金屬粉末注射成型技術在輕武器制造上的應用

喬慕欣

（中國兵器西北工業(yè)集團有限公司，陜西 西安 710043）

提高生產(chǎn)安全的周期和效率，加強對安全進行生產(chǎn)的預測和風險控制。在安全生產(chǎn)標準化的領域，本文研究了相關標準規(guī)定的制造機制，并對行業(yè)的評價進行了研究分析，進行了大量的規(guī)范化準備工作，安全生產(chǎn)也將進入“大數(shù)據(jù)時代”。難以估量的基本數(shù)據(jù)蘊含著有用的信息，展現(xiàn)出共性。然而，這些數(shù)據(jù)是分散的。它們只能通過定量研究的方法進行技術層面的處理，結(jié)合計算機程序。粉末注射成型(PIM)技術是小型復雜零件成型和加工的一場革命。近年來，在世界發(fā)達國家中受到高度重視。成品零件廣泛用于航空航天和汽車行業(yè)、工業(yè)、電子工業(yè)、軍工、醫(yī)療、機械工程、衣食住行等領域。目前，MIM技術現(xiàn)已在我國輕武器制造業(yè)得到應用。

1 安全生產(chǎn)標準現(xiàn)狀

1.1 整個情況

MIM技術生產(chǎn)標準于2016年正式實施，全部分為機械光電制造公司、彈箭制造兵器的企業(yè)、引信制造業(yè)、總則、科研試驗單位、火炸藥制造制造兵器的企業(yè)等。適用于軍工不同類型制造兵器的企業(yè)安全生產(chǎn)標準化建設工作和標準化工作的自我評價、咨詢和考核。

MIM技術的主要工藝是先將固體粉末與有機粘結(jié)劑混合均勻，造粒后，用加熱塑化注塑機注入模腔，然后采用化學或熱分解的方法。去除成型預制件中的粘合劑，最終通過燒結(jié)和壓實獲得最終產(chǎn)品。

評分法是針對制造兵器的企業(yè)的每一種業(yè)務部署情況的一種評價請求和一種歸約點方法。本標準于2016年頒布。用于兵器工業(yè)70家單位安全生產(chǎn)標準化建設、自查、評價和考核工作。

1.2 標準結(jié)構

（1）MIM評價標準分為共同評價項目和特征評價項目，MIM技術作為一種用于生產(chǎn)高質(zhì)量精密零件的近網(wǎng)格成形技術，具有傳統(tǒng)粉末冶金和加工方法無法比擬的優(yōu)勢，共同評價項目是不同類型的公司要實施的共同項目，包括五類安全管理、機械設備設施、電氣設備設施、防燃防爆設備設施、職業(yè)健康與作業(yè)安全環(huán)境。機械設施。機械設施包括安全控制機械設施、起重機、電梯、運輸機械、奧基、修枝、壓力機、鍛壓機、鑄造機、注塑機、切割設備、磨床等。

（2）電力設施。電氣安裝設施包括電氣設施的安全控制、變電所、工作場所動力照明箱、箱、板、電焊機、低壓電氣接線、電網(wǎng)接地系統(tǒng)、電氣設施的接地、避雷器、接地等。

（3）防爆設施。防火防爆設施是指對防火防爆設施、危險化學品儲存庫、油罐、加油站、供氣站、潔凈室、涂裝作業(yè)場所、燃燒防護、可燃氣體聯(lián)合排放等的安全管理，木工房包括木材倉庫等16個評價項目。

（4）總體安全要求。總體安全狀況包括危險建筑物的外部距離、危險建筑物的內(nèi)部距離、危險建筑物的防護屏障、危險建筑物的建筑結(jié)構等6個評價項目。

（5）生產(chǎn)過程控制。生產(chǎn)過程的控制是對不同類型制造兵器的企業(yè)工作過程的一種評價要求，例如，在制造制造兵器的企業(yè)中扮演箭頭，這部分扮演箭頭的控制評價項和箭頭的生產(chǎn)過程?；鸺b配線等15個評價項目。

1.3 MIM技術安全評價標準化體系

評價標準的支持標準很多，術語也比較復雜，標準化評價機構使用標準存在條款檢索、支持標準檢索等問題。為此，兵器工業(yè)制定了《安全生產(chǎn)標準化評價體系》。系統(tǒng)按評價標準組織實施，通過電腦化方法實現(xiàn)了不同評價項目的自評、評價打分和支持標準，有效提高了安全生產(chǎn)標準化建設、自評、咨詢、評價效率。

