MIM简介及基本流程

金属粉末注射成形金属粉末注射成型技术(MetalPowderInjectionMolding，简称MIM)是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺过程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制粒后在加热塑化状态下(～150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比，具有精度高、组织均匀、性能优异，生产成本低等特点，其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。因此，国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命，被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。

MIM始于20世纪70年代末，其工艺包括产品设计、模具设计、质量检测、混炼、注射、脱脂、烧结、二次加工等8个重要环节。随着研究的不断深入以及新型粘结剂的开发、制粉技术和脱脂工艺的不断进步，到90年代初已实现产业化。当前，MIM已经被被誉为"国际最热门的金属零部件成形技术"之一。

历史与现状

美国加州Parmatech公司于1973年发明，八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术，并得到迅速推广。特别是八十年代中期，这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展，每年都以惊人的速度递增。到目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十分积极，并且表现突出，许多大型株式会社均参与MIM工业的推广，这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工--爱普生、大同特殊钢等。目前日本有四十多家专业从事MIM产业的公司，其MIM工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。到目前为止，全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作，MIM技术也因此成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域，被誉为世界冶金行业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展的主方向。机械配件工艺品不锈钢胡椒磨磨芯链轮.皮带轮.含油轴承.铰肉机刀盘汽车发动机油泵齿轮气动电动工具零件汽车玻璃升降器齿轮玩具五金配件汽车减振器部件粉末冶金结构件冰箱和空调压缩机的粉末冶金件(上轴承）冰箱和空调压缩机的粉末冶金件冰箱和空调压缩机的粉末冶金件机械结构类轴承座连杆凸轮冰箱和空调压缩机的粉末冶金件（活塞）笔记本电脑铰链转角金属粉末注射成形MIM制品MIM工艺手机类产品锁配件(锁头.锁舌.按键.复杂异形部件MIM金属注射成型产品工艺特点

金属粉末注射成型技术是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科透与交叉的产物，利用模具可注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速准确地将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品，并可直接批量生产出零件，是制造技术行业一次新的变革。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构件的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。工艺流程金属粉末+粘结剂→混炼→注射成形→脱脂→烧结→后处理

MIM工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm；从理论上讲，颗粒越细，比表面积也越大，易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于40μm的较粗的粉末。

有机胶粘剂作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性，也就是说带动粉末流动的载体。因此，粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对有机粘接剂要求：

