氣流箱將噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱空氣引到飛機(jī)的其他地方，例如為機(jī)艙供熱。模塑加工商紐約Clifton的聚合物技術(shù)公司(Polymer Technologies Inc.，PTI)協(xié)同亞里桑那州Tempe的霍尼韋爾引擎和系統(tǒng)公司一起開(kāi)發(fā)的這一模件目前正處于資質(zhì)評(píng)審的最后階段。據(jù)PTI公司MIM部主任Jerry C. LaSalle說(shuō)，這是世界最大的、也是最復(fù)雜的MIM部件，內(nèi)徑3.3in，有厚壁段和薄壁段。PTI使用的是一種鎳基的超耐熱合金“用MIM法使殼體形成所需的最終厚度，可以大大地減少機(jī)加工量?！?LaSalle說(shuō)，“這種合金在高溫下的強(qiáng)度、耐疲勞性和抗氧化性好，但是，正是這些特性使其難以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行機(jī)加工”。

　　PTI使用Moldflow公司的MPI模擬軟件將開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短了幾周，而且工藝過(guò)程的重復(fù)性提高。據(jù)說(shuō)PTI是對(duì)MIM使用流變模擬的第一家模塑公司。MPI模擬有助于流道的設(shè)計(jì)和接合縫位置的推斷。

　　打破極限

　　MIM使用10～20mm的精細(xì)金屬粉末和少量的塑料或石蠟黏合劑。這種非常黏的混合物被注射到模具中，生成的“綠色”中間產(chǎn)物按照傳統(tǒng)方法被放在浴槽或烘箱中除去黏合劑，然后“棕色”中間產(chǎn)品被放在燒結(jié)烘箱中被完全硬化。

　　PTI是一家塑料和金屬部件的模塑商，也是MIM工藝的主要開(kāi)發(fā)者。最近，PTI獲得了405萬(wàn)美元的MIM研發(fā)?？?，用于(ATP)“先進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目”的完成。PTI擁有5臺(tái)適合MIM的注射模塑模壓機(jī)。盡管MIM僅占美國(guó)金屬成形業(yè)不足2%的比例，但是其發(fā)展?jié)摿κ欠浅?lè)觀的。

　　LaSalle指出，MIM主要被用于生產(chǎn)重1～50g的小部件，大部分為10～15g，如槍上的扳機(jī)，表玻璃槽和畸齒校正件。盡管從20世紀(jì)80年代起MIM已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是仍存在著許多無(wú)法克服的困難，例如接合縫、造型缺肉、密度不穩(wěn)定、翹曲和收縮等，這些缺陷提高了廢品率，降低了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。正因?yàn)槿绱?，飛機(jī)和汽車(chē)零部件等復(fù)雜的大型模件瑕疵率才一直居高不下。

　　PTI獲得撥款的兩年ATP計(jì)劃將消除這些障礙。Goldenberg說(shuō)：“MIM的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是，1/8in的模脫黏合劑困難，而1/4in的模件完全不實(shí)用，但是我們現(xiàn)在正在打破這個(gè)局面?！?/p>

　　由NIST出資的MIM研究實(shí)際上是一個(gè)3年的項(xiàng)目，項(xiàng)目的最初領(lǐng)導(dǎo)人Honeywell公司在項(xiàng)目開(kāi)始1年后退出，PTI繼之成為組織者，同其它6家公司和1所大學(xué)繼續(xù)進(jìn)行研究。這些公司和大學(xué)在MIM的不同方面各具專長(zhǎng)，其中賓夕法尼亞州立大學(xué)的粉末冶金學(xué)(P/M)實(shí)驗(yàn)室一直是MIM開(kāi)發(fā)的公認(rèn)帶頭人。Latitude制造技術(shù)公司也是項(xiàng)目成員之一，該公司為項(xiàng)目提供新型海藻黏合劑。

