***毛坯的加工装配技术
脱脂前的***坯虽然强度远远低于烧结后的金属零件的强度,但仍具有一定的强度可以进行加工修整。
加减材料的加工工艺均可实施,用来改变毛坯的尺寸和形状。可以对脱脂前的***坯进行浇口切除、分型线处理、钻孔、倒角等去除材料的加工。
由于毛坯较软,对刀具的磨损大大降低。毛坯强度较弱,容易损坏,需要较高的切削速度和低的进给量来满足***终的尺寸加工精度。
传统的装配工艺是将烧结后的零件连接起来,将脱脂前的***毛坯零件组合成一体也是可行的。该组装工艺目前有三种方法:一是将***初的成型坯作为嵌件进行第二次***成型;二是多组分材料进行复合成型;三是在脱脂前将单个的***坯组装成一体。
如果各个毛坯零件是由完全相同的***材料***成型,匹配的脱脂烧结收缩性能可以保证其很好地结合;若各个毛坯是由不同的***料***成型,必须采取措施防止开裂变形。
采用此项技术可以简化模具结构,降低模具成本;成型形状更加复杂、传统工艺难以加工的零件;成型具有不同性能、功能要求的复合材料零件或节省贵重原材料。
快速模具技术
正常生产模具的制造成本通常很高,许多情况下需要制作实验模具去发现验证设计生产整个过程中可能遇到的问题,***终的模具肯定要修改。为适应这种情况,出现了许多快速或软模具技术用来制造满足几百件零件试制的实验模具。
目前铝合金、颗粒增强环氧树脂、铍铜、低碳钢、不锈钢及钴合金等已被用作制造软的金属***模具。由于容易成型,锌、铝和铋合金等偶尔也用于制造试验模具及样品原型。
但由于容易划伤和损坏,***终的生产模具会采用硬质材料。
利用有机硅橡胶模具工艺原理,制作使用寿命有限的MIM塑料注塑模具是一项较新的模具技术。将熔融塑料浇在母模型腔周围,凝固硬化后,剖开塑料取出母模模型。压入受限制的模架中,这样的塑料模具可以用来承受几百次的低压***试验。
激光快速原型技术是一种非常简单的模具或原型制造方法,采用激光扫描积分堆积塑料或金属粉末直接制造模具型腔。激光快速原型技术的另外一种模具制造工艺是利用堆积的树脂或纸质模型,采用精密铸造或电铸方法制造模具型腔。
这些方法制造的模具表面比较粗糙,精度较低,无法满足生产模具的苛刻要求。
非常大批量生产用的模腔或其组件,容易磨损,快速模具技术将是一种非常有效的工艺手段。
金属粉末充模模拟机理和颗粒模拟的使用
对于多相填充流,人们发现可以因为剪切力作用,或是颗粒间的相互作用而形成些独特的结构。特性使得这一现象尤为突出。这就带来了一些问题,比如:流体是否均匀,流体是否是多相的且每个组分是否都起着***的作用来影响整个流体的流动性。通过观察流道横截面上的流体可以发现许多有趣的现象。和中显示的是横截面的放大图,显示出了相的分离以及年轮一样的结构。上面图片中的白色条纹是相分离的一种表征,那里是一些粘结剂中的低熔点组分。黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜,其外层主要是四氧化三铁,内层为氧化亚铁。在这样的地方很容易产生裂纹。这种结构明显表明流体是多相的,甚至可能是类固体的。所以实际上的MIM喂料熔体是非均质的流体,其运动方式和均质流体存在着差异。
在粉末-粘结剂两相体系中,粉末颗粒和粘结剂之间存在着强烈的相互作用,因此颗粒附近粘结剂的运动将受到一定的限制。在这个模型里,将具有不规则形状的粉末简化为规则球形的颗粒,每个颗粒周围包覆着一层粘结剂,这层粘结剂随颗粒一起运动,即将其看成一个复合单元。粘结剂的厚度假定是常数,以此确保系统质量的恒定。实际操作中,需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量,以及发黑后的钝化浸油。尽管这些复合单元的周围还有自由粘结剂的存在,且其粘性制约了粉末颗粒的运动,还是可将复合单元看成是不受外围粘结剂介质的影响。
修正颗粒模型颗粒模型较为充分地考虑了MIM喂料的独特性,可以描述粉末的运动情况,因此这个模型在简单计算每个粉末颗粒的实际运动情况方面较为精准,但对于实际的三维问题,颗粒模型的微观分析需要大量的单元,且容易造成计算的发散。很难将其应用到诸如粉末等微细粉末的分析。所以必须对已有的颗粒模型进行一定的修正。达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好,而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接,因为它们会产生接触性腐蚀,影响制品表面质量及防腐性能。展示了通过这种颗粒模型模拟出来的MIM喂料充模的情况。从中可以较清楚地看出密度分布的不均匀性。
结论由于MIM喂料在模腔中的流动可以看成是固-液两相流动,所以采用传统的连续介质模型来进行流动模拟存在较大的偏差。很多研究表明,MIM喂料在充模过程中将发生粉末和粘结剂分离的现象。通过这种方法可以直接考察粉末特性(粒度、粒径分布、密度和形状等)对流动过程的影响。这是因为喂料性能的好坏不会在混炼过程中体现出来,而是会在后续的***成形工艺中间接影响***效果和制品的***终性能。从而可以监视流动过程中粉末的运动、聚集以及密度变化分布情况和两相分离等特殊现象。为了简化三维问题中的计算,还在基于修正颗粒流体动力学的基础上对该模型进行了修正。
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