroCut 3的独特之处在于切削刃的性能表现，在这方面我们无可匹敌。我们几乎完全无须精加工，尽管这样，我们还是能有非常锋利的切削刃。” “我们的客户主要来自大规模生产的制造业以及球轴承工业，但也包括小零件加工业。对客户而言，他们还有另外一个好

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