注射成型的发展
平面线路板→3维线路器件
3.2 3D-MID的工艺方法与过程 工艺过程: • 注射成型——用注射模塑的方法生产结 构零件 • 结构零件金属化——电镀金属或者金属 箔复合 • 线路生成(线路结构化)——获得所需 要的金属线路。
工艺方法:
(1)二次注射法(2-shot molding) (2)激光刻蚀法(laser imagining) (3)热压印法(hot stamping or hot embossing) (4)注射复合法(in-mold laminating or capture decal) (5)照相法(photo imagining)。
2.2 WAIM生产中空制品的工艺形式
部分填充
注射液体 液体保压 (a)吹胀工艺 注射熔体 注射液体 液体保压
(c)辅助型腔工艺
注射熔体 注射液体和保压 (b)熔体回流工艺 注射熔体
注射液体,型芯后退
液体保压
(d)辅助型芯工艺
2.3 注水的设备
熔体 冻结层
水
密封机理
压缩 空气
2.4 气辅注塑与水注射的比较
5. 粉末注射成型 Powder Injection Molding
工艺过程: • 原材料配置 • 注射坯料 • 热处理去除粘结剂, 约350oC • 烧结
坯料、热处理产品、最终产品
粉末注射成形工艺 与传统批量工业化零件加工工艺的比较
比较项目 零件相对密度 零件拉伸强度 零件表面光洁度 粉末注射成 粉末冶金 形 98% 高 高 86% 低 中 精密铸 造 98% 高 中 机加工 100% 高 高 冲压 100% 高 高
2.5 水辅注塑的应用(2) 德国塑料加工研究所的示范制品
2.5 水辅注塑的应用(3) 德国塑料加工研究所的示范制品-购物车
BMW3 的冷却水管
内壁光滑均匀
聚合物与其他物质:射弹注射工艺 Projectile Injection Technology (PIT)
Rö chling Automotive公司从2000年起开始研究,2003年成 功应用于BMW的冷却水管。与GIT和WIT相比,最大特点 是对塑料无特殊要求。
– 注射层压复合:片材、彩饰、织物、皮革。 (包括IMD、IML、) – 杂混(hybrid)技术:金属嵌件技术
注射复合的门内板
注射复合的车身部件
更均匀的熔体
1. 气体辅助注塑(GAIM)
1. 气体辅助注塑(GAIM)
1.1 气辅注塑的过程
1.2 气辅注塑的应用 • 生产尺寸大、壁厚不均匀的、形状复杂 的制品,且大大降低了表面粗糙度、内 应力和生产成本,可以对粗厚件减重并 改善表面质量,对大型平板制件降低锁 模力,减小翘曲变形等。例如用于生产 汽车仪表板、车窗滑槽、门把手、甚至 保险杠等。
动ion molding
结构泡沫塑料注塑
同济大学 钟世云 教授
粉末注射成型的应用举例
汽车气囊零件,材料:科 瓦铁镍钴合金
同济大学 钟世云 教授
金聚粉末冶金有限公司网页上介绍的一 些产品
同济大学 钟世云 教授
打印机零件,典型三维复杂零件。材料:帕门德铁钴磁性合金。
同济大学 钟世云 教授
同济大学 钟世云 教授
可熔型芯注塑
1.2 气辅注塑的应用
1.3 气辅注塑的几种形式:标准成型法
1.3 气辅注塑的几种形式:副腔成型法
先让熔料充满空腔,在模具冷却时使熔体紧贴模壁,再用压缩气体使少量熔体挤 出并形成内腔来获得均一的产品质量。
1.3 气辅注塑的几种形式:熔体回流法
1.3 气辅注塑的几种形式:型芯活动法
1.3 气辅注塑的其他形式:外气压辅助注塑 • GAIM的另一种是外气压辅助注塑。即 在熔体充满整个型腔后通过设置在型腔 表面的气体喷嘴将气体引入,气体压力 高达30MPa。这种压力通过已经凝固的 表面作用到仍然呈流动状态的制件内部, 后者将压力均匀传递到制件的各个部位, 从而避免了制件另一面产生收缩凹痕。
零件微小化能力
零件薄壁能力 零件复杂程度 零件设计宽容度 批量生产能力 适应材质范围 供货能力
高
高 高 高 高 高 高
中
中 低 中 高 高 高
同济大学 钟世云 教授
低
中 中 中 中 中-高 中
中
低 高 中 中-高 高 低
高
高 低 低 高 中 高
3.1 粉末注射成型的应用特点
模具成本很高,尤其对于大批量生产,模具
1.3 气辅注塑的:外气压辅助注塑
2. 水辅助注塑(WAIM) 2.1 定义和原理 • 定义:类似于气体辅助注塑,但用水代 替气体来成型中空结构的技术称为水辅 助注塑,也称水注射技术(WIT) • 原理:水注射技术形成的空腔不是由水 蒸发而形成,而是水像一个活塞一样推 动熔体移动而形成的。水的流量要求达 到(20~80)l/min甚至更高
半壳注射制品
注射压缩模塑
多层结构注塑
与普通共混物相比,基于两种或多种聚合 物的层状形态的共混物可以提高制品某些 特殊性能,如:气体和溶剂的阻隔性、耐 化学腐蚀性、耐热性、热膨胀系数和光学 透明度等。
层状结构HDPE-EVOH的氧气 渗透性与共混物的比较
引自:聚合物成型加工新技术,p264.
