塑料成型工艺之注塑成型:原理、流程与影响要素详解

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材料成型方式关乎零件设计的核心要素,是生产者高度关注的方向,同时也是材料加工环节中的枢要环节,其必要性无需赘言。

下面就塑料、橡胶的成型工艺做详尽介绍

塑料

成型工艺

注塑成型

1、注射成型

注塑加工:也称作注射加工,其运作方式是将颗粒状或粉末状的物料放入注塑机的料斗中,物料通过加热变成可流动的熔融状态,随后在注塑机的螺杆或活塞的作用下,经由喷嘴和模具的浇注系统进入模具的型腔,在型腔内部冷却并固定成型。

注射成型原理图

引自杰姆斯·伽略特 所著《设计与技术》,常初芳 译,由科学出版社于北京出版,该书发行于2004年。

工艺流程:

影响注塑成型质量的要素:注入压力,注塑时间,注塑温度

工艺特点:

优 点:

1、成型周期短、生产效率高、易实现自动化

能够制作出具备复杂形态、精确规格,并且内含金属与非金属部件的塑料制品

3、产品质量稳定

4、适应范围广

缺 点:

1、注塑设备价格较高

2、注塑模具结构复杂

3、生产成本高、生产周期长、不适合于单件小批量的塑件生产

应 用:

工业品里,通过注塑工艺制造的物品包括,家庭厨具如垃圾桶、碗碟、水桶、茶壶、餐具和各类储物罐,电器产品的外壳如卷发器、吸尘器、食物处理器等,儿童玩具和游戏配件,汽车制造领域的各种部件,以及众多其他商品中的零件。

2、嵌件注塑

嵌入物塑制是将预备好的不同材质嵌入物置入模具,随后注入树脂,熔融物料与嵌入物结合凝固,从而形成整体产品的加工方式。

工艺流程:

成型嵌件时,注塑机仅是系统整体构成的一部分。嵌件需先进行定向处理,振动台常用于达成此效果。随后,机械臂末端的专用工具将嵌件置入模具,常借助预设定位装置辅助完成进入动作。当制成成品后,顶出定位成为极为关键的一环,注塑机开模动作的稳定重复性在此环节具有决定性作用。嵌入物进入模腔之后,会以无空气状态被锁紧,或者借助物理手段固定(例如运用滑动装置)。当嵌入物置入过程中,前一个成品件被推出。

技术特点:

零件的预先装配,让产品整体的后续加工更加高效。

树脂的加工性能优良,容易塑形,同时具备良好的弯曲特性,而金属则拥有刚性强韧、抗压能力突出且耐高温的特质,这两种材料的特性相互结合,能够有效弥补彼此的不足,进而可以制造出结构稳固且造型复杂的金属与塑料复合型制品。

尤其是借助了树脂的绝缘特性以及金属的导电能力,所制造的成型部件能够实现电器设备的基本用途。

刚性成型部件和橡胶密封垫片上的弯曲弹性部件,采用在基体上注塑的方式制造整体构件,能够省略排列密封圈的繁琐工序,从而让后续工序的自动化装配更为便捷

3、双色注塑

双色注塑工艺是将两种色彩各异的塑料材料同时注入一个模具之中进行塑造的技术。这种工艺能够使塑料制品呈现两种不同的色彩,并且能够形成规律性的图案,或者是不规则的云雾状花纹。通过这种方式,可以增强塑料制品的功能性,同时提升其外观的吸引力。

工艺流程:

技术特点:

1、核心料可以使用低黏度的材料来降低射出压力。

2、从环保的考虑,核心料可以使用回收的二次料。

根据不同用途,厚件成品皮层选用软质材料,中心部分采用硬质材料,或者中心部分能够使用发泡塑料以减轻重量。

4、可以利用较低质量的核心料以降低成本。

选用价格高昂且具备特殊表面特性的材料,例如能够抵御电磁波干扰、具备高导电能力等,可以提升产品的综合表现。

选用恰当的表层材料和中心材料搭配,能够降低最终制品内部的应力残留,同时也能提升其力学性能或改善制品的表层状态。

4、微发泡注塑成型工艺

微发泡注塑成型工艺,属于一种创新的精密注塑方法,通过气孔的伸展来填充制品,在较低且均匀的压力下完成制件的制造。

基本原理:

