一種熔芯式金屬注射成形工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熔芯式金屬注射成形工藝，該方法包括配料、混煉、POM注射成形、合模、鑲嵌注射成形、脫模熔芯、脫脂、燒結(jié)和后處理。本發(fā)明的型芯采用POM注塑成形，成型功效高，溶芯方便，生產(chǎn)效率高，能有效解決制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬制品時(shí)的脫模和效率問(wèn)題。同時(shí)，采用本工藝制得的產(chǎn)品其內(nèi)部組織均勻、致密度高、產(chǎn)品表面光潔度好、尺寸精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，為批量生產(chǎn)小型、精密、三維形狀復(fù)雜以及具有特殊性能要求的各種金屬材料的零部件節(jié)約了大量的時(shí)間和成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種熔芯式金屬注射成形工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明金屬注射成形【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種熔芯式金屬注射成形工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬注射成形是一種將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料注射于模型中的一種成形方法，其工藝步驟是選取符合要求的金屬粉末和粘結(jié)劑，然后在一定溫度下用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒎勰┖驼辰Y(jié)劑混合成均勻的喂料，經(jīng)制粒后在注射成形，獲得的成形坯經(jīng)脫脂處理后燒結(jié)至密化成為最終產(chǎn)品。而現(xiàn)有的金屬注射成形加工工藝，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、厚度較薄、重量在0.1?200g的金屬結(jié)構(gòu)件成形較為困難，且成形后的成品表面光潔度差，尺寸精度低，制品的致密度低，材料的適用范圍窄，加之金屬注射成形工藝需要模具進(jìn)行注射成形，對(duì)于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的部件，則存在模具制造難度高、成型困難、加工成本較高、加工的方法較為繁瑣的缺點(diǎn)，更有甚者無(wú)法用模具注射成形，即使成形后，脫模也較為困難，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，且生產(chǎn)效率低。因此，研制開(kāi)發(fā)一種制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬制品的方法簡(jiǎn)單、制模、脫模容易、生產(chǎn)效率高、適用范圍廣的熔芯式金屬注射成形工藝是客觀需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬制品的方法簡(jiǎn)單、制模、脫模容易、生產(chǎn)效率高、適用范圍廣的熔芯式金屬注射成形工藝。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種熔芯式金屬注射成形工藝，其特征在于，包括以下步驟:
①配料:將顆粒粒度為0.5?IOum的金屬粉末和熱固性塑料粘結(jié)劑按8?11:1?1.5的比例配料；
②混煉:將配制好的混合物放入混料器中，在轉(zhuǎn)速為20?30r/min、溫度為180?2000C的工況下混煉2?4小時(shí)，混料好的料經(jīng)兩次片狀、棒狀擠壓制粒，使喂料進(jìn)一步均勻、密實(shí)，得到適于注射的粒狀喂料；
③POM注射成形:成形前對(duì)POM材料干燥5?6h，干燥溫度為80?90°C，然后將POM材料加入到壓型機(jī)內(nèi)，利用壓型機(jī)將POM材料澆注入預(yù)先設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模具中制得型芯，澆注過(guò)程中，其注射壓力為12?16MPa，溫度為100?250°C，澆注時(shí)間為20?30s ；
④合模:將澆注成形的型芯在定位機(jī)構(gòu)的導(dǎo)引下精確的嵌入到外模內(nèi)；