1.用量少，用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性；

2.不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；

3.易去除，在制品内不残留。成型原原理注射成成型工工艺原原理示示意图图1-模模具；；2-喷嘴嘴；3-料料筒；；4-分流流梭；；5-料斗斗；6-注注射柱柱塞注射成成型工工艺条条件包括闭闭模、、加料料、塑塑化、、注射射、保保压、、固化化(冷冷却定定型)、开开模出出料等等工序序。而而成型型温度度、注注射压压力（（包括括注射射速度度）、、成型型周期期（包包括注注射、、保压压、固固化时时间））被称称为注注射成成型工工艺的的“三三大工工艺条条件””。当当然要要顺利利完成成整个个注射射过程程需一一步一一步地地加以以控制制。(1））加料料及剩剩余量量加料：：一般般要求求定时时、定定量、、均匀匀供料料。剩余量量：保保证每每次注注射后后料筒筒底部部有一一定剩剩余的的物料料剩料的的作用用：a、传传压；；b、、补料料（收收缩后后的补补料））剩料一一般控控制在在10～20mm，，不能能太多多，太太少。。太多：：注射射压力力损失失大，，剩料料受热热时间间太长长，易易发生生分解解或固固化等等。太少：：起不不到很很好的的传压压作用用，模模腔内内物料料受压压不足足。(2)成型型温度度成型温温度包包括：：料筒筒、喷喷嘴、、模具具温度度。成成型温温度是是三大大工艺艺条件件之一一，关关系到到物料料的塑塑化、、流动动性、、充模模等工工艺条条件。。应考考虑以以下因因素：：1、注注射成成型机机的种种类螺杆式式注射射成型型机所所需的的料筒筒温度度比柱柱塞式式低。。原因：：a、、螺杆杆式成成型机机料筒筒内的的料层层较薄薄；b、物物料在在螺杆杆推进进的过过程中中不断断翻转转，有有利于于传热热；c、物物料翻翻转运运动，，受剪剪切力力作用用，自自身摩摩擦生生热。。2、产产品厚厚度对薄壁壁制品品要求求物料料有较较高的的流动动性才才能充充满模模腔，，因此此需较较高的的成型型温度度；相相反厚厚壁制制品成成型温温度可可低一一些。。判断料料筒喷喷嘴温温度的的两种种方法法：a、熔熔体对对空注注射法法。脱脱开模模具，，用低低压注注射，，观察察料流流，是是否毛毛糙、、变色色、起起泡,料流流表面面光滑滑者表表明温温度合合适。。b、产产品直直观分分析法法。对对试生生产制制品观观察有有无毛毛糙、、波纹纹、气气泡等等弊病病。对于热热塑性性粘结结剂，，料筒筒温度度略高高于喷喷嘴温温度，，高于于模具具温度度。对于热热固性性粘结结剂，，模具具温度度略高高于喷喷嘴温温度，，高于于料筒筒温度度。3、注注射料料的品品种和和性能能(3)螺杆杆转速速及背背压必须根根据所所选用用的粘粘结剂剂热敏敏程度度及熔熔体粘粘度进进行调调整。。转速慢慢：塑塑化好好，物物料易易降解解、早早期固固化。。转速快快：有有利于于塑化化，但但物料料停留留时间间短可可能塑塑化不不够。。还可可使纤纤维变变短。。背压：：指螺螺杆转转动推推进物物料塑塑化时时，传传给螺螺杆的的反向向压力力。背压的的作用用：能能使物物料在在运动动过程程中不不断排排出空空气和和挥发发物，，并使使物料料逐渐渐密实实。背压过过小起起不到到以上上作用用，背背压大大，功功率消消耗大大，并并在物物料温温度较较低时时能使使纤维维粉化化，影影响制制品性性能。。图12-21背压压与玻玻璃纤纤维长长度的的关系系。(4)注射射速度度及注注射压压力注射压压力大大小与与注射射机种种类、、物料料流动动性、、模具具浇口口尺寸寸、产产品厚厚度、、模具具温度度及流流程等等因素素有关关。一般注注射压压力略略高于于热塑塑性塑塑料的的注射射压力力。保压的的作用用：使使制品品冷却却收缩缩时得得以补补料，，尺寸寸准确确，表表面光光洁，，有利利于消消除气气泡。。保压压时间间一般般0.3～～2分分钟，，特厚厚制品品可达达5～～10分钟钟。注射射速速度度与与注注射射压压力力、、温温度度、、模模口口尺尺寸寸等等因因素素有有关关。。注注射射速速度度慢慢不不利利于于充充模模，，生生产产效效率率低低，，注注射射速速度度过过快快易易混混入入气气泡泡。。需需通通过过实实际际实实验验确确定定。。(5)成成型型周周期期成型型周周期期即即完完成成一一次次注注射射成成型型制制品品所所需需的的时时间间。。包包括括：：1））注注射射加加压压时时间间（（保保压压时时间间、、注注射射时时间间））；；2））冷冷却却时时间间（（模模内内冷冷却却或或固固化化时时间间））；；3））其其他他时时间间（（开开模模、、取取出出制制品品、、涂涂脱脱模模剂剂、、安安放放嵌嵌件件、、闭闭模模等等时时间间））。。成型型周周期期是是提提高高生生产产率率的的关关键键，，在在保保证证产产品品质质量量的的前前提提下下，，应应尽尽量量缩缩短短成成型型周周期期。。制品品后后处处理理作用用提高高制制品品的的尺尺寸寸稳稳定定性性，，消消除除内内应应力力分类类热处处理理调湿湿处处理理（1））热热处处理理热处处理理的的实实质质：：迫迫使使冻冻结结的的分分子子链链松松弛弛，，凝凝固固的的大大分分子子链链段段转转向向无无规规位位置置，，消消除除部部分分内内应应力力，，提提高高结结晶晶度度，，稳稳定定结结晶晶结结构构，，提提高高弹弹性性模模量量，，降降低低断断裂裂延延伸伸率率。。（2））调调湿湿处处理理将刚刚脱脱模模的的制制品品放放入入水水中中，，与与空空气气隔隔绝绝、、防防止止氧氧化化。。调调湿湿条条件件：：90～～110℃℃4h混料料：：把把金金属属粉粉末末与与有有机机粘粘接接剂剂均均匀匀掺掺混混在在一一起起，，使使各各种种原原料料成成为为注射射成成型型用用混混合合料料。。混混合合料料的的均均匀匀程程度度直直接接影影响响其其流流动动性性，，因因而而影影响注注射射成成型型工工艺艺参参数数，，以以至至最最终终材材料料的的密密度度及及其其它它性性能能。。在在注注射射成成型过过程程中中，，混混合合料料在在注注射射机机料料筒筒内内被被加加热热成成具具有有流流变变性性的的塑塑性性物物料，，并并在在适适当当的的注注射射压压力力下下注注入入模模具具中中，，成成型型出出毛毛坯坯。。注注射射成成型型的的毛坯坯在在微微观观上上应应均均匀匀一一致致，，从从而而使使制制品品在在烧烧结结过过程程中中均均匀匀收收缩缩。。脱脂脂（（萃萃取取））：：成成型型毛毛坯坯在在烧烧结结前前必必须须去去除除毛毛坯坯内内所所含含有有的的有有机机粘粘结剂剂，，该该过过程程称称为为脱脱脂脂或或萃萃取取。。脱脱脂脂工工艺艺必必须须保保证证粘粘结结剂剂从从毛毛坯坯的的不同同部部位位沿沿着着颗颗料料之之间间的的微微小小通通道道逐逐渐渐地地排排出出，，而而不不降降低低毛毛坯坯的的强强度。。粘粘结结剂剂的的排排除除速速率率一一般般遵遵循循扩扩散散方方程程。。烧结结：：能能使使多多孔孔的的脱脱脂脂毛毛坯坯收收缩缩至至密密化化成成为为具具有有一一定定组组织织和和性性能能的的制品品。。尽尽管管制制品品的的性性能能与与烧烧结结前前的的许许多多工工艺艺因因素素有有关关，，但但在在许许多多情情况下，烧烧结工艺艺对最终终制品的的金相组组织和性性能有着着很大、、甚至决决定性的影响响。后处理：：对于尺尺寸要求求较为精精密的零零件，需需要进行行必要的的后处理理。这工序与与常规金金属制品品的热处处理工序序相同。。MIM工工艺与其其它加工工工艺的的对比：：MIM使用的的原料粉粉末粒径径一般小小于15μm，，而传统统粉末冶冶金的原粉粉粉末粒径径大多在在50-100μm。。