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注塑加工業(yè)多元發(fā)展微注塑工藝技術(shù)分析
時間：2019-11-25 03:40
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來源：互聯(lián)網(wǎng)
注塑工業(yè)在當前巿場越發(fā)多樣化的大前提下，也在不斷的發(fā)展拓寬，出現(xiàn)了比如多色注塑、氣體輔助、模內(nèi)貼膜、共注射成型等新的工藝。同樣在注塑機的規(guī)格上，也在向兩個方向發(fā)展——大噸位的注塑機和微型注塑機都在不斷地更新?lián)Q代。
近年來，微型制品的需求越來越多，無論是電子行業(yè)，鐘表業(yè)還是軍工行業(yè)中，都有大量的微小注塑件的需求，這些注塑制品在尺寸和精度上的要求都非常高。
在這樣的前提下，微型注塑工藝也就面臨著巨大的挑戰(zhàn)，如何才能讓注塑件滿足微米級的尺寸要求，同時還要具備良好的外觀和性能呢？以下我們針對微型注塑在模具、設(shè)備、材料、工藝等方面與傳統(tǒng)注塑的差別做一簡單介紹。
模具加工及要點
在模具方面，微型注塑對于加工設(shè)備的要求相對傳統(tǒng)注塑要高很多。
微型注塑在模具加工方面通常有兩種趨勢：第一種是采用鏡面火花機加工，為了確保高精密度，最好要使用石墨電極進行電火花加工，因為石墨電極的損耗比普通的銅電極要小很多。
第二種比較常用的加工方式是采用電鑄模，采用電鑄工藝可以確保非常高的精度，但缺點是加工周期長，每一穴都要獨立加工，還有在生產(chǎn)中如果有輕微損傷無法修復(fù)，只能重新更換損壞的穴位。
在模具方面，模溫也是微型注塑的一個很重要的參數(shù)。面對高端需求的客戶，目前比較常用的做法是借用高光注塑領(lǐng)域的理念，導入快速加熱與冷卻系統(tǒng)。
理論上，高模溫對于微型注塑很有幫助，比如可以防止薄壁填充困難、缺料，但是過高的模具溫度又會帶來新的問題，比如周期加長以及開模后收縮變形等。所以導入新的模具溫控系統(tǒng)顯得相當?shù)闹匾?，在注塑的過程中模具溫度可以提高（可以超過所用塑料的熔點），使得熔體能快速充滿型腔，防止熔體在充填過程中溫度降低過快而造成充填不全；而當脫模時，模具溫度又能迅速的降低，保持在比塑料熱變形溫度稍低的溫度內(nèi)，然后再開模頂出。
除此之外，由于微型注塑成型的是質(zhì)量為毫克級的制品，如果采用普通澆注系統(tǒng)來注塑制品，即使是在作了最優(yōu)化改進后，制品和澆注系統(tǒng)內(nèi)的物料質(zhì)量比仍為1:10。只有不到10%的物料被注塑成微型制品，產(chǎn)生大量澆注系統(tǒng)凝料，所以微型注塑應(yīng)該采用熱流道澆注系統(tǒng)。
在材料選擇方面，建議在開發(fā)前期就能夠選擇一些粘度低、熱穩(wěn)定性好的通用工程塑料。
選擇低粘度的材料是因為在充填過程中熔體的粘度低，整個澆注系統(tǒng)的阻力就相對小，填充速度較快，能保證熔體順利充滿型腔，熔體溫度也不會有明顯的降低，否則在制品上容易形成冷接縫，而且在充填過程中分子取向少，所得制品的性能比較均勻。
如果選擇高粘度塑料，不僅填充較慢，而且補料時間較長，由于補料引起的剪切流動容易使鏈狀分子沿剪切流動方向取向，在這樣情況下冷卻到軟化點以下時取向狀態(tài)被凍結(jié)，而這種在一定程度上的凍結(jié)取向容易造成制品的內(nèi)應(yīng)力，甚至引起制品的應(yīng)力開裂或翹曲變形。
要求塑料的熱穩(wěn)定性好的理由則是由于物料長時間停留在熱流道內(nèi)或受螺桿剪切作用容易造成熱降解，尤其是對熱敏性塑料，即使在很短的循環(huán)時間內(nèi)，也會因為物料注射量小，在澆注系統(tǒng)內(nèi)的停留時間相對較長，造成塑料相當程度的降解，因此熱敏性塑料不適合微型注塑。
設(shè)備選用要點
在設(shè)備選用方面，由于微型注塑件尺寸大小為微米級別的制品，宜選用注射量為毫克級的注射機。
這類注射機的注射單元一般采用螺桿-柱塞組合式，由螺桿部分完成對物料的塑化，并由柱塞將熔體注人到型腔。螺桿柱塞式注塑機可以結(jié)合螺桿的高精度與柱塞設(shè)備的高速度，可以確保生產(chǎn)過程的精度和填充速度。
此外，這種注射機通常由合模導向機構(gòu)、注射系統(tǒng)、氣動脫模機構(gòu)、質(zhì)量檢測機構(gòu)和自動包裝系統(tǒng)組成。良好的質(zhì)量檢測系統(tǒng)可保證微型精密注塑制品的成品率，監(jiān)控整個過程中的參數(shù)波動情況。
注塑工藝要點
最后，我們看下微型注塑在注塑工藝方面的要求。在注塑工藝上，我們需要考慮澆口的氣痕與應(yīng)力問題，通常需要采用多級注塑，確保材料能夠處于穩(wěn)流的狀態(tài)填充。
除此之外，還需要考慮保壓時間的大小，太小的保壓壓力會導致產(chǎn)品的收縮，但是過大的保壓又會導致應(yīng)力集中，以及尺寸變大等問題。
另外，材料在料管中停留的時間也是需要嚴格監(jiān)控的，材料在料管中停留時間太長，會導致材料的降解影響產(chǎn)品的功能。建議在工藝參數(shù)管理上要進行標準參數(shù)管控，每個產(chǎn)品在量產(chǎn)前最好能夠做DOE驗證，生產(chǎn)中所有的改動都要重新進行尺寸和功能的測試。
微型注塑作為注塑領(lǐng)域中的一個分支，正朝著高尺寸精度，高功能需求，高外觀要求的方向發(fā)展，只有通過模具、設(shè)備、材料、工藝等各個流程的嚴格控制和技術(shù)不斷提高才能滿足巿場的發(fā)展。