2 相關發(fā)展

2.1 安全管理標準

國際安全標準主要是通過不同的安全監(jiān)督體系來進行的，確保各種安全措施的實現(xiàn)。HSE管理系統(tǒng)是職業(yè)安全健康控制的基本組成要素，包括一級7個組成部分和二級26個組成部分，其中4個組成部分包括組織環(huán)境、管理層和員工參與、計劃，HSE管理體系由4個子部分和27個三級部分組成。目標與職責、組織結(jié)構、相關資源和文檔保存以及可能存在的危險評估和控制、承包商和供應商的安全要求、健康和環(huán)境系統(tǒng)管理要求、設施設計和施工，通過對改革管理、緊急情況管理、意外事件控制等不同制度要求的分析。

2.2 安全技術方案

MIM技術已應用于工業(yè)武器生產(chǎn)安全標準化與數(shù)字化測量應用研究項目中。分為六個階段：從驗證報告、變更單和檢查單中收集可靠數(shù)據(jù)，調(diào)整檢查單、專業(yè)設備配置、人員配置等。描述包含所收集數(shù)據(jù)的主要特征（通過對不同類型數(shù)據(jù)的分析，揭示不同評價對象之間的差異，從而確定共同的數(shù)據(jù)模型和不同的評價對象）。數(shù)據(jù)的定量比較是從不同的角度進行的，不僅僅是橫向的。創(chuàng)立正式化安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和正式化安全數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)庫，包括基線數(shù)據(jù)和定量分析，確保迅速存取。還包括原始數(shù)據(jù)和定量分析，以確?？焖僭L問。綜合性制造兵器的企業(yè)規(guī)范和落后的安全生產(chǎn)合理化；評估和分析的標準表格以私人方式不斷更新和分析。通過分析研究，可以明確武器制造企業(yè)評價的主要問題。定量研究可以有效地幫助武器制造商確定標準化的特定領域，并進行隨后的管理重點，對數(shù)據(jù)庫中的結(jié)果和信息進行定量分析，將對評價新的安全生產(chǎn)標準化考核周期起到積極的作用，因此，檢查人員能夠快速、準確地獲得具體的數(shù)據(jù)，這是對最新安全標準化周期的分析。

3 生產(chǎn)技術發(fā)展趨勢

3.1 風險管理理念

國際職業(yè)安全與健康體系、南非國家事物安全協(xié)會、國家事物安全理事會、五大安全風險規(guī)范系統(tǒng)和安全控制體系等較為成熟的國際管理體系，幾乎是基于安全風險管理的理論。隨著我們對職業(yè)安全認識的提高和國際安全管理系統(tǒng)的實施，職業(yè)安全風險管理的概念在武器工業(yè)中逐漸形成，彈藥產(chǎn)品仍然存在著風險，同時也需要逐步擴大研究和應用。為易燃易爆物品及其產(chǎn)品、生產(chǎn)設施、生產(chǎn)工藝等可能存在的問題及危險評價提供了一種方法。

3.2 危害特征及機理

在研究和生產(chǎn)過程中，由于高溫、靜電、摩擦等因素，炸藥及其制品碰撞等事件容易導致安全問題。目前，我國對炸藥的主要特性和事故機理的研究和積累還不夠。產(chǎn)品和各種危險的特性，如靜電、摩擦、沖擊敏感性、溫度、扭矩、速度、距離。因此，在相關的工藝設計、生產(chǎn)過程控制和建筑設計中，沒有完全了解到不同科學產(chǎn)出進程中的風險和條件，無法科學確定技術管理要求和管理方法，也沒有確定合理的應對保護方式。

3.3 物理安全技術研究

在國防、科技等行業(yè)的危險作業(yè)中，在軍事危險化學品綜合治理方面，應加快生產(chǎn)技術和工藝技術的研究：設施現(xiàn)代化，嚴格控制高風險勞動密集型工作，推廣新技術，工業(yè)機器人，危險過程監(jiān)控系統(tǒng)和應用屬于物理安全范疇，本工作不檢查基本安全方法，開展了科研院所、技術改造、高校機械化和自動化、知識提高、在線監(jiān)控和安全技術研究。

3.4 生產(chǎn)標準發(fā)展趨勢

考慮到當前行業(yè)安全存在的問題和現(xiàn)行標準，以及新的安全要求，如：國家和國防工業(yè)管理局對風險分類和風險管理的控制，制定和修訂標準，安全管理，銷毀和防止靜電是武器工業(yè)的一部分。這些標準是針對不同時期出現(xiàn)的問題制定的，規(guī)范了行業(yè)破壞和防靜電保護的過程。然而，隨著標準的增加，這些標準也導致了一致的應用和系統(tǒng)的應用。根據(jù)現(xiàn)有標準，結(jié)合行業(yè)內(nèi)外新技術的發(fā)展和正在進行的研究工作，系統(tǒng)規(guī)劃銷毀和防靜電，配合相關研究項目，進行安全改造。