⑤鑲嵌注射成形:利用注射成形機(jī)將混煉后制得的顆粒注射到合模后的模腔內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻固化后，得到成形品，注射過(guò)程中，注射壓力為8?lOOMPa，注射溫度為80?165°C，保壓壓力為50?70MPa，保壓時(shí)間2?5s，冷卻時(shí)間10?20s ；
⑥脫模熔芯:打開(kāi)外膜，取出帶型芯的內(nèi)模制件，加熱熔化型芯；
⑦脫脂:采用熱脫脂技術(shù)對(duì)工件中的粘結(jié)劑進(jìn)行脫脂處理，脫脂的溫度為150?400°C，脫脂的時(shí)間為2?6h ;
⑧燒結(jié):對(duì)脫脂后的成形品在真空條件下進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)的溫度為1200?1800°C，燒結(jié)的時(shí)間:15?18h ；
⑨后處理；對(duì)燒結(jié)后的成形品進(jìn)行整形、熱處理和表面處理。
[0005]上述所述工藝中所述的POM材料俗稱(chēng)聚甲醛，學(xué)名聚氧化聚甲醛，又稱(chēng)賽剛、特鋼，它是以甲醛等原料聚合所得。其中的聚甲醛均聚物POM-H和聚甲醛共聚物POM-K都是高密度、高結(jié)晶度的熱塑工程塑料，具有良好的物理、機(jī)械和化學(xué)性能，尤其具有良好的耐摩擦性能，可以在-40?100°C的溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，加之POM材料屬于結(jié)晶性塑料，其熔點(diǎn)較為明顯，一旦達(dá)到熔點(diǎn)，熔體粘度就會(huì)迅速下降，當(dāng)溫度超過(guò)一定限度或熔體受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)引起分解，因此POM材料主要用于齒輪，軸承，汽車(chē)零部件、機(jī)床、儀表內(nèi)件等起骨架作用的產(chǎn)品。但POM材料不適于用在具有酸性、堿性和有紫外線(xiàn)輻射的場(chǎng)合。
[0006]采用上述的成形工藝，其關(guān)鍵在于型芯的成形采用POM注塑成形，其工藝比較簡(jiǎn)單，適用范圍廣，不但可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜產(chǎn)品的快捷注塑成型，而且由于POM材料在190?230°C左右溫度下容易被分解，制得的產(chǎn)品脫模比較容易，大大提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，采用本工藝制得的產(chǎn)品其內(nèi)部組織均勻、致密度高、產(chǎn)品表面光潔度好、尺寸精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，為批量生產(chǎn)小型、精密、三維形狀復(fù)雜以及具有特殊性能要求的各種金屬材料的零部件節(jié)約了大量的時(shí)間和成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均實(shí)施例屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0008]實(shí)施例1:
本方法的具體步驟如下:
①配料:將顆粒粒度為0.5?IOum的金屬粉末和熱固性塑料粘結(jié)劑聚乙烯按8:1的比例配料；
②混煉:將配制好的混合物放入混料器中，在轉(zhuǎn)速為20?30r/min、溫度為180?200°C下混煉2?4小時(shí)，混料好的料經(jīng)兩次片狀、棒狀擠壓制粒，使喂料進(jìn)一步均勻、密實(shí)，得到適于注射的粒狀喂料；
③POM注射成形:選用的POM材料為Ρ0Μ-Η，成形前對(duì)POM-H材料干燥5?6h，干燥溫度為80?90°C，然后將POM材料加入到壓型機(jī)內(nèi)，利用壓型機(jī)將POM-H材料澆注入預(yù)先設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模具中制得型芯，澆注過(guò)程中，其注射壓力為12MPa，溫度為100°C，澆注時(shí)間為20s ；
④合模:將澆注成形的型芯在定位機(jī)構(gòu)的導(dǎo)引下精確的嵌入到外膜內(nèi)；
⑤鑲嵌注射成形:利用注射成形機(jī)將混煉后制得的顆粒注射到合模后的模腔內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻固化后，得到成形品，注射過(guò)程中，注射壓力為8MPa，注射溫度為165°C，保壓壓力為50MPa，保壓時(shí)間2s，冷卻時(shí)間10 ；
