基于阿基米德螺旋线模具检测金属粉末喂料流动性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于阿基米德螺旋线模具检测金属粉末喂料流动性的方法。
【背景技术】
[0002] 金属粉末注射成形（M頂）是在传统粉末冶金技术的基础上，结合塑料注射成形技 术发展起来的一门近净成形工艺，可制备高度复杂结构的零件，其制品密度高、力学性能 好，几乎不需要再加工，且成本较低、生产效率和材料利用率高，广泛应用于汽车、电子、军 工、生物医疗器械等多个行业领域。
[0003] 在金属粉末注射成形工艺中，喂料的流动性很大程度上影响了喂料的质量，是评 价喂料性能优劣的重要因素，衡量指标主要有熔融指数、表观剪切粘度等，相应的测试仪器 有熔体流动速率仪、毛细管流变仪及转矩流变仪等。
[0004] 上述测试大都是在实验室中进行，试验条件与变量较为单一，无法全面反映注射 过程中金属喂料的物料性能变化，且测试时所用样品较少，不能宏观评价同一批次喂料流 动性的优劣，实验室测试结果与实际情况存在一定差距。
[0005]另外，测试时存在一些人为操作或读数误差，使得准确性降低，且测试效率慢，费 用昂贵等，使得上述试验方法在实际生产中受限。
[0006] 因此建立起一套基于车间实际注射成形生产用评价金属粉末注射成形喂料流动 性的测试方法显得很有意义及必要。
【发明内容】
[0007] 针对上述问题，本发明提供一种基于阿基米德螺旋线模具检测金属粉末喂料流动 性的方法，该方法简便快捷、可以定性的检测金属粉末注射成形用喂料流动性的方法，有利 于快捷、直观的对比不同喂料、粉末或喂料粘结剂的优劣。
[0008] 为达到上述目的，本发明基于阿基米德螺旋线模具检测金属粉末喂料流动性的方 法，包括 设置喂料混合温度为135-200°C，在密炼机中将不同金属粉末和/或不同喂料粘结剂 混合并制成喂料； 将阿基米德螺旋线模具安装到注射机上； 在注射机台上设置注射参数，进行喂料注射，得到阿基米德螺旋线注射样品，其中注 射机的注射参数为模温30-130°C，注射温度170-2KTC，注射压力30-100Mpa，注射速度 30-100mm/s，保压时间0-4s，储料位置20-60mm; 对阿基米德螺旋线注射样品进行长度测量，根据螺旋线长度判断该喂料的流动性。
[0009] 进一步地，所述金属粉末是316L不锈钢粉末、304L不锈钢粉末、17-4PH不锈钢粉 末、420不锈钢粉末、440C不锈钢粉末中的一种或多种。
[0010] 进一步地，所述喂料粘结剂为聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、硬脂酸、硬脂酸锌、植物油、 石蜡、聚乙烯蜡、聚乙二醇中的一种或几种。
[0011] 进一步地，喂料的粉末装载量，体积百分数为56-68%。
[0012] 进一步地，阿基米德螺旋线模具最大圈数为5圈，模具型腔直径为3. 5_，螺距为 1〇_，进浇口为3. 5/6. 5_，以螺旋线型腔的中心线作为螺旋线长度轨迹。
[0013] 进一步地，阿基米德螺旋线长度计算参考螺旋线极坐标方程式： r(9)=a+b*9 (a=0; 0θ 10jt) 其中，a为当θ=Oji时的极径，b为螺距，Θ为极角。
[0014] 有益效果 本发明与现有技术具备如下有益效果： 本发明在同种规格尺寸的阿基米德螺旋线模具中、同一注射条件下，根据所得阿基米 德螺旋线长度，可直观对比并判断不同金属粉末注射成形喂料的流动性，也可用于分析不 同金属粉末流动性和/或不同喂料粘结剂配方的优劣。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所用阿基米德螺旋线模具型腔示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明做进一步的描述。
[0017] 本发明基于阿基米德螺旋线模具检测金属粉末喂料流动性的方法包括如下步 骤： Α喂料的制备：设置一定温度，在密炼机中将不同金属粉末和/或不同喂料粘结剂混合 并制成喂料； B模具安装：将阿基米德螺旋线模具安装到注射机上； C喂料的注射：在注射机台上设置合适的参数，进行喂料注射，得到阿基米德螺旋线注 射样品； D喂料流动性判断：对阿基米德螺旋线注射样品进行长度测量，根据螺旋线长度判断 该喂料的流动性。
[0018] 本发明所述步骤A中的喂料制备，所述金属粉末是316L不锈钢粉末、304L不锈钢 粉末、17-4PH不锈钢粉末、420不锈钢粉末、440C不锈钢粉末中的一种或多种。
[0019] 本发明所述步骤A中的喂料制备，所述喂料粘结剂为聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、硬 脂酸、硬脂酸锌、植物油、石蜡、聚乙烯蜡、聚乙二醇中的一种或几种。
[0020] 本发明喂料的粉末装载量(体积百分数）为56-68%。
[0021] 本发明喂料混合温度为135-200°C。
[0022] 本发明注射机的注射参数为模温30-130 °C，注射温度170-210 °C，注射压力 30-100Mpa，注射速度30-100mm/s，保压时间0-4s，儲料位置20-60mm。
[0023] 本发明测试用模具是在美国ASTM标准（D3123-09,低压热固模塑料的螺旋形流动 的测量方法）规定采用的阿基米德螺旋线模具基础上，开发改进的一种由动、定两块模板组 成的模具。
[0024] 本发明依据金属注射成形用喂料的高导热性，及与塑胶相比其具有较高熔点、较 低熔融流动等特性，结合实际注射时金属喂料的熔体流动特性，设置模具最大圈数为5圈， 模具型腔直径为3. 5mm，螺距为10mm，进浇口为3. 5/6. 5mm，以螺旋线型腔的中心线作为螺 旋线长度轨迹。
[0025] 本发明螺旋线长度计算参考螺旋线极坐标方程式： r(9)=a+b*9 (a=0; 0θ 10jt) 其中，a为当θ= 〇jt时的极径(单位mm)，b为螺距(单位mm)，Θ为极角（单位rad) 实施例1 : 测试对象为不同熔融指数（MFI)的316L不锈钢喂料。
[0026] 选取不同形貌、粒度或松装密度的316L不锈钢粉末，190°C下将其与定量的粘结 剂组分在密炼机中混合，制得不同流动性