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?下面我們針對微型注塑在模具,、設備,、材料、工藝等方面與傳統(tǒng)注塑的差別做一簡單介紹,。

注塑車間
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,,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,。因此導入新的模具溫控系統(tǒng)顯得相當?shù)闹匾?/strong>,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),然后再開模頂出產(chǎn)品,。除此之外,,由于微型注塑成型的重量為毫克級的制品,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,,所以微型注塑應該采用熱流道澆注系統(tǒng),。
熱流道系統(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,。
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,造成塑料一定程度的降解,,因此熱敏性塑料不適合微型注塑,。
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,在這種情況下冷卻到軟化點以下時取向狀態(tài)被凍結,,而這種在一定程度上的凍結取向容易造成制品的內(nèi)應力,,甚至引起制品的應力開裂或翹曲變形。在設備選用方面,,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合螺桿的高精度與柱塞設備的高速度,,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,、注射系統(tǒng),、氣動脫模機構,、質(zhì)量檢測機構和自動包裝系統(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,。
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,、設備,、材料、工藝等各個流程的嚴格控制和技術不斷提高才能滿足巿場的發(fā)展,。