316L不锈钢粉末注射成形模拟及实验研究

发布时间：2020-07-01 02:59

【摘要】：金属注射成形技术在制备形状复杂,组织结构均匀及高性能的近净形金属零部件方面具有独特的优势。但注射成形零件常出现密度分布不均、表面流痕、裂纹及连接线等缺陷影响美观,甚至影响零件的使用。因此,结合注射成形实验及模拟研究注射成形缺陷的形成原因至关重要。本文选用粒度相同的316L不锈钢气雾化与水雾化粉末按照25%、50%和75%混合,采用相同粘结剂制备相应的五组喂料,利用熔体流动速率试验机、热失重分析仪和高压毛细管流变仪对喂料性能进行测试分析并进行注射、脱脂和烧结,重点分析注射参数对注射坯性能的影响及烧结温度对烧结件性能的影响。最后,用Moldex 3D软件对注射充填过程模拟,探讨了注射参数对充填过程两相分离的影响规律。研究表明：在喂料的制备方面,球形粉末制备的喂料流动性、保形性好,为降低成本,可在球形粉末中掺杂不超过50%的不规则形状粉末。对喂料进行热重及流变性能分析结果表明190℃最适合进行注射成形,并根据毛细管流变仪测试原理,自行设计出阿基米德螺旋测试法,并用实验和模拟软件验证该测试方法的可靠性。注射成形阶段出现的缺陷往往在后续工艺中无法消除,注射缺陷产生主要与充填过程两相分离有关。为深入研究充填过程的两相分离现象,采用Moldex 3D软件对注射充填过程模拟,深入分析模温、注射温度、注射速度、注射压力及充模方式对两相分离的影响规律。研究发现,模温过高或过低会造成严重的两相分离,注射压力对两相分离影响不大；注射温度和注射速度通过改变喂料粘度来影响两相分离,喂料熔体充模时以喷泉流方式流动,粉末与粘结剂因流动速度不同而分离,导致注射生坯密度分布不均,进浇口附近粘结剂含量较高且以环状波形依次递减,模壁处在剪切生热作用下,粘结剂含量也较高。注射成形后采用相同的脱脂工艺进行脱脂,并分别进行1320℃、1340℃、1360℃和1380℃烧结2h,结果表明烧结温度低于1360℃时,烧结件的收缩率、密度、硬度和力学性能均随温度的升高而明显提高；当烧结温度继续升高时,烧结密度、烧结收缩率、硬度和力学性能有逐渐减低趋势。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF124

【参考文献】