MIM工艺的的成品密密度高，，原因是使用微微细粉末末。MIM工艺艺具有传传统粉末末冶金工工艺的优优点，而而形状上自由度度高是传传统粉末末冶金所所不能达达到的。。传统粉粉末冶金金限于模模具的强度和和填充密密度，形形状大多多为二维维圆柱型型。MIM和和传统方方法的比比较：压铸工艺艺用在铝铝和锌合合金等熔熔点低、、铸液流流动性良良好的材材料。此此工艺的的产品因因材料的的限制，，其强度度、耐磨磨性、耐耐蚀性均均有限度度。MIM工艺艺可以加加工的原原材料则则较多。。注射成成型工艺艺技术利利用注射射机注射射成型产产品毛坯坯，保证证物料充充分充满满模具型型腔（金金属液铸铸造充模模较差）），也就就保证了了零件高高复杂结结构的实实现。粉粉末末锻造是是一项重重要的发发展，已已适用于于连杆的的量产制制造。但但是一般般而言，，锻造过过中热处处理的成成本和模模具的寿寿命还是是有问题题，仍待待进一步步解决。。传传统机机械加工工法，近近年来靠靠自动化化而提升升了其加加工能力力，在效效果和精精度上有有极大的的进步，，但是基基本的程程序上仍仍脱不开开逐步加加工(车车削、刨刨、铣、、磨、钻钻孔、抛抛光等)来完成成零件形形状的方方式。机机械加工工方法的的加工精精度远优优于其他他加工方方法，但但是因为为材料的的有效利利用率低低，且其其形状的的完成受受限于设设备与刀刀具，有有些零件件无法用用机械加加工完成成。相反反，MIM可以以有效利利用材料料，不受受限制，，对于小小型、高高难度形形状的精精密零件件的制造造，MIM工艺艺比较机机械加工工而言，，其成本本较低且且效率高高，具有有很强的的竞争力力。以以往在在传统加加工技术术中先作作成个别别元件再再组合成成组件的的方式，，在使用用MIM技术时时可以考考虑整合合成完整整的单一一零件，，大大减减少步骤骤、简化化加工程程序。MIM技技术并非非与传统统加工方方法竞争争，而是是弥补传传统加工工方法在在技术上上的不足足或无法法制作的的缺陷。。MIM技术可可以在传传统加工工方法制制作的零零件领域域上发挥挥其特长长。MIM工艺艺在零部部件制造造方面所所具有的的技术优优势可成成型高度度复杂的的结构零零件。MIM和和其他金金属加工工法相比比，制品品尺寸精精度高，，不必进进行二次次加工或或只需少少量精加加工。注注射成型型工艺可可直接成成型薄壁壁、复杂杂结构件件，制品品形状已已接近最最终产品品要求，，零件尺尺寸公差差一般保保持在±±0.1~±0.3mm左右右。特别别对于降降低难于于进行机机械加工工的硬质质合金的的加工成成本，减减少贵重重金属加加工时的的损失尤尤其具有有重要意意义。制制品微观观组织均均匀、密密度高、、性能好好。模具及适适用范围围：MIM技技术使用用的金属属模具，，其寿命命和工程程塑料注注射成型型具模具具相当。。由于使使用金属属模具，，MIM适合于于零件的的大量生生产。由由于利用用注射机机成型产产品毛坯坯，极大大地提高高了生产产效率，，降低了了生产成成本，而而且注射射成型产产品的一一致性、、重复性性好，从从而为大大批量和和规模化化工业生生产提供供了保证证。注射射成型的的材料非非常广泛泛(铁基基，低合合金，高高速钢，，不锈钢钢，工具具钢，硬硬质合金金)。原原则上任任何可高高温浇结结的粉末末材料均均可由MIM工工艺造成成零件，，包括了了传统制制造工艺艺中的难难加工材材料和高高熔点材材料。此此外，MIM也也可以根根据用户户的要求求进行材材料配方方研究，，制造任任意组合合的合金金材料，，将复合合材料成成型为零零件。MIM工工艺采用用微米级级细粉末末，既能能加速烧烧结收缩缩，有助助于提高高材料的的力学性性能，延延长材料料的疲劳劳寿命，，又能改改善耐、、抗应力力腐蚀及及磁性能能。对于于过硬，，过脆难难以切削削的材料料或几何何形状复复杂、铸铸造时原原料有偏偏析或污污染的零零件，采采用MIM工艺艺可大幅幅度节约约成本。。以加工工打字机机印刷元元件导杆杆为例，，通常需需14道道工序；；而采用用MIM工艺只只需6道道工序，，可节约约一半左左右的成成本。零零件越小小越复杂杂，经济济效益将将越好。。通过以以上分分析，，可以以看出出MIM成成型的的潜力力是很很大的的。MIM技术术的应应用领领域：：1.计计算机机及辅辅助设设施：：如打打印机机零件件、磁磁芯、、撞针针轴销销、驱驱动零零件；；2.工工具：：如钻钻头、、刀头头、喷喷嘴、、枪钻钻、螺螺旋铣铣刀、、冲头头、套套筒、、扳手手、电电工工工具、、手工工具等等；3.家家用器器具：：如表表壳、、表链链、电电动牙牙刷、、剪刀刀、风风扇、、高尔尔夫球球头、、珠宝宝链环环、圆圆珠笔笔卡箍箍、刃刃具刀刀头等等零部部件4.医医疗机机械用用零件件：如如牙齿齿矫形形架、、剪刀刀、镊镊子；；5.军军用零零件：：导弹弹尾翼翼、枪枪支零零件、、弹头头、药药型罩罩、引引信用用零件件；6.电电器用用零件件：电电子封封装，，微型型马达达、电电子零零件、、传感感器件件；7.机机械用用零件件：如如松棉棉机、、纺织织机、、卷边边机、、办公公机械械等；；8.汽汽车船船舶用用零件件：如如离合合器内内环、、拔叉叉套、、分配配器套套、汽汽门导导管、、同步步毂、、安全全气囊囊件等等注射成成型设设备主要包包括注注射成成型机机和模模具。。1、注注射射机一、分分类（1））按物物料的的塑化化形式式分：：柱塞塞式和和往复复螺杆杆式,其中中往复复螺杆杆式用用的最最多。。往复螺螺杆式式注射射机的的优点点：①简化化了预预塑结结构，，不需需要分分流梭梭，因因而使使注射射压力力降低低了很很多。。②螺杆杆转动动使物物料翻翻滚，，传热热条件件好。。物料料内部部受到到剪应应力大大，塑塑化效效率高高。③因无无分流流梭，，更换换物料料方便便。④注射射速度度快。。⑤对原原料的的适应应性广广，能能加工工热敏敏粘结结剂。。双螺杆杆机结结构示示意图图1··连接接器2·过过滤器器3··料简简4··螺杆杆5··加热热器6·加加料器器7··支座座8··上推推轴承承9··减速速器10··电动动机§2.2塑塑料料成型型设备备螺杆预预塑化化柱塞塞式注注射装装置1-单单向阀阀2-预塑塑料筒筒3-注射射柱塞塞4-注射射料筒筒§2.2塑塑料料成型型设备备（2））按照照注射射机的的外形形特征征分类类常见的的有五五种形形式①立式式注射射成型型机注射装装置和和合模模装置置与地地面垂垂直。。特点：：占地地面积积小，，模具具折装装方便便。料料斗高高，加加料不不方便便，仅仅适用用于注注射量量小于于60cm3的制品品生产产。②卧式式注射射机注射装装置，，合模模装置置均水水平排排列。。特点：：机身身低，，加料料方便便，操操作维维修方方便，，制品品顶出出后可可自由由落下下，易易实现现自动动化。。缺点：：占地地面积积大，，模具具拆卸卸比较较麻烦烦。③角式式注射射机注射装装置与与合模模装置置呈垂垂直排排列。。。特点：：介于于立式式与卧卧式之之间，，适用用于加加工中中心部部分不不允许许留有有浇口口的制制品。。⑤转盘盘式注注射机机将多副副模具具装在在一个个可转转动的的盘上上，转转盘去去年定定时旋旋转，，使各各模具具与喷喷嘴相相对注注射成成型。。特特点点：生生产效效率高高，特特别适适用于于冷却却时间间长或或安放放嵌件件费时时的制制品生生产。。立式注注射机机它的注注射装装置垂垂直装装设，，并与与锁模模机构构移动动方向向成一一条轴轴线。。优点：：占地地面积积小，，拆装装模具具方便便，易易于安安放嵌嵌件等等。缺点：塑件件推出后需需由人工取取出，不易易实现全自自动操作。。名称项目SZL-125gAB注

