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做好精密注塑,需从四方面发力

来源:国际塑料商情 发布时间:2020-05-29 794
塑料橡胶材料处理、计量与检测模具及零件原料及混合物其他其他添加剂及母粒塑料加工设备 技术前沿
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精度是评定注塑制品重要的技术指标之一。近年来,随着医学、家用电器、精密仪器、航空航天、汽车零部件及电子等行业技术的不断发展,市场对产品的精密度、精确度及精细度等要求与日俱增,这也促使精密注塑技术不断地进步。  
 
 
图片来源于网络
 
精度是评定注塑制品重要的技术指标之一。近年来,随着医学、家用电器、精密仪器、航空航天、汽车零部件及电子等行业技术的不断发展,市场对产品的精密度、精确度及精细度等要求与日俱增,这也促使精密注塑技术不断地进步。
 
精密注塑是指加工成型的注塑制品的尺寸重复精度很高,而通用注塑机、常规注塑成型工艺难以达到要求的一种注塑方法。常见的精密注塑制品有手机配件、光电产品、连接器、机芯齿轮等。
 
影响因素
 
如何做到精密注塑?如何生产出高精度的塑料制品,创造高附加值产品?这是所有注塑加工企业为提高竞争力所必须面对的难题。精密塑料制品的精度包括尺寸精度、形位精度和表面精度,分别对应尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。其中,尺寸精度是塑料制品重要的制造和使用质量指标,它在一定程度上决定了精密注塑的成败与否。
 
那么影响制品的尺寸精度有哪些因素呢?精密注塑技术是一种连续性、相互关联的、许多技术的组合,它代表着一家注塑企业整体的技术能力。为了得到高精度的塑料制品,相关企业应该从制品结构的合理性、塑料原料的质量、处理方法、加工环境、注射机性能、模具质量、注射成型工艺条件的设定等一系列因素来综合考虑,才能取得最佳效果。归纳来讲,相关企业需要从四方面去努力:一是采用优质的塑料,二是制造精密的模具,三是采用精密的注射成型工艺,四是选择精密的注塑设备。
 
技术要求
 
材料选择
 
在设计塑料制品的前期,技术人员应首先根据其应用环境选定相应性能需要的塑料材料。精密注塑成型材料的选择原则是机械强度高、尺寸稳定性好、抗蠕变性能好、环境适应范围广。材料质量的稳定性、品牌的差异、回用料的使用、干燥的方法(时间、温度的控制)等,对制品质量会有很大影响。
 
高精度制品对表面质量,如流痕、粗糙度、透明度等的要求比较严格,对于材料的干燥技术也特别讲究。正确的方法应该是稍微降低干燥温度,延长干燥时间。温度提高易造成材料降解变质,热敏性塑料,如PA、PVC、POM和EVA等更为严重。
 
 
HR系列转轮除湿干燥机
 
除湿干燥实为精密成型技术不可或缺的一环。百旺(PIOVAN)公司的HR系列转轮除湿干燥机采用独特的蜂巢吸湿转轮技术,可以优化调节能源利用率,防止物料热分解或过度干燥,实现智能物料干燥。HR系列干燥机配备一个微处理系统,使设定温度保持不变。在其控制键盘上就能显示并设置参数和运行模式,并且获得报警信息。一旦选定操作温度,微处理器就能在整个运行温度中设置安全温度,从而最大程度保证操作的安全性。
 
模具设计与加工
 
合理地设计精密注塑模具是获得精密注塑制品的基础和必要前提。模具的精度一般受到模具的温度和精密制造等的影响。
 
对精密模具的要求是模具的材料好、刚性足,模具结构优良,型腔的尺寸精度、光洁度以及模板间的定位精度高。一般精密注塑模具的尺寸公差应控制在制品尺寸公差的1/3以下。
 
 
精密模具(图片来源于网络)
 
制作型腔、浇道的材料要经过严格的热处理,要选择机械强度高的合金钢,或硬度高(成型零件要达到HRC52左右)、耐磨性好、抗腐蚀性强的材料。
 
在模具结构设计中,型腔数不宜过多,而底板、支承板和型腔壁都要厚一些,以避免零件在高温、高压作用下发生剧烈弹性形变。
 
模具的型腔数目要尽量少,少而短的流道以及比普通模更高的光洁度,这样有利于脱模。
 
精密注塑工艺
 
稳定的成型工艺及工艺条件是获得精度稳定的制品的重要条件,温度、成型压力、速度、周期、成型条件的稳定性等直接影响精密注塑制品的质量。
 
(1)应注意注塑的工作环境条件,严格控制室温、湿度、水温。
 
(2)应注意注射压力的高低,压力太大,除了易生飞边外,还因内应力的增加,极易造成制品的变形。
 
(3)应注意成型温度,提高温度有助于塑料在料筒内充分熔融,但是温度的提高很容易造成材料的降解。最好是适度的降低料温,比平常用的温度再降5-10℃,不足的部分改由提高螺杆的旋转速度进而提高注射速度的方式,利用剪切及摩擦产生的热量来补足料温。
 
