如何利用Moldex3D粉末成型解决方案解决产品黑线问题

K哥

黑线是一种表面缺陷问题，常见于金属粉末射出成型(MIM)。造成黑线的原因是金属粉末与黏结剂之间发生分离，导致局部粉末浓度下降。多数的黑线发生在原料(Feedstock)注入模穴时，从生坯(Green Part)上即可观察到。然而，大部分的生产者发现问题时，往往已经在烧结之后，为时已晚。

黑线发生的区域代表粉末浓度较低，黏结剂比例则相对高，在烧结过程中，黑线发生的区域会产生外观缺陷或是机械性质降低等问题。随着产品设计越趋复杂，用传统试误法解决黑线问题已无法符合成本经济。如何在烧结前，掌握成型原料特性，确保成品的生坯质量才是关键。透过以下实际案例，我们将介绍如何善用Moldex3D模流分析软件提供的粉末射出成型解决方案，确实改善黑线问题。

以下案例为一个扇形浇口MIM产品，根据粉末浓度与剪切率分析结果，其表面浓度分布均匀。然而，靠近扇形浇口位置附近，因剪切率较大，导致浓度分布有显著落差，这些区域也是在生胚上最容易发生黑线的位置。透过Moldex3D粉末射出成型解决方案，可以完整整合网格、材料特性以及掌握成形条件，更重要的是，过去难以预测的黑线发生位置及原因，现在可以透过调整适当成形条件获得改善。

图一 (a) MIM零件之扇形浇口几何 (b) 粉末浓度分布结果 (c) 剪切率分布结果

下面为Moldex3D仿真黑线位置与实际结果比较图，结果显示仿真分析与实际情形高度相符，更应证了模拟分析可以有效于杜绝设计瑕疵，针对设计质量有效把关。

图二 Moldex3D仿真预测黑线可能区域与实际产品黑线位置比较