射

装

置螺杆直径mm4042理论注射容积cm3

150165注射量（PS）g140154注射压力MPa150135螺杆转速r/min60-12060-120注射速率g/s8592合

模

装

置合模率KN600开模行程mm320容模mm300×420拉杆有效间距mm245×365顶出方式启顶、液顶顶出行程mm60其

它油泵压力MPa16电机功率kw7.5加热功率kw4.8机器尺寸mm800×950×2550机器重量T1.65§3.2注注塑机2、注射射机的构造造螺杆式注射射机主要由由注射、合合模、传动动、控制四四部分组成成。一、注射系系统包括螺杆、、料筒、加加料加热装装置、喷嘴嘴等。（1）螺杆杆注射机螺杆杆与挤出机机螺杆的区区别：a、注射机机螺杆既能能旋转，又又能轴向移移动，挤出出机螺杆仅仅转动；b、注射机机螺杆的长长径比和压压缩比都比比挤出机小小；注射机：长长径比15～18，压缩比比2～2.5挤出机：长长径比20～30，压缩比比（压缩比：：加料口的的螺槽容积积与均化段段最后一个个螺槽容积积之比）（2）料筒筒注射机的料料筒与挤出出机的构造造和选材相相同。（3）喷嘴嘴喷嘴的作用用：提高熔熔融物料的的流速，使使其能迅速速充模。分为开式喷喷嘴与闭式式喷嘴。①开式喷嘴嘴（a）不能能加热（b）可进进行加热②闭式喷嘴嘴通过弹弹簧弹力、、挡圈、导导杆、顶针针实现闭锁锁。注射时，熔熔料顶开顶顶针进入模模腔。这种种喷嘴使用用方便，可可防止流延延，但结构构复杂，压压力损失大大，射程小小，补缩作作用小，适适用于加工工粘度低的的树脂。§2.2塑塑料成型型设备二、合模系系统作用：开启启和闭合模模具。要求有足够够的锁模力力，足够的的模板面积积和强度；；运动速度要要求：闭合合时先快后后慢，开启启时先慢后后快；合模系统由由固定板、、移动板、、合模油缸缸、顶出装装置等组成成。顶出装置：：作用：用于于制品脱模模的机构。。分为机械械式和液压压式。一般般设计成与与合模装置置联动，开开模后一时时间间隔联联动顶模装装置将制品品顶出。三、传动部部分主要由油缸缸、电机、、各种阀门门、开关等等组成。通通过油路供供给的压力力驱动各部部分动作。。三、注射机机的参数（1）注射射部分参数数①最大注射射量是指注射螺螺杆完成一一次最大注注射行程时时（有轴向向移动），，注射机的的最大注射射量。表示方法：：a、以注射射出的聚苯苯乙烯熔料料质量（克克）来表示示；b、以注射射出的熔料料体积（cm3）表示。第二种表示示方法即容容积法与物物料的密度度无关，用用起来比较较方便，采采用此表示示方法的较较多。②注射压力力指注射时螺螺杆对熔融融物料的压压强，用MPa表示示。③注射速度度指在最大注注射量时，，螺杆单位位时间内的的行程。v=S/t(m/s)v—注注射速度m/sS—注射行行程（螺杆杆）t—注射时时间s④塑化性能能指标与螺杆直径径、长径比比、物料性性能、螺杆杆转速等多多种因素有有关。四、合模部部分参数（1）锁模模力用下式计算算Pcm＝kPФFPcm——锁模模力，NK———安全全系数，取取2左右右PФ——模腔腔压力，PaF———分型型面上的投投影面积，，m2（2）模板板尺寸一般是成型型面积的3～10倍倍。（3）模具具厚度、模模板行程及及最大间距距模具的最大大厚度，表表示注射机机安装模具具的最大厚厚度，根据据这个厚度度确定加工工制品的最最大厚度。。（如超过过这个厚度度则无法开开启脱模））模板行程是是指模板开开闭时行走走的最大距距离。其大大小直接影影响制品取取出是否方方便。它不不能小于模模具最大厚厚度的2倍倍。模板最大间间距是指移移动模板移移动到终点点位置时与与固定模板板的距离。。一般为最最大制品高高度的3倍倍。模具对复合材料料的注射成成型，应考考虑的工艺艺特性主要要有：注射射压力高、、注射速度度快、模具具和熔料温温度高、玻玻纤的摩擦擦力大等。。（1）流动动特性、流流道、浇口口及排气浇口和流道道的转弯处处应成园角角，流道转转弯处应设设冷料穴。。浇口的大大小应根据据实际情况况确定，太太小易损坏坏玻纤且阻阻力大，太太大玻纤分分散不均匀匀。（2）成型型收缩对于热塑性性复合材料料注射制品品，在流动动方向的收收缩率一般般比垂直方方向小1/2。因此，设计计模具时应应精心考虑虑，通过模模具尺寸对对收缩精细细修正。生产高精度度制品时，，模具各零零件要精确确配合，闭闭模的精确确度不仅靠靠导柱，而而且还要依依靠锥度导导柱和定芯芯板固定。。注射模注射模是安安装在注射射机上，完完成注射成成形工艺所所使用的模模具。注射模的结结构成形部件浇注系统导向部件推出机构调温系统排气系统支承零部件件侧向分型与与抽芯机构构合模装装置合模装置是是保证成型型模具可靠靠的闭锁开开启并取取出制品的的部件。一一个完善的的合模装置置，应该具具备下列三三个基本条条件:第一、足够够的锁模力力，使模具具在熔料压压力（即模模腔压力））作用下，，不致有开开缝现象发发生。第二、足够够的模板面面积、模板板行程和模模板间的开开距，以适适应不同外外形尺寸制制品的成型型要求。第三、模板板有合适的的运动速度度，应是闭闭模时先快快后慢，开开模时慢、、快、慢，，以防止模模具的碰撞撞，实现制制品的平稳稳顶出并提提高生产能能力。一、合模模装置的组组成和分类类结构组成：：合模装置主主要由固定定模板、活活动模板、、拉杆、油油缸、连杆杆以及模具具调整机构构、制品顶顶出机构等等组成。分类：合模装置的的种类较多多，若按实实现锁模力力的方式分分，则有机机械式、液液压式和液液压--机机械组合式式三大类。。机械式在新新设计中已已不采用。。因它不很很符合工艺艺的要求，，将不予介介绍。1、液压压合模装置置合模装置是是依靠液体体的压力实实现模具的的启闭和锁锁紧作用的的。（1）、单单缸直压式式合模装置置模具的启闭闭和锁紧都都是在一个个油缸的作作用下完成成的，这是是最简单的的合模装置置。这种合模装装置存在一一些问题，，并不十分分符合注射射机对合模模装置的要要求。