粉末注塑成型(PIM)：创新的生产工艺

guohailong1988

PIM：复杂制件高速制造的新工艺
. n  P/ U  I9 }6 b9 O传统的金属制件成型的方法包括有机加工、失腊铸造、压力铸造、粉末冶金法等，PIM注射成型技术则具有适应更复杂产品、无需表面处理、密度一致、外形稳定、物料选择多样化、适合更大批量生产，以及物料损耗最小等特点。
据Haupt介绍，如今，用陶瓷或金属粉末制造注塑成型零件的应用领域包括汽车工业（制造轴承、阀门、摇臂等）、刀具工业（制造钻孔和铣削刀具）、磁铁生产、纺织工业、高性能陶瓷领域、精密工程、医疗技术和陶瓷工业。目前，这类主要用于以自动化生产方式进行的大批量生产，以及几何结构复杂的产品之生产。
然而，与传统的成型方法比较，采用PIM注塑成型技术生产的物料成本较为昂贵，加之需要脱脂工序，因此能够成型的制件较小，目前这种方法还主要应用于一些特殊和高档的应用领域。
PIM注塑成型技术与装备
5 B/ _' {4 g, G$ U$ N( x2 vPIM注塑成型的原料首先需要由粉末原料和粘合剂均匀地混合，然后进行造粒。粒料先经注射成型后得到绿件，而绿件经脱脂（除去其中的粘合剂）后得到棕件，再经过烧结而得到成品。其加工过程涉及的设备包括混料设备、注塑成型机、脱脂设备、烧结炉等。
; R5 [# i0 f2 _) a7 lPIM注塑机
  O7 V2 Y1 c$ t. V( X. G5 wPIM注塑成型机是PIM注塑的关键设备。对于PIM注塑而言，为了获得高质量和稳定的产品，须要求注射速度死循环调控和保压压力死循环调控，同时还要求螺杆采用精确定位，以便更有效调控螺杆加速和制动。据Arburg介绍，针对这一领域经过相应配置的ALLROUNDER机械，可以满足粉末材料加工的需求。
Haupt表示：“通过连续的过程控制，可以保证零件具有恒定的品质，而生产复杂的成型零件只需要很短的准备时间，并且实际上不会产生废料，也不需要昂贵的后加工。”
PIM材料与加工
% m; p$ M( U/ u# V. q对于PIM粒料而言，要求每粒材料均被粘合剂包裹，粒料之间亦不互粘，材料除了可储存备用外，而且颗粒结构一致。目前，全球PIM材料的主要供货商有：美国Advanced Metalworking Practices、美国Aquamim Feedstocks、德国BASF、德国Imeta、德国Inmatec、日本Tosoh等。
BASF香港销售经理Alessandro Pistillo介绍了BASF的Catamold粒料，并展示其成型过程的具体特点，以及对设备和模具的要求。他同时特别强调PIM注射对于螺杆定位设置精度的特殊要求。对于模具，他指出：“模具加工时的表面温度要求120℃－140℃，因此需要考虑增加模具的加热器，并推荐采用酚醛树脂隔热板。至于注射模具的喷嘴和流道，则要保持尽可能的短，而浇口则应该尽可能越大越好（0.4-3mm）。”
PIM 注塑成型的典型应用
Haupt还特别介绍了目前已经应用PIM技术的一些实例，包括牙齿矫形器、外科手术钳、汽车部件、筒状锁、Maerklin火车轮（精密玩具）、微型齿轮、字盘轮、插座、内窥镜部件、套圈、外科手术刀、钳子、刀、研磨盘、医疗用探测头、带内螺纹磨床部件、磁芯、双物料瓷杯、气辅注塑瓷匙等。
PIM 材料：金属类
常用材料选择：Fe、FeNi2、100Cr6;17-4PH、316L、420、PANACEA；WC/Co (硬金属)；钛、铜、金；FeNdB（磁铁）
PIM 材料：陶瓷类
常用材料选择：Al2O3、ZrO2、Al2O3/ZrO2、Si3N4、AIN；瓷器；Ferrits（磁芯）
金属类和陶瓷类的特点要求：好的特性 - 球状；粉末颗粒大小均匀度分布小；粉末细。尽量避免 - 有气孔的粉末（海绵状）；粉末颗粒大小均匀度分布大；粉末粗糙
PIM 材料：粘合剂
特点要求：脱脂后产品不变形、脱脂后不留残余物、与粉末原料并不发生化学作用、混合后不分离等。
文章关键词： 粉末、注塑