分析金屬粉末注射成型(MIM)欠注產生缺陷的原因

日期:2018/08/27類型:行業新聞

關鍵詞:廣東大宏新材料,金屬粉末注射成型,MIM技術,MIM汽車零件,粉末冶金微型齒輪,粉末冶金小模數齒輪

什么是欠注?

欠注又叫短射、充填不足、制件不滿,俗稱欠注,指料流末端出現部分不完整現象或一模多腔中一部分填充不滿,特別是薄壁區或流動路徑的末端區域。其表現為熔體在沒有充滿型腔就冷凝了,熔料進入型受腔后沒有充填完全,導致產品缺料。


下面由廣東大宏新材料對金屬粉末注射成型(MIM)欠注形成缺陷的原因進行分析:

1 、設備選型不當:在用選設備時,金屬粉末注射成型機的最大注射量必須大于塑件及水口總重,而金屬粉末注射總重不能超出金屬粉末注射成型機塑化量的85%。

2 、供料不足:目前常用的控制加料的辦法是定體積加料法,其輥料量與原料的果粒經是否均一,加料口底部有無“架橋”現象。若加料口處溫度過高,也會引起落料不暢。對此,應疏通和冷卻加料口。

3 、料流動性差:原料流動性差時,模具的結構參數是影響欠注的主要原因。因此應改善模具澆注系統的滯流缺陷,如合理設置澆道位置,擴大澆口,流道和注料口尺寸,以及采用較大的噴嘴等。同時可在原料配方中增加適量助劑改善樹脂的流動性能。此外,還應檢查原料中再生料是否超量,適當減少其用量。

4 、潤滑劑超量:如果原料配方中潤滑劑量太多,且金屬粉末注射料螺桿止逆環與料筒磨損間隙較大時,熔料在料筒中回流嚴重會引起供料不足,導致欠注。對此,應減少潤滑劑用量及調整料筒與金屬粉末注射料螺桿及止逆環間隙,修復設備。


5 、冷料雜質阻塞料道:當熔料內的雜質堵塞噴嘴或冷料阻塞,澆口及流道時,應將噴嘴折下清理或擴大模具冷料穴和流道截面。


6 、澆注系統設計不合理:一模多腔時,往往因澆口和澆道平衡設計不合理導致塑件外觀缺陷。設計澆注系統時,要注意澆口平衡,各型腔內塑件的重量要與澆口大小成正比,使各金屬粉末注射成型腔能同時充滿,澆口位置要選擇在厚壁處,也可采用分流道平衡布置的設計方案。若澆口或流道小,薄,長,熔料的壓力在流動過程中沿程損失太大,流動受阻,容易產生填充不良。對此應擴大流道截面和澆口面積,必要時可采用多點進料的方法。


7 、模具排氣不良:當模具內因排氣不良而殘留的大量氣體受到流料擠壓,產生大于金屬粉末注射MIM壓力的高壓時,就會阻礙熔料充滿金屬粉末注射成型腔造成欠注。對此,應檢查有無設置冷料穴或其位置是否正確,對于金屬粉末注射成型腔較深的模具,應在欠注的部位增設排氣溝槽或排氣孔;在合模面上,可開設深度為0.02~0.04mm,寬度為5~10mm的排氣槽,排氣孔應設置在金屬粉末注射成型腔的最終充模處。使用水分及易揮發物含量超標的原料時也會產生大量的氣體,導致模具排氣不良。此時,應對原料進行干燥及清除易揮發物。


此外,在模具系統的工藝操作方面,可通過提高模具溫度,降低金屬粉末注射MIM速度,減小澆注系統流動助力,以及減小合模力,加大模具間隙等輔助措施改善排氣不良。


8 、模具溫度太低:熔料進入低溫模腔后,會因冷卻太快而無法充滿金屬粉末注射成型腔的各個角落。因此,開機前必須將模具預熱至工藝要求的溫度,剛開機時,應適當節制模具內冷卻水的通過量。若模具溫度升不上去,應檢查模具冷卻系統的設計是否合理。

