本发明涉及粉末注射成形
技术领域：
，具体涉及一种异形复杂零件的注射成形方法。
背景技术：
：粉末注射成形技术是融合了塑料注塑成型与金属或陶瓷粉末冶金技术而发展起来的一门技术。注射成形突破了传统粉末冶金的的成形限制，在三维复杂形状零件的大批量生产方面有着极高的成本优势，且其产品质量稳定，尺寸精度高，在各个领域都有着广泛的应用。但是对于具有复杂曲面或悬臂梁结构的产品而言，如果不对这些结构进行合理的支撑，在脱脂阶段由于大量的塑胶成分被脱除，样品的自重会使得生坯变形或者断裂，从而无法获得所需的产品。一般的做法是制作陶瓷板进行随形支撑，例如，专利申请号为cn201510602595.2的中国专利文献公开了一种利用粉末注射成形技术制备异形复杂零件的方法，其中具体公开了以下技术内容：在注射成型步骤中制备异形复杂零件生坯及异形复杂零件对应的随形支撑零件生坯；在脱脂及烧结步骤中将异形复杂零件放在异形复杂零件对应的随形支撑零件上进行脱脂及烧结。但是，由于零件大小不一，每种零件均需要对应开模制作陶瓷板，因此随形治具的制作成本较高，周期较长且没有通用性。如果注射生坯随形烧结，需要两套模具，产品及烧结成本巨大。这样一来，极大地增加了产品的生产制造成本。另外，由于粉末注射成形的工艺限制，虽然精度较高，但是成形的制品密度和性能难以企及传统冶金工艺所获得的制品，如何提高粉末注射成形的金属或陶瓷制品密度和性能一直是行业内的技术难题。技术实现要素：本发明主要提供一种异形复杂零件的注射成形方法，旨在降低零件的生产制造成本并提高制品的密度和性能。为实现上述目的，本发明提出一种异形复杂零件的注射成形方法，包括以下步骤：在注塑机中注射成形零件生坯；将陶瓷珠装入烧舟中；将所述零件生坯置于陶瓷珠上；对零件生坯表面施加压力以调整陶瓷珠的堆叠形状，使陶瓷珠随形支撑所述零件生坯；将装有零件生坯的烧舟送入脱脂炉与烧结炉进行脱脂与烧结。优选地，在执行所有步骤之前还包括以下步骤：按预设的温度在塑胶密炼机中将金属或陶瓷粉末与塑胶原料混合物搅拌；将搅拌后的原料混合物进行造粒，并将得到的固体混合物切割成圆柱体状的颗粒，获得喂料颗粒。优选地，所述在注塑机中注射成形零件生坯的步骤包括：将所述喂料颗粒加入注塑机的料斗，并按以下参数控制注塑机进行工作以成形所述零件生坯：模具温度：100～120℃；喂料温度：180～220℃；注射压力：120～180mpa。优选地，所述金属粉末包括ti-6al-4v预合金粉末；所述塑胶材料包括聚甲醛(pom)、低密度聚乙烯(ldpe)或聚丙烯(pp)。优选地，所述按预设的温度在塑胶密炼机中将金属或陶瓷粉末与塑胶原料混合物搅拌的步骤包括：将ti-6al-4v粉末置于密炼机内加热；当温度升高至180～220℃时，在密炼机内投入塑胶与润滑剂；在密炼机中将所述ti-6al-4v粉末、塑胶与润滑剂剪切搅拌1.5至2.5小时使其均匀化。优选地，所述将装有零件生坯的烧舟送入脱脂炉与烧结炉进行脱脂与烧结的步骤包括：将装有零件生坯的烧舟送入催化脱脂炉中进行脱脂；零件脱脂后，将装有零件生坯的烧舟送入真空烧结炉中进行烧结。本发明方案通过采用在烧舟中设置一定量的陶瓷珠，让产品所有的不规则复杂曲面都受到陶瓷珠的支撑，将样品脱脂与烧结。不但原料便宜，无需专门的制作周期(预先采购好即可)，而且可以反复使用，大大降低制品的生产成本。