合模初期，，模具尚未未闭合，合合模力小；；为了缩短短循环周期期，这时的的移模速度度应快才好好。但因油油缸直径甚甚大，实现现高速有一一定困难。。合模后期，，从模具闭闭合到锁紧紧，为防止止碰撞，合合模速度应应该低些，，直至为零零。锁紧后后的模具才才需要达到到锁模吨位位。这种速度高高时力量小小，速度为为零时力量量大的要求求，是单缸缸直压式合合模装置难难以满足的的。2、增压式式合模装置置合模初期，，压力油进进入合模油油缸，因直直径较小，，其推力小小，却能增增大移模速速度。模具闭合后后，压力油油换向进入入增压油缸缸。利用增增压活塞面面积差的作作用，提高高合模油缸缸内的液体体压力。以以此满足锁锁模力的要要求。增压式合模模装置的优优点是：在不用高压压油泵的情情况下提高高锁模力。。增压式合模模装置的缺缺点是：油压的增高高对液压系系统和密封封有更高的的要求，故故增压是有有限度的。。目前一般般增压到20~32MPa，，最高可达达40~50MPa。增压式合模模装置一般般用在中小小型注射机机上，其合合模速度并并不十分快快，因为实实际上合模模油缸直径径还是较大大的。3、充液式式合模装置置合模时，压压力油首先先进入小直直径移模油油缸，实现现快速闭模模；合模过程中中，锁模缸缸的活塞随随着移动模模板前进，，因而造成成油缸内的的负压，充充液阀打开开，大量的的工作油进进入锁模油油缸。当模具闭合合，锁模油油缸接通高高压油，使使合模力迅迅速上升到到锁模吨位位。开模时，从从移模缸的的另端进油油，由于移移模油缸直直径小，故故能实现快快速开模。。如图所示：：充液式合模模装置示意意图：1---锁锁模油缸；；2---移模油缸缸；3---动模板板；4---定模板板充液式合模模装置特点点1）用小直直径油缸取取得高速，，大直径油油缸取得较较大合模力力。2）可实现现较大合模模力。3）体积较较大（大油油缸直径大大）。4）移模速速度（尤其其锁模加压压速度）慢慢，油量吞吞吐量大。。5）其它与与其它液压压式相同。。6）适应于于大中小型型合模机构构。4、特殊液液压式为克服液压压油缸用大大行程去适适应不同模模具高度的的要求，减减小油缸长长度，从而而减少油液液的吞吐量量。对其进进行如下改改进：A、将合模模油缸单独独设置在动动模板或固固定模板上上，用机械械定位的方方式，缩短短合模油缸缸的行程。。B、用大直直径短行程程缸代替大大直径长行行程缸。C、为适应应不同厚度度的模具，，需将定模模板（或动动模板）的的起始位置置做相应的的调整。特殊液压式式的形式很很多，仅举举一例介绍绍：1---锁锁模油缸；；2---移模油缸缸；3---定位机机构；4---中心心立柱特殊液压式式的特点:1）所需工工作油量小小，能耗低低；2）速度快快，升压时时间短；3）合模系系统刚性大大（由于行行程缩短））；4）其结构构和油路较较复杂；5）适用于于1000t以上上的大型注注射机。5、液压式式合模装置置的优缺点点1）优点：：固定模板和和移动模板板间的开距距大，能够够加工制品品的高度范范围较大。。移动模板可可以在行程程范围内任任意位置停停留，因此此，调节模模板间的距距离十分简简便。调节油压，，就能调节节锁模力的的大小。锁模力的大大小可以直直接读出，，给操作带带来方便。。零件能自润润滑，磨损损小。在液压系统统中增设各各种调节回回路，就能能方便地实实现注射压压力、注射射速度、合合模速度以以及锁模力力等的调节节，以更好好地适应加加工工艺的的要求。2）缺点：：液压系统管管路甚多，，保证没有有任何渗漏漏是困难的的，所以锁锁模力的稳稳定性差，，从而影响响制品质量量。管路、阀件件等的维修修工作量大大。液压压合合模模装装置置应应有有防防止止超超行行程程和和只只有有模模具具完完全全合合紧紧的的情情况况下下方方能能进进行行注注射射等等方方面面的的安安全全装装置置。。液压压合合模模装装置置的的优优点点突突出出，，正正日日益益广广泛泛地地被被采采用用。。顶出出装装置置顶出出装装置置是是为为顶顶出出模模内内制制品品而而设设的的，，各各种种合合模模装装置置均均设设有有顶顶出出装装置置。。顶顶出出装装置置可可分分为为机机械械顶顶出出、、液液压压顶顶出出和和气气动动顶顶出出三三种种。。1、、机机械械顶顶出出顶杆杆固固定定在在机机架架上上，，它它本本身身不不移移动动，，开开模模时时动动模模板板后后退退，，顶顶出出杆杆穿穿过过移移动动模模板板上上的的孔孔而而达达于于模模具具顶顶板板，，将将制制品品顶顶出出。。顶出杆长度可可以根据模具具的厚薄，通通过螺纹调节节。顶杆的数目、、位置随合模模机构的特点点、制品的大大小而定。机械顶出结构构简单，但顶顶出是在开模模终了进行的的，模具内顶顶板的复位要要在闭模开始始以后。2、液压顶出出顶出力量、速速度和时间都都可以通过液液压系统调节节。一般小型注射射机，若无特特殊要求，使使用机械顶出出较好。较大大的注射机，，一般同时设设有机械顶出出和液压顶出出，可根据需需要选用。3、气动顶出出是利用压缩空空气，通过模模具上的微小小气孔，直接接把制品从型型腔内吹出。。此法顶出方便便，对制品不不留痕迹，特特别适合盆状状、薄壁或杯杯状制品的快快速脱模。原料粉末制取取：目前生产MIM用原料粉粉末的方法主主要有羰基法法、超高压水水雾化法、高高压气体雾化化法等。1.羰羰基法MIM最早早使用的粉末末是羰基法生生产的，美国国GAF化学学公司采用较较粗的海绵铁铁粉作原料，，制粒后在350度氢气气中退火活化化，然后置于于反应器中，，铁粒暴露在在循环的CO中，气体压压力为6OMPa，温度度160度，，铁与CO发发生反应，得得到气态的Fe(CO)5,并加以冷凝凝收集，接下下来，使Fe(CO)5蒸发通过一个个垂直的反应应塔，反应塔塔加热到300度，在催催化剂NH3作用下，Fe(CO)5在塔顶部分解解为Fe和CO气体，将将沉积的铁粉粉聚集体球磨磨，得到符合合要求的成品品铁粉，粉中中一般含0.8%C，0.7%N和和0.3%O（质量分数数）。