4. 注射复合 4.1 定义
先将装饰材料(通常为多层复合物)置于模内, 然后闭模注射,待塑料冷却固化后即可 脱模取得制品。 德语:Hinterspritzgießen 英语:Back injection molding
4.2 工艺特点
(1)低剪切应力-低压力降,<10MPa (2)制品顶出在注射一侧 (3)冷却-两半模分别冷却
特殊注射成型的类型
多组分注射成型 • 聚合物与聚合物
• • 同种聚合物的夹心注射 不同聚合物共注射
• • • (一般的)共注射成型 模内组装共注射 多层结构注射
• 聚合物与其他物质
• • • 流体辅助注射成型——气体辅助、水辅助注塑 金属球(projectile)辅助注射成型 聚合物与低熔点金属
气辅注塑 水注射
剩余壁厚=4.4 mm
剩余壁厚=3.8 mm
剩余壁厚=4.9 mm
剩余壁厚=3.5 mm
2.5 水辅注塑的应用
主要应用于厚壁中空制品的生产 : • 汽车工业产品如把手、扶手、离合器踏板、介 质导管、门柱等 • 运动休闲行业产品如室内曲棍球棒、高尔夫球 棒等 • 办公用品如办公椅的把手和靠手、复印机和打 印机的输纸辊等 • 家用电器产品中的洗衣机和洗碗机的介质导管、 连续热水器、把手等
水或射弹注射工艺?
3 3D-MID技术 3.1 定义 用注塑方法生产形状复杂的塑料件作为线 路载体(circuit support),从而将机械功 能和电子功能集于一体,这类部件称为 三维注射模塑连接件(Three-Dimensional, Injection Molded Interconnected Devices), 简称3D-MID 。生产3D-MID的注射成型 以及其他相关技术,也被称为 3D-MID技 术或MID技术。
• 特殊尺寸制品注塑——薄壁注塑、微型 注塑、纳米注塑 • 特殊塑化技术——混料注射、Mucell、
新世纪后的注射成型发展趋势
Nefiodow分析和预测的康德拉季耶夫经济 周期
与经济周期相关的注射成型技术 • environment(emissions) and energy, • sparing treatment of resources and lightweight construction, • health market and medical technology,
4.3 应用 主要应用领域是汽车工业,例如宝马和奥 迪轿车的A、B、C柱和行李箱内饰件等 都用注射复合法生产
5. 粉末注射成型 Powder Injection Molding
分类:
– 陶瓷粉末注射成型Ceramic (powder) injection molding (CIM) – 金属粉末注射成型Metal (powder)injection molding (MIM)
特殊注射成型的类型(续)
• 特殊结构(中空制品)注射成型——可 熔性型芯技术;半壳注射成型 • 特殊注射工艺控制技术——动态保压压 力注射、注射压缩模塑、膨胀注射、挤 注、多层结构注塑、低压注塑、接力、 振动注射 • 特殊材料工艺——LSR、LFT、陶瓷、金 属、结构泡沫塑料、反应注塑
特殊注射成型的类型(续)
多组分注射成型
夹 心 注 射 成 型
双色共注射
共注射的汽车内饰件
运动眼镜上的金属也是注射成型的
典型模内装配的例子
特殊注射成型的类型
• 注射复合(德语Hinterspritzen,英语译文 开始为In-mould Lamination,后来为Back injection molding,也可称“后注射成 型”)
注射成型的发展
注射成型发展历史
• Johannaber把注射成型的历史发展分成8个阶 段
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Predecessors:1878~1931,手工或机械操作 1932~1950:带塑化料筒、电动或液压驱动 1950~1956:带预塑装置和注射活塞 1956年起:螺杆式注射机 1960年起:带闭环控制的自动控制注射机 1970年起:过程控制 1980年起:自动控制的注射工厂 1985年起(部分自1970年起):特殊注射成型的 工业化生产
特殊注射成型?
• 一开始时,被称为特殊的工艺(special process),发展到可以大规模应用时, 被称为通常的(normal process); • Combined processes往往是特殊注射的关 键词。The selective combination of different existing processing methods will have the biggest role to play in future.