微孔发泡工艺分为三个步骤,首先是让超临界气体,比如二氧化碳或氮气,混入熔融的胶体里,构成均匀的混合液;接着把这种混合液用特殊的喷嘴注入到温度和压力都相对低的模腔内,因为温压条件发生变化,导致分子变得不稳定,从而在材料内部产生许多微小的气泡种子;这些气泡种子会慢慢长大,最终形成细小的孔隙结构。

工艺流程:

图1.MuCell?工艺流程图

工艺特点:

1、精密注塑;

超越了常规压铸的诸多束缚,能够明显降低产品的密度,同时加快生产流程。

3、极大地改善了制件的翘曲变形和尺寸稳定性。

应 用:

汽车仪表盘,门板、空调风管等

5、纳米注塑成型(NMT)

中兴Grand S EXT

纳米模塑技术:这种工艺是将金属和塑料通过纳米科技融合在一起,首先对金属表面实施纳米化处理,然后让塑料直接注入金属表面进行成型,从而实现金属和塑料的整合制造。

工艺流程:

纳米成型技术根据塑胶的位置分为两类工艺:

1、塑胶为非外观面的一体成型

2、塑胶为外观面的一体成型

工艺特点:

1、制品具有金属外观质感,

设备部件构造精简,令物品更轻巧、更薄、更短、更小,并且相较于数控加工手段,具备更优的经济性。

3、降低生产成本并且高结合强度,及大幅降低相关耗材的使用率

适用的金属与树脂材料:

1、铝、镁、铜、不锈钢、钛、铁、镀锌板、黄铜;

2、铝合金的适应性较强,包括1000到7000系列;

3、树脂包括PPS、PBT、PA6、PA66、PPA;

4、PPS具有特别强的粘合强度(3000N/c㎡)。

应 用:

手机外壳、笔记本电脑外壳等

Lenovo笔记本

注塑机设备供应商:

1.加拿大赫斯基(HUSKY)公司

2.日本东芝注塑机

3.宇部

4.东洋toyo

5.奥地利恩格尔公司

6.力劲

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挤出成型(型材)

挤压加工:又叫做挤压塑造,主要用来塑造热塑性材料的形态,也适合部分流动性佳的热固性材料以及增强型材料的塑造。其塑造流程是借助旋转的螺杆,将加热熔解的热塑性物料,从具备目标横截面的模头挤出,接着由整型装置进行整型,再经由冷却装置使其冷却变硬,最终形成目标横截面的制品。

挤出成型原理图

(引自杰姆斯·伽略特 著 常初芳 译. 设计与技术. 北京:科学出版社,2004.)

工艺流程:

工艺特点:

1、设备成本低;

2、操作简单、工艺过程容易控制、便于实现连续自动化生产;

3、生产效率高;产品质量均匀、致密;

4、通过改变机头口模可成型各种断面形状的产品或半成品。

应 用:

挤出成型在产品制造方面用途广泛。通过这种工艺可以生产出多种形态的制品,包括各种管状物、薄层材料、直条状物、细线状物、扁平带状物、网状结构、中空类容器、窗框组件、门框组件、片状材料、线缆的包覆层、细线状物以及各类非标准形状的构件等。

挤出机设备供应商:

1. 德国科倍隆Coperion

德国克劳斯玛菲-贝尔斯托夫公司,是一家知名的制造企业,主要生产重型机械,产品广泛应用于工程建设领域,公司总部位于德国,拥有先进的生产技术和设备,在国际市场上享有很高的声誉,其产品以质量可靠、性能优越而著称,深受客户信赖,公司致力于不断创新,不断提升产品竞争力,为全球客户提供优质的服务和产品。

3. 德国巴顿菲尔Battenfeld

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压延成型(片材、薄膜)

塑料原料借助连续的加温辊轴,在受压与拉伸过程中相互结合,最终塑造成片状或膜状材料。

压延成型原理图

工艺流程:

工艺特点:

优 点:

产品质量好、生产能力大、可自动化连续生产;

缺 点:

机器体积巨大,对精确度标准极为严苛,配套装置数量众多,产品横截面的尺寸受到压延机轧辊有效长度的制约。

应 用:

主要用于制造PVC的软质薄膜,还有薄板,以及片材,也用于人造革,壁纸,和地板革等。

压延机设备供应商:

1.台岛翔工机械股份有限公司

2.无锡双象橡塑机械有限公司

3.大连华韩橡塑机械有限公司

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吹塑成型

吹塑成型是将熔融的热塑性材料从挤出设备中导出,置于模具内部,接着向材料内部注入气体,使熔融材料在气压影响下发生膨胀,紧贴模具的内壁,最终经过冷却过程完成固化,从而获得目标物品的形态。

吹塑成型分为薄膜吹塑和中空吹塑两种。

1.薄膜吹塑

熔融状态的塑料通过挤出机的环形出口形成圆筒状管子,中心孔会向管内注入压缩空气,使管子膨胀成更大直径的筒状物,也就是通常说的泡管,最后经过冷却再进行卷取。

2.中空吹塑

中空吹塑成型依靠气体压力,将封闭在模具腔内的近似橡胶状态的型坯吹制成中空制品,属于二次成型工艺,用于制造中空塑料制品。根据型坯制备方式差异,中空吹塑成型包含挤出吹塑、注射吹塑以及拉伸吹塑等类型。

挤出吹塑成型是先通过挤出机制造出管状坯料,然后趁它还热的时候,把它夹在模具的空腔里并封住底部,最后向管坯的内部送入压缩空气,让它被吹胀成最终形状。

挤出吹塑成型示意图

(引自杰姆斯·伽略特 著 常初芳 译. 设计与技术. 北京:科学出版社,2004.)

型坯通过注射工艺制造出来,固定在模具的芯模部位,当吹塑模具闭合时,从芯模内部导入高压空气,使型坯膨胀成型,经过冷却处理,从模具中取出,最终形成所需产品。

优 点:

部件内外轮廓平整度一致,重量偏差轻微,精加工步骤有限,多余边料极少;适合制造数量多的小型精密物件。

型坯需先加热至适宜的拉伸状态,然后置于吹塑模具内,通过拉伸杆实施纵向延伸,同时借助压缩空气完成横向扩张,最终制成所需制品。

应 用:

1、 薄膜吹塑主要用于制造塑料薄模;

中空吹塑技术常用来制造各种中空形态的塑料物件,包括瓶状容器、大型包装桶、喷雾器、油料储存罐、圆筒形物件以及儿童玩具等。

吹塑设备供应商:

1、法国SIDEL

2、德国KRONES

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压制成型

压制加工主要针对热固性材料进行塑造,依据原料的性质以及生产机械和工艺的不同,这种加工方式能够分为模塑和叠压两种类型。

1.模压成型

压制成型也叫压缩塑制,是热固性材料与增强材料塑形的关键技术,工艺流程是将物料置入已升温至规定值的模具内实施加压,促使物料熔化移动并全面布满模腔,在持续受热和受力的状态下保持特定时长,让物料最终转变为成品

特 点:

模压工艺制造的产品结构紧密,规格符合标准,表面光滑均匀,看不到浇注痕迹,性能保持均衡。

应 用:

工业品里,用模压技术制造的物品包括电器配件,比如插头和插座,还有锅的手柄,餐具的柄部,瓶口的盖子,卫生洁具,耐摔的餐盘,以及带有花纹的塑料门

2.层压成型

冲压与塑料成型超前运动_塑料注射成型工艺_嵌件注塑工艺

层压制造,采用片状或纤维形态的物质作填充物,通过加热并施加压力,将同质或异质的多层物料合并,最终构成一个完整的实体。

工艺流程:

层压制作方法包括浸渍环节、加压步骤以及后续的加工环节,这种工艺常用来制造增强型塑料的板状物、管状物、条状物以及各种模具制品。

特 点:

质地密实、表面平整光洁。

热压成型机设备供应商:

1、日本东芝

2、萨克米集团

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压注成型

压注成型是压缩成型的一种衍生技术,专门用于热固性塑料的制造,也被称为传递成型。这种工艺与注塑成型有相似之处,但在具体操作上有所不同。在压注成型过程中,塑料首先在模具的加料空间里完成塑化,然后通过浇注系统进入型腔。相比之下,注塑成型时,塑料是在注塑机的料筒中进行塑化的。

