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MIM金屬粉末注射成型燒結(jié)后變形原因分析
發(fā)布日期：[2023/11/9]
燒結(jié)后產(chǎn)品變形是產(chǎn)品尺寸精度不好的一種表現(xiàn)。
燒結(jié)后變形一個(gè)涉及原材料、混料、注射成型、脫脂、燒結(jié)各個(gè)環(huán)節(jié)的復(fù)雜問(wèn)題。
燒結(jié)后變形原因可分為以下幾種：
一、料的原因：
1. 因?yàn)樵贛IM發(fā)展早期，還沒(méi)有注射料供應(yīng)廠家，這些廠家只能是獲取專(zhuān)利許可證或自己試驗(yàn)與研發(fā)粘結(jié)劑體系。
可是，MIM成功生產(chǎn)的秘密之一，是使用的注射料每批必須絕對(duì)一致。倘若做不到這一點(diǎn)，則在成型中就可能產(chǎn)生缺陷，燒結(jié)時(shí)會(huì)發(fā)生變形。
2. 由于粉末、粘結(jié)劑偏析作用而產(chǎn)生的變形。
3. 燒結(jié)溫度升高時(shí)，細(xì)小粉末的變形較??；反之，變形量增大
4.零件的變形隨著粉末裝載量增高而減??；反之，變形量增大
5.喂料表面不平滑，導(dǎo)致后面可能出現(xiàn)變形，殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致表面起皺甚至變形。
二. 模具設(shè)計(jì)原因：
1. 模具設(shè)計(jì)應(yīng)盡量壁厚均勻，去型芯及孔。為了避免變形，壁厚最好均一。
壁厚的變化還可能引起燒結(jié)時(shí)的收縮改變。從而難以控制尺寸。厚度過(guò)渡段有些場(chǎng)合下無(wú)法滿足壁厚均一，則不同厚度之間應(yīng)該設(shè)計(jì)成逐漸過(guò)渡。
2. 改進(jìn)壁薄零件的堅(jiān)固性與強(qiáng)度的另外一個(gè)方法是用加強(qiáng)肋。
加強(qiáng)肋的厚度或?qū)挾炔坏贸^(guò)其連接壁的厚度。只要有可能，原則上，要盡量保持與壁厚一致。
可是，雖然加強(qiáng)肋可增大零件的強(qiáng)度，改進(jìn)材料流動(dòng)及防止加工過(guò)程中變形，但是，它們也可能產(chǎn)生翹曲，沉陷及應(yīng)力集中。因此，對(duì)零件設(shè)計(jì)增加加強(qiáng)肋要謹(jǐn)慎。
3. 澆口的設(shè)計(jì)不合理
澆口的設(shè)計(jì)必須考慮成型坯的形狀、型腔內(nèi)熔融注射料的流動(dòng)方向、熔接痕產(chǎn)生的情況、澆口的去除等問(wèn)題。
澆口的截面積大、充填性好，但澆口的封閉時(shí)間較長(zhǎng)，去除麻煩。
澆口設(shè)計(jì)的最基本要求是，選擇應(yīng)力集中最小，因取向性造成的變形最小的澆口形式。
4. 模具水路設(shè)計(jì)不合理
在滿足冷卻所需的傳熱面積和模具結(jié)構(gòu)允許的前提下，冷卻回路的數(shù)量要盡量多，冷卻通道孔要盡量大。
以使型腔散熱均勻，制品內(nèi)應(yīng)力小，變形小，精度高
5. 模具頂出設(shè)計(jì)不合理
脫模時(shí)局部需要較大頂出力的制品，由于頂出力集中于桿端。因此，合理選擇頂出方式，盡量使頂出均勻平穩(wěn)，減少變形。
三、 燒結(jié)支撐不合理：
MIM零件生坯在脫粘與高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，約收縮20%，為將可能產(chǎn)生的扭曲變形減小到最低限度，必須將MIM零件進(jìn)行適當(dāng)支撐。
通常，將MIM零件放置在平陶瓷板或托盤(pán)上，最好將燒結(jié)用的平板或托盤(pán)設(shè)計(jì)成有大的平面，從而使用標(biāo)準(zhǔn)支架?？缇嚅L(zhǎng)、有懸臂或有易損處的MIM零件，可能需要用零件的專(zhuān)用支架或固定裝置來(lái)支撐。
當(dāng)產(chǎn)品上部沒(méi)有受限而底部由于摩擦作用而難以收縮，燒結(jié)支撐物就導(dǎo)致了變形。如果用光滑材料作燒結(jié)支撐物則可減小由摩擦而導(dǎo)致的變形。
四、 燒結(jié)工藝不穩(wěn)定：
1. 不均勻的碳濃度、燒結(jié)過(guò)程中溫度不均勻都是造成燒結(jié)后變形的原因。
2. 燒結(jié)爐進(jìn)空氣，無(wú)法保證所需的溫度和壓力及氣氛，從而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)不致密，導(dǎo)致產(chǎn)品變形。