羰基基法是一种较较为成熟的制制备MIM用用粉末的方法法，所制得的的粉末呈球形形，粒度小，，但是羰基法法只能生产有有限的几种粉粉末（如铁粉粉、镍粉），，不易生产包包含2种以上上元素的合金金粉，而且羰羰基法生产过过程毒性大，，在MIM生生产过程中还还存在碳含量量控制的问题题。2.超高压压水雾化法日日本的PAMCO，KawasakiSteel,KawasakiSteel几家家公司发展了了一种超高压压水雾化，该该法能够较为为经济地大量量生产MIM用金属和合合金粉末。其其中以PAMCO公司产产量最大，工工艺也最有代代表性。该公公司年产MIM用粉末300t。工工艺采用150MPa高高压水雾化，，其主要产品品为各种不锈锈钢粉和低合合金钢粉，PAMCO从从20世纪80年代中期期开始商业生生产MIM粉粉，针对水雾雾化粉摇实密密度低，导致致注射成形时时填充密度低低而需要较多多的粘结剂的的缺点，在增增加粉末的球球化率，提高高其摇实密度度方面作了许许多改进，改改进后的PAMCO新型型MIM粉的的摇实密度比比常规MIM水雾化粉的的摇实密度提提高了10%，采用具有有较高摇实密密度的粉末，，PAMCO已经成功地地将所需粘结结剂减少了20%左右。。水雾法水雾法与气雾雾法不同点：：1.因冷卻速度过过快，粉末呈呈不规则狀。。2.粉末表面粗糙糙，含氧化物物。3.采用改改进型喷嘴的的高压气体雾雾化法

气体体雾化法生产产的粉末摇实实密度高，流流动性好，所所需添加剂量量少，且用惰惰性气体，所所得粉末的残残留气体含量量比水雾化粉粉至少低一个个数量级，但但是一般气体体雾化粉颗粒粒较粗，约为为40-50um，能适适应MIM要要求的细粉量量很少，英国国Osprey公司和PSI公司为为此对喷嘴进进行改进，采采用高压气体体雾化，使得得适合MIM用的细粉产产出率大大提提高。Osprey公司司用高压氩气气和氮气（压压力为5MPa）生产的的不锈钢粉末末中有75%的粉末粒度度小于20um，大大高高于常规气雾雾化法的20%，其平均均粒度为14um，该公公司还用该法法生产了高速速钢粉、工具具钢粉以及磁磁性合金粉等等。据Osprey公司司称，这种高高压气雾化MIM粉价格格主要取决于于生产规模大大小，在大规规模生产的情情况下，该法法生产的粉末末价格甚至可可以与高压水水雾化法抗衡衡。优点：保持高合度原原料的完整性性粉末均勻呈呈球形，有良好堆积积性4.微雾化法法

