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| 圖1. 在原料被加工后，原始物件被脫粘而變成了 成熟物件，然后再被燒結(jié)而成為最終產(chǎn)品 |
缺陷探測和消除
加工金屬或陶瓷原料的機(jī)器不同于傳統(tǒng)注塑機(jī)，主要是在于它們的塑化裝置。溫度會將粘結(jié)劑熔融。粉末組分在熔體里保持固態(tài)，并且要?dú)w功于盡可能均勻的分布。不僅是粉末的裝載、顆粒的大小和粘結(jié)劑的組成，而且混合物的均勻度嚴(yán)格影響著加工性能。
隨后大多數(shù)粘結(jié)組分從原始注塑件中被抽取出來。這樣獲得的所謂棕色部件然后被傳遞至爐中做最后燒結(jié)（圖2）。由PIM制成的金屬和陶瓷物件被應(yīng)用在許多的行業(yè)領(lǐng)域，例如醫(yī)療技術(shù)和汽車業(yè)。
原料的生成和加工是要求嚴(yán)格的作業(yè)，在許多步驟中可能出現(xiàn)失誤，這常常會導(dǎo)致物件質(zhì)量不良。通過在工藝周期中進(jìn)行簡單的調(diào)整，這樣的缺陷多數(shù)可以避免。為了獲得良好的結(jié)果，絕對有必要將組分的形狀適應(yīng)于工藝，為實(shí)際的溫度控制和各成分的良好混合作準(zhǔn)備。所以為了認(rèn)識到混合物有多均勻，通常原料的粘度被確定下來。
混合物的流變性能
混合原料在流變儀中描繪出來，從而決定著流動性能。最為普通的方法是在一個點(diǎn)上通過熔體流動指數(shù)測試裝置進(jìn)行的測量。比較混合原料的流變性能提供了均勻度方面的一些信息。對于同樣的混合組成，不均勻混合的流動性能比不含塊狀料的流動性能較差。然而，流變數(shù)據(jù)不僅可用于原料的品質(zhì)控制，而且還可用作注塑模擬程序的輸入?yún)?shù)。手頭除了針對塑料以外用于原料的材料數(shù)據(jù)很少。所以模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的加工者如想要應(yīng)用模擬，必須設(shè)計(jì)自己獨(dú)有的數(shù)據(jù)。
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| 圖2. 注塑后的不銹鋼材料成型物件，左為原始態(tài)， 右為燒結(jié)之后的。由燒結(jié)引起的皺縮被清晰地表現(xiàn)出來 |
現(xiàn)在有RheoNoz(流變測量管，制造商是Battenfeld塑料機(jī)器有限公司)作為易于使用的儀器，可提供原料的全面流變性能。它能在注塑機(jī)中直接進(jìn)行測量。這種方法帶來的主要好處是原料的熱學(xué)和機(jī)械性能在被加工時保持相同。對于由硬質(zhì)金屬組成原始物件的注塑，流變管之前已經(jīng)被測試過。
當(dāng)使用傳統(tǒng)毛細(xì)管流變儀時，原料只是被加入的熱量所熔化。但是，在實(shí)際測量前并沒應(yīng)用剪切。塑化螺桿內(nèi)的流動過程應(yīng)當(dāng)提高均質(zhì)化，通常產(chǎn)生較低的粘度?；蛘呦鄬Φ男Ч赡苁牵喝绻谒芑b置內(nèi)的停滯時間太長或者溫度太高，那么粘結(jié)劑會溶化，粘度逐步提高。這表明由傳統(tǒng)測量方法獲得的數(shù)據(jù)可能描述真正的狀況。當(dāng)把在注塑機(jī)上直接測得的粘度數(shù)據(jù)用于模擬時，新方法更適合于描述填模過程和確定所需的壓力和鎖模力。
對于所進(jìn)行的試驗(yàn)，利用了粉末粘結(jié)劑混合物的標(biāo)準(zhǔn)配方，但混合率改變了。不銹鋼原料的粘結(jié)劑含量要比普通混合物高出5%.然后原料的流變性被表現(xiàn)出來。粘度進(jìn)程表明粘結(jié)成分的含量只是影響粘度值。在塑料加工中，流動曲線通常是利用普通近似值方法來進(jìn)行描述的。原料可以被看作是高度填充的系統(tǒng)。這些材料易于在模壁上滑動。這意味著熔體在模壁上的流動速度偏離零值。流變機(jī)器可以量化這種現(xiàn)象。
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| 圖3. 塑化螺桿熔化填充段的流動過程 |
MFQ: 原料質(zhì)量的監(jiān)控
當(dāng)注塑機(jī)上的流變測量管用于在一個廣泛的剪切速度范圍內(nèi)確定粘度曲線時，MFQ（原料質(zhì)量監(jiān)控）產(chǎn)生出一個描述原料的數(shù)值。作為在線過程的儀器，MFQ非常適合于發(fā)現(xiàn)混合品質(zhì)的變化。不同于監(jiān)測注射部分過程的傳統(tǒng)方法，MFQ值不是在注射而是在計(jì)量時得到確定的。
塑化裝置內(nèi)的流動狀態(tài)會產(chǎn)生剪切力，這反過來又會影響螺桿扭矩（圖3）。
然而MFQ值描述了在塑化過程中所應(yīng)用的能量。當(dāng)注塑機(jī)的計(jì)量裝置是靠伺服電動進(jìn)行驅(qū)動時，螺桿扭矩只能由電動機(jī)的電子件上讀出來，并傳遞至機(jī)器控制裝置中（圖4）。MFQ值在那里被進(jìn)一步計(jì)算。
當(dāng)模具溫度提高時，注塑壓力必須更低。這降低了注塑整體性。但是，MFQ值不受模具內(nèi)狀態(tài)或注射參數(shù)所影響。因?yàn)樵腺|(zhì)量保持穩(wěn)定，它只要經(jīng)受螺桿扭矩和機(jī)筒溫度。而且，當(dāng)剪切速度和壓力不高時，它描述出了原料的粘度性能。在這樣的條件下，原料對影響粘度的因素的反應(yīng)非常敏感。同樣，在這樣的情況下，粉末混合均勻度和粘結(jié)劑的修正對流動性起著作用。所以，建議由MFQ值來描述原料。
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| 圖4. HM40/130型油電復(fù)合注塑機(jī)，具有節(jié)能的伺服 電動計(jì)量驅(qū)動裝置和Unilog B4控制裝置 |
以上所介紹的方法也適合于監(jiān)測木塑復(fù)合物（WPC）的原料性能。木塑復(fù)合物是可以象純熱塑性塑料那樣進(jìn)行加工的復(fù)合材料。木材或其它植物原料被加入其中用作填料或增強(qiáng)材料。為了確保熱塑性材料和有機(jī)填料之間的相容性，找到合適的混合比率是必不可少的。
結(jié)論
在粉末注塑中，粉末顆粒和粘結(jié)劑的均勻混合對于注塑件的品質(zhì)是至關(guān)重要的。所介紹兩種方法的開始事實(shí)是混合組成的變化會最終改變?nèi)垠w的流動性。不同于傳統(tǒng)方法，流變管在注塑機(jī)直接確定粘度，從而形成理想的數(shù)據(jù)。
MFQ（原料質(zhì)量監(jiān)控）能夠在線監(jiān)控原材料的品質(zhì)。在這里要檢查計(jì)量過程。由電動機(jī)的電子件讀出螺桿扭矩，并傳遞至機(jī)器上來計(jì)算MFQ值。它描述了塑化過程中所引入的熱量。
（轉(zhuǎn)載）
