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微机电产品零件粉末注射成形

曹广元  
【摘要】:本文以生产性能符合要求的微齿轮为目标,研究了粒度D10为1.96μm,D50为3.81μm,D90为9.92μm的羟基铁粉的粉末注射成形工艺。粘结剂采用以石蜡为基体的热塑性粘结剂体系。其中石蜡和聚乙烯的质量分数分别为50%和45%。分别研究了粉末的粒度分布、最佳粉末装载量、喂料的流动性能、脱脂工艺、烧结工艺、制件力学性能、微齿轮模流分析及微齿轮模具设计。研究表明: 粉末的粒度分布较宽、颗粒细小,具有很好的成形性能及烧结性能。粉末的装载量越高喂料的流动性越差,52.54%为喂料的最佳粉末装载量。最大注射压力为50Mpa,注射压力超过50Mpa时制件会产生明显的飞边。注射成形件非常均匀,其密度为4.5g/cm3。 在45℃的正庚烷中溶剂脱脂,约第18h时石蜡已经脱除80%以上,连通孔隙已经打通。热脱脂升温速率快时坯件会产生明显的变形。采用慢速升温、分段保温的加热工艺可得到形状保持良好、脱脂完全的坯件。最佳升温工艺为:从室温到420℃的过程中平均升温速率为0.5℃/min,从420℃~650℃的过程中,平均升温速率为1℃/min。其中在140℃、250℃、420℃、500℃、650℃分别保温0.5h、1h、3h、2h、1h。 烧结温度在1230℃~1260℃之间所得制件力学性能最佳。硬度(HRB)平均为67、收缩率平均为18.5%、晶粒直径为30.87μm。当烧结温度低于1230℃时制件孔隙较多,力学性能较差,。当烧结温度超过1260℃时由于晶粒的明显长大,力学性能也会明显下降。 用Moldflow软件模拟的微齿轮最佳浇口形式为矩形、最低注射压力为18.7Mpa。注射时间为1.2s,保压时间为10.8s。根据模拟结果设计出微齿轮成形模具。根据总结出的工艺原则上可以生产出性能符合要求的微齿轮。


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