4 MIM技術在輕武器制造中的應用

職業(yè)安全標準化是指建立職業(yè)安全責任制，制定安全管理制度和工作程序，調(diào)查潛在危害和監(jiān)測重大危害，建立預防機制和規(guī)范工作行為，使所有工作關系符合適用的職業(yè)安全法律、法規(guī)標準的武器工廠。

從安全生產(chǎn)標準化建設的定義不難看出其對制造兵器的企業(yè)長遠發(fā)展的重大意義，那做為安全生產(chǎn)管理的主體，制造兵器的企業(yè)應該如何推進安全生產(chǎn)標準化建設呢？

第一、輕武器零件對材料及毛坯成型要求，輕武器零部件的形狀和結(jié)構相對復雜。同時，要求零件具有較高的機械特性，以保證產(chǎn)品的使用壽命。用于金屬結(jié)構件的材料一般強度較高，優(yōu)質(zhì)合金鋼或中等碳含量的優(yōu)質(zhì)結(jié)構鋼，所有重要結(jié)構件均采用優(yōu)質(zhì)合金制造。如30CrMnMoTiA、30SiMrO．MoVA、25Cr2Ni4WA等，一般小型結(jié)構件則用50A、50BA等，發(fā)射機構上的復雜零件有時也采用合金結(jié)構鋼。

同時，正是由于輕武器零件的形狀和結(jié)構復雜，限制了冷鍛、冷擠壓、冷沖壓等鋼坯成型工藝的選擇，以及其他一般不適合成型輕質(zhì)材料的常溫沖壓工藝，武器的一部分。此外，輕武器零部件的機械性能要求較高，大部分零部件在使用鍛件時只能滿足性能指標要求。因此，它還限制了其他成型工藝的使用，例如鑄造和粉末冶金。由于輕武器零部件設計復雜，尺寸精度要求高，精密鍛造難以保證成品尺寸。因此，它也限制了精密沖壓工藝的應用。因此，熱沖壓仍然是目前形成輕武器零件毛坯的方法。

第二、MIM技術應用在輕武器制造中的可行性分析，已對MIM 工藝進行了廣泛研究，并進行了一項可行性研究，以將該技術應用于輕武器。粉末注射技術的材料和工藝特點：首先，盡量選擇不受力或沖擊力小的零件進行加工，其次，壓力燒結(jié)零件必須具有較高的靜載荷能力，使零件的外表面高硬度和優(yōu)異的耐磨性。注塑和燒結(jié)后，一般不需要機械加工，零件的尺寸保持不變，與機械加工的零件相比，外觀有顯著改善。并且可以大大提高生產(chǎn)效率，同時也可以節(jié)省生產(chǎn)成本，因此與其他成型技術相比，MIM技術具有良好的性價比。

第三、適合于輕武器零件的粉末材料配比研究，對于MIM技術，首先要考慮的是材料成分的選擇，這直接關系到材料的密度、抗拉強度和韌性。因此，原材料的合理選擇直接關系到產(chǎn)品零件復雜的力學性能。與MIM技術相關的國家標準、國家軍標和相關行業(yè)標準沒有提及任何相關機械性能指標，而僅提及我國粉末注射工業(yè)協(xié)會推薦的美國行業(yè)標準。

5 結(jié)語

輕武器工業(yè)的生產(chǎn)要求規(guī)范化是武器工業(yè)長久合理存在的首要條件。武器工業(yè)現(xiàn)行安全生產(chǎn)標準及安全發(fā)展趨勢；安全控制、破壞和防止靜電的基本要害是以安全生產(chǎn)、工程設計等為出發(fā)點，監(jiān)督指導制造兵器的企業(yè)安全生產(chǎn)，提高行業(yè)整體安全水平。通過對MIM技術的介紹，以MIM技術獲得Nil8C09M05與Fe4Ni0．5M02種材料，并制造出輕武器用零部件．經(jīng)實驗驗證研究，現(xiàn)已在輕武器上得到批量應用。建立標準化安全生產(chǎn)評價的定量分析和數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)庫，將為標準化生產(chǎn)帶來巨大的社會效益，有利于促進工業(yè)安全生產(chǎn)標準化。