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1、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 Predecessors：18781931，手工或机械操作 19321950：带塑化料筒、电动或液压驱动 19501956：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 proc
2、esses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.,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,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
3、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）,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, healt
4、h market and medical technology,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
5、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。,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
6、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。,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（2080）l/min甚至更高,2.2 WAIM生产中空制品的工艺形
7、式,2.3 注水的设备,2.4 气辅注塑与水注射的比较,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,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 (PI
8、T),Rchling 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。,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。,平面线路板3维
9、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）。,二次注射法,激光刻蚀技术的工艺过程示意图,热压印法工艺过程示意图,注射复合法工艺过程
10、示意图,电子元件的组装,3.3 3D-MID的应用,汽车、信息与通讯、电子、医学、传感器等技术领域,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：Hinterspritzgieen 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,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 Moldin
11、g,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）,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,同济大学 钟世云 教授,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,同济大学 钟世云 教授,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，模具需要用高硬耐磨材料制造； 材料成本很高； 配料成本也很高
12、； 工艺步骤多、过程要求高； 每一个产品都需要较长的研发过程； 主要应用于形状复杂、用其他方法很难加工甚至根本无法加工的产品,同济大学 钟世云 教授,3.2 主要应用,计算机及其辅助设施零件 日用器具：如手表零件、照相机零件等； 医疗机械用零件：如牙矫形架、剪刀、镊子； 军用零件：导弹尾翼、枪支零件、弹头、药型罩、引信用零件； 电气用零件：微型马达、电子零件、传感器件； 汽车零件：门锁体、螺栓、安全气囊零件等。,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,可熔型芯注塑,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.,动态保压注塑,Push-pull injection molding,结构泡沫塑料注塑,
