一、微型齿轮的结构和用途
图 直齿外径5.0mm
图 斜齿外径4.3
图 齿轮铰链,可以360°转动
二、MIM工艺的应用和齿轮生产过程管控
1. 粉末选择
MIM工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.5-20 μm。从理论上讲,颗粒越细,比表面积也越大,易于成型和烧结,目前常用的铁镍合金,即用羰基铁粉和镍粉混合而成,还有用17-4PH水气联合雾化粉末,SKD11材质。
选用粉末要从MIM技术、产品形状、性能、价格等多方面综合考虑,现在通常是水雾化粉和气雾化粉混合使用,前者提高振实密度后者维持保形性。
2. 喂料制备和注射成形过程管控
喂料制备:粉末和粘结剂确定后要进行混炼,喂料是将高分子粘结剂与粉末通过混炼设备均匀混合而成的。以前常用的混炼装置有双螺杆挤出机、双锥形、双行星混炼机等,随着最近几年MIM技术的发展,现在已经开始密炼机,造粒机,可以大大提高生产效率。
注射成形过程管控:
微型齿轮所用的模具类型常用的是冷流道三板模,也有用热流道的三板模,斜齿轮模具结构比较复杂,需要特殊的模具顶出机构,一般采用油缸顶出,调试时顶出速度要合适,以免碰伤产品,模具在使用过程中要及时保养维护。
注射工序监控测量,目前采用显微镜,密度仪,影像仪进行检测。注射阶段的缺陷控制目前主要还是凭经验操作。随着科学技术的进步,采用计算机模拟喂料的注射充模过程,并将其和喂料性能等相联系,优化注射条件参数,消除注射缺陷是目前先进的实验手段,也是未来的发展趋势。国外将moldflow模流分析软件应用于MIM注射过程分析,并取的较好效果,国内有些MIM厂家也试用过该技术,但发现模拟结果与实验结果不能很好符合,这方面还有待与进一步研究。
3. 脱脂和烧结
脱脂方法采用溶剂脱脂和催化脱脂,溶剂脱脂采用三氯乙烯,催化脱脂采用浓硝酸
烧结采用真空脱脂一体炉,通过工艺验证选择合适的工艺曲线,不同的材质选用不同的工艺曲线,批量生产中注意炉子的保养和维护,定期清蜡换油
烧结产品检测,一般需要管控外观,尺寸,密度,硬度,金相组织分析,齿轮产品形状复杂,需要借助逆向工程扫描才能测量的比较准确
图 逆向工程扫描
4. 后处理
由于产品需要较高的硬度和耐磨,需要进行热处理和电镀,不同的材质采用不同的热处理工艺要求,这些一般都是委外加工,供应商的工艺过程管控和质量需要严格管控,每批次需进行留样测试
三、总结
随着MIM技术的发展,应用的领域会越来越广泛,并且为客户提供可靠稳定的质量,也希望MIM同仁们一起共同努力,为推动MIM技术的发展,建言献策!
本文来源:上海精科粉末冶金科技有限公司