第四章 粉体挤压成形技术及设备

材料科学与工程学院粉体成形技术何美凤

第四部分粉体其他成形技术介绍4.1粉体注射成形技术4.2粉末挤压成形技术4.3粉体轧制成形4.4粉体等静压成形粉体成形原理4.1粉体注射成形技术

（一）概述粉体注射成形技术粉体注射成型技术(PowderInjectionMolding，PIM)是将现代塑料注射成形技术引入粉体成形领域而形成的一门新型粉体近净形成形技术。

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”。

4.1粉体注射成形技术其基本工艺过程：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。粉体注射成形技术历史与现状

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。目前日本有四十多家专业从事PIM产业的公司，产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。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，PIM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。粉体注射成形技术工艺品不锈钢胡椒磨磨芯链轮.皮带轮.含油轴承.铰肉机刀盘机械配件粉体注射成形技术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粉体注射成形技术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）粉体注射成形技术笔记本电脑铰链转角金属粉末注射成形制品手机类产品锁配件(锁头.锁舌.按键.复杂异形部件粉体注射成形技术所用婆金属促粉末著颗粒钉尺寸按一般第在0.名5~畜20肝μm；从腹理论上上讲优，颗圈粒越痒细，师比表累面积仆也越苗大，讨易于糠成型植和烧抚结。琴而传朵统的兼粉末洗冶金详工艺居则采位用大司于40尝μm的较井粗的陕粉末艘。纽奉有机惹胶粘帐剂作惩用是企粘接伙金属斗粉末箩颗粒荒，使夹混合版料在尿注射们机料视筒中利加热怎具有英流变摘性和宫润滑悠性，芦也就容是说灭带动屈粉末絮流动逃的载塞体。盲因此闻，粘六接剂渡的选傲择是化整个矛粉末榜注射鬼成型桑的关肚键。对有君机粘庭接剂帆要求片：1.用量袋少，国用较用少的初粘接汇剂能障使混锡合料风产生俊较好鸣的流孝变性蝇；2.不反费应，挺在去密除粘寸结剂宗的过时程中优与金组属粉阔末不击起任摘何化辫学反征应；3.易去扰除，续在制蜓品内渔不残猾留。（二细）工门艺特彻点与哄成形满原理粉体睡注射句成形齿技术成型吼原理粉体办注射挡成形坡技术注射哪成型兴工艺影原理福示意族图1-模具押；2-喷嘴丛；3-料筒摆；4-分流祖梭；5-料斗眉；6-注射遗柱塞粉体信注射千成形唱技术1、鼠注射代机分类（1）按替物料自的塑硬化形士式分派：柱塞肌式和骨往复劫螺杆弯式,其中敬往复土螺杆鼻式用给的最究多。往复删螺杆酬式注谈射机旬的优袭点：①简尽化预站塑结诸构，鞋不需嚷分流哪梭，医使注母射压右力降渡低了背很多傲。②螺丹杆转仅动使跌物料铁翻滚暮，传屑热条掘件好耐。物哑料内巷部受幅到剪盆应力挨大，府塑化刊效率依高。③因斑无分侮流梭拆，更此换物委料方叉便。④注伍射速售度快烦。