1,MIM&PM介紹,2,第一章 1.1 MIM介紹 3 1.2 MIM材料 4 1.3 MIM制造流程 5 1.4 后續(xù)加工及檢驗流程14 1.5 MIM優(yōu)點及材料 15 1.6 應(yīng)用領(lǐng)域 16 第三章 2.1 P&M介紹 17 2.2 P&M制造流程 18,目錄,第三章 2.1 PM紹 19 2.2 PM材料 20 2.3 PM制造流程 22 2.4 PM優(yōu)點 24 2.5 PM應(yīng)用領(lǐng)域 25 第四章 4.1 MIM與MIM與其他制程比較26 4.2 MIM、PM與P&M的比較 28,3,第一章 MIM 介紹,鉆頭,合金刀,1.1 MIM 概念： 金屬注射成形 ( Metal injection Molding ,MIM ) 是一種將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料注射 于模型中的成形方法。（與熱塑性物質(zhì)(如塑料或石蠟等)混合的金屬粉末，在注塑機(jī)上塑壓成形的工藝）,齒輪,4,1.2 MIM常用材料,MIM技術(shù)適用材料： MIM工藝適用的材料非常廣，包括低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鎳基合金、鎢合金、硬質(zhì)合金、鈦合金、磁性材料、Kovar合金、精細(xì)陶瓷等。見表1 常用的PIM材料及其應(yīng)用領(lǐng)域。,表1 常用的MIM材料及其應(yīng)用領(lǐng)域,汽車,工具,5,1.3 MIM制造流程說明,6,氣噴粉 x2500倍,水噴粉 x2500倍,1.3.1：金屬粉末 一：鐵粉造粒常見一般可分兩類: 1.氣噴粉 顆粒較圓（見左下圖） 2.水噴粉 成不規(guī)則狀（見下圖） 二:粉末制備： 1.霧化制粉（見左右圖） 、2.還原法、3.機(jī)械合金化 4.氣相沉積、5.溶膠凝膠、6.自蔓燃反應(yīng)合成、7.電解,霧化制粉,7,1.3.2 結(jié)合劑,結(jié)合劑又稱粘結(jié)劑 功能： 1.具有提高粉粒的流動性外，并兼具有潤滑和潤濕（Wetting）作用,可防止微細(xì)粉末的結(jié)塊（agglomeration）,及在射出成形階可能引起模壁的摩擦損耗和粉粒結(jié)合劑的相分離（Phase separation), 2.可以避免產(chǎn)生異質(zhì)（Anisotropic）胚體，及不同大小、方向的收縮變形問題. 3.結(jié)合劑亦可作為胚體經(jīng)脫脂后主干，籍有少許殘留結(jié)合劑的鍵結(jié)作用，提升胚體強(qiáng)度和保型性，并形成多孔性介質(zhì)通道，以利下一階段熱分解（Thermal degradation）的快速進(jìn)行。,*PE：聚乙烯、PP：聚丙烯、PA：聚醛樹脂、PS:聚苯乙烯、PEG：聚乙二醇、PMMA：聚甲基丙烯甲酯、PEA：聚乙烯胺 PEVA：聚乙烯乙烯乙酸共聚物,MIM典型結(jié)合劑,8,+,結(jié)合劑(Original Binder),金屬粉末( Metal Powder),混煉比例依材料特色、鐵粉不同比例也會有差異一般結(jié)合劑占5%8%,混煉比例依材料特色、鐵粉不同比例也會有差異一般鐵粉占92%95%,1.3.4： 混煉 將已選取金屬粉末和結(jié)合劑，依適當(dāng)成分比例充分混合后，經(jīng)由混煉、造粒，制出適合射出成形機(jī)使用素料（Feedstock）,1.3.3： 混料,9,金屬射出成型機(jī),射出流程說明,1.3.5 射出成型 將以具塑質(zhì)特性的素料，射入金屬模具內(nèi)部加以成形，固化后脫模，即形成生胚（Green compact) 成形方式：噴射沉積、注射成形、擠壓成形、粉末鍛造、粉末軋制、溫壓成形、冷熱等靜壓及特種固結(jié)技術(shù)、爆炸成形,10,1.3.6 脫脂 將生胚內(nèi)部外加之結(jié)合劑成分予以去除，次過程稱為：脫脂（Debinding） 而經(jīng)過脫脂后產(chǎn)品則稱為:棕胚(Brown compact),脫脂 3、通過溶劑萃取等脫脂方法去除大部分的粘接劑，余下 部分用于支撐產(chǎn)品形狀已使得零件可以進(jìn)入燒結(jié)爐。