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特殊注塑方法
一、 微注塑件成型 微注塑件成型（也叫微成型）用于生產(chǎn)總體尺寸、功能特征或公差要求以毫米甚至微米計(jì)的制品。由于成型制品的微型特征，需要特殊的成型機(jī)械和輔助設(shè)備來完成各種生產(chǎn)操作。如 ：注射量控制、注塑件模具排空(真空)、注射、制品的頂出、檢驗(yàn)、分離、操作、存放、定位和包裝。注塑件模具嵌件和模腔的制造也需要特殊的技術(shù)。 在各種微成型工藝中，微注塑件成型工藝具有以下優(yōu)勢(shì)：傳統(tǒng)塑料技術(shù)積累的豐富經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)化的工藝程序、高自動(dòng)化程度以及短周期時(shí)間。 微注塑件成型制成的操縱桿微注塑件成型分類 ◆ 重幾微克到幾分之一克，尺寸可能在微米(mm)級(jí)的微注塑件成型制品(微模塑成型)，例如微齒輪、微操 縱桿。 ◆ 傳統(tǒng)尺寸的注塑件成型制品，但具有微結(jié)構(gòu)區(qū)域或功能特征（例如，帶有數(shù)據(jù)點(diǎn)隙的光盤、具有微表面特征的透鏡、使用塑料薄片技術(shù)制造微齒輪的薄片）。 ◆ 可具有任意尺度，但尺寸公差在微米級(jí)的高精度制品（例如光纖技術(shù)用接插件）。 設(shè)備需求 ◆ 小型塑化裝置，螺桿直徑在12-18mm范圍內(nèi)，螺桿長(zhǎng)度較短，L/D比值大約為15，以避免長(zhǎng)停留時(shí)間引起材料降解； ◆ 精確的注射量控制和理想的注射速度； ◆ 可重復(fù)的控制，比如根據(jù)螺桿位置和模腔壓力進(jìn)行從充模到保壓的轉(zhuǎn)換（推薦）； ◆ 注塑件模具壁溫度能升高到一定水平（有時(shí)略高于聚合物的熔融溫度），以避免超薄部分的早期凝固； ◆ 如果微注塑件成型制品的壁厚小于5mm，須具備注塑件模具抽空能力，因?yàn)檫@種情況下壁厚與空氣逃逸的氣孔尺寸處于同一數(shù)量級(jí)； ◆ 開關(guān)型噴嘴，避免由于加工溫度高造成熔體流延； ◆ 精確定位和輕柔的注塑件模具開關(guān)速度，以避免精巧的微注塑件成型件發(fā)生變形； ◆ 特殊操作技術(shù)將成型件取出，進(jìn)行檢驗(yàn)和包裝； ◆ 能就地準(zhǔn)備干凈封閉場(chǎng)所或?qū)訝钪苻D(zhuǎn)箱，以避免污染微注塑件成型件。 成型工藝 為保證能夠正確充模，需要高注射速度和高注射壓力、熔體溫度應(yīng)為允許范圍內(nèi)的較高溫度、注塑件模具壁溫需精確的控制。 需要使用大流道和澆道來獲得足夠大的注射量，以便在熔體流動(dòng)過程中可靠地控制和切換，避免材料降解。 此外，采用改進(jìn)的注塑件模具傳感器，高精度注塑件模具導(dǎo)向裝置，注塑件模具抽空系統(tǒng)，集成流道采集器和用于制品取出的機(jī)械手，自動(dòng)的澆口切除系統(tǒng)，和在每個(gè)周期都激活的注塑件模具清洗系統(tǒng)，對(duì)于控制生產(chǎn)工藝以及有效處理和包裝微注塑件成型制品都是至關(guān)重要的。 工藝優(yōu)、缺點(diǎn) 微注塑件成型的目的是生產(chǎn)微型制品，因此與其它宏觀注塑件成型工藝不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，這是它突出的優(yōu)點(diǎn)。 制品小而流道大，流道可能占到總注射重量的90%。對(duì)于微型注射應(yīng)用，流道內(nèi)的材料大多數(shù)情況下不能回收再用，因而材料浪費(fèi)嚴(yán)重。 生產(chǎn)周期長(zhǎng)。由于制品通常的表面/體積比很高，注塑件模具在注射過程中必須加熱到熔融溫度以上以防止早期凝固，因此使得周期時(shí)間延長(zhǎng)。 適用材料 幾乎所有適用于宏觀成型的材料都可以用于微成型。主要有：POM、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、PA、液晶聚合物（LCP）、聚醚酰亞胺、和硅橡膠。 