基于阿基米德螺旋線模具檢測金屬粉末喂料流動性的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于阿基米德螺旋線模具檢測金屬粉末喂料流動性的方法。
【背景技術】
[0002] 金屬粉末注射成形（M頂）是在傳統粉末冶金技術的基礎上，結合塑料注射成形技 術發展起來的一門近凈成形工藝，可制備高度復雜結構的零件，其制品密度高、力學性能 好，幾乎不需要再加工，且成本較低、生產效率和材料利用率高，廣泛應用于汽車、電子、軍 工、生物醫療器械等多個行業領域。
[0003] 在金屬粉末注射成形工藝中，喂料的流動性很大程度上影響了喂料的質量，是評 價喂料性能優劣的重要因素，衡量指標主要有熔融指數、表觀剪切粘度等，相應的測試儀器 有熔體流動速率儀、毛細管流變儀及轉矩流變儀等。
[0004] 上述測試大都是在實驗室中進行，試驗條件與變量較為單一，無法全面反映注射 過程中金屬喂料的物料性能變化，且測試時所用樣品較少，不能宏觀評價同一批次喂料流 動性的優劣，實驗室測試結果與實際情況存在一定差距。
[0005]另外，測試時存在一些人為操作或讀數誤差，使得準確性降低，且測試效率慢，費 用昂貴等，使得上述試驗方法在實際生產中受限。
[0006] 因此建立起一套基于車間實際注射成形生產用評價金屬粉末注射成形喂料流動 性的測試方法顯得很有意義及必要。
【發明內容】
[0007] 針對上述問題，本發明提供一種基于阿基米德螺旋線模具檢測金屬粉末喂料流動 性的方法，該方法簡便快捷、可以定性的檢測金屬粉末注射成形用喂料流動性的方法，有利 于快捷、直觀的對比不同喂料、粉末或喂料粘結劑的優劣。
[0008] 為達到上述目的，本發明基于阿基米德螺旋線模具檢測金屬粉末喂料流動性的方 法，包括 設置喂料混合溫度為135-200°C，在密煉機中將不同金屬粉末和/或不同喂料粘結劑 混合并制成喂料； 將阿基米德螺旋線模具安裝到注射機上； 在注射機臺上設置注射參數，進行喂料注射，得到阿基米德螺旋線注射樣品，其中注 射機的注射參數為模溫30-130°C，注射溫度170-2KTC，注射壓力30-100Mpa，注射速度 30-100mm/s，保壓時間0-4s，儲料位置20-60mm; 對阿基米德螺旋線注射樣品進行長度測量，根據螺旋線長度判斷該喂料的流動性。
[0009] 進一步地，所述金屬粉末是316L不銹鋼粉末、304L不銹鋼粉末、17-4PH不銹鋼粉 末、420不銹鋼粉末、440C不銹鋼粉末中的一種或多種。
[0010] 進一步地，所述喂料粘結劑為聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、硬脂酸、硬脂酸鋅、植物油、 石蠟、聚乙烯蠟、聚乙二醇中的一種或幾種。
[0011] 進一步地，喂料的粉末裝載量，體積百分數為56-68%。
[0012] 進一步地，阿基米德螺旋線模具最大圈數為5圈，模具型腔直徑為3. 5_，螺距為 1〇_，進澆口為3. 5/6. 5_，以螺旋線型腔的中心線作為螺旋線長度軌跡。
[0013] 進一步地，阿基米德螺旋線長度計算參考螺旋線極坐標方程式： r(9)=a+b*9 (a=0; 0θ 10jt) 其中，a為當θ=Oji時的極徑，b為螺距，Θ為極角。
[0014] 有益效果 本發明與現有技術具備如下有益效果： 本發明在同種規格尺寸的阿基米德螺旋線模具中、同一注射條件下，根據所得阿基米 德螺旋線長度，可直觀對比并判斷不同金屬粉末注射成形喂料的流動性，也可用于分析不 同金屬粉末流動性和/或不同喂料粘結劑配方的優劣。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明所用阿基米德螺旋線模具型腔示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖對本發明做進一步的描述。
[0017] 本發明基于阿基米德螺旋線模具檢測金屬粉末喂料流動性的方法包括如下步 驟： Α喂料的制備：設置一定溫度，在密煉機中將不同金屬粉末和/或不同喂料粘結劑混合 并制成喂料； B模具安裝：將阿基米德螺旋線模具安裝到注射機上； C喂料的注射：在注射機臺上設置合適的參數，進行喂料注射，得到阿基米德螺旋線注 射樣品； D喂料流動性判斷：對阿基米德螺旋線注射樣品進行長度測量，根據螺旋線長度判斷 該喂料的流動性。
[0018] 本發明所述步驟A中的喂料制備，所述金屬粉末是316L不銹鋼粉末、304L不銹鋼 粉末、17-4PH不銹鋼粉末、420不銹鋼粉末、440C不銹鋼粉末中的一種或多種。
[0019] 本發明所述步驟A中的喂料制備，所述喂料粘結劑為聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、硬 脂酸、硬脂酸鋅、植物油、石蠟、聚乙烯蠟、聚乙二醇中的一種或幾種。
[0020] 本發明喂料的粉末裝載量(體積百分數）為56-68%。
[0021] 本發明喂料混合溫度為135-200°C。
[0022] 本發明注射機的注射參數為模溫30-130 °C，注射溫度170-210 °C，注射壓力 30-100Mpa，注射速度30-100mm/s，保壓時間0-4s，儲料位置20-60mm。
[0023] 本發明測試用模具是在美國ASTM標準（D3123-09,低壓熱固模塑料的螺旋形流動 的測量方法）規定采用的阿基米德螺旋線模具基礎上，開發改進的一種由動、定兩塊模板組 成的模具。
[0024] 本發明依據金屬注射成形用喂料的高導熱性，及與塑膠相比其具有較高熔點、較 低熔融流動等特性，結合實際注射時金屬喂料的熔體流動特性，設置模具最大圈數為5圈， 模具型腔直徑為3. 5mm，螺距為10mm，進澆口為3. 5/6. 5mm，以螺旋線型腔的中心線作為螺 旋線長度軌跡。
[0025] 本發明螺旋線長度計算參考螺旋線極坐標方程式： r(9)=a+b*9 (a=0; 0θ 10jt) 其中，a為當θ= 〇jt時的極徑(單位mm)，b為螺距(單位mm)，Θ為極角（單位rad) 實施例1 : 測試對象為不同熔融指數（MFI)的316L不銹鋼喂料。
[0026] 選取不同形貌、粒度或松裝密度的316L不銹鋼粉末，190°C下將其與定量的粘結 劑組分在密煉機中混合，制得不同流動性