粉末注塑成型(PIM):創新的生產工藝

瀏覽次數: 日期:2011年3月1日 10:53
PIM:複雜製件高速製造的新工藝

傳統的金屬製件成型的方法包括有機加工、失臘鑄造、壓力鑄造、粉末冶金法等,PIM注射成型技術則具有適應更複雜產品、無需表麵處理、密度一致、外形穩定、物料選擇多樣化、適合更大批量生產,以及物料損耗最小等特點。

據Haupt介紹,如今,用陶瓷或金屬粉末製造注塑成型零件的應用領域包括汽車工業(製造軸承、閥門、搖臂等)、刀具工業(製造鑽孔和銑削刀具)、磁鐵生產、紡織工業、高性能陶瓷領域、精密工程、醫療技術和陶瓷工業。目前,這類主要用於以自動化生產方式進行的大批量生產,以及幾何結構複雜的產品之生產。

然而,與傳統的成型方法比較,采用PIM注塑成型技術生產的物料成本較為昂貴,加之需要脫脂工序,因此能夠成型的製件較小,目前這種方法還主要應用於一些特殊和高檔的應用領域。

PIM注塑成型技術與裝備

PIM注塑成型的原料首先需要由粉末原料和粘合劑均勻地混合,然後進行造粒。粒料先經注射成型後得到綠件,而綠件經脫脂(除去其中的粘合劑)後得到棕件,再經過燒結而得到成品。其加工過程涉及的設備包括混料設備、注塑成型機、脫脂設備、燒結爐等。

PIM注塑機

PIM注塑成型機是PIM注塑的關鍵設備。對於PIM注塑而言,為了獲得高質量和穩定的產品,須要求注射速度死循環調控和保壓壓力死循環調控,同時還要求螺杆采用精確定位,以便更有效調控螺杆加速和製動。據Arburg介紹,針對這一領域經過相應配置的ALLROUNDER機械,可以滿足粉末材料加工的需求。

Haupt表示:“通過連續的過程控製,可以保證零件具有恒定的品質,而生產複雜的成型零件隻需要很短的準備時間,並且實際上不會產生廢料,也不需要昂貴的後加工。”

PIM材料與加工

對於PIM粒料而言,要求每粒材料均被粘合劑包裹,粒料之間亦不互粘,材料除了可儲存備用外,而且顆粒結構一致。目前,全球PIM材料的主要供貨商有:美國Advanced Metalworking Practices、美國Aquamim Feedstocks、德國BASF、德國Imeta、德國Inmatec、日本Tosoh等。

BASF香港銷售經理Alessandro Pistillo介紹了BASF的Catamold粒料,並展示其成型過程的具體特點,以及對設備和模具的要求。他同時特別強調PIM注射對於螺杆定位設置精度的特殊要求。對於模具,他指出:“模具加工時的表麵溫度要求120℃-140℃,因此需要考慮增加模具的加熱器,並推薦采用酚醛樹脂隔熱板。至於注射模具的噴嘴和流道,則要保持盡可能的短,而澆口則應該盡可能越大越好(0.4-3mm)。”

PIM 注塑成型的典型應用

Haupt還特別介紹了目前已經應用PIM技術的一些實例,包括牙齒矯形器、外科手術鉗、汽車部件、筒狀鎖、Maerklin火車輪(精密玩具)、微型齒輪、字盤輪、插座、內窺鏡部件、套圈、外科手術刀、鉗子、刀、研磨盤、醫療用探測頭、帶內螺紋磨床部件、磁芯、雙物料瓷杯、氣輔注塑瓷匙等。

PIM 材料:金屬類

常用材料選擇:Fe、FeNi2、100Cr6;17-4PH、316L、420、PANACEA;WC/Co (硬金屬);鈦、銅、金;FeNdB(磁鐵)

PIM 材料:陶瓷類

常用材料選擇:Al2O3、ZrO2、Al2O3/ZrO2、Si3N4、AIN;瓷器;Ferrits(磁芯)

金屬類和陶瓷類的特點要求:好的特性 - 球狀;粉末顆粒大小均勻度分布小;粉末細。盡量避免 - 有氣孔的粉末(海綿狀);粉末顆粒大小均勻度分布大;粉末粗糙

PIM 材料:粘合劑

特點要求:脫脂後產品不變形、脫脂後不留殘餘物、與粉末原料並不發生化學作用、混合後不分離等。

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