金屬粉末注射成型技術(shù)在輕武器上的應(yīng)用研究

前言

金屬粉末注射成型（MIM）技術(shù)是一門集塑料成型工藝學、粉末冶金工藝學和金屬材料學等學科于一身的新興制造技術(shù)，是將金屬粉末通過注射成型，從而得到精度高、形狀復雜的構(gòu)件的工藝過程。

MIM技術(shù)是由美國加州一家公司于1973年發(fā)明的，80 年代初歐洲許多國家以及日本也都花費很大精力投入此項研究，并迅速得到推廣。特別是80年代中期，MIM技術(shù)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，發(fā)展更為突飛猛進。到目前為止，全球已有百余家公司從事該項技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作，MIM技術(shù)也因此成為新型制造領(lǐng)域最為活躍的前沿技術(shù)，被譽為“當今國際上最熱門的零部件成型技術(shù)”。國外的輕武器零件中，大量采用了MIM技術(shù)，如新制造的柯爾特M1911手槍上的扳機、保險、照門等零部件。由于該技術(shù)可加工出形狀復雜、結(jié)構(gòu)奇特、體積小、精度高的零件，因此在兵器制造行業(yè)中有著非常廣闊的前景。

１ MIM技術(shù)在我國兵器行業(yè)的實際應(yīng)用

我國20世紀80年代中期開始研究開發(fā)粉末注射成型技術(shù)，最早應(yīng)用在航天航空、機械電子等行業(yè)，兵器行業(yè)的研究開發(fā)起步較晚。

2000年3月開始，重慶長風機器廠與五三所、金珠公司、中南大學和英捷公司一起聯(lián)合對92式9mm手槍５個形狀復雜的零件（保險、擊錘簧座、槍管套、照門、扳機）采用MIM 技術(shù)制造進行技術(shù)攻關(guān)。2001年11月其小批量產(chǎn)品正式通過了國家靶場的綜合壽命試驗、環(huán)境試驗、互換性試驗和安全性試驗，試驗證明用MIM技術(shù)制造的零部件綜合性能可滿足國軍標要求，適用于兵器行業(yè)。

另外，“九五”期間，我國在箭彈技術(shù)研究過程中，運用MIM技術(shù)制造箭體與尾翼，并通過燒結(jié)工藝使箭體與尾翼結(jié)合在一起，提高了箭彈的尺寸一致性、對稱性及強度。在箭彈長度尺寸較原來減小的情況下，質(zhì)量卻沒有減少，使箭彈的質(zhì)心前移，從而增加了箭彈的穩(wěn)定性，增強了箭彈的抗干擾能力。

2 工藝過程、難點及注意事項

2.1 工藝過程

該工藝的基本過程是：將金屬粉末與高分子粘結(jié)劑充分混合，并加入潤滑劑，在一定的溫度下混煉成均勻的粘塑性流體，并制成粒料，再通過注射機將粒料注射成具有零件形狀的坯件，經(jīng)脫脂處理脫除坯件中粘結(jié)劑，然后進行燒結(jié)使坯件內(nèi)部高度致密，制成各種形狀復雜的零部件。對于尺寸要求較高的零部件，還需進行必要的機械加工。

2.2 粉末原材料的選擇

MIM技術(shù)首先考慮的是材料成分的選擇，考慮到槍械零件的受力狀況和金屬注射成型材料性能的特點，確定一般受力件采用鐵鎳合金即可，受疲勞應(yīng)變及沖擊應(yīng)力大的零件（如保險），可用以羰（音t ng）基鐵等為原料的馬氏體時效鋼，跌落試驗證明效果很好。

2.3 模具設(shè)計及尺寸控制

槍械零件尺寸精度比較高，一般都要求在0.01～0. 05mm左右，合理確定零件收縮率與模具型腔尺寸很關(guān)鍵，這些都需要在實踐中不斷探索積累。

2.4 混料

9mm手槍的保險采用了“干混+濕混+擠出”工藝。

2.5 注射溫度

注射溫度最佳值為155℃。

2.6 脫粘

脫粘是將注射前添加的粘結(jié)劑脫除，它有兩種方式：溶劑脫粘和熱脫粘。前者必須嚴格控制溶劑的溫度波動，否則毛坯易產(chǎn)生裂紋、氣溝等缺陷。后者必須嚴格控制升溫速度及各段保溫溫度、保溫時間，特別是在250℃以前，否則會使產(chǎn)品內(nèi)部分層，表面開裂起溝。

2.7 燒結(jié)

燒結(jié)工藝對最終零件的金相組織和性能影響很大，要根據(jù)零件性能要求合理控制燒結(jié)溫度和保溫時間。

2.8 質(zhì)量保證要求

由于MIM技術(shù)與一般的金屬切削加工技術(shù)有著質(zhì)的區(qū)別，在制造過程中可能有氣泡、縮孔等內(nèi)部缺陷，所以必須有相應(yīng)的檢測設(shè)備和檢測手段以保證內(nèi)在的質(zhì)量，如通過“X射線衍射線”等發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷等。

將MIM技術(shù)應(yīng)用在槍械制造上，可提高槍械生產(chǎn)效率，降低成本，穩(wěn)定質(zhì)量?！?/p>

（編輯／魏開功）