ZrO2小型零件粉末注射成形與精度控制.pdf

1、粉末注射成形是一種新型的近凈零件成形技術(shù)。本文對(duì)ZrO2陶瓷小型零件的成形工藝進(jìn)行了研究，并對(duì)零件的尺寸精度控制方法進(jìn)行了探討。
　　喂料采用的粉末為平均粒度為0.2μm的3Y-ZrO2陶瓷粉末；并選擇PW-PP-SA的熱塑性體系作為粘結(jié)劑。經(jīng)過試驗(yàn)，確定合理的混煉工藝為：將二氧化鋯陶瓷粉于180℃下干燥，預(yù)熱20分鐘，混煉機(jī)轉(zhuǎn)速20rpm；加入聚丙烯混煉30分鐘，轉(zhuǎn)速提高到50rpm；然后將溫度降至170℃，先后加入硬脂酸和石蠟

2、，混煉時(shí)間均為10分鐘。在該工藝下混煉的裝載量為40％～45%的喂料質(zhì)地均勻，流動(dòng)性好，適合于粉末注射成形工藝的要求。
　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于本文所制得的試樣的注射成形而言，在不恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)下會(huì)出現(xiàn)的主要缺陷為：填充不足、孔洞、飛邊。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，得出較為合理的注射成形工藝參數(shù)為：塑化室溫度為：220℃，料筒溫度為210℃，注射溫度為：200℃；模具溫度：30～50℃；注射壓力：40～100MPa；冷卻時(shí)間根據(jù)模具溫度的不同，為5～

3、9s。
　　注射坯的脫脂采用氧化鋁粉末包埋的熱脫脂，在對(duì)粘結(jié)劑熱性能、喂料的熱分析結(jié)果的分析以及實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制定出較為合理脫脂工藝曲線。
　　脫脂坯的燒結(jié)采用空氣氣氛，根據(jù)ZrO2的相轉(zhuǎn)變?cè)恚_定了燒結(jié)在四方相穩(wěn)定區(qū)中的1350℃，1400℃，1450℃下進(jìn)行。燒結(jié)后的試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為致密，顆粒尺寸在0.3～0.7μm之間。通過對(duì)燒結(jié)后的試樣進(jìn)行密度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)隨著喂料裝載量的增大、燒結(jié)溫度的升高，燒結(jié)時(shí)間的延長，試樣的密

4、度增高。
　　為了對(duì)最終零件進(jìn)行尺寸精度控制，本文設(shè)計(jì)了五因素三水平的正交試驗(yàn)，分析了五個(gè)主要的工藝參數(shù)對(duì)小圓柱零件徑向最終尺寸的影響規(guī)律。得到了隨著粉末裝載量、注射壓力的增加，零件的收縮率減小，而隨著模具溫度、燒結(jié)溫度的升高及燒結(jié)時(shí)間的延長，零件的收縮率增大的結(jié)論。
　　最后，本文提出了一種在正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)粉末注射產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制的方法。將通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制結(jié)果與工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)