3. 燒結(jié)溫度不準(zhǔn)確、控制不靈敏，導(dǎo)致燒結(jié)變形。
燒結(jié)后變形一個(gè)涉及原材料、混料、注射成型、脫脂、燒結(jié)各個(gè)環(huán)節(jié)的復(fù)雜問(wèn)題。
燒結(jié)后變形原因可分為以下幾種：
一、料的原因：
1. 因?yàn)樵贛IM發(fā)展早期，還沒(méi)有注射料供應(yīng)廠家，這些廠家只能是獲取專(zhuān)利許可證或自己試驗(yàn)與研發(fā)粘結(jié)劑體系。
可是，MIM成功生產(chǎn)的秘密之一，是使用的注射料每批必須絕對(duì)一致。倘若做不到這一點(diǎn)，則在成型中就可能產(chǎn)生缺陷，燒結(jié)時(shí)會(huì)發(fā)生變形。
2. 由于粉末、粘結(jié)劑偏析作用而產(chǎn)生的變形。
3. 燒結(jié)溫度升高時(shí)，細(xì)小粉末的變形較??；反之，變形量增大
4.零件的變形隨著粉末裝載量增高而減??；反之，變形量增大
5.喂料表面不平滑，導(dǎo)致后面可能出現(xiàn)變形，殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致表面起皺甚至變形。
二. 模具設(shè)計(jì)原因：
1. 模具設(shè)計(jì)應(yīng)盡量壁厚均勻，去型芯及孔。為了避免變形，壁厚最好均一。
壁厚的變化還可能引起燒結(jié)時(shí)的收縮改變。從而難以控制尺寸。厚度過(guò)渡段有些場(chǎng)合下無(wú)法滿足壁厚均一，則不同厚度之間應(yīng)該設(shè)計(jì)成逐漸過(guò)渡。
2. 改進(jìn)壁薄零件的堅(jiān)固性與強(qiáng)度的另外一個(gè)方法是用加強(qiáng)肋。
加強(qiáng)肋的厚度或?qū)挾炔坏贸^(guò)其連接壁的厚度。只要有可能，原則上，要盡量保持與壁厚一致。
可是，雖然加強(qiáng)肋可增大零件的強(qiáng)度，改進(jìn)材料流動(dòng)及防止加工過(guò)程中變形，但是，它們也可能產(chǎn)生翹曲，沉陷及應(yīng)力集中。因此，對(duì)零件設(shè)計(jì)增加加強(qiáng)肋要謹(jǐn)慎。
3. 澆口的設(shè)計(jì)不合理
澆口的設(shè)計(jì)必須考慮成型坯的形狀、型腔內(nèi)熔融注射料的流動(dòng)方向、熔接痕產(chǎn)生的情況、澆口的去除等問(wèn)題。
澆口的截面積大、充填性好，但澆口的封閉時(shí)間較長(zhǎng)，去除麻煩。
澆口設(shè)計(jì)的最基本要求是，選擇應(yīng)力集中最小，因取向性造成的變形最小的澆口形式。
4. 模具水路設(shè)計(jì)不合理
在滿足冷卻所需的傳熱面積和模具結(jié)構(gòu)允許的前提下，冷卻回路的數(shù)量要盡量多，冷卻通道孔要盡量大。
以使型腔散熱均勻，制品內(nèi)應(yīng)力小，變形小，精度高
5. 模具頂出設(shè)計(jì)不合理
脫模時(shí)局部需要較大頂出力的制品，由于頂出力集中于桿端。因此，合理選擇頂出方式，盡量使頂出均勻平穩(wěn)，減少變形。
三、 燒結(jié)支撐不合理：
MIM零件生坯在脫粘與高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，約收縮20%，為將可能產(chǎn)生的扭曲變形減小到最低限度，必須將MIM零件進(jìn)行適當(dāng)支撐。
通常，將MIM零件放置在平陶瓷板或托盤(pán)上，最好將燒結(jié)用的平板或托盤(pán)設(shè)計(jì)成有大的平面，從而使用標(biāo)準(zhǔn)支架?？缇嚅L(zhǎng)、有懸臂或有易損處的MIM零件，可能需要用零件的專(zhuān)用支架或固定裝置來(lái)支撐。
當(dāng)產(chǎn)品上部沒(méi)有受限而底部由于摩擦作用而難以收縮，燒結(jié)支撐物就導(dǎo)致了變形。如果用光滑材料作燒結(jié)支撐物則可減小由摩擦而導(dǎo)致的變形。
四、 燒結(jié)工藝不穩(wěn)定：
1. 不均勻的碳濃度、燒結(jié)過(guò)程中溫度不均勻都是造成燒結(jié)后變形的原因。
2. 燒結(jié)爐進(jìn)空氣，無(wú)法保證所需的溫度和壓力及氣氛，從而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)不致密，導(dǎo)致產(chǎn)品變形。
3. 燒結(jié)溫度不準(zhǔn)確、控制不靈敏，導(dǎo)致燒結(jié)變形。
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