　　其他成員還包括紐約Rutherford的H.C.Starck(耐火金屬制造商)，新罕布什爾州Lebanon市的新罕布什爾工業(yè)公司(金屬部件供應(yīng)商)，紐約Bloomfield的CM Furnaces和紐約Cherry Hill的G5技術(shù)公司(網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的生產(chǎn)商)。

　　無(wú)需脫黏合劑

　　PTI不斷地尋求更多的適用于MIM的金屬粉末和黏合劑系統(tǒng)，目前正在研究Latitude制造技術(shù)公司的瓊脂黏合劑(最早由Allied Signal和Honeywell開(kāi)發(fā))。這種水基黏合劑是從海藻中提取出來(lái)的凝膠狀材料。如果在燒結(jié)未經(jīng)處理的模件之前不需要除去黏合劑，則克服了一個(gè)難對(duì)付的技術(shù)障礙。從大而厚的模件中脫除黏合劑一直是生產(chǎn)大型MIM部件的最大障礙之一。使用瓊脂黏合劑之后，所需要做的只是用空氣干燥模件幾個(gè)小時(shí)，使占黏合劑大部分組分的水蒸發(fā)出來(lái)即可。

　　據(jù)報(bào)道，RTP公司已經(jīng)開(kāi)始提供Latitude公司的金屬粉末與瓊脂黏合劑的顆粒狀MIM化合物。

　　計(jì)算機(jī)模擬

　　MIM研究組使用計(jì)算機(jī)模擬模塑和燒結(jié)過(guò)程，預(yù)測(cè)和改進(jìn)高產(chǎn)量制造的工藝參數(shù)。安裝在模具和燒結(jié)爐內(nèi)的傳感器幫助分析在制造的各個(gè)階段模件的內(nèi)部狀態(tài)。研究組還在互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建了一個(gè)信息系統(tǒng)，公布項(xiàng)目的結(jié)果。

　　了解注射速度和壓力的影響對(duì)可重復(fù)的MIM模塑至關(guān)重要。Goldenberg說(shuō)：“用金屬模塑時(shí)，物流的擴(kuò)散和收縮是關(guān)鍵問(wèn)題?！盤(pán)TI公司使用MPI軟件和Honeywell公司的材料特性數(shù)據(jù)庫(kù)建立金屬和黏合劑的準(zhǔn)確流動(dòng)模擬，幫助確定不同金屬和黏合劑在加工過(guò)程中的溫度帶。

　　Goldenberg說(shuō)：“使用Moldflow軟件的原因之一是MPI/3D的解題技術(shù)。我們必須使用真正的3D模擬，而不是2D或者2.5D，因?yàn)楸戎?、慣量和層流都影響模件的成形。模塑商需要知道材料離開(kāi)模壁時(shí)的特性。”MPI/3D使用獨(dú)特的四面體網(wǎng)狀實(shí)體元件制作厚部件的模型，而使用傳統(tǒng)的中平面流模擬法做出的模型不夠準(zhǔn)確。

　　燒結(jié)是研究項(xiàng)目的另一個(gè)焦點(diǎn)。研究人員正在開(kāi)發(fā)模擬軟件，預(yù)測(cè)材料的收縮和翹曲，優(yōu)化烘爐的條件，提高燒結(jié)后模件的質(zhì)量。

　　ATP研究項(xiàng)目的合作方CompAS Controls(燒結(jié)爐控制技術(shù)公司)與賓夕法尼亞州立大學(xué)的P/M實(shí)驗(yàn)室一起，正在進(jìn)一步完善由賓夕法尼亞州立大學(xué)最初開(kāi)發(fā)的燒結(jié)模擬軟件。燒結(jié)模擬使用實(shí)時(shí)燒結(jié)爐數(shù)據(jù)(氣體流率和溫度)計(jì)算模件在不同爐段的硬化狀態(tài)。燒結(jié)模擬和實(shí)時(shí)反饋使PTI公司可以在最大產(chǎn)量和最高準(zhǔn)確率的設(shè)計(jì)條件下操作燒結(jié)爐。