⑤对汇原料绑的适询应性板广，原能加哨工热宿敏粘牲结剂盼。（三张）注杀射成被型设孟备粉体呈注射旅成形绸技术（2）按虽照注逼射机怎的外遣形特备征分约类①立味式注横射成殿型机侄：诱注射螺装置疼和合姑模装批置与惕地面寺垂直标。特点昌：占毛地面钉积小唐，模圾具折资装方皮便。页料斗赵高，丑加料拖不方尘便，妥仅适算用于袄注射岗量小乐于60迹cm3的制血品生里产。②卧任式注缎射机骨：瓣注射餐装置判，合秃模装酸置均枕水平施排列咬。特点若：机子身低坛，加更料方批便，挂操作奥维修卖方便晋，制嚼品顶治出后猾可自售由落浆下，歇易实吃现自徒动化庆。缺点叠：占食地面滚积大货，模锤具拆很卸比列较麻信烦。③角壶式注转射机锡：店注射晨装置救与合据模装苏置呈姿垂直奖排列丝式。。特点共：介隶于立脑式与努卧式伍之间乱，适让用于榨加工邪中心街部分恳不允聚许留启有浇眨口的挑制品睁。④转盘榴式注豪射机桐：结将多距副模吩具装格在一刑个可禁转动库的盘旦上，野转盘辉定时萄旋转慨，使条各模落具与抛喷嘴品相对储注射膝成型耻。特点鼠：生谅产效紫率高着，特捆别适向用于效冷却捉时间成长或塘安放窃嵌件血费时敞的制柳品生弄产。粉体柳注射乱成形畜技术立式辱注射被机它的闹注射洪装置局垂直亩装设毫，并责与锁签模机练构移详动方键向成沃一条泥轴线拉。优点层：占敲地面装积小弟，拆座装模球具方花便，朵易于椅安放斜嵌件香等。缺点协：塑厨件推乏出后恼需由倚人工堡取出稠，不剃易实犯现全纱自动皱操作贵。粉体厉注射帜成形紫技术粉体纠注射次成形舱技术螺杆奔式注发射机予主要宅由注主射、集合模悉、传院动、决控制油四部沃分组圈成。一）弹注射藏系统包括逝螺杆惧、料猫筒、候加料亩加热喷装置敞、喷盛嘴等抗。（1）螺安杆注射睛机螺斑杆与锣挤出歇机螺售杆的曲区别地：a、注鹅射机瓶螺杆拦既能爬旋转垒，又锅能轴小向移锐动，半挤出翅机螺共杆仅真转动塑；b、注狂射机陪螺杆涨的长险径比谦和压庄缩比掘都比僵挤出洁机小梁；（2）料话筒注射姨机的尊料筒厚与挤狗出机厌的构速造和饥选材灯相同眼。2、注康射机钢的构金造粉体省注射法成形袖技术（3）喷伪嘴喷嘴朵的作望用：握提高蛙熔融槽物料呈的流步速，退使其缩慧能迅茎速充拉模。分为绿开式耕喷嘴匆与闭桐式喷倘嘴。①开轨式喷谁嘴（a）不前能加张热（b）可悠进行扑加热②闭义式喷钉嘴秘通过沸弹簧撕弹力细、挡洲圈、酿导杆幼、顶业针实许现闭除锁。注射学时，档熔料侦顶开叫顶针序进入隶模腔骗。这纲种喷法嘴使哨用方赢便，廉可防脚止流驴延，麻但结抄构复钞杂，适压力垮损失戚大，垦射程挪小，邮补缩秩作用夜小，舞适用惑于加钢工粘这度低止的树济脂。粉体船注射颤成形械技术二）鞭合模侵系统作用默：开姑启和帽闭合绞模具摄。要求粒有足健够的掉锁模郊力，泊足够却的模担板面谜积和浙强度魂；运动胡速度嘱要求宗：闭仍合时孩先快柿后慢界，开良启时巨先慢郊后快枕；合模秀系统派由固匙定板阴、移腿动板伞、合水模油辛缸、均顶出剑装置梦等组秘成。顶出童装置齿：作用蓬：用后于制露品脱灯模的粉机构盛。分五为机咸械式偶和液惨压式右。一浸般设假计成说与合局模装偏置联提动，钩开模影后一毁时间师间隔冬联动屠顶模挤装置禽将制抬品顶忠出。三）唤传动要部分主要辫由油件缸、竞电机阻、各讯种阀蛇门、犹开关商等组美成。鲜通过侮油路符供给聪的压氏力驱留动各该部分张动作亭。粉体板注射代成形基技术对复声合材惕料的盖注射惰成型迎，应贫考虑胆的工围艺特忍性主油要有继：注轿射压姐力高氧、注遇射速而度快乎、模声具和真熔料现温度预高、捏玻纤址的摩蛋擦力娱大等究。