蠟基MIM喂料在注塑機(jī)上循環(huán)使用過程中，普遍存在的問題 就是產(chǎn)品單重會(huì)隨著喂料循環(huán)使用的次數(shù)增加而逐步加重，在相 同的燒結(jié)工藝下，循環(huán)次數(shù)少的產(chǎn)品尺寸將會(huì)比循環(huán)次數(shù)多產(chǎn)品 的尺寸小些，且密度也會(huì)低一些。這個(gè)問題導(dǎo)致的后果是，一個(gè)批次的喂料產(chǎn)品品質(zhì)差異較大，成品率降低，品檢成本增加，生產(chǎn)效率降低。

       這個(gè)問題應(yīng)該是蠟基 MIM 工藝的核心問題，我想也是大家正 在絞盡腦汁努力去努力解決的核心問題。我相信大家都很清楚， 如果把這個(gè)問題徹底解決了，對(duì)于某些 MIM 產(chǎn)品來說，可以做 到尺寸免檢，即使只是部分解決這個(gè)問題也是非常大的進(jìn)步。 

    我們?cè)?jīng)開發(fā)的產(chǎn)品是一種高溫難熔金屬制品，產(chǎn)品的要求很高：微觀組織結(jié)構(gòu)均勻，尺寸公差小(+/-0.3%)。粉末是還原法 生產(chǎn)的純度大于 99.93%的高純粉末，粉末形貌不規(guī)則，粒度在 2.5-3.2 之間。由于粉末形貌不規(guī)則和粒度比較小，喂料裝載比不高，只有52%。產(chǎn)品微觀組織結(jié)構(gòu)均勻指的是基體內(nèi)部不能存在過大的海綿狀孔穴。海綿狀孔穴在粉末冶金產(chǎn)品中是必定存在的，大的海綿狀孔穴會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。為了縮小或者消除孔穴，通常的做法是盡可能把燒結(jié)密度提高，但高溫?zé)Y(jié)并不能徹底解 決問題，當(dāng)密度達(dá)到一定程度時(shí)，再怎么高溫?zé)Y(jié)密度也無法進(jìn)一步提高了，細(xì)小孔穴的殘留是必定存在的。

    公司在實(shí)踐的過程中，發(fā)現(xiàn)單重小的產(chǎn)品（即是喂料循環(huán)使 用次數(shù)少的產(chǎn)品），其成品基體中海綿狀孔穴也大些，對(duì)應(yīng)密度也小一些，同時(shí)尺寸也小一些，而且還容易扭曲變形。那么，對(duì)于MIM 產(chǎn)品來說，注射坯單重穩(wěn)定下來了，是不是問題就解決了，事實(shí)是這樣嗎？實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，單重可以通過調(diào)整注射工藝維持在一個(gè)水平，但問題依舊不能解決，因此問題不在于單重，必定是另有原因。 

    描述注射坯品質(zhì)還有一個(gè)指標(biāo)，那就是注射坯相對(duì)密度，生坯的相對(duì)密度到底描述的是什么品質(zhì)，生坯的相對(duì)密度高低對(duì)成 品品質(zhì)到底有什么影響，帶著這個(gè)問題，我們做了很多對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題的焦點(diǎn)就在于注射坯的相對(duì)密度。注射坯的相對(duì)密度越高，說明喂料粉末和粘結(jié)劑的混合越均勻。室溫下，注射坯的相對(duì)密度大于 100.50%時(shí)，其混合的均勻度已經(jīng)很高了。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，混合的均勻度越高，毛坯的單重也越穩(wěn)定。注射坯單重可以通過修改注射工藝相關(guān)的參數(shù)（比如改變模溫，料溫，注射速度等） 維持在一個(gè)目標(biāo)范圍，但相對(duì)密度通過更改注射工藝是很難有很大改觀的。 

    為了達(dá)到提高產(chǎn)品品質(zhì)的目的，應(yīng)該把焦點(diǎn)放在如何提高注射坯的相對(duì)密度上。

     為什么注射坯的相對(duì)密度可以大于100%%由于粘結(jié)劑的組分是有機(jī)彈性體，粘結(jié)劑的密度是某種特定條件下測得的，粘結(jié)劑密度測定時(shí)，有機(jī)物內(nèi)部呈團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，但在配制喂料過程中，把這些有機(jī)物團(tuán)塊物打散了，這些散開的團(tuán)塊和粉末互溶，互溶后的體積比未混合前的體積變小一些。總的體積和變小，相對(duì)密度必然增大了?；ト茉匠浞治沽显骄鶆颍湎鄬?duì)密度必定越高，生坯單重也越穩(wěn)定。在實(shí)踐中，還發(fā)現(xiàn)，相對(duì)密度越高，毛坯的 強(qiáng)度反而會(huì)降低，應(yīng)該是粘結(jié)劑團(tuán)塊之間的粘合面積變小了的緣故。 

    只要注射坯的相對(duì)密度是穩(wěn)定的，其單重變化通常是由于注射參數(shù)和環(huán)境因素導(dǎo)致的。比如：在模具和環(huán)境熱交換未達(dá)到平衡之前（即是剛開始開機(jī)注射那段時(shí)間），毛坯單重會(huì)由于模具尺寸的不停變化有所波動(dòng)。也就是說，剛開機(jī)注射的一段時(shí)間內(nèi) 產(chǎn)品是不可靠的。為了達(dá)到更好的穩(wěn)定品質(zhì)，最好是保持工作環(huán)境溫度不變，恒定模溫，注射節(jié)奏按照固定間隔工作，比如10秒一模，那就盡可能地按照統(tǒng)一節(jié)奏 10 秒一模注射。當(dāng)然，提高毛坯密度跟如上技術(shù)手段沒有太多關(guān)系。 