,11,1.3.6 燒結(jié) 將棕胚施以高溫?zé)Y(jié)處理，即可獲取高致密度的金屬零件產(chǎn)品。 燒結(jié)分為：微波燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、液相燒結(jié)、超固相線液相燒結(jié)、電火花燒結(jié)、原位成形,燒結(jié) 4、脫脂后產(chǎn)品進(jìn)入燒結(jié)爐，先去除殘留的粘接劑，隨后被加熱到很高的溫度，使金屬顆粒收縮形成致密的金屬部件。大多數(shù)MIM材料，燒結(jié)后的相對密度在95%-98% 這使的產(chǎn)品性能與鍛造材料相似,12,真空燒結(jié)爐,連續(xù)燒結(jié)爐,1.3.7: 一般燒結(jié)爐種類可分： 1.真空燒結(jié)爐（見右圖） 2.連續(xù)燒結(jié)爐（見右圖）,最穩(wěn)定燒結(jié)方式,以真空燒結(jié)舉例： 一.真空燒結(jié)的優(yōu)點有： 1.極佳的制程穩(wěn)定性，產(chǎn)品的制造品質(zhì)控制容易 2.燒結(jié)品品質(zhì)極佳，表面不含有氧化層。材質(zhì)不會有偏析的現(xiàn)象 3.高速升溫和恒溫之控制甚佳，亦可達(dá)到高壓氣淬，制程有極佳的效率。 4.工作環(huán)境比一般連續(xù)爐為佳，爐體不會放熱，保溫性良好，沒有大量的排氣，操作安靜(除了機(jī)械幫浦會發(fā)出噪音外)。 5.以操作成本和操作效率比較，真空爐的維修較經(jīng)濟(jì)。 6.真空爐的操作全屬自動化，操作簡單。 二.真空燒結(jié)的缺點： 真空爐不論是批次式或連續(xù)式，其最大的缺點是設(shè)備的成本比較高。,13,真空燒結(jié)流程說明,針對不同工件，制訂該工件最穩(wěn)定燒結(jié)排放方式,萃取,燒結(jié)排放,燒結(jié),14,再加工（部分）,品質(zhì)檢驗,制成品,出貨,加工：整形、攻牙等 熱處理：滲碳、淬火、回火等 振動研磨、噴沙、拋光等 表面處理：噴漆、電鍍、電泳（ED）等,1.CNC影像式量測 針對小工件或抽樣數(shù)多時,利用CNC量測系統(tǒng)達(dá)到檢驗時效及準(zhǔn)確性.,2.自動量產(chǎn)全檢設(shè)備 針對客戶端,部分重點尺寸需要確保時,我司會采取100%全檢.,1.4: 后續(xù)加工及檢驗流程,后加工細(xì)分為,后加工 5、根據(jù)產(chǎn)品要求不同，可以選擇機(jī)加工、熱處理、電鍍、拋光、 PVD、拉絲、鐳雕等處理方式得到符合要求的產(chǎn)品,15,1.5.2 MIM工藝的技術(shù)優(yōu)點 MIM技術(shù)作為一種制造高質(zhì)量精密零件的近凈成形技術(shù)，具有常規(guī)粉末冶金、機(jī)加工和精密鑄造方法無法比擬的優(yōu)勢，在制備具有三維復(fù)雜幾何形狀、均勻組織結(jié)構(gòu)和高性能的近凈成形產(chǎn)品方面具有獨特的優(yōu)勢，具體如下： 1.能象生產(chǎn)塑料制品一樣，一次成形生產(chǎn)形狀復(fù)雜的小型金屬陶瓷等零部件（重量：0.1-500g、產(chǎn)品品質(zhì)量越大材料成本比例越大、且制程時間越長） 2.制件各部分組織均勻、尺寸精度高、相對密度高（ 產(chǎn)品強(qiáng)度、硬度、延伸率等力學(xué)性能高，耐磨性好，耐疲勞，組織均勻、密度95% - 99.5%混合密度、近鑄造或鍛造件） 3.產(chǎn)品成本低，表面光潔度好，燒結(jié)精度好一般0.0030.005 inch/inch、精密0.5mm 7.性質(zhì)：可用材質(zhì)范圍廣可做高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、耐高溫、電性、磁性、高散熱性、低熱膨脹性材料等產(chǎn)品,1.5.1 MIM工藝的技術(shù)特點 MIM是將金屬粉末（例如不銹鋼粉末）與塑膠混合后射出成形，因此可以得到與塑膠相同的成形結(jié)果。