⑥脫模熔芯:打開(kāi)外膜，取出帶型芯的內(nèi)膜制件并放置于高溫烘箱中，加熱使得型芯全部熔化而制得得到金屬制品，型芯的熔化溫度為190?230°C ；
⑦脫脂:采用熱脫脂技術(shù)對(duì)工件中的粘結(jié)劑進(jìn)行脫脂處理，脫脂的溫度為150°C，脫脂的時(shí)間為6h ；
⑧燒結(jié):對(duì)脫脂后的成形品在真空條件下進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)的溫度為1200°C，燒結(jié)的時(shí)間:18h ；
⑨后處理；對(duì)燒結(jié)后的成形品進(jìn)行整形、熱處理和表面處理。
[0009]上述實(shí)施例1的工藝簡(jiǎn)單，型芯在200°C的條件下完全被分解，且制得的產(chǎn)品，表面質(zhì)量好，尺寸精度高，其公差為±0.3%，內(nèi)部致密度高可達(dá)96%，組織均勻、性能優(yōu)異。
[0010]實(shí)施例2:
①配料:將顆粒粒度為0.5?IOum的金屬粉末和熱固性塑料粘結(jié)劑醋酸乙烯按9:1.2的比例配料；
②混煉:將配制好的混合物放入混料器中，在轉(zhuǎn)速為20?30r/min、溫度為190°C下混煉2?4小時(shí)，混料好的料經(jīng)兩次片狀、棒狀擠壓制粒，使喂料進(jìn)一步均勻、密實(shí)，得到適于注射的粒狀喂料；
③POM注射成形:選用的POM材料為Ρ0Μ-Κ，成形前對(duì)POM-K材料干燥5?6h，干燥溫度為80?90°C，然后將POM材料加入到壓型機(jī)內(nèi)，利用壓型機(jī)將POM-K材料澆注入預(yù)先設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模具中制得型芯，澆注過(guò)程中，其注射壓力為14MPa，溫度為180°C，澆注時(shí)間為25s ；
④合模:將澆注成形的型芯在定位機(jī)構(gòu)的導(dǎo)引下精確的嵌入到外膜內(nèi)；
⑤鑲嵌注射成形:利用注射成形機(jī)將混煉后制得的顆粒注射到合模后的模腔內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻固化后，得到成形品，注射過(guò)程中，注射壓力為50MPa，注射溫度為120°C，保壓壓力為60MPa，保壓時(shí)間4s，冷卻時(shí)間15s ；
⑥脫模熔芯:打開(kāi)外膜，取出帶型芯的內(nèi)膜制件并放置于高溫烘箱中，加熱使得型芯全部熔化而制得得到金屬制品，型芯的熔化溫度為180?210°C ；
⑦脫脂:采用熱脫脂技術(shù)對(duì)工件中的粘結(jié)劑進(jìn)行脫脂處理，脫脂的溫度為250°C，脫脂的時(shí)間為4h ；
⑧燒結(jié):對(duì)脫脂后的成形品在真空條件下進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)的溫度為1600°C，燒結(jié)的時(shí)間:17h ；
⑨后處理；對(duì)燒結(jié)后的成形品進(jìn)行整形、熱處理和表面處理。
[0011]上述實(shí)施例1的工藝簡(jiǎn)單，型芯在200°C的條件下完全被分解，且制得的產(chǎn)品，表面質(zhì)量好，尺寸精度高，其公差為±0.4%，內(nèi)部致密度高可達(dá)99%，組織均勻、性能優(yōu)異。
[0012]實(shí)施例3:
①配料:將顆粒粒度為0.5?IOum的金屬粉末和熱固性塑料粘結(jié)劑聚甲醛按11: 1.5的比例配料；
②混煉:將配制好的混合物放入混料器中，在轉(zhuǎn)速為20?30r/min、溫度為200°C下混煉2?4小時(shí)，混料好的料經(jīng)兩次片狀、棒狀擠壓制粒，使喂料進(jìn)一步均勻、密實(shí)，得到適于注射的粒狀喂料；
③POM注射成形:選用的POM材料為Ρ0Μ-Κ，成形前對(duì)POM-K材料干燥5?6h，干燥溫度為80?90°C，然后將POM-K材料加入到壓型機(jī)內(nèi)，利用壓型機(jī)將POM-K材料澆注入預(yù)先設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模具中制得型芯，澆注過(guò)程中，其注射壓力為16MPa，溫度為250°C，澆注時(shí)間為30s ； ④合模:將澆注成形的型芯在定位機(jī)構(gòu)的導(dǎo)引下精確的嵌入到外膜內(nèi)；
⑤鑲嵌注射成形:利用注射成形機(jī)將混煉后制得的顆粒注射到合模后的模腔內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻固化后，得到成形品，注射過(guò)程中，注射壓力為lOOMPa，注射溫度為165°C，保壓壓力為70MPa，保壓時(shí)間5s，冷卻時(shí)間20s ；
