1, 精密注射成型的概念
精密注塑是指加工成型的注塑製品的尺寸重複精度很高, 以致使用通用注塑機, 常規的注塑成型工藝難以達到要求的一種注射成型方法.
'精密注射成型' 這一概念, 主要是區別於 '常規注射成型' , 它是基於高分子材料的迅速發展, 在儀錶, 電子領域裡採用精密塑料部件取代高精度的金屬零件的技術. 目前針對精密注射製品的界定指標有兩個: 一是製品尺寸重複精度, 二是製品質量的重複精度. 本文主要從製品尺寸重複精度方面闡述精密注射成型. 但由於各種材料本身的性質和加工工藝不同, 不能把塑料製件的精度與金屬零件的精度等同起來.
成型製品的模具是決定該製品能否達到設計要求的尺寸公差的重要條件, 而精密注塑機是保證製品始終在所要求的尺寸公差範圍內成型, 及保證極高成品率的關鍵設備.
塑料製品最高的精度等級是三級.
1.1 精密注射的特點
(1) 製件的尺寸精度高, 公差小, 即有高精度的尺寸界限;
(2) 製品重量重複精度高, 要求有日, 月, 年的尺寸穩定性;
(3) 模具的材料好, 剛性足, 型腔的尺寸精度, 光潔度以及模板間的定位精度高;
(4) 採用精密注射機更換常規注射機;
(5) 採用精密注射成型工藝;
(6) 選擇適應精密注射成型的材料.
評定製品最重要的技術指標, 就是注塑製品的精度( 尺寸公差, 形位公差和製品表面的光潔度) . 欲注塑出精密的塑料製品, 需從材料選擇, 模具設計, 注射成型工藝, 操作者的技術水平等4大因素進行嚴格控制.
精密注塑機要求製品尺寸精度一般在0.01~ 0.001mm以內, 許多精密注塑還要求注塑機具有高的注射壓力, 高的注射速度;要求合模系統具有足夠大的剛性和足夠高的鎖模精度, 所謂鎖模精度是指合模力的均勻性, 可調, 穩定和重複性高, 開合模位置精度高;要求對壓力, 流量, 溫度, 計量等都能精確控制到相應的精度, 採用多級或無級注射, 保證成型工藝再現條件和製品尺寸的重複精度等.
1.2 影響製品尺寸精度的因素
(1) 模具精度;
(2) 成型收縮率;
(3) 製品使用環境的溫度, 濕度以及波動的幅度.
2, 最終目的是什麼?
機械強度高, 尺寸穩定性好, 抗蠕變性能好, 環境適應範圍廣.
常用的有四種材料:
(1) 聚甲醛 (POM) 及碳纖維(CF) 增強或玻璃纖維(GF)增強POM. 這種材料的特點是耐蠕變性能好, 耐疲勞, 耐候性, 介電性能好, 難燃, 加入潤滑劑易脫模.
(2) 尼龍 (PA) 及GF增強PA66. 特點: 抗衝擊能力及耐磨性能強, 流動性能好, 可成型0.4mm壁厚的製品. GF增強PA66具有較高耐熱性(熔點250℃), 其缺點是具有吸濕性, 一般成型後都要通過調濕處理.
(3) 增強聚酯, 如聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) . 成型時間短. 成型時間比較如下: PBT≤POM≈PA66≤PA6.
(4) 聚碳酸酯 (PC) 及GF增強PC. 特點: 良好的耐磨性, 增強後剛性提高, 尺寸穩定性好, 耐候性, 難燃及成型加工性好.
3, 精密注塑成型中的收縮問題
影響收縮的因素有四種: 熱收縮, 相變收縮, 取向收縮以及壓縮收縮.
3.1 熱收縮. 熱收縮是成型材料與模具材料所固有的熱物理特性. 模具溫度高, 製品的溫度也高, 實際收縮率會增加, 因此精密注射的模具溫度不宜過高.
3.2 相變收縮. 由於結晶型樹脂在定向過程中, 伴隨高分子的結晶化, 比容減少而引起的收縮, 即叫相變收縮. 模具溫度高, 結晶度高, 收縮率大;但另一方面, 結晶度提高會使製品密度增加, 線膨脹係數減小, 收縮率降低. 因此實際收縮率由兩者綜合作用而定.
3.3 取向收縮. 由於分子鏈在流動方向上的強行拉伸, 使在冷卻時的大分子有重新捲曲恢複的趨勢, 在取向方向將產生收縮. 分子取向程度與注射壓力, 注射速度, 樹脂溫度及模具溫度等有關. 但主要的是注射速度.
3.4 壓縮收縮與彈性複位. 一般塑料都具有壓縮性. 即在高壓下比容發生顯著變化. 在一般溫度下, 提高壓力成型製品比容會減小, 密度會增加, 膨脹係數減小, 收縮率會顯著下降. 對應於壓縮性, 成型材料具有彈性複位作用, 使製品收縮減小. 影響製品成型收縮的因素與成型條件和操作條件有關.