之后再以加熱法或溶劑法，將混合的塑膠去除，進(jìn)行燒結(jié)。這種技術(shù)不同於壓縮的粉末冶金法，表層部與中心部的密度沒有落差，可以生產(chǎn)均勻而高密度的產(chǎn)品。,2019/8/24,16,可編輯,17,1.6 MIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 1計算機(jī)及其輔助設(shè)施：如打印機(jī)零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qū)動零件 2工具：如鉆頭、刀頭、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀、沖頭、套筒、扳手、電工工具，手工具等 3家用器具：如表殼、表鏈、電動牙刷、剪刀、風(fēng)扇、高爾夫球頭、珠寶鏈環(huán)、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零部件 4醫(yī)療機(jī)械用零件：如牙矯形架、剪刀、鑷子 5軍用零件：導(dǎo)彈尾翼、槍支零件、彈頭、藥型罩、引信用零 6電器用零件：微型馬達(dá)、電子零件、傳感器件 7機(jī)械用零件：如松棉機(jī)、紡織機(jī)、卷邊機(jī)、辦公機(jī)械等 8汽車船舶用零件：如離合器內(nèi)環(huán)、拔叉套、分配器套、汽門導(dǎo)管、同步轂、安全氣囊,2.1 P&M介紹 P&M技術(shù)是結(jié)合MIM的前制程，調(diào)整結(jié)合劑的配方，加上不同與MIM后制程的機(jī)械注射擠壓制程所改良出來的一種全新的生產(chǎn)制作流程,18,第二章 P&M介紹,2.2 P&M制造流程說明：,2.3P&M的優(yōu)點 一.簡化工序 1.1運用調(diào)配結(jié)合劑的比例來改善后段制程，簡化工序。 1.2減少混煉及脫脂的工序。 二.可縮短生產(chǎn)時間 除了1.1項的工序簡化，加上變更毛胚制作過程，以及燒結(jié)的時間縮短了近達(dá)7-8小時。 三.是一種不影響產(chǎn)品品質(zhì)下的低生產(chǎn)成本生產(chǎn)技術(shù)。 產(chǎn)品應(yīng)用如下：汽、機(jī)車零件，電動代步車、運動器材、食品機(jī)器、計算機(jī)周邊零件、手機(jī)零件、電動、氣動、手動工具零件、事務(wù)機(jī)器、針車、紡織、電機(jī)、農(nóng)機(jī)零件、油幫浦、齒輪、含油軸承、不銹鋼零件、各種鎖具及小五金等,19,20,3.1： PM 概念 粉末冶金是一種以金屬粉末為原料，經(jīng)壓制和燒結(jié)制成各種制品的加工方法。 粉末冶金技術(shù)包含三個主要步驟，首先，主要組成材料被造粒成細(xì)小顆粒的粉末; 然后，將粉末填入成型模具內(nèi)，施以一定的壓力，先形成具有所需零件形狀和尺寸的生坯體 (green body), 最后，對此坯體進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。,凹凸輪,第三章 PM 介紹,齒輪,減震器配件,通常按用途分為7類： 粉末冶金減摩材料：又稱燒結(jié)減摩材料。通過在材料孔隙中浸潤滑油或在材料成分中加減摩劑或固體潤滑劑制得。材料表面間的摩擦系數(shù)小，在有限潤滑油條件下，使用壽命長、可靠性高；在干摩擦條件下，依靠自身或表層含有的潤滑劑，即具有自潤滑效果。廣泛用于制造軸承、支承襯套或作端面密封等。 粉末冶金多孔材料：又稱多孔燒結(jié)材料。由球狀或不規(guī)則形狀的金屬或合金粉末經(jīng)成型、燒結(jié)制成。材料內(nèi)部孔道縱橫交錯、互相貫通，一般有30%60%的體積孔隙度，孔徑1100微米。透過性能和導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好，耐高溫、低溫，抗熱震，抗介質(zhì)腐蝕。