⑥脫模熔芯:打開(kāi)外膜，取出帶型芯的內(nèi)膜制件并放置于高溫烘箱中，加熱使得型芯全部熔化而制得金屬制品，型芯的熔化溫度為180?210°C ；
⑦脫脂:采用熱脫脂技術(shù)對(duì)工件中的粘結(jié)劑進(jìn)行脫脂處理，脫脂的溫度為400°C，脫脂的時(shí)間為2h ；
⑧燒結(jié):對(duì)脫脂后的成形品在真空條件下進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)的溫度為1800°C，燒結(jié)的時(shí)間:15h ；
⑨后處理；對(duì)燒結(jié)后的成形品進(jìn)行整形、熱處理和表面處理。
[0013]上述實(shí)施例3的工藝簡(jiǎn)單，型芯在206°C的條件下完全被分解，且制得的產(chǎn)品，表面質(zhì)量好，尺寸精度高，其公差為±0.5%，內(nèi)部致密度高可達(dá)97%，組織均勻、性能優(yōu)異。
【權(quán)利要求】
1.一種熔芯式金屬注射成形工藝，其特征在于，包括以下步驟: ①配料:將顆粒粒度為0.5?IOum的金屬粉末和熱固性塑料粘結(jié)劑按8?11:1?1.5的比例配料； ②混煉:將配制好的混合物放入混料器中，在轉(zhuǎn)速為20?30r/min、溫度為180?2000C的工況下混煉2?4小時(shí)，混料好的料經(jīng)兩次片狀、棒狀擠壓制粒，使喂料進(jìn)一步均勻、密實(shí)，得到適于注射的粒狀喂料； ③POM注射成形:成形前對(duì)POM材料干燥5?6h，干燥溫度為80?90°C，然后將POM材料加入到壓型機(jī)內(nèi)，利用壓型機(jī)將POM材料澆注入預(yù)先設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模具中制得型芯，澆注過(guò)程中，其注射壓力為12?16MPa，溫度為100?250°C，澆注時(shí)間為20?30s ； ④合模:將澆注成形的型芯在定位機(jī)構(gòu)的導(dǎo)引下精確的嵌入到外模內(nèi)； ⑤鑲嵌注射成形:利用注射成形機(jī)將混煉后制得的顆粒注射到合模后的模腔內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻固化后，得到成形品，注射過(guò)程中，注射壓力為8?lOOMPa，注射溫度為80?165°C，保壓壓力為50?70MPa，保壓時(shí)間2?5s，冷卻時(shí)間10?20s ； ⑥脫模熔芯:打開(kāi)外膜，取出帶型芯的內(nèi)模制件，加熱熔化型芯； ⑦脫脂:采用熱脫脂技術(shù)對(duì)工件中的粘結(jié)劑進(jìn)行脫脂處理，脫脂的溫度為150?400°C，脫脂的時(shí)間為2?6h ; ⑧燒結(jié):對(duì)脫脂后的成形品在真空條件下進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)的溫度為1200?1800°C，燒結(jié)的時(shí)間:15?18h ； ⑨后處理；對(duì)燒結(jié)后的成形品進(jìn)行整形、熱處理和表面處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔芯式金屬注射成形工藝，其特征在于:步驟①中所述熱固性塑料粘結(jié)劑可以為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸乙烯、聚甲醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔芯式金屬注射成形工藝，其特征在于:步驟③中所述的POM材料為Ρ0Μ-Η。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔芯式金屬注射成形工藝，其特征在于:步驟③中所述的POM材料為POM-K。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔芯式金屬注射成形工藝，其特征在于:Ρ0Μ-Η注射的溫度為190?230°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熔芯式金屬注射成形工藝，其特征在于:Ρ0Μ-Κ注射的溫度為190?210。。。
【文檔編號(hào)】B22F3/115GK103962559SQ201410167394
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】陳云, 張士榮, 李朝建, 巫和軍 申請(qǐng)人:曲靖中銘科技有限公司