美国MicroMaterialsTechnology和和GTEProducts公司报报道了他们采采用微雾化法法制备MIM用细粉的情情况。据称，，该法是一种种有效制备小小于20um粉末的生生产方法，其其原理是基于于金属液滴撞撞击不浸润的的基片而发生生破碎。原料料为普通雾化化法生产的较较粗粉末（50-150um），利利用等离子喷喷枪熔化原料料粉末并加速速熔融金属液液滴，被加速速的金属液滴滴撞击不浸润润的旋转基盘盘而产生破碎碎，破碎的细细小液滴球化化，并迅速冷冷却成细小粉粉末。微微雾化法是一一种将较粗粉粉末有效地处处理成细粉的的新工艺，有有以下优点：：无容器熔化化而大大减少少了粉末污染染；由于高的的等离子气体体的温度，没没有熔点限制制，可以方便便地制造各种种难熔金属和和合金粉末；；不需要常规规的庞大的炉炉子装置，节节约能源。另外，美国UltraFinePowderTechnology公司开开发了一种Tandem雾化装置，，它的基本原原理是在雾化化之前，将一一定压力的气气体注入金属属熔体中，这这样，雾化后后每一金属液液滴内都包含含有气体。在在冷却过程中中，液滴内部部气体压力增增大，金属液液滴产生破碎碎而得到超细细球形粉末。。5.Nanoval层流雾化化法

德国Nanoval公司开开发出了一种种独特的气雾雾化技术，基基本思路是应应用自稳定的的、严格成层层状的气流，，使熔化的金金属平行流动动。熔化了的的金属从拉瓦瓦尔喷嘴的入入口到最窄处处被气体压缩缩而迅速加速速（从几m/s到音速速），气体为为获得稳定而而呈层状流动动。在最窄处处以下，气体体被快速压缩缩，加速至超超音速，在气气液流界面由由于剪切应力力，金属熔体体丝以更高的的速度变形，，最终不稳定定而破裂成许许多更细的丝丝，最终凝结结成细小粉末末。

该技术术可直接生产产许多适合于于MIM的贵贵金属粉、特特殊牌号的不不锈钢和高速速钢粉、铜基基合金和超合合金粉等，该该公司产品粉粉末粒度约为为10um，，其中20um粒度以下下的粉末约占占90%。。粘结剂

粘结结剂是MIM技术的核心心，在MIM中粘结剂具具有增强流动动性以适合注射射成菜和维持持坯块形状这这两个最基本本的职能，此此外它还应具有有易于脱除、、无污染、无无毒性、成本本合理等特点，为此出现现了各种各样样的粘结剂，，近年来正逐逐渐从单凭经经验选择向根据据对脱脂方法法及对粘结剂剂功能的要求求，有针对性性地设计粘结剂剂体系的方向向发展。粘结剂一般是是由低分子组组元与高分子子组元加上一一些必要的添加剂构成。。低分子组元元粘度低，流流动性好，易易脱去；高分分子组元粘度高高，强度高，，保持成形坯坯强度。二者者适当比例搭搭配以获得高的的粉末装载量量，最终得到到高精度和高高均匀性的产产品。通常采用用的粘结剂主主要有：热塑塑性体系（石石蜡基、油基基和热塑性聚合合物基）、凝凝胶体系、热热固性体系和和水溶性体系系。功能（1）成形阶阶段增强粉末末流动性（2）成形后后保持坯体形形状。热塑性体系石石蜡基粘结结剂是最早使使用，而且至至今仍有竞争争力的粘结剂剂休系，特别别是壁厚小于于3mm的零零件，主要由由石蜡与聚烯烯烃组成。如如HDPE，，LDPE，，PP，PS，EVA，，PEEA，，POM/PE等。石蜡蜡高温粘度低低，与塑料相相容性好，粉粉末装载量高高，但石蜡体体系冷却时收收缩大，内应应力大，脱脂脂慢。