用于制造過濾器、多孔電極、滅火裝置、防凍裝置等。 粉末冶金結(jié)構(gòu)材料:又稱燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料。能承受拉伸、壓縮、扭曲等載荷，并能在摩擦磨損條件下工作。由于材料內(nèi)部有殘余孔隙存在，其延展性和沖擊值比化學(xué)成分相同的鑄鍛件低，從而使其應(yīng)用范圍受限。,21,1.粉末冶金材料是指用幾種金屬粉末或金屬與非金屬粉末作原料，通過配料、壓制成形、燒結(jié)等工藝過程而制成的材料。這種工藝過程稱為粉末冶金法，是一種不同于熔煉和鑄造的方法。其生產(chǎn)過程與陶瓷制品相類似，所以又稱金屬陶瓷法。 2.粉末冶金法常用于制作硬質(zhì)合金、減摩材料、結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料、難熔金屬材料、過濾材料、金屬陶瓷、無偏析高速工具鋼、磁性材料、耐熱材料等。,3.2 PM材料及用途介紹：,粉末冶金摩擦材料:又稱燒結(jié)摩擦材料。由基體金屬（銅、鐵或其他合金）、潤滑組元（鉛、石墨、二硫化鉬等）、摩擦組元（二氧化硅、石棉等）3部分組成。其摩擦系數(shù)高，能很快吸收動能，制動、傳動速度快、磨損?。粡?qiáng)度高，耐高溫，導(dǎo)熱性好；抗咬合性好，耐腐蝕，受油脂、潮濕影響小。主要用于制造離合器和制動器。 粉末冶金工模具材料:包括 硬質(zhì)合金 、粉末冶金高速鋼等。后者組織均勻，晶粒細(xì)小，沒有偏析，比熔鑄高速鋼韌性和耐磨性好，熱處理變形小，使用壽命長?？捎糜谥圃烨邢鞯毒?、模具和零件的坯件。 粉末冶金電磁材料:包括電工材料和磁性材料。電工材料中，用作電能頭材料的有金、銀、鉑等貴金屬的粉末冶金材料和以銀、銅為基體添加鎢、鎳、鐵、碳化鎢、石墨等制成的粉末冶金材料；用作電極的有鎢銅、鎢鎳銅等粉末冶金材料；用作電刷的有金屬-石墨粉末冶金材料；用作電熱合金和熱電偶的有鉬、鉭、鎢等粉末冶金材料。磁性材料分為軟磁材料和硬磁材料。軟磁材料有磁性粉末、磁粉芯、軟磁鐵氧體、矩磁鐵氧體、壓磁鐵氧體、微波鐵氧體、正鐵氧體和粉末硅鋼等；硬磁材料有硬磁鐵氧體、稀土鈷硬磁、 磁記錄材料 、微粉硬磁、磁性塑料等。用于制造各種轉(zhuǎn)換、傳遞、儲存能量和信息的磁性器件。 粉末冶金高溫材料:包括粉末冶金高溫合金、難熔金屬和合金、 金屬陶瓷 、彌散強(qiáng)化和纖維強(qiáng)化材料等。用于制造高溫下使用的渦輪盤、噴嘴、葉片及其他耐高溫零部件。,22,ZCF-1磁粉,ZCF-2磁粉,23,3.3 PM整體流程,原料,成型,常溫成型,溫壓成型,燒結(jié),一般銅系燒結(jié),一般鐵系燒結(jié),高溫?zé)Y(jié),后處理,熱處理:,蒸汽處理,精整,洗凈,機(jī)加工,油浸,出貨,粉末冶金的生產(chǎn)過程： 1.生產(chǎn)粉末：粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡膠或石蠟等增塑劑。 2.壓制成型：粉末在500600MPa壓力下，壓成所需形狀。 3.燒結(jié)：在保護(hù)氣氛的高溫爐或真空爐中進(jìn)行。燒結(jié)不同于金屬熔化，燒結(jié)時至少有一種元素仍處于固態(tài)。燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴(kuò)散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學(xué)過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。 4.后處理：一般情況下，燒結(jié)好的制件可直接使用。但對于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。,24,2.3.1 PM主要流程介紹：,3.4 粉末冶金工藝的優(yōu)點： 1. 制備絕大多數(shù)難熔金屬、陶瓷材料與核材料及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來制造。 