另外由于陶瓷珠堆叠形成的连通孔隙更利于脱脂烧结时塑胶的挥发排除，从而避免由于塑胶残留引起碳含量偏高的问题，最终获得力学性能优异的产品。附图说明图1为本发明一实施例中异形复杂零件的注射成形方法的流程图；图2为本发明一实施例中异形复杂零件的注射成形方法的烧舟结构示意图；图3为本发明另一实施例中异形复杂零件的注射成形方法的流程图；图4为本发明一实施例中按预设的温度在塑胶密炼机中将金属或陶瓷粉末与塑胶原料混合物搅拌的步骤流程图。附图标号说明：标号名称标号名称1烧舟2异形零件生坯3陶瓷珠具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提出的一种异形复杂零件的注射成形方法。参照图1和图2所示，本发明一实施例中，异形复杂零件的注射成形方法包括以下步骤：步骤s10，在注塑机中注射成形零件生坯；本发明实施例中，可以将金属或陶瓷粉末与熔融流动性好的热塑性塑料按一定的比例均匀混合在一起，待冷却后切割成大小均一的小颗粒，做为注射成形的喂料。在成形过程中，将喂料置入注塑机中并重新加热至熔融状态，通过柱塞或螺杆挤入产品的模具型腔中，待其冷却后取出，获得零件生坯。本发明实施例中，零件生坯2可以为复杂曲面或悬臂梁结构的零件生坯2。步骤s20，将陶瓷珠装入烧舟中；步骤s30，将所述零件生坯置于陶瓷珠上；步骤s40，对零件生坯表面施加压力以调整陶瓷珠的堆叠形状，使陶瓷珠随形支撑所述零件生坯；本发明实施例中，在将零件生坯2置于陶瓷珠3上后，可以通过人工或机械对零件生坯2表面施加压力以调整陶瓷珠3的堆叠形状，使陶瓷珠3支撑零件生坯2的各个曲面，以减少零件生坯2在后续工序的变形。步骤s50，将装有零件生坯的烧舟送入脱脂炉与烧结炉进行脱脂与烧结。由于零件生坯2中含有一定比例的塑胶，为了获得接近致密化的金属或陶瓷制品，需要将塑胶去除，此过程称为脱脂。按照加入的塑胶不同，脱脂的方法也不一。常用的塑基喂料采用催化脱脂的方法脱除大部分塑胶，仅残留少量塑胶用于保持生坯的形状，然后将脱脂好的生坯转移至烧结炉中，通过加热的方法激活粉末之间的原子实现扩散与迁移，使得粉末之间达到冶金结合的水平，从而使产品获得所需要的性能。本发明实施例中，烧舟1可以为现有技术中经常采用的烧舟，用来装载零件生坯2以便烧结，陶瓷珠3可以为球形陶瓷珠3，用以支撑零件生坯2。本发明实施例在烧舟1中加入一定量的陶瓷珠3，通过陶瓷珠3来随形支撑复杂曲面或悬臂梁结构的零件生坯2，一方面，不但陶瓷珠3原料便宜，无需专门的制作周期(预先采购好即可)，而且可以反复使用，大大降低订单的生产成本；另一方面，由于陶瓷珠3堆叠形成的连通孔隙更利于脱脂烧结时塑胶的挥发排除，从而避免由于塑胶残留引起碳含量偏高的问题，最终获得力学性能优异的产品。为了获得更加优异的力学性能，参见图3，本发明一较佳实施例中，在执行所有步骤之前还包括以下步骤：步骤s100，按预设的温度在塑胶密炼机中将金属或陶瓷粉末与塑胶原料混合物搅拌；步骤s200，将搅拌后的原料混合物进行造粒，并将得到的固体混合物切割成圆柱体状的颗粒，获得喂料颗粒。本发明实施例中，选取融流动性好的热塑性塑料与金属或陶瓷粉末按一定的比例均匀混合在一起，然后加温搅拌，使得混合物充分且均匀的融合在一起，从而提升产品性能。