[发明专利]一种超声辅助粉末注射成型装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末注射成型装置及方法，具体涉及一种超声辅助金属或陶瓷粉末注射成型装置及方法。

背景技术

粉末注射成型技术是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净成形技术，其结合了粉末冶金与塑料注射成形两大技术的优点，既突破了传统金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制，同时能大批量、高效率成形具有复杂形状的三维零件，具有常规粉末冶金、精密加工和精密铸造等加工方法无法比拟的优势，其能像生产塑料制品一样，一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷零部件，目前在国防、通信、机械、汽车、医疗等行业得到广泛应用。

金属或陶瓷粉末注射成型技术中，因粉末具有固态、或不规则形状的特点，使得该技术具有与塑料注射成形技术不同的特点，及工艺上的难点。塑料注射成形技术中，注射喂料为聚合物的熔融液态，喂料注射入模具后制成所需要的成品坯件；而在粉末注射成形技术中，金属或陶瓷粉末需要先与粘结剂混合成半固态流体混合料，混合料注射入模具制成所需要形状的坯件，成形以后还需将坯件脱脂除去粘结剂，烧结、处理后得到成品。两工艺流程完全不同，技术难点亦不同。尤其针对高装载量或不规则形状金属或陶瓷粉末制得的喂料，其在混炼过程中容易出现团聚现象，喂料组分分布不均匀，由此影响成型产品质量的技术问题。而在注射成形过程中，喂料流动性差、粘度过高，难以注入注射模具完成注射成型的技术问题。

中国专利CN102962455A公开了一种粉末冶金注射成型工艺，包括如下步骤：1)将金属粉末和粘结剂按比例进行配料混匀；2)喂料：把金属粉末和粘结剂混匀物放入事先设计并制造的模具型腔内，在氨气保护下，加热到120-140℃后温压成型，在成型过程中，利用振动器带动该模具进行振动；3)脱脂：脱模后，加热成型产品至250-300℃；4)烧结，在真空状态下进行烧结。该技术方案采用的为金属粉末冶金中温压成型技术，金属粉末与粘结剂混匀后直接放入模具型腔内温压成型。与采用螺杆注射机进行注射成型技术相比，该技术具有对原料金属粉末与粘结剂混成的喂料的流动性要求不高，因为模具摩擦力的技术特点，会导致零件壁面和芯部不均匀，切该技术只能制备具有复杂形状的二维零件，不能制备复杂的三维零件结构，且最终烧结后成型的零件密度不高。

因此，怎样制备均匀的高装载量喂料，增加其在注射成型过程中的流动特性，以及获得外观更好、质量更优、精度更高的制品成为金属或陶瓷粉末注射成型领域的热点，具有重要的意义。

发明内容

本发明解决的是金属或陶瓷粉末注射成型领域中，混炼制备喂料过程中易团聚，喂料不均匀，高装载量喂料因粘度高难以注射的技术问题，提供一种适于金属和陶瓷粉末的可高装载量、均匀喂料的超声辅助粉末注射成型装置及方法，改善了混炼过程中团聚、喂料难以注射的现象。

本发明提供的技术方案具体如下：

一种超声辅助粉末注射成型装置，包括：

密炼装置，所述密炼装置的壳体内部设有密炼腔室，壳体表面设有与所述密炼腔室相通的料口；在所述密炼装置的密炼腔室内设置有转子，在所述料口处设置有压砣，所述压砣适宜于对所述料口进行密封；

注射成型装置，所述装置包括螺杆注射机、注射成型模具；

所述密炼装置密炼所得喂料经所述螺杆注射机注入所述注射成型模具，注射成型得到坯件；

与所述密炼装置连接设置有第一换能器，与所述注射成型模具连接设置有第二换能器；所述第一换能器和所述第二换能器分别与超声波发生器连接设置，适宜于分别带动所述密炼装置和所述注射成型模具进行超声振动。

还设置有脱脂烧结设备，适宜于对所述注射成型模具制成的坯件进行脱脂、烧结。

在所述密炼装置的壳体上，距离所述密炼腔室2～10mm处设有第一换能器。

所述第一换能器设置有多个。

所述第一换能器设置有三个，分别位于所述密炼腔室的下方和相互对称的左、右方。

所述注射成型模具包括：

定模装置，包括由上到下依次固定连接的定模板座、定模板、喷嘴和上模；

动模装置，包括下模、动模板和动模板座，所述下模位于所述上模的正下方且固定安装在所述动模板上，所述动模板座设置在所述动模板的下方，在所述动模板座和所述动模板之间设置有弹性件，所述动模板适宜于在所述弹性件的形变配合下带动所述下模进行竖直方向的往复运动；在所述上模的下表面和下模的上表面的贴合面上成型有型腔；