2.由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯（近型成形），而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時，金屬的損耗只有1-5%，而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時，金屬的損耗可能會達(dá)到80%。 3.由于粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來的雜質(zhì)，而燒結(jié)一般在真空和還原氣氛中進(jìn)行，不怕氧化，也不會給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。 4.粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。 5.粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，特別是齒輪等加工費用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本。 6.粉末冶金法不僅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一種無切屑或少切屑的加工方法（切削加工僅4050% ）。它具有生產(chǎn)率高、材料利用率高、節(jié)省機(jī)床和生產(chǎn)占地面積等優(yōu)點。但金屬粉末和模具費用高，制品大小和形狀受到一定限制，制品的韌性較差。 7.制品的致密度可控，如多孔材料、高密度材料等； 8.晶粒細(xì)小、顯微組織均勻、無成分偏析； 9.材料組元可控，利于制備復(fù)合材料； 特征：技術(shù)多樣性;粉末制備、成形、燒結(jié)技術(shù)多選擇；工藝復(fù)雜性;手段先進(jìn)性；性能優(yōu)異性；零件復(fù)雜性；規(guī)模擴(kuò)大性；成本低廉性。,25,3.5 粉末冶金工藝缺點 1:在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小. 2:模具費用相對來說要高出鑄造模具.,26,3.6 粉末冶金的應(yīng)用 汽車行業(yè)、機(jī)械制造、金屬行業(yè)、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機(jī)械、電子家電及高科技產(chǎn)業(yè)等迅猛發(fā)展。 汽車上已大量采用粉末燒結(jié)金屬，據(jù)統(tǒng)計，在日本每臺車上約有4060個燒結(jié)零件。在美國制造汽車所用粉末金屬1995年就已經(jīng)達(dá)到12.7kg/車，其應(yīng)用范圍包括機(jī)械零件、滑動零件、摩擦零件、多孔材料、磁性材料、超硬工具材料、電工材料等。例如，一種粉末金屬精密鑄造連桿在發(fā)動機(jī)制造業(yè)十分流行，巴依爾公司已將這種連桿作為轎車和摩托車發(fā)動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)件?？巳R斯勒公司也已經(jīng)在2.0L和2.4L發(fā)動機(jī)上使用這種粉末金屬連桿；通用公司也已經(jīng)將這種連桿用于4.6LNorthstar和4.0LAuroraV8發(fā)動機(jī)。福特公司Modular發(fā)動機(jī)的裝配式凸輪軸的凸輪采用粉末金屬制造。粉末金屬在發(fā)動機(jī)上的進(jìn)一步應(yīng)用是在有色粉末金屬缸套的基礎(chǔ)上開發(fā)完整的汽缸系統(tǒng)，即活塞/活塞環(huán)/缸套系統(tǒng)。 結(jié)語 粉末冶金(P/M)技術(shù)是一門重要的材料制備與成形技術(shù)，被稱為是解決高科技、新材料問題的鑰匙。高性能、低成本、凈近成形一直以來是粉末冶金工作者重要研究課題之一。粉末冶金法能實現(xiàn)工件的少切削、無