上半月出版Casting·Forging·Welding金属铸锻焊技术

金属粉末注射成型模具流道中熔体的流动分析

刘斌，骆接文

（华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广东广州

510640）

摘

要：介绍了金属粉末喂料熔体在注射成型模具流道中的流变规律。根据熔体流变学方程从理论上推导出

圆形流道以及夹缝流道中喂料熔体的流速、体积流率、压力降与喂料的材料参数以及流道几何参数之间的关系，分析了圆形流道和夹缝流道的最大流速和平均流速以及压力降的比值，为金属粉末注射成型模具流道的设计提供理论指导。

关键词：金属粉末注射成型；模具流道；流变学；流动分析中图分类号：TG249.9

文献标识码：A

文章编号：1001-3814(2008)21-0009-04

FlowAnalysisofMetalPowderinMetalInjectionMoldRunner

LIUBin,LUOJiewen

（TheKeyLaboratoryofPolymerProcessingEngineeringofMinistryofEducation，NationalEngineeringResearch

CenterofNovelEquipmentforPolymerProcessing，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640,China）

Abstract：Theflowlawofthemetalpowderintherunnerofmetalinjectionmoldwasintroduced.Theflowstateoffeedstockintuberunnerandflatgaprunnerwasresearchedaccordingtotherheologybasictheoretics.Thecalculationformulationsoftherelationshipamongthefeedstockvelocitydistribution,rateofvolumeflow,pressurefall,thefeedstockmaterialparametersandthemoldrunnerdimensionparameterswereobtained.Alsotheratioofthemaxvelocitytoaveragevelocity,theratioofthepressurefallwereanalyzed.Theyarethebasesofmoldrunnerdesignformetalinjectionmolding.

Keywords：metalpowderinjectionmolding；moldrunner；rheology；flowanalysis

金属粉末注射成型（MetalPowderInjection流道设计方法与理论在金属粉末注射成型模具流道设计中不能完全沿用。

本文基于熔体流变学的基本方程，推导出在金属粉末注射成型模具流道设计中，熔体流速、流量、压力降与材料参数、流道的几何参数之间的数学关系，为金属粉末注射成型模具流道设计提供理论指导。

Molding，简称MIM）技术是当今粉末冶金领域发

展最快、最具应用潜力的新型粉末冶金近净成型技术，被誉为当今最热门的零部件制备技术。该技术是传统粉末冶金技术与塑料注射成型技术相结合的产物，在制备几何形状复杂、组织结构均匀、高性能的金属零件产品方面，尤其具有优势[1]。

在金属粉末注射成型工艺中，成型模具是最关键的部分之一，然而目前金属粉末注射模具的流道设计方法大多沿用塑料模具流道的设计方法[2]。由于金属粉末喂料是由塑料和金属粉末按一定的比例混合得到，其流动性能与高分子聚合物相比具有密度和导热系数大，比热容小，在充模时流动性较差，传热较快[3-4]，因此，高分子材料的注射模具

1喂料熔体的流变学性质

金属粉末与黏结剂的混合使喂料熔体的流变

行为变得复杂，即喂料熔体的流变行为不但受温度、压力、剪切速率等参数的影响，还与粉末中黏结剂的体积分数、黏结剂的特性等有关[5]。金属粉末熔体属于非牛顿流体，其主要特征是剪切粘度随剪切速率的增大而减小，表现出“剪切变稀”的流变特性。虽然目前尚无确切反映非牛顿熔体本

收稿日期：2008-06-25

基金项目：国家自然科学基金资助项目（10590351）

作者简介：刘斌(1969-)，男，湖南益阳人，副教授，博士,主要研究方向

为模具CAD/CAE/CAM和材料成型装备及数控技术；电话：020-87114578；E-mail：bliu@scut.edu.cn

质的流变学公式，但可用一些简化模型来表征，其中最简单的是指数模型。指数模型由于使用方便，计算简单而在工程中被广泛应用[6]。本文的推导基于指数定律：

《热加工工艺》2008年第37卷第21期9