MIM－DF160金屬粉末催化脫脂爐的研制

王蘭軍，孫家新

（山東勞動職業技術學院電氣自動化系，山東 濟南 250022）

1 引言

金屬粉末注射成形技術（Metal Powder Injection Molding簡稱MIM），是傳統粉末冶金模壓成形技術和塑料注射成形技術相結合發展起來的新型粉末冶金成形技術。金屬粉末注射成形的基本工藝步驟是：首先選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結劑，然后在一定溫度條件下混煉，將粉末和粘結劑混合成均勻的喂料，經制粒后在注射機中成形，獲得成型坯，經過脫脂處理后，燒結得到燒結坯件，再經過精整加工成為最終成品。

MIM技術由于其獨特的優點而引起了工業界的重視，目前已廣泛應用于電子信息工程、生物醫療器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業、兵器及航空航天等工業領域。國際上一些專家學者認為該技術的發展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成型技術”和“21世紀的成形技術”。

2 MIM－DF160金屬粉末催化脫脂爐原理及技術參數

2.1 MIM－DF160 催化脫脂爐原理

該催化脫脂爐是一款氣密型、電加熱式空氣循環密封罐爐，用于根據巴斯夫（BASF）CATAMOLD工藝對金屬或陶瓷粉末注射成形件進行脫脂處理。催化脫脂過程中，含聚縮醛（POM）的粘結劑在硝酸的作用下被化學分解，并由氮氣（運載氣體）帶出窯爐，然后由排氣燃燒裝置燃燒。其示意圖如圖1所示。

2.2 MIM－DF160催化脫脂爐技術參數

系統配置及技術指標：

電源：380V，30A，三相 50Hz；

設備總功率：15kW；

爐腔內體積：160L；

爐腔內尺寸：L420×D420×H500；

最高升溫：150℃；

爐腔溫度均勻性測試：120℃±3℃；

工作保護氣體：氮氣。

圖1 催化脫脂爐示意圖

石油氣及壓縮空氣作燃燒排出的粘結劑參數：

硝酸濃度：70－90%或較高；

硝酸消耗量：30ml/h；

石油氣消耗量：3－6g/min；

氮氣流量及壓力：N2：38L /min（80SCFH），0.2MPa；

壓縮空氣流量：15L /min（30SCFH），0.3MPa；

設備外形總尺寸：L1800×D1124×H2350。

3 硬件設計

3.1 主電路設計

該設備主電路如圖2所示。主電路設有循環風電機M1、酸泵電機M2、爐腔加熱管、氮氣加熱管、煙筒加熱管。電源開關QM采用DZ47S－63帶分勵脫扣斷路器，循環風電機、酸泵電機加熱管均采用小型斷路器DZ47－63進行短路、過載保護。爐腔加熱管由固態繼電器ESR－40DA－H控制，采用固態繼電器主要是利用其壽命長、可靠性高、靈敏度高、控制功率小、可以快速轉換、電磁干擾小的優點。由于煙筒加熱管、氮氣加熱管功率較小，則采用各自的智能PID溫度控制器XMT612直接控制。

圖2 MIM－DF160催化脫脂爐主電路

3.2 控制電路設計

該設備采用CPM1A系列可編程控制器，對包括循環風電機、酸泵電機、加熱管、脫脂閥等進行集中控制，其輸入、輸出電路如圖3、圖4所示。煙筒、氮氣以及爐腔的溫度各自采用智能PID溫度控制器XMT612進行控制，另外對于脫脂時間的控制采用智能雙數顯時間控制器HB48P來控制。

4 軟件設計

4.1 脫脂爐總體控制要求

（1）全程充氮氣，流量可依據要求自動調節，低于設定值自動報警；

（2）全程保持壓縮空氣、點燃液化氣；

（3）全程保持恒定溫度（可設定指定溫度）；

（4）最后沖洗結束時，全程序結束（建議設定自動報警）；

（5）全程均風風機勻速穩定轉動。

圖3 PLC控制輸入電路

圖4 PLC控制輸出電路

4.2 基本程序段及其要求

循環風、酸泵、爐腔加熱、脫脂閥、空氣閥、燃氣閥、低流量閥、高流量閥均可手動操作。

該脫脂爐的基本控制環節由初期沖洗、脫脂和最后沖洗構成。

初期沖洗要求：升到設定溫度并保持恒溫，30min后自動進入下一程序。充氮氣流量 1.3－1.5Mpa。

脫脂要求：自定時長（可設定）保持恒溫，自動調節充氮氣 流 量 至 0.8 －1.0Mpa。按指定轉速進酸，停酸后自動進入下一程序。

最后沖洗：75min保持恒溫，自動調節充氮氣流量至 1.3－1.5Mpa。

自動控制程序流程圖如圖5所示。

5 結論

該型脫脂爐在工廠進行了單體試車、聯動試車，試運行過程中無不正常噪音及過熱現象。該設備在實際投入運行過程中，各項性能指標均達到技術要求，設備運行穩定可靠。

［1］喬 彬.金屬注射成型脫脂爐的設計［J］.鑄造技術，2007，28（7），981.

［2］李益民，李云平.金屬注射成型原理與應用［M］.長沙：中南大學出版社，2004.