（1）流窝动特锅性、丧流道香、浇孕口及粒排气浇口四和流驼道的禾转弯列处应举成园锅角，怠流道鹅转弯淘处应课设冷必料穴促。浇行口的覆大小堪应根当据实没际情吹况确静定，胡太小绳易损英坏玻淡纤且画阻力任大，叙太大损玻纤纯分散作不均的匀。（2）成厌型收年缩对于舍热塑举性复聋合材疗料注搞射制笼品，敌在流岗动方楚向的奴收缩护率一写般比奏垂直侵方向惊小1/灰2。因此换，设牲计模灯具时肤应精染心考涨虑，框通过慨模具还尺寸快对收寨缩精戚细修叉正。生产淹高精迹度制上品时卫，模思具各梦零件锁要精伯确配步合，拿闭模理的精吹确度犯不仅缝靠导忌柱，故而且适还要榜依靠益锥度践导柱换和定胖芯板邮固定阅。（四呢）注以射成朗形的杯模具粉体兆注射渴成形琴技术（五山）注透射成理形参盟数的映影响（1）注扬射温求度：决定瞎喂料挣的塑磁性和至流动去，注炊射温宽度通尽常为55授0~20嫩0℃将.温度吧过低叫，喂闲料粘况度大你，流耳动缓闻慢，阔注射歼压力参高，贡易引若起欠板注；犹过高宅，导夹致两毁相分虽离，衬冷却指时间陵过长俱。（2）模叨具温号度：太低哭，冷玩凝快隆，由骂于热晓应力散导致推表面范缺陷渗；太词高，腊粘模徐，冷换却缓幅慢，它喷射牢力强我，易迎导致敢气孔绒、空撇洞等鲜缺陷躬。（3）注誓射压标力：指注宋射机权柱塞坦或螺侄杆顶期部对族喂料湖所施井加的奴压力衡，40~13示0M钳pa。可霉使喂诞料克灿服从弹料筒箭流向穷型腔冒的流海动阻伴力，弯获得荡一定穴得充录模速黄率，孕实现贡对已求充模宅熔体箭的压断实。痰压力企过低辛，流贡速慢土，冷蹈凝层弊厚，踪蝶导致更欠注著、表烫面裂个纹等贫缺陷杠；压弱力过慨高，床导致淡粘模排、飞堪边等意缺陷练。粉体晚注射底成形命技术（4）保价压压帮力：①使文喂料义在冷幕却的喜过程酱中不让产生耍回流件；②对社型腔膀内的诞流体渗进行请压实墙，补泪充冷京却收蝴缩。压力淋过低窑，流璃道内霜的熔枕体无始法进傍入模择膛以绳补偿瞎喂料帖的冷感却收亡缩，暗导致络缩孔陈、尺雨寸不揪稳等箱现象棍；压灭力过炼高，脑脱模捡困难廉，并绘易造液成毛珠边、双浇口抚附近烧因过块度填区充造是成的宰应力疲集中氏。（5）注虫射速碗率：指在屿单位则时间序内从律喷嘴袜射出夕的理推论容奋量。注射扬速率滤过高碎，喂挎料粘崇度过再低而予导致枯喷射化；注盾射速脉率过粮低，晌冷凝葵层厚剑。金匹属注现塑成凑型可疮用注认塑机锐进行辆，或怒对其妨加以拳改进抢。粉体冲注射势成形汗技术注射叉成形单与压柜制成蜂形烧斧结后胡零件戴的区倒别压制储成形淹：模剑壁与忌粉末扶以及慢粉末脱与粉奋末之糖间的炉摩擦翠力，严使得摘压制发压力连分布论非常晨不均撑匀，破也就垃导致扛了压觉制毛扣坯在脑微观蝴组织即上的馋不均堤匀，祖这样插就会姿造成纳压制谷粉末矿冶金骆件在蛇烧结虽过程拣中收友缩不炼均匀编，因搭此不段得不笛降低街烧结太温度阴以减斥少这完种效界应，海从而陡使制追品孔淹隙度询大、这材料舰致密愚性差厕、密璃度低发，严嘱重影景响制坛品的键机械高性能黎。注射搬成形月：一想种流宪体成耕型工纯艺，午粘接性剂的来存在迅保障遭了粉昌末的爹均匀镜排布肚从而表可消悄除毛填坯微善观组殖织上萌的不堆均匀昨，进涛而使封烧结冠制品杯密度闯可达婶到其姑材料盯的理挽论密砖度。忙一般紫情况块下压真制产珠品的嫂密度重最高租只能众达到同理论素密度涝的85随%。高拔的致置密性恳可使眉强度镰增加旬、韧闹性加长强，衰延展请性、抄导电旗导热笼性得毕到改晓善、词磁性牙能提患高。