    提高注射坯相對(duì)密度（即是提高喂料混合的均勻度）的訣竅 在于配料階段，過了配料階段，產(chǎn)品的內(nèi)部品質(zhì)十有八九已經(jīng)決定了，后續(xù)工藝的微小調(diào)整改變對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)影響不大。 

    蠟基 MIM 的核心是配料。 

    根據(jù)燒結(jié)件基體中存在海綿孔穴的現(xiàn)象，完全可以假設(shè)粘結(jié) 劑和粉末無論如何混煉，喂料中必定存在一些細(xì)粒塊狀的有機(jī)物，這些有機(jī)物粒塊在脫脂過程中被去除后會(huì)留下一些孔穴，后續(xù)的 燒結(jié)過程中這些孔穴會(huì)變小但不能完全消除。如圖中所示，在注射過程中，料筒溫度比較高，粒塊狀有機(jī)物融化時(shí)在其周圍形成一個(gè)較稀的漿態(tài)區(qū)域，較稀的這一區(qū)域在注射壓力作用下將比其他區(qū)域流速更快，在料筒的射嘴部位有機(jī)物濃度會(huì)比料筒后部高一些。

    在喂料循環(huán)使用過程中，產(chǎn)品單重將會(huì)因?yàn)橛袡C(jī)物和粉末不成比例的消耗而不斷增大。喂料循環(huán)次數(shù)越少，產(chǎn)品含膠量越高，單重自然就輕一些。在實(shí)踐中，在喂料配制很均勻的情況下，我們發(fā)現(xiàn)達(dá)到一定循環(huán)次數(shù)后，產(chǎn)品單重將不再增大，轉(zhuǎn)而逐漸減小。推測：單重減少的原因應(yīng)該是粒塊狀有機(jī)物已經(jīng)消耗得差不多，此時(shí)喂料的流動(dòng)性變差，相同注射條件下打出來的產(chǎn)品單重變低，這只是推測，由于條件限制無法做進(jìn)一步的驗(yàn)證。 

    根據(jù)生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為造成產(chǎn)品內(nèi)部不均勻、尺寸異常和扭曲變形的原因就是喂料不均勻（生坯相對(duì)密度較低）引起的，必須想辦法提高喂料的均勻性，但喂料的均勻性不可能達(dá)到理想化模型的水平，只能是經(jīng)可能地越接近理想化模型。如上述分析，我們采用相對(duì)密度這個(gè)指標(biāo)來衡量喂料均勻性，根據(jù)經(jīng) 驗(yàn)，在注射坯相對(duì)密度大于越某個(gè)值（比如大于 100.30%）時(shí)，燒結(jié)件尺寸異常和變形現(xiàn)象將有非常大的改觀。通過多次不同配方和不同工藝驗(yàn)證，注射坯相對(duì)密度高低決定于喂料的配制過程，影響的因素包括粘結(jié)劑配方、混煉工藝和擠出工藝。 

    我們的結(jié)論是在配料階段決定產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)的因素包括粘結(jié) 劑配方、混煉工藝和擠出工藝，評(píng)價(jià)注射坯品質(zhì)的首要指標(biāo)是其 相對(duì)密度。對(duì)于自己配制喂料的企業(yè)，提高產(chǎn)品品質(zhì)著力點(diǎn)應(yīng)當(dāng) 從粘結(jié)劑配方、混煉工藝和擠出工藝上尋求突破。

    特別強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在注射過程中無論如何調(diào) 整注射工藝都無法提高注射坯的相對(duì)密度。對(duì)于購買成熟喂料的生產(chǎn)廠家可能就不一定存在這個(gè)問題，因?yàn)檎诔鍪鄣某墒炜煽课沽弦苍S已經(jīng)解決了喂料均勻性這個(gè)問題，但據(jù)我所知有些也沒能很好地解決這個(gè)問題。 

    表中數(shù)據(jù)是未改進(jìn)和改進(jìn)配料工藝的燒結(jié)件的實(shí)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 

    該產(chǎn)品的注射坯單重大約是 430mg，成品是2.94 圓柱連接于 0.6 厚外徑為 7.20 圓盤底面上。生產(chǎn)該批產(chǎn)品的模具是一出十六的16 穴模具，不同型腔尺寸有所差異，最大差異不大于0.005mm， 不小于0.003mm，修正之后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表。燒結(jié)件成品尺寸 最大誤差不大于+/-0.15%。在相同燒結(jié)工藝下注射坯相對(duì)密度越 高，成品的密度也越高，尺寸也越穩(wěn)定。根據(jù)我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)， 成品率可以達(dá)到 95%以上，不合格品基本是由于毛刺去除不干凈 或者缺邊掉角產(chǎn)生的。當(dāng)注射坯的相對(duì)密度只有 99.90%(國內(nèi)很多廠家還達(dá)不到這個(gè)水平)時(shí)，其燒結(jié)件密度也相應(yīng)地降低到 97.79%。此時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的尺寸異?，F(xiàn)象，甚至檢測到有些產(chǎn)品的 底盤外徑降低到 7.11(標(biāo)準(zhǔn)尺寸是 7.20，模具按照 7.18 設(shè)計(jì))，部 分產(chǎn)品外徑又大于上限值。隨著燒結(jié)密度增加，尺寸小于下限的 呈非線性關(guān)系，突然增多，有的甚至出現(xiàn)扭曲變形現(xiàn)象。