金屬粉末注射成型技術在輕武器上的應用研究

前言

金屬粉末注射成型（MIM）技術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，是將金屬粉末通過注射成型，從而得到精度高、形狀復雜的構件的工藝過程。

MIM技術是由美國加州一家公司于1973年發明的，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技術實現了產業化，發展更為突飛猛進。到目前為止，全球已有百余家公司從事該項技術的產品開發、研制與銷售工作，MIM技術也因此成為新型制造領域最為活躍的前沿技術，被譽為“當今國際上最熱門的零部件成型技術”。國外的輕武器零件中，大量采用了MIM技術，如新制造的柯爾特M1911手槍上的扳機、保險、照門等零部件。由于該技術可加工出形狀復雜、結構奇特、體積小、精度高的零件，因此在兵器制造行業中有著非常廣闊的前景。

１ MIM技術在我國兵器行業的實際應用

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

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 技術制造進行技術攻關。2001年11月其小批量產品正式通過了國家靶場的綜合壽命試驗、環境試驗、互換性試驗和安全性試驗，試驗證明用MIM技術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。

另外，“九五”期間，我國在箭彈技術研究過程中，運用MIM技術制造箭體與尾翼，并通過燒結工藝使箭體與尾翼結合在一起，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，質量卻沒有減少，使箭彈的質心前移，從而增加了箭彈的穩定性，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，經脫脂處理脫除坯件中粘結劑，然后進行燒結使坯件內部高度致密，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，受疲勞應變及沖擊應力大的零件（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，否則會使產品內部分層，表面開裂起溝。

2.7 燒結

燒結工藝對最終零件的金相組織和性能影響很大，要根據零件性能要求合理控制燒結溫度和保溫時間。

2.8 質量保證要求

由于MIM技術與一般的金屬切削加工技術有著質的區別，在制造過程中可能有氣泡、縮孔等內部缺陷，所以必須有相應的檢測設備和檢測手段以保證內在的質量，如通過“X射線衍射線”等發現內部缺陷等。

將MIM技術應用在槍械制造上，可提高槍械生產效率，降低成本，穩定質量。◆

（編輯／魏開功）