压注成型原理图

工艺流程:

压注成型与压缩成型的区别:

成型压缩步骤通常首先进行物料投放,然后实施模具闭合,相反,压注成型工艺往往需要先完成模具闭合,再进行物料添加。

工艺特点:

优 点:(与压缩成型比较)

塑料在进入模具型腔时已经完成塑化,因此可以制造形状复杂、壁薄或壁厚差异显著的制品,这些制品中可能包含精密的嵌入部件。

2、缩短成型周期,提高生产效率,塑件密度和强度得到提高。

成型前模具完全合拢,分型面飞边极小,所以塑件精度容易控制,表面光洁度也偏低。

缺 点:

1、总会有一部分余料留在加料室内,原料消耗较大;

2、浇口痕迹的修整使工作量增大;

3、成型压力比压缩成型大;收缩率比压缩成型的大;

4、模具的结构也比压缩模的结构复杂;

5、工艺条件比压缩成型要求更严格,操作难度大。

液压成型机设备供应商:

1. 东莞市国成精密液压机械制造有限公司

2. 泉州联达市政机械制造有限公司

3. 河南省机械设计研究院有限公司

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滚塑成型

旋转模塑工艺:首先将聚合物材料置入模具内部,接着模具围绕两个正交的旋转轴持续转动并实施加温,促使模腔中的聚合物材料在重力及热量影响下,逐步均匀地铺展、熔化并附着于模具腔体的所有区域,最终塑造成预定形态,随后进行冷却固定、取出模具,最终得到成品。

工艺流程:

优 点:

1、提供更多设计空间,降低装配成本;

2、更改简单,成本低廉;

3、节约原材料。

应 用:

水球、浮球、小型泳池、自行车坐垫、冲浪板等物品,机器的外壳、防护盖、灯罩、农业喷雾设备、家私、独木舟、野外宿营车的顶部等等。

滚塑机设备供应商:

1、温岭市旭日滚塑科技有限公司

2、浙江安吉天洋滚塑设备有限公司

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滴塑成型

滴塑成型借助热塑性高分子材料的特性,这种材料能够根据条件改变状态,在特定环境下呈现黏流形态,而在常温下又能变回固态,通过特定手段和专用工具,在材料黏流时喷射墨水,按照设计要求将其塑造成所需形状,最后在常温下使其固化完成成型。

工艺流程:

主要包括称胶-滴塑-冷却固化等3个阶段

优 点:

1、制品透明度、光泽度好;

2、具有抗摩擦、防水、防污染等物理特性;

3、具有独特的立体效果。

应 用:

塑胶手套、气球、避孕套等

滴塑设备供应商:

1、东莞市利鑫机械有限公司

2、宁波精宏数控科技有限公司

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吸塑成型

热塑性塑料的成型方式之一是吸塑成型,这种技术也称作真空成型。具体操作时,将片状或板状的材料固定在真空成型机的结构上,然后加热使其变得柔软。接下来,借助模具边缘的空气通道,利用真空的力量将材料吸附到模具表面。经过短暂的冷却过程,最终形成所需的塑料制品。

分 类:

真空成型工艺包含多种技术,例如利用凹模进行真空成型,借助凸模实施真空成型,先后借助凹模与凸模抽真空成型,采用吹泡方式真空成型,通过柱塞向下推动实现真空成型,以及配备气体缓冲装置的真空成型技术。

优 点:

装置构造不复杂,模具无需承担压力,可以用金属、木头或石膏来制作,制造效率高,使用起来很方便。

应 用:

大量用于食品、护肤品、电子产品、金属制品、玩具、手工艺品、药品、营养补充品、生活用品、书写工具等领域的包装材料;包括一次性使用的杯子,各种造型的容器;还有饲养用的托盘、育苗用的盘子、能自然分解的便携式餐盒。

吸塑机设备供应商:

1、德国贝高

2、深圳永恒盛机械制造有限公司

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搪塑成型

糊状塑料被倒入已加热到特定温度的模腔内,紧贴内壁的部分会因受热而凝固,未凝固的糊状物随后被