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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的制品。由于成型制品的微型特征，需要特殊的成型機械和輔助設備來完成各種生產(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、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：傳統(tǒng)塑料技術(shù)積累的豐富經(jīng)驗、標準化的工藝程序、高自動化程度以及短周期時間。 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的高精度制品（例如光纖技術(shù)用接插件）。 設備需求 ◆ 小型塑化裝置，螺桿直徑在12-18mm范圍內(nèi)，螺桿長度較短，L/D比值大約為15，以避免長停留時間引起材料降解； ◆ 精確的注射量控制和理想的注射速度； ◆ 可重復的控制，比如根據(jù)螺桿位置和模腔壓力進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，因為這種情況下壁厚與空氣逃逸的氣孔尺寸處于同一數(shù)量級； ◆ 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，進行檢驗和包裝； ◆ 能就地準備干凈封閉場所或?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，以便在熔體流動過程中可靠地控制和切換，避免材料降解。 此外，采用改進的注塑件模具傳感器，高精度注塑件模具導向裝置，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械手，自動的澆口切除系統(tǒng)，和在每個周期都激活的注塑件模具清洗系統(tǒng)，對于控制生產(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 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爭關(guān)系，這是它突出的優(yōu)點。 制品小而流道大，流道可能占到總注射重量的90%。對于微型注射應用，流道內(nèi)的材料大多數(shù)情況下不能回收再用，因而材料浪費嚴重。 生產(chǎn)周期長。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，因此使得周期時間延長。 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。 典型應用 在光通信、計算機數(shù)據(jù)存儲、醫(yī)療技術(shù)、生物技術(shù)、傳感器和傳動裝置、微光學器件、電子和消費類產(chǎn)品，以及設備制造和機械工程等領(lǐng)域中，微注塑件成型制品呈現(xiàn)快速增長的需求。 典型例子包括：手表和照相機部件、汽車撞擊件、加速和距離傳感器、硬盤和光盤驅(qū)動器讀寫頭、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、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、低成本和復雜形狀的場合。 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，如蠟或聚乙烯，但纖維素、凍膠、硅烷、水和各種無機基質(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，用于潤滑、粘度控制、增加浸潤和脫出的添加劑。 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計尺寸，以補償燒結(jié)收縮。成型時，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實度，適于通過頂出桿或脫模環(huán)從注塑件模具中自動頂出。 除粘結(jié)劑 要求在最短的時間內(nèi)將粘結(jié)劑脫除，且對壓塊的影響最小。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，這一過程需時較長。脫除后，所得壓塊稱為“成坯”。 燒結(jié) 工藝的最后一個步驟是燒結(jié)，經(jīng)過該熱處理過程使顆粒結(jié)合成為實體。燒結(jié)過程中，成型制品內(nèi)的顆粒間隙消除，導致顯著收縮（通常在10到20%數(shù)量級）。同時，成品密度可達到大約97%，這時其機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 ◆ 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)復雜形狀和幾何特征的制品 ◆ 通過使用注塑件成型和自動化生產(chǎn)技術(shù)獲得高生產(chǎn)效率 ◆ 制品機械性能與鍛造材料幾乎相當 工藝缺點 ◆ 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)劑脫除所需時間越長，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”中含有大量體積分數(shù)的粘結(jié)劑（多達50%），導致燒結(jié)過程中收縮顯著?？刂剖湛s過程是對燒結(jié)工藝的主要要求。壁厚的變化會造成燒結(jié)中收縮不均勻，增加了尺寸控制的難度。均勻的壁厚對于避免變形、內(nèi)應力、空洞、裂紋和凹痕是至關(guān)重要的。