9、 熔料溫度太低:通常,在適合金屬粉末注射成型的范圍內,料溫與充模長度接近于正比例關系,低溫熔料的流動性能下降,使得充模長度減短。當料溫低于工藝要求的溫度時,應檢查料筒加料器是否完好并設法提高料筒溫度。剛開機時,料筒溫度總比料筒加熱器儀表指示的溫度要低一些,應注意將料筒加熱到儀表溫度后還需怛溫一段時間才能開機。如果為了防止熔料分解不得不采取低溫金屬粉末注射MIM時,可適當延長金屬粉末注射MIM循環時間,克服欠注。對于螺桿式金屬粉末注射成型機,可適當提高料筒前部區段的溫度。

10 、噴嘴溫度太低:在金屬粉末注射MIM過程中,噴嘴是與模具相接觸的,由于模具溫度一般低于噴嘴溫度,且溫差較大,兩者頻繁接觸后會使噴嘴溫度下降,導致熔料在噴嘴處冷凍。如果模具結構中沒有冷料穴,則冷料進入金屬粉末注射成型腔后立即凝固,使助塞在后面的熱熔料無法充滿金屬粉末注射成型腔。因此,在開模時應使噴嘴與模具分離,減少模溫對噴嘴溫度的影響,使噴嘴處的溫度保持在工藝要求的范圍內。如果噴嘴溫度很低且升不上去,應檢查噴嘴加熱器是否損壞,并設法提高噴嘴溫度,否則,流料的壓力損失太大也會引起欠注。

11 、金屬粉末注射MIM壓力或保壓不足:金屬粉末注射技術壓力與充模長度接近于正比例關系,MIM技術注射壓力太小,充模長度短,金屬粉末注射成型腔填充不滿。對此,可通過減慢MIM技術注射前進速度,適當延長MIM技術注射時間等辦法來提高MIM技術注射壓力。在金屬粉末注射技術壓力無法進一步提高的情況下,可通過提高料溫,降低熔料粘度,提高熔體流動性能來補救。值得注意的是若料溫太高會使熔料熱分解,影響塑件的使用性能。此外,如果保壓時間太短,也會導致填充不足。因此,應將保壓時間控制在適宜的范圍內,但需要注意,保壓時間過長也會引起其它故障,成型時應根據塑件的具體情況酌情調節。


12、 金屬粉末注射MIM速度太慢:金屬粉末注射MIM速度與充模速度直接相關。如果金屬粉末注射MIM速度太慢,熔料充模緩慢,而低速流動的熔體很容易冷卻,使其流動性能進一步下降產生欠注。對此,應適當提高金屬粉末注射MIM速度。但需注意,如果金屬粉末注射MIM速度太快,很容易引起其它金屬粉末注射成型故障。


13、 塑件結構設計不合理:當塑件厚度與長度不成比例,形體十分復雜且成型面積很大時,熔料很容易在塑件薄壁部位的入口處流動受阻,使金屬粉末注射成型腔很難充滿。因此,在設計塑件的形體結構時,應注意塑件的厚度與熔料充模時的極限流動長度有關。在金屬粉末注射成型中,塑件的厚度采用最多的為1~3mm,大型塑件為3~6mm,一般推薦的最小厚度為;聚乙烯0.5mm,醋酸纖維素和醋酸丁酸纖維素塑料0.7mm, 乙基纖維素塑料0.9mm,聚甲基丙烯酸甲酯0.7mm,聚酰胺0.7mm,聚苯乙烯0.75mm,聚氯乙烯2.3mm。通常,塑件的厚度超過8mm或小于0.5mm都對金屬粉末注射成型不利,設計時應避免采用這樣的厚度。


此外,在金屬粉末注射成型形體復雜的結構塑件時,在工藝上也要采用必要的措施,如合理確定澆口的位置,適當調整流道布局,提高金屬粉末注射MIM速度或采用快速MIM技術注射。提高模具溫度或選用流動性能較好的樹脂等。


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