金属零件快速模具注射成型方法与设备技术

本发明专利技术涉及金属零件快速模具注射成型方法，特点是包括如下步骤：步骤一，制备金属粉末喂粒；步骤二，制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件；步骤三，选用金属外模；步骤四，制作下半硅胶内模；步骤五，制作上半硅胶内模；步骤六，模具清理与装配；步骤七，安装模具；步骤八，低压注射振动成型；步骤九，脱脂；步骤九，烧结。其优点为：可用于各种金属成型，尤其适用于具有复杂型腔的中小型零件的快速制造，所需设备简单，生产周期短，成本低，且零件成型精度较高。

Injection molding method and equipment for rapid die for metal parts

The present invention relates to a quick mold metal parts injection molding method is characterized by comprising the following steps: 1, the preparation of metal powder feed grain; step two, making prototype parts, airway prototype and sprue prototype; step three, select the metal outer mold; step four, making the second half of the silica gel mould; step five half, making the silica gel mould; step six, mold cleaning and assembly; step seven, installation mould; step eight, low pressure injection molding vibration; step nine, step nine, debinding; sintering. The advantages are: it can be used for all kinds of metal forming, especially for the rapid manufacture of small and medium-sized parts with complex cavity. The equipment is simple, the production cycle is short, the cost is low, and the molding accuracy of the parts is high.

【技术实现步骤摘要】
金属零件快速模具注射成型方法与设备
本专利技术涉及一种金属零件快速模具注射成型方法与设备。
技术介绍
金属粉末注射成型技术（MetalInjectionMolding，简称MIM技术）是美国的Parmatech公司专利技术的一门新型近终成型技术，其基本工艺过程是先将金属粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下用注射成型机注入模具型腔内固化成型，然后用化学或热分解的方法将成型坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。金属粉末注射成型技术集粉末冶金技术、塑料注塑成型技术、高分子化学等多门学科于一体，利用模具注射的方法来成型坯件，并通过对坯件进行烧结从而制造出高密度、高精度、高强度、形状复杂的金属零件。金属粉末注射成型技术具有成本低、效率高、一致性好等优点，且其突破传统金属粉末模压成型技术在产品形状上的限制，对于一些形状复杂、利用机械加工等其他方法难以制造的小型零件，金属粉末注射成型技术能够比较容易制出，因此被称为“当今最热门的零部件成型技术”。现有技术中，金属粉末注射成型技术采用与塑料注射成型相同的金属模具，这种模具质量好、使用寿命长，但结构复杂、设计和制造要求高、生产周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一 制备金属粉末喂粒，将金属粉末和粘结剂按（60~65）∶（40~35）的体积比进行混炼和制粒，得到金属粉末喂粒；所述金属粉末的颗粒尺寸为0.5～15μm，所述粘结剂采用低温低粘度热塑性粘结剂, 粘结剂包括65%~75%的石蜡和25%~35%聚乳酸；步骤二 制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件用三维软件将所需制造的零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）的三维实体模型绘制出来并放大，放大比例是1.15～1.33，1.15～1.33是金属粉末喂粒烧结后的综合收缩率的倒数；将零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇...