无论是汽车工业、医药技术还是电子工业,零缺陷生产和100%质量保证都是精密注塑成型的最高目标,必须控制精密注塑的过程。精确测量模腔压力是经济高效地实现符合专业质量保证标准的关键。奇石乐(Kistler)公司的压电式传感器和系统能依据模腔压力,实现在注塑成型过程中测量和分析模腔压力,控制注塑过程和平衡热流道,并分离出次品,同时记录所有相关品质数据,形成从模腔压力测量到全面记录的闭环控制链,确保高效的精密注塑。
 
 
精密注塑过程中监测模腔压力可降低品质保证的成本(图片来源:奇石乐)
 
精密注塑机
 
应根据所选择的塑料材料、成品尺寸精度、制品重量、质量要求以及预想的模具结构,来选用适当的注塑机。精密注塑机一般都采用较大的注射功率,这样除了可以满足注塑压力和注射速率方面的要求外,注射功率本身还会对制品精度起一定的改进作用。
 
 
康尼格公司研发的微精密注塑设备KM1600
 
精密注塑机的控制系统一般都有很高的控制精度,能保证各种注射工艺参数具有良好的重复精度,以避免制品精度因工艺参数波动而发生变化。因此精密注塑机一般都对注射量、注塑压力、注射速率、保压压力、背压和螺杆转速等工艺参数采取多级反馈控制。一些高精度注塑机实际都是性能稳定、参数精度极高的高压注塑机,其注塑件的收缩率几乎为0,也就是说每次注塑出来的产品的尺寸几乎和型腔的尺寸一样长,精度非常高。
 
精密注塑要求其合模系统有足够的刚度,否则制品精度将会因合模系统的弹性变形而降低。其次合模系统的合模力大小必须能够精确控制,否则过大或过小的合模力都将对制品精度产生不良影响。
 
精密注塑机还必须能够对液压回路中的工作温度进行精确控制,以防止工作油因温度变化而引起粘度和流量变化,进一步导致注射工艺参数波动而使制品失去应有的精度。
 
塑化部件,如螺杆、螺杆头、止逆环、料筒等,要设计成塑化能力强、均化程度好、注射效率高的结构形式;螺杆驱动扭矩要大,并能无级变速。
 
苏州康尼格公司研发的微精密注塑设备KM1600,专注生产<5g的高精度产品。创新的扁平螺杆代替传统注塑螺杆,无限小型化螺杆尺寸,真正实现设备小型化。模块化的塑化单元可搭载水平和垂直架模系统,也可灵活搭载客户平台。特殊的流道一体技术,流道内置于设备,直接驱动注射至模具,缩短成型周期及冷却时间,提高良品率的同时实现极少的材料浪费。内置标准模架,模具结构简化,模具可更换,特制的模具固定机构,快速装拆模具。KM1600颠覆了固有注塑成型思维,高效创造小而美的精密注塑世界。
 
未来发展趋势
 
对制品高精度、高性能要求的日益增长是精密注塑技术前进的动力,人们对精密注塑原理理解的不断深化是精密注塑技术进步的基础。新材料、新工艺和新设备的相继出现为精密注塑技术的进步发展创造了良好的条件。
 
近年来因为医疗器械、消费电子、5G通讯、汽车等领域的发展,注塑产品向着小型化、精密化、功能化发展,注塑企业需要面对越来越多的挑战。在医疗器械的生产中必须要符合最严格的质量要求;在消费电子、5G通讯领域需要大批量自动化生产,产品周期迭代快,质量要求提高的同时还面临着成本压力;同样地,汽车领域,尤其新能源汽车的汽车塑化进程在加快,改性塑料、复合材料用途越来越多,加工工艺复杂性也在提升。医疗器械、连接器、5G通讯注塑件、继电器、车用传感器、集成封装电路等产品加工装配流程中,注塑加工阶段的质量关系到最终产品的质量,也关系着整体制造成本。注塑企业面临着注塑精度与注塑工艺复杂性日益提高,同时还面临降低成本压力。
 
随着国家“新基建”政策的暖风频吹,医疗健康行业重视程度加强,汽车释放限制消费呼声提高,电子产品更新换代提速以及发展循环经济迫在眉睫,对当前疫情影响下的精密注塑业来说无疑是一剂强心剂。可以预见,精密注塑在这些领域的应用需求将拥有庞大的增长空间。

 

 

作者:王平

 

 

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