典型應(yīng)用 在光通信、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、醫(yī)療技術(shù)、生物技術(shù)、傳感器和傳動(dòng)裝置、微光學(xué)器件、電子和消費(fèi)類產(chǎn)品，以及設(shè)備制造和機(jī)械工程等領(lǐng)域中，微注塑件成型制品呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的需求。 典型例子包括：手表和照相機(jī)部件、汽車撞擊件、加速和距離傳感器、硬盤和光盤驅(qū)動(dòng)器讀寫頭、醫(yī)療傳感器、微型泵、小線軸、高精度齒輪、滑輪、螺旋管、光纖開關(guān)和接插件、微電機(jī)、外科儀器和通訊制品。 二、 粉末注塑件成型 粉末注塑件成型（PIM）結(jié)合了注塑件成型的工藝優(yōu)勢(shì)和金屬、陶瓷的出眾物理性能，正在迅速成為一種陶瓷和粉末金屬的新型生產(chǎn)技術(shù)，用于需要高產(chǎn)量、高性能、低成本和復(fù)雜形狀的場(chǎng)合。 粉末注射工藝中，按配方確定的金屬或陶瓷粉末與聚合物粘結(jié)劑混合，注射到注塑件模具里，形成所需形狀（生坯）。與傳統(tǒng)注塑件成型和高壓模鑄相似。成型后，粘結(jié)劑被脫除，得到的成坯經(jīng)過燒結(jié)，使粉末顆粒之間產(chǎn)生冶金結(jié)合，賦予最終制品所需的機(jī)械和物理性能。 各種粉末注塑件成型工藝得到的零件混料 常用粉末有不銹鋼、氧化鋁、鐵、硅酸鹽、氧化鋯和氮化硅。粘結(jié)劑通常以熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，如蠟或聚乙烯，但纖維素、凍膠、硅烷、水和各種無機(jī)基質(zhì)也經(jīng)常使用。粘結(jié)劑通常包括兩、三種組分：熱塑性樹脂，用于潤(rùn)滑、粘度控制、增加浸潤(rùn)和脫出的添加劑。 成型 與傳統(tǒng)聚合物注塑件成型基本相似，但成型尺寸要超過設(shè)計(jì)尺寸，以補(bǔ)償燒結(jié)收縮。成型時(shí)，粒料加熱到150到200℃，注入注塑件模具中，根據(jù)制品尺寸和實(shí)際配方不同，注射壓力在35到140MPa之間，注射周期為30到60秒。注塑件模具既可以加熱以控制混合物粘度，也可以保持為室溫以利于冷卻。成型結(jié)束階段，成型的生坯有石墨狀較高的堅(jiān)實(shí)度，適于通過頂出桿或脫模環(huán)從注塑件模具中自動(dòng)頂出。 除粘結(jié)劑 要求在最短的時(shí)間內(nèi)將粘結(jié)劑脫除，且對(duì)壓塊的影響最小。該步工藝是粉末注射工藝中最關(guān)鍵的一步。脫除方法有三種：熱脫除、催化型粘結(jié)劑脫除劑、或溶劑抽提。脫除工藝中，有大約30到98%的粘結(jié)劑被除去，這一過程需時(shí)較長(zhǎng)。脫除后，所得壓塊稱為“成坯”。 燒結(jié) 工藝的最后一個(gè)步驟是燒結(jié)，經(jīng)過該熱處理過程使顆粒結(jié)合成為實(shí)體。燒結(jié)過程中，成型制品內(nèi)的顆粒間隙消除，導(dǎo)致顯著收縮（通常在10到20%數(shù)量級(jí)）。同時(shí)，成品密度可達(dá)到大約97%，這時(shí)其機(jī)械性能與用其他方法生產(chǎn)的制品相比，即使有差別，也非常小。 工藝優(yōu)點(diǎn) ◆ 和傳統(tǒng)金屬和陶瓷加工方法相比，降低生產(chǎn)成本20到40% ◆ 是一種尺寸公差控制良好，基本不需要二次加工的干凈成型工藝 ◆ 能生產(chǎn)復(fù)雜形狀和幾何特征的制品 ◆ 通過使用注塑件成型和自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)獲得高生產(chǎn)效率 ◆ 制品機(jī)械性能與鍛造材料幾乎相當(dāng) 工藝缺點(diǎn) ◆ 制品尺寸和厚度受到限制 制品越大，昂貴的原材料在總成本中所占比例越大。截面越厚，粘結(jié)劑脫除所需時(shí)間越長(zhǎng)，使工藝成本變高。目前壁厚的限制大約是30mm。 ◆ 體積收縮和厚度均勻性難于控制 “生坯”中含有大量體積分?jǐn)?shù)的粘結(jié)劑（多達(dá)50%），導(dǎo)致燒結(jié)過程中收縮顯著?？刂剖湛s過程是對(duì)燒結(jié)工藝的主要要求。壁厚的變化會(huì)造成燒結(jié)中收縮不均勻，增加了尺寸控制的難度。均勻的壁厚對(duì)于避免變形、內(nèi)應(yīng)力、空洞、裂紋和凹痕是至關(guān)重要的。
