金属粉末注射成型技术在机务工作中的应用

廖加伟 刘 江 冯 锐

(中国民用航空飞行学院，四川 广汉 618307)

它的基本工作过程是：先将固体金属粉末同有机粘结剂比如一些符合要求的聚醛基粘结剂混合均匀，接下来加热使其保持在液化状态下，使用注射成形机注入之前准备好的相应模具内进行固化成形，然后要使用溶剂脱脂或者加热脱脂的方法去除成形坯中的粘结剂，最后一步是烧结，这步的作用是消除粉末颗粒之间的孔隙使产品变得更加密实，得到最终产品。

金属粉末注射成型技术是结合了塑料成型、粉末冶金、和高分子化学等多学科的产物，它将设计品化为具有一定结构、功能特性的制品，能够快速准确地制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，而且能够进行批量生产。该工艺技术对比传统的粉末冶金工艺制品不仅工艺工序少，精度高、性能优异、机械性能强、生产成本低、经济效益高等特点，材料利用率更可以高达95%，是高性价比零部件的极佳选择，特别适合于大批量生产工艺复杂的小零件或者具有特殊要求的金属部件。它的产品广泛应用于电子信息工程、汽车、机械及航空航天等工业领域。

一些形状复杂或者太硬太脆之类的比较难以处理的材料，或者是遇到铸造零件的时候原料容易被污染的情况，采用MIM工艺也可以带来较好的效果，能够大幅度节约成本。通常加工成产品需14道左右的工序，采用MIM工艺可以减少到只用6道工序，大约可节约一半左右的制造成本。随着生产成本的增加，产品的材料、工时等潜在的成本能够降得更低。因此零件越小、越精密，产生的经济效益越高，MIM成型的潜力是很大的。

在平常的机务工作中,我们都有过因为工具的不合适而增加了大量的工作量的情况。比如:奖状飞机拆卸起动发动机时,飞机内侧上部的螺钉安装和拆卸。因为没有合适厚度和弯度的棘轮扳手,只能通过普通的小扳手一次拧动一丝,慢慢的拆装螺钉。有时一个螺钉的拆装时间长达十几分钟,都几本等同拆装一台起动发电机的时间了。 工具的不合适使得重复工作量与人员的疲劳大大增加。这种状况又没有专门现成可用的工具，市面上也无法购买，遇见这种情况就可以通过UG、3DMAX等软件设计出适用的带弯度的较小较薄的模型，通过3D打印机或者光固化机做出树脂、塑料模型实物。接下来就可以根据模型，利用MIM技术做出合适的金属工具，这样能减少开模的环节，模型如果不合适，它的修改和制造成本都能够降到最低，当工具做出来后能极大的提高工作效率。

同时一些飞机或者地面设备损坏的一些零部件由于缺件而又无处可买零件，无法进行更换，从而使得整个设备无法使用的情况也时常遇见。

赛斯纳第一代的525型CJ公务机最早于1997年交付给远大空调,现在民航飞行学院所使用的是几架第二代的525型CJ1飞机及一架第三代的CJ1+。经过多年的使用，现在飞机的一些配套设施也有不少的老化损坏情况。还有些小零件，比如控件座椅移动的扶手上的金属扳动开关就有一些缺失。这样一不美观，二是连接扳动开关的螺杆裸露在外边有可能划伤乘客。对于这类设计于几十年前的座椅，要再对这些扳动开关进行订购就很有难度。一是有可能会遇见原座椅厂停产此类座椅，这样就无法订购零件。二是更新了座椅类型，这样的话更新座椅又会因小失大，增加一比很大的费用。

以飞机座椅移动的扶手上的扳动开关为例。遇见这种情况就可以通过金属注射成形技术来制造自制件。先按照程序用规定格式填写“自制件开发申请/批准书”。获得批准后，取下停场飞机座椅上的开关。使用开关实体通过倒模的方法得到模型，取出扳动开关得到中空的模具。再用一定比例的环氧化树脂混合不锈钢粉末，当它还未凝结流动性较好的时候，用注射机把它注入模具中，根据树脂原料的不同可能需要的冷却时间不同，经过一天左右的时间，冷却下来就可以得到我们需要的扳动开关，它是具有一定刚性的粗坯，然后打开模具，取出注射成形的粗坯，再将注射孔进行打磨抛光等处理。这样得到的开关坯的尺寸大小外观就与原件一模一样。最后一步是进行烧结，它能够消除扳动开关内部粉末颗粒之间的孔隙。这样就能得到与铸造件几本相同的最终零件了。采用金属注射成型技术的零件使用了许多的粘结剂，导致烧结时的收缩率较大，每个零件收缩率又不一定，需要对它的尺寸精度进行控制。大部分产品烧结完成后还需要进行后期处理，包括整形、热处理(渗碳、渗氮等)，表面处理(精磨、电镀等等)。类似座椅调节开关之类的简单小件后期的处理就较少，MIM直接做出来几本就能达到使用要求。

做出成品后按程序提交有关资料，技术科将申请书提交机务部审批。机务部按程序通过批准后再提交适航委任管理部门审批。之后获得审批后在后续使用中还要质控和生产科对其进行评估和监控。完成领先使用后技术科将领先使用情况，报告其批准使用单位或部门。包括监控检查记录和使用情况分析评估报告。最后技术科和质控部门还要对其进行持续管理。

MIM直接运用在飞机上的自制件就得严格按照程序执行，较为复杂。通常来说机务工作中常见的更多的是平常工作中的一些工具或者小零件的制造。一些实物可以通过翻模进行金属注射成形。一些设计的东西可以结合3D打印机先做出塑料模型，再通过金属注射成形技术做成金属件增加强度。

空客公司前不久宣布，该公司首次在A350 XWB系列量产客机上完成了3D打印钛合金支架的安装。使用3D打印制造的支架是飞机发动机挂架的一部分，链接飞机机翼和发动机短舱。空中客车公司称这是使用“3D打印”制造飞机的历史性第一步，具有里程碑意义。

以此看来航空航天业在不断采用新科技新技术。MIM技术的应用同样具有广阔的前景，相信它将会在航空航天业获得巨大的发展。我国在这方面才刚刚起步，我们在机务工作中对MIM技术的研究也是在摸着石头过河，我们将不断深入学习和完善该项应用，紧跟时代的潮流。

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