油基基粘结剂主要要利用油在室室温下为液态态或半固态，，与石蜡基粘粘结剂相比，，改善了内应应力，另外采采用溶剂脱脂脂速度快。使使用油基粘结结剂的难点在在于增加油含含量的同时要要保持生坯强强度，防止两两相分离的产产生，以及快快速溶剂脱脂脂时解决溶胀胀和应力开裂裂的问题。一一般来说，，热塑性聚合合物基粘结剂剂由于使用较较多聚合物，，成形坯强度度高，但较多多的聚合物会会导致脱脂慢慢、装载量低低。凝胶体体系1978年美美国的的R.D.Rivers发明明了凝凝胶体体系，，由甲甲基纤纤维素素、少少量水水、甘甘油和和硼酸酸组成成。甲甲基纤纤维素素与水水在受受热时时形成成凝胶胶以提提高生生坯强强度，，特点点是使使用有有机物物少，，脱脂脂快。。不足足之处处是生生坯强强度低低，脱脱模困困难，，不能能连续续生产产，类类似的的体系系还有有琼脂脂与水水。1994年年法国国Impac和和MetalsProcessSystem公司司宣称称开发发了Quickset无无粘结结剂工工艺，，只需需传统统MIM粘粘结剂剂含量量的5%，，实际际上也也是用用极少少量的的有机机物加加液体体载体体以形形成特特殊的的结构构来获获得生生坯强强度。。据称称该粘粘结剂剂体系系已可可用来来生产产厚至至20mm，重重达800g的的零件件。目目前日日本PAMCO公司司正和和MPS公公司联联合研研究，，进一一步开开发这这一技技术。。热固性性体系系Brasel通通过对对多种种热固固性树树脂的的选择择，确确定了了呋喃喃族树树脂可可用于于MIM，，Petzoldt应用用聚酰酰胺树树脂，，以环环氧树树脂为为硬化化交联联剂，，在150-250℃时时发生生交朕朕，交交朕温温度高高于注注射和和混炼炼温度度。热热固性性粘结结剂有有些缺缺陷是是难以以解决决的，，如脱脱脂时时不产产生小小分子子，有有残留留，废废次品品不能能重复复使用用等，，因此此限制制了它它在实实际工工业中中的应应用。。水溶性性体系系水水溶性性粘结结剂是是20世纪纪90年代代开发发出的的一类类很有有前途途的体体系，，是从从“固固态聚聚合物物溶液液”（（SPS））体系系中发发展起起来的的，用用水溶溶性聚聚乙二二醇（（PEG））作主主要成成分，，加部部分PMMA或或苯氧氧树脂脂作粘粘结剂剂，在在脱氧氧蒸馏馏水中中浸泡泡脱脂脂，但但这种种体系系存在在混合合时间间长、、脱脂脂慢、、溶胀胀等缺缺陷。。后来来Amwar作作了改改进，，采用用悬浮浮聚合合得到到的超超高分分子量量的PMMA（（分子子量-106）），配配合以以特定定的混混合方方式，，解决决了变变形问问题，，使水水脱脂脂温度度可以以从室室温升升至60-80℃，，脱脂脂时间间从16h降至至3h，而而且制制备出出了较较高尺尺寸精精度的的产品品。Hens等等另辟辟蹊径径，用用PEG与与可交交联的的聚合合物PVB于脱脱脂前前或部部分脱脱脂后后用紫紫外光光固化化，也也控制制了脱脱脂变变形。。Bialo发发展了了另一一类水水溶性性体系系，以以聚氧氧化乙乙烯（（PEO））为水水溶性性部分分，成成形坏坏只需需在水水中浸浸泡60-70min就就可脱脱除PEO。水水溶性性体系系由于于采用用水脱脱脂，，价格格便宜宜，无无毒，，有利利于环环保，，然而而粘结结剂存存在吸吸水问问题，，混合合较难难，产产品尺尺寸精精度还还不高高。所所以，，虽然然该体体系已已问世世五年年，但但到目目前为为止，，仍处处于实实验室室阶段段，但但该体体系无无疑极极具潜潜力，，是发发展方方向。。此此外还还有些些新型型粘结结剂体体系，，工艺艺上各各有特特点。。如美美国专专利提提出的的聚酰酰胺基基粘结结剂；；日本本专利利报道道的丙丙烯酸酸系粘粘结剂剂，特特点是是易除除去，，无副副县长长产物物；含含烷基基的硅硅酸盐盐无机机物粘粘结剂剂，其其注射射压力力小于于有机机物粘粘结剂剂体系系。此此外还还有自自行合合成的的非晶晶态聚聚合物物粘结结剂，，特点点是可可用混混合溶溶剂解解等。。混炼混混炼炼是将将金属属粉末末与粘粘结剂剂混合合得到到均匀匀喂料料的过过程。。由于于喂料料的性性质决决定了了最终终注射射成形形产品品的性性能，，所以以混炼炼这一一工艺艺步骤骤非常常重要要。这这牵涉涉到粘粘结剂剂和粉粉末加加入的的方式式和顺顺序、、混炼炼温度度、混混炼装装置的的特性性等多多种因因素。。这一一工艺艺步骤骤目前前一直直停留留在依依靠经经验摸摸索的的水平平上，，最终终评价价混炼炼工艺艺好坏坏的一一个重重要指指标就就是所所得到到喂料料的均均匀和和一致致性。。MIM喂料料的混混合是是在热热效应应和剪剪切力力的联联合作作用下下完成成的。。混料料温度度不能能太高高，否否则粘粘结剂剂可能能发生生分解解或者者由于于粘度度太低低而发发生粉粉末和和粘结结剂两两相分分离现现象，，至于于剪切切力的的大小小则依依混料料方式式的不不同而而变化化。MIM常用用的混混料装装置有有双螺螺旋挤挤出机机、Z形叶叶轮混混料机机、单单螺旋旋挤出出机、、柱塞塞式挤挤出机机、双双行星星混炼炼机、、双凸凸轮混混料机机等，，这些些混料料装置置都适适合于于制备备粘度度在1-1000Pa••s范范围内内的混混合料料。混混炼炼的方方法一一般是是先加加入高高熔点点组元元熔化化，然然后降降温，，加入入低熔熔点组组元，，然后后分批批加入入金属属粉末末。这这样能能防止止低熔熔点组组元的的气化化或分分解，，分批批加入入金属属粉可可防止止降温温太快快而导导致的的扭矩矩急增增，减减少设设备损损失。。对对于不不同粒粒度粉粉末搭搭配时时的加加料方方式，，日本本专利利介绍绍：先先将较较粗的的15-40um水水雾化化粉加加入粘粘结剂剂中，，然后后加入入5-15um粉，，最后后加入入粉度度≤5um粉，，这样样得到到的最最终产产品的的收缩缩变化化很少少。为为了了在粉粉末周周围均均匀涂涂覆一一层粘粘结剂剂，还还可将将金属属粉末末直接接加入入到高高熔点点组元元中，，再加加入低低熔点点组分分，最最后去去除空空气即即可。。一般先加加入高熔熔点组元元，降温温后加入入低熔点点组元；；再分批批加入金金属粉末末。可可跟跟据转矩矩判断混混料是否否均匀。。VH型型V形形混合合机是新新型、、高效效、精细细容器回回转、搅搅拌型混混合设备备。用于于各种粉粉状、粒粒状物料料的均匀匀混合，，具有很很高的混混合度，，对添添加量很很少的配配料同样样能达到到较好的的混合度度。该该机采采用机械械密封，，粉料不不会泄漏漏，轴承承使用寿寿命长。。该机混混合效率率高、工工作效效率较高高、劳劳动强强度低、、操作作方便。。VH型V形形混合机机由“V””形筒、、机械密密封、机机架、减减速传动动、搅拌拌叶片等等构成。。该机机的工工作过程程是：把把需混合合的几种种物料通通过真真空输送送或人工工加料投投放到到““V””形筒筒内，上上好筒盖盖，开起起设备，，“V”形形筒及搅搅拌叶片片同时转转动，旋旋转的““V””形筒筒使筒体体内物料料产生紊紊乱翻滚滚混合，，高速旋旋转的搅搅拌叶片片打碎结结团物料料，使物物料在筒筒体内快快速混合合。VH型型V形形混合合机工作作