从塑料成型转行到MIM产业的思考

近几年MIM产业的增长，其中大部分来自于跨行业的转型以及原来MIM产业的扩张。在这些转型的公司里面，那些从...





近几年MIM产业的增长，其中大部分来自于跨行业的转型以及原来MIM产业的扩张。

在这些转型的公司里面，那些从事塑胶成型行业的公司，对MIM产品从模具里顶出后接下来具体发生的一些工艺的理解是非常有限的，而有金属制造工艺（PM、Die casting、casting、HIP）背景的公司更容易理解MIM的工艺流程。



绝大多数的塑胶产品注塑完成后就是成品，就可进行组装出货。然而对于MIM来说，注塑完成才是重要的第一步,后面紧跟着脱脂、烧结、整形等复杂工艺，就是因为这些复杂的工艺使那些想进入MIM行业的活跃者望而生畏，被堵在诸多技术门槛之外。但那些已转行或准备转行的塑胶公司要充分的理解与MIM的不同之处。



一，对喂料的理解：

在MIM工艺里面，塑料唯一的功能就是：在加热状态下它们作为一种载体通过注塑压力把金属粉末带入到型腔里面，通过冷却，形成我们想要的零件。

通常我们把塑料定义为喂料里面的粘结剂，其体积分数占40％左右，那么粘结剂里面到底有哪些具体的成份呢？

a, 润湿剂

----使金属粉末表面具有一定的湿度，从而可减少粘结剂与粉末接触面的张力

b, 一种高分子成份

----在脱脂时首先被移除，形成一种网状的空洞，以致于其它的粘结剂更容易被分解

c,骨架高分子

----脱完脂后用来维持零件形状，直到温度升至烧结温度时才全部除去

d,另外一种使主体粘结剂和骨架高分子能够混合的材料

根据不同的金属粉末，可以制作出种类繁多的喂料，例如：低合金钢（铁镍），高合金钢（不锈钢系列），硬质合金（碳化钨-钴），非铁金属（钛，铜），贵金属（金），磁性金属（钕铁硼）等。这些粉末的尺寸、粉末尺寸的分布及粉末的形状都影响着喂料的流动。



二，模具设计的转变：

MIM模具与标准的塑胶模具有几点不同的地方，喂料的导热性会比塑胶高好几倍，导致流动性会差很多，以及MIM模具的缩水率通常在15％~22％，比塑胶模具要大的多，导致在生胚密度及烧结尺寸的控制上难度加大，很多公司在这个问题上犯错误，另外金属粉末对炮筒和模具的破坏力要比塑胶强的多，等等诸多的不同，所以我们在设计MIM模具时要有一些改变：

a, 模具钢材

----要选用高耐磨的热处理钢，但并不是说用做钨喂料的钢材来做不锈钢喂料的模具，这样会有一定成本的浪费，所以根据喂料来选择钢材

b, 热流道

----液态热流道比电热流道稳定，会得到密度更均匀的生胚，烧结的变形会更小

c,流道及胶口

----由于缩水率较大，且喂料的高导热性，所以流道及胶口的排布一定要平衡，否则烧结后的整形工作比较麻烦，有些严重的要用机加工来修正尺寸，会导致制造成本的增加

d,模具灌嘴里料头的长度尽量做短，减短喂料的流动路径，会减少热损失（如下图）



e,模具型腔表面处理

----黑纹是MIM产品上较普遍的问题，模具表面的处理会改善黑纹的状况，一般在模具加工时做VDI18放电处理，与之相对应的其它数据如下：



三，注射成型：

前面有说到金属粉末对炮筒和模具的破坏力要比塑胶强的多，所以注塑机要配备专用的MIM炮筒、螺杆、火箭头、止逆环以及座环

a, 螺杆

----因为喂料含60％体积分数的金属粉末，螺杆压缩比要小于塑料螺杆压缩比，为1.5左右，避免过大的剪切热加速粘结剂的分解

b, 止逆环

---不同种类的喂料，如不锈钢、钛、钨等的止逆环间隙是不一样的，而且同种喂料不同厂家的粉末粒径也不同，对止逆环尺寸的要求也不同，这个间隙一般为一到三倍的最大粉末直径

C，注射速度

----用一段速度来注射即可，不要用塑胶那种慢快慢、快慢快的注射方式，因为喂料的流动性不容许我们这样做

d,融胶

----融胶转速过快会导致粘结剂高分子的降解，一是会影响生胚的密度均匀性，二是会减少回收料的利用次数，另一个火箭头、止逆环的使用寿命会减少，正常转速：50转/分，背压：不大于30bar

四，当产品从模具里顶出之后，塑胶产品和MIM零件的去向是完全不一样



那么MIM零件的脱脂、烧结又是怎样一个过程呢？我会在下一期与大家分享，谢谢！



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