饮效率久高，筑易于统实现郊大批购量和留规模壮化生答产。粉体终注射物成形养技术挤压你成形又称绿挤制遥或挤爬出成纽奉形粉末冲挤压平成形处技术毯（Po塘wd枝er更E钢xt历ru慌si无on剧M支ol雅di挨ng，PE悔M)是塑牌料挤傍出成失形与刚粉末闲冶金姿有机田结合柴的新员型技饰术。打是利邪用压开力把碰具有夹塑性瘦的粉邻料通亭过模醋具挤鞠出来虏成形坊的，还模具罗的形与状就团是成等形坯可体的橡形状插。要脱求粉锄料具质有可恒塑性羊，而绿且要屑求成垮形后洲粉料绩能保录持原申形或委变形饲很小足。4.2粉体雅挤压液成形章技术1粉体传挤压湾成形踩技术显著葵特点余：加缩慧入成是形剂险，体患积比30硬-5倦0%。成形睛剂：坛石蜡钓等低河分子河量物乞质、启聚烯园烃等柴高分政子量餐物质幻玉和硬夫脂酸丙等表绞面活脸性物丹质组腊成。成形党剂与批粉体磁的混托合方犬式：高温缺熔融受法：勉将成袄形剂救各组兵分加搏热融较化、葬混合搜均匀州后再抚将粉席体分证批加紧入，餐高温砍下持炼续搅搂拌一郑定时亲间后反混合跳均匀恩。低温厨溶剂略法：健采用霜溶剂读将成渗形剂仪各组糕分溶墓解，相再将悼粉末浓加入辆该溶巧液中针搅拌烛均匀文，然烫后在茅较低舱温度耐下将注溶剂喊挥发顶得到研均匀渣的混衔合料闹。4.2粉体狠挤压造成形会技术2粉体茎挤压做成形危技术（1）粉骡体与锋成形谅剂混到合后从放在河挤压煤模中算进行炒挤压肠。成形虾剂的岂作用责：一拉方面附使粉扛体颗星粒粘猾结在锁一起乒；另留一方码面是缩慧降低夜粉体砌压块们的屈苦服点图以增痰加塑研性和舱减小电压坯跳与模敌壁和纳挤压翻嘴之读间的谣外摩麻擦系撞数。用于富制取袄硬而句脆的翻碳化彩物和荒氧化召物等荐毛坯敬。挤压完成形心的两宗种工优艺方两案（2）用何加热悟的毛琴坯进夏行挤蝇压，舒也称变热挤图压。毛坯肤可是集粉体妄或压显坯，容或利郑用烧渐结及悉热压姓法制防成的斥毛坯疲等。加热腹是为美降低针压坯饭的屈舱服点饱以增辜加压搜坯的贱塑性态。为阶防止幼氧化经，毛借坯可粱用塑捷性包灿套密浪封，劝在挤披压时爷连同浴包套背一起仪挤压挤压愧高速讨钢、败高温伸合金泳和铍化合金亦等。粉体鼠挤压龄成形纲技术包套木的截鸣面形疾状可嚷以独肯立设示计。图示毯包套困金属虏制成尿，其蚂外表添面为掌圆柱肾形，支中心岛的T字形唤空腔纠装金欠属粉品末。挤压尖后包忍套用槐化学弹法或馅机械诊加工闻法除赢去。4.2粉体毯挤压污成形偏技术3粉体为挤压忧成形兄技术挤压奸模具轻和加聚压设奥备挤压兰模具窄结构学如图结，挤貌压嘴垃与挤译压模么做成篮可拆幼式，鸦方便冈处理唐挤压汗残料牌。加压当设备倚：油锈压机垃或挤暖压机挤压冬机卧式博：用广于挤茶压比最较大象型的音棒或家管立式磨：用冒于挤药压小溪型管舍和棒粉体闹挤压刃的主刻要设假备粉体饮挤压倘成形辛技术挤压获速度惕与挤渴压压宋力间育的关悬系如药图。对一修定挤坝压粉烫料和咬挤压周模来感说，赚当挤扇压应糖力达伴到一樱定的腥临界捎值时挎，物取料的错挤出甲速度废急剧辩增加非。临界杜挤压蹲速度粉体放挤压读成形屠技术轧制己成形又称顿轧模肢成形、滚（演辊）屋压成他形在粉示末冶丝式金中笨也称肺为粉锣末轧尚制。赞粉末脉滚压阔成形嘱的加尸压方盆式有励：水病平滚鼠压和卡垂直灵滚压缩慧，对羊应的活有水够平滚风压机姐和垂彼直滚恒压机深。粉末殿轧制冒的优席点：1)能够耕生产弱常规责轧制末法难固以或姓无法处删除孤的板孝带材2)能够匠轧制家成分卡比较更均匀件