本发明实施例中，前述步骤s10包括：将喂料颗粒加入注塑机的料斗，并按以下参数控制注塑机进行工作以成形零件生坯2：模具温度：100～120℃；本发明实施例中，模具温度的选择可以视原料配比的情况，例如，如果原料金属粉末比例较高，可以选择较高的模具温度120℃，如果金属粉末比例较低，可以选择较低的模具温度100℃，一般情况下优选模具温度为110℃。喂料温度：180～220℃；本发明实施例中，喂料温度的选择也可以视原料配比的情况，例如，如果原料金属粉末比例较高，可以选择较高的喂料温度220℃，如果金属粉末比例较低，可以选择较低的模具温度180℃，一般情况下优选模具温度为200℃。注射压力：120～180mpa。本发明实施例中，注射压力的选择也可以视原料配比的情况，例如，如果原料金属粉末比例较高，可以选择较高的注射压力180mpa，如果金属粉末比例较低，可以选择较低的注射压力120mpa，一般情况下优选注射压力为150mpa。本发明实施例中，前述金属粉末优选ti-6al-4v预合金粉末；塑胶材料可以选择聚甲醛(pom)、低密度聚乙烯(ldpe)或聚丙烯(pp)。ti-6al-4v预合金粉末为tc4钛合金材料，属于(a+b)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。甲醛(pom)、低密度聚乙烯(ldpe)或聚丙烯(pp)均具有良好的熔融流动性。采用这些材料作为粉末注射原料，可以进一步提升制品的密度和性能。前述陶瓷珠的选择可以视零件材料的情况，一般有氧化锆、氧化铝、氧化钇，粒径大小为0.1㎜～5㎜不等，可采用同一粒径或不同粒径混合。为了更进一步获得优异性能的制品，参照图4所示，本发明一较佳实施例中，前述步骤s100中包括：步骤s101，将ti-6al-4v粉末置于密炼机内加热；步骤s102，当温度升高至180～220℃时，在密炼机内投入塑胶与润滑剂；本发明实施例中，温度的选择也视材料的配比情况而定，具体可参考前述模具温度、喂料温度和注射压力的选择方式。步骤s103，在密炼机中将所述ti-6al-4v粉末、塑胶与润滑剂剪切搅拌1.5至2.5小时使其均匀化。本发明实施例中，搅拌时间的选择也视材料的配比情况而定，具体可参考前述模具温度、喂料温度和注射压力的选择方式。本发明实施例中，前述步骤将装有零件生坯2的烧舟1送入脱脂炉与烧结炉进行脱脂与烧结的步骤包括：将装有零件生坯2的烧舟1送入催化脱脂炉中进行脱脂；按照加入的塑胶比例不同，脱脂的方法也不一。常用的塑基喂料采用催化脱脂的方法脱除大部分塑胶，仅残留少量塑胶用于保持生坯的形状，然后将脱脂好的生坯转移至烧结炉中，通过加热的方法激活粉末之间的原子实现扩散与迁移，使得粉末之间达到冶金结合的水平，从而使产品获得所需要的性能。零件脱脂后，将装有零件生坯2的烧舟1送入真空烧结炉中进行烧结。本发明实施例将获得的零件生坯2置于陶瓷珠3上，调整陶瓷珠3的堆叠，使得样品的所有复杂曲面受到陶瓷珠3的均匀支撑，然后在催化脱脂炉中进行脱脂，在真空烧结炉中进行烧结，最终获得密度大于传统冶金工艺95％的致密化产品，并且所得产品其复杂曲面保持良好，无明显变形。以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明保护的范围内。当前第1页12