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塑料精密注射成型之概念、特点、材料及收缩问题

2018-10-08  来源:电子发烧友网

       1、精密注射成型的概念
 
      精密注塑是指加工成型的注塑制品的尺寸重复精度很高,以致使用通用注塑机、常规的注塑成型工艺难以达到要求的一种注射成型方法。
 
      “精密注射成型”这一概念,主要是区别于“常规注射成型”,它是基于高分子材料的迅速发展, 在仪表、电子领域里采用精密塑料部件取代高精度的金属零件的技术。目前针对精密注射制品的界定指标有两个:一是制品尺寸重复精度, 二是制品质量的重复精度。本文主要从制品尺寸重复精度方面阐述精密注射成型。但由于各种材料本身的性质和加工工艺不同,不能把塑料制件的精度与金属零件的精度等同起来。
 
      成型制品的模具是决定该制品能否达到设计要求的尺寸公差的重要条件,而精密注塑机是保证制品始终在所要求的尺寸公差范围内成型,及保证极高成品率的关键设备。
 
      塑料制品最高的精度等级是三级。
 
      1.1   精密注射的特点
 
 
      (1) 制件的尺寸精度高、公差小,即有高精度的尺寸界限;
 
      (2) 制品重量重复精度高,要求有日、月、年的尺寸稳定性;
 
      (3) 模具的材料好、刚性足,型腔的尺寸精度、光洁度以及模板间的定位精度高;
 
      (4) 采用精密注射机更换常规注射机;
 
      (5) 采用精密注射成型工艺;
 
      (6) 选择适应精密注射成型的材料。
 
      评定制品最重要的技术指标,就是注塑制品的精度( 尺寸公差、形位公差和制品表面的光洁度) 。欲注塑出精密的塑料制品,需从材料选择、模具设计、注射成型工艺、操作者的技术水平等4大因素进行严格控制。
 
      精密注塑机要求制品尺寸精度一般在0.01~0.001mm以内,许多精密注塑还要求注塑机具有高的注射压力、高的注射速度;要求合模系统具有足够大的刚性和足够高的锁模精度,所谓锁模精度是指合模力的均匀性、可调、稳定和重复性高,开合模位置精度高;要求对压力、流量、温度、计量等都能精确控制到相应的精度,采用多级或无级注射,保证成型工艺再现条件和制品尺寸的重复精度等。
 
      1.2 影响制品尺寸精度的因素
 
      (1) 模具精度;
 
      (2) 成型收缩率;
 
      (3) 制品使用环境的温度、湿度以及波动的幅度。
 
      2、最终目的是什么?
 
      机械强度高、尺寸稳定性好、抗蠕变性能好、环境适应范围广。
 
      常用的有四种材料:
 
      (1) 聚甲醛(POM)及碳纤维(CF) 增强或玻璃纤维(GF)增强POM。这种材料的特点是耐蠕变性能好,耐疲劳、耐候性、介电性能好,难燃,加入润滑剂易脱模。
 
      (2) 尼龙(PA)及GF增强PA66。特点:抗冲击能力及耐磨性能强,流动性能好,可成型0.4mm壁厚的制品。GF增强PA66具有较高耐热性(熔点250℃),其缺点是具有吸湿性,一般成型后都要通过调湿处理。
 
      (3) 增强聚酯,如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。成型时间短。成型时间比较如下:PBT≤POM≈PA66≤PA6。
 
      (4) 聚碳酸酯(PC)及GF增强PC。特点:良好的耐磨性,增强后刚性提高,尺寸稳定性好,耐候性、难燃及成型加工性好。
 
      3、精密注塑成型中的收缩问题
 
      影响收缩的因素有四种:热收缩、相变收缩、取向收缩以及压缩收缩。
 
      3.1   热收缩。热收缩是成型材料与模具材料所固有的热物理特性。模具温度高,制品的温度也高,实际收缩率会增加,因此精密注射的模具温度不宜过高。
 
      3.2   相变收缩。由于结晶型树脂在定向过程中,伴随高分子的结晶化,比容减少而引起的收缩,即叫相变收缩。模具温度高,结晶度高,收缩率大;但另一方面,结晶度提高会使制品密度增加,线膨胀系数减小,收缩率降低。因此实际收缩率由两者综合作用而定。
 
      3.3   取向收缩。由于分子链在流动方向上的强行拉伸,使在冷却时的大分子有重新卷曲恢复的趋势,在取向方向将产生收缩。分子取向程度与注射压力、注射速度、树脂温度及模具温度等有关。但主要的是注射速度。
 
      3.4   压缩收缩与弹性复位。一般塑料都具有压缩性。即在高压下比容发生显著变化。在一般温度下,提高压力成型制品比容会减小,密度会增加,膨胀系数减小,收缩率会显著下降。对应于压缩性,成型材料具有弹性复位作用,使制品收缩减小。影响制品成型收缩的因素与成型条件和操作条件有关。

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