【技术特征摘要】
1.一种金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一制备金属粉末喂粒，将金属粉末和粘结剂按（60~65）∶（40~35）的体积比进行混炼和制粒，得到金属粉末喂粒；所述金属粉末的颗粒尺寸为0.5～15μm，所述粘结剂采用低温低粘度热塑性粘结剂,粘结剂包括65%~75%的石蜡和25%~35%聚乳酸；步骤二制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件用三维软件将所需制造的零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）的三维实体模型绘制出来并放大，放大比例是1.15～1.33，1.15～1.33是金属粉末喂粒烧结后的综合收缩率的倒数；将零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）的三维CAD模型数据均转为3D打印机能识别的数据；用3D打印机打印出零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）；步骤三选用金属外模根据所要制作零件原型件（12）的大小确定金属外模（6）的尺寸，所述金属外模（6）包括外模底板（61）、外模侧板组件（62）、外模顶板（63）、螺杆紧固组件（64）；所述外模顶板（63）及外模底板（61）分别设在外模侧板组件（62）的上下两开口端，外模底板（61）、外模侧板组件（62）及外模顶板（63）相互配合形成外模内腔，所述螺杆紧固组件（64）设在外模顶板（63）及外模底板（61）上从而将外模侧板组件（62）固定在外模底板（61）与外模顶板（63）之间，在所述外模底板（61）上分别设有底部注胶口（611）及冷却流道组件（20），所述底部注胶口（611）与外模内腔连通，在所述外模顶板（63）上设有顶部注胶口（631）及沉孔（633），所述顶部注胶口（631）及沉孔（633）分别与外模内腔连通；步骤四制作下半硅胶内模倒置金属外模（6），打开外模底板（61），清理干净金属外模（6）及零件原型件（12）；分析零件原型件（12），确定零件原型件（12）的分型面位置；堵塞住顶部注胶口（631），用橡皮泥（11）将零件原型件（12）固定在外模内腔中，橡皮泥（11）与零件原型件（12）的相交线为分型面的部位；在橡皮泥（11）的上平面挖一个凹坑（111）用于制作防错凹凸配合，以避免上、下半硅胶内模合模时装错方向；用毛刷在金属外模（6）的内壁、橡皮泥（11）的上表面及零件原型件（12）的表面刷上一层薄的白凡士林，然后将外模底板（61）装上，并拉紧螺杆紧固组件（64）从而将金属外模（6）紧固成一个整体；配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件（12）的尺寸及分型面的位置，计算出制作下半硅胶内模（13）所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后，得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5～10min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模底板（61）的底部注胶口（611）倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模底板（61）的内表面20～30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5～10min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2～4份的固化剂及8～11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶，该硅胶耐热温度不低于200℃，瞬时耐热温度达到250℃；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5～15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；硅胶固化处理；从真空注型机取出金属外模（6），放入烤箱内，将烤箱温度设置为40～60℃，保持2～4h，使硅胶充分固化从而制成下半硅胶内模（13）；步骤五制作上半硅胶内模将经过步骤四的金属外模（6）从烤箱中取出，松开螺杆紧固组件（64）并沿开口槽取出，将金属外模（6）翻转180度正向放置，打开外模顶板（63），去除外模内腔中的橡皮泥（11），并重新清洁零件原型件（12），将气道原型件（16）及浇道原型件（17）安装在零件原型件（12）上，用毛刷在金属外模内壁、零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）的表面刷上一层薄的白凡士林；将外模顶板（63）的顶部注胶口（631）打开，再将外模顶板（63）装上，拉紧螺杆紧固组件（64）将金属外模（6）紧固；配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件（12）的尺寸及分型面的位置，计算出制作上半硅胶内模（14）所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5～10min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模顶板（63）的顶部注胶口（631）倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模顶板（63）的内表面20～30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5～10min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2～4份的固化剂及8～11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5～15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；硅胶固化处理，从真空注型机取出金属外模（6），放入烤箱内，将烤箱温度设置为40～60℃，保持2～4h，使硅胶充分固化从而制成上半硅胶内模（14）；步骤六模具清理与装配拆开金属外模（6），取出上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13），移除零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17），所述上半硅胶内模（14）的底面及下半硅胶内模（13）的顶面相互配合形成注射腔（15），在所述上半硅胶内模（14）中设有气道（141）及浇道（142），所述气道（141）的两端分别与顶部注胶口（631）及注射腔（15）连通，所述浇道（142）的两端分别与沉孔（633）及注射腔（15）连通；用手术刀片将上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13）上的浇注口凸出部分切平，然后用毛刷在注射腔（15）的内壁上刷上一层薄的白凡士林，再分别将顶部注胶口（631）及底部注胶口（611）堵上，此时用于堵住顶部注胶口（631）的锥塞上具有通气孔（19），通气孔（19）与气道（141）连通，将上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13）放入外模内腔中，拉紧螺杆紧固组件（64）将上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13）和金属外模（6）重新固定装配；步骤七安装模具金属零件快速模具注射成型设备包括工作台（3）、振动台（4）、橡胶定位套（7）、浇道过渡套（8）及螺杆挤出机（9）；将经过步骤六的金属外模（6）安装到振动台（4）上并固定；将橡胶定位套（7）放入外模顶板（63）的沉孔（633）上，在橡胶定位套（7）内设有出料流道（71），所述出料流道（71）与浇道（142）连通，启动液压缸（2）使工作台（3）上升，橡胶定位套（7）与浇道过渡套（8）相抵靠，橡胶定位套（7）被压缩5～7mm；将外模底板（61）上的冷却流道组件（20）与外界循环冷却系统连通；步骤八低压注射振动成型设置金属零件快速模具注射成型设备的工作参数：a、螺杆挤出机（9）的机筒（95）各区注射温度按金属粉末喂粒要求设定，螺杆挤出机（9）的螺杆转速为20～30转/分钟，注射速度为4～10立方厘米/秒，成型压力为150～200bar，保压压力为150～200bar，保压时间为15～20分种；b、设置振动台（4）工作参数：频率为5～15Hz，振幅为0.5～1.5mm；启动螺杆挤出机（9），待注射温度达到要求后开启振动台（4），使整个金属外模（6）沿垂直方向作振动，同时将金属粉末喂粒从挤出机进料口（92）送入机筒（95），加热融化后经浇道过渡套（8）、出料流道（71）及浇道（142）注射入注射腔（15）内，注射腔（15）充满后保压，启动外界循环冷却系统，使注射腔（15）内的金属粉末喂粒从下往上逐步凝固，型腔内的金属粉末喂粒全部凝固后，形成零件生坯并取出；步骤九脱脂将步骤八得到的零件生坯放到脱脂炉内，在脱脂炉内充入保护性气体；以0.8～1.0℃/min的速度升温脱脂炉，待脱脂炉内的温度升至200℃后保温2～3h，从而除去零件生坯上的大部分粘结剂，再以1.5℃/min的速度将脱脂炉内的温度升至450℃，之后保温1～2h，从而脱去粘结剂中的聚乳酸,并形成连通孔；随...

【专利技术属性】
技术研发人员：许中明，陈学锋，王鸿博，杨亘，
申请(专利权)人：顺德职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44