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金属粉末注射成型(Metal Powder Injection Molding,简称MIM)是一种将粉末冶金和塑料注射成型相结合的新技术。塑料注射成型的一些新的方法也可以被引入到金属粉末注射成型过程中来,将动态注射成型的新装备和新工艺引入到金属粉末注射成型中,进行金属粉末的动态注射成型具有非常重要的意义。金属粉末注射成型过程中,注射成型是非常重要的一环,因为最终制品可能出现的缺陷基本上都是在注射阶段形成的,而且这些缺陷在后续工艺中也是不可消除的,所以研究金属粉末喂料熔体的充模流动行为具有重要的意义。
本文通过制备不同粉末装载量的喂料,并在密炼机上均匀混炼后造粒,在高压流变仪上测试其粘度与剪切速率之间的关系及热导率的大小,并根据实验数据拟合出了CROSS-WLF模型的七个参数值。在动态注射机上用阿基米德螺旋模具在不同的振动参数下注射试样并测试其流程,然后将试样液氮脆断进行SEM实验,观察其断面颗粒分布情况。在MOLDFLOW上新建材料库与动态注射速率参数,系统地研究了振动场作用下振动参数对金属粉末喂料的流动性能的影响。在FLUENT软件中利用其UDF功能,自编粘度及速率方程的程序,并导入FLUENT中,以研究振幅、频率对喂料制品的相分离的影响情况。具体内容及取得的成果有:
(1)通过对喂料流变行为的系统研究,结果表明:在石蜡-聚乙烯为主要成分的粘结剂体系下,喂料表观粘度随剪切速率的增大而减小,随温度的升高而减小;喂料的粘流活化能随着剪切速率增大而减小,说明在较高剪切速率下喂料熔体的粘度对温度相对不敏感。
(2)阿基米德注射实验以及MOLDFLOW的模拟实验结果表明:振动力场的引入能增加金属喂料充模过程的流程长度,并且在频率为12Hz、振幅为0.25mm时,能使得试样的流程最长。
(3) SEM实验以及FLUENT模拟相分离的实验结果表明:相分离在石蜡-聚乙烯为主要成分的粘结剂体系下存在相分离的情况,电磁动态注射实验中,振幅、频率的改变能改善制品相分离的情况,并且不同的振幅、频率对相分离的影响不一,当频率为10Hz、振幅为0.1mm时,对相分离的改善作用最为明显。