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《哈尔滨工业大学》 2007年
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ZrO_2小型零件粉末注射成形与精度控制

李玲  
【摘要】: 粉末注射成形是一种新型的近净零件成形技术。本文对ZrO2陶瓷小型零件的成形工艺进行了研究,并对零件的尺寸精度控制方法进行了探讨。 喂料采用的粉末为平均粒度为0.2μm的3Y-ZrO2陶瓷粉末;并选择PW-PP-SA的热塑性体系作为粘结剂。经过试验,确定合理的混炼工艺为:将二氧化锆陶瓷粉于180℃下干燥,预热20分钟,混炼机转速20rpm;加入聚丙烯混炼30分钟,转速提高到50rpm;然后将温度降至170℃,先后加入硬脂酸和石蜡,混炼时间均为10分钟。在该工艺下混炼的装载量为40%~45%的喂料质地均匀,流动性好,适合于粉末注射成形工艺的要求。 实验发现,对于本文所制得的试样的注射成形而言,在不恰当的工艺参数下会出现的主要缺陷为:填充不足、孔洞、飞边。经过反复试验,得出较为合理的注射成形工艺参数为:塑化室温度为:220℃,料筒温度为210℃,注射温度为: 200℃;模具温度: 30~50℃;注射压力:40~100MPa;冷却时间根据模具温度的不同,为5~9s。 注射坯的脱脂采用氧化铝粉末包埋的热脱脂,在对粘结剂热性能、喂料的热分析结果的分析以及实验的基础上,制定出较为合理脱脂工艺曲线。 脱脂坯的烧结采用空气气氛,根据ZrO2的相转变原理,确定了烧结在四方相稳定区中的1350℃,1400℃,1450℃下进行。烧结后的试样内部结构较为致密,颗粒尺寸在0.3~0.7μm之间。通过对烧结后的试样进行密度测试,发现随着喂料装载量的增大、烧结温度的升高,烧结时间的延长,试样的密度增高。 为了对最终零件进行尺寸精度控制,本文设计了五因素三水平的正交试验,分析了五个主要的工艺参数对小圆柱零件径向最终尺寸的影响规律。得到了随着粉末装载量、注射压力的增加,零件的收缩率减小,而随着模具温度、烧结温度的升高及烧结时间的延长,零件的收缩率增大的结论。 最后,本文提出了一种在正交试验的基础上,利用人工神经网络对粉末注射产品的尺寸进行预测和控制的方法。将通过神经网络预测控制结果与工艺实验结果进行了对比。实验证明用神经网络对CIM制品进行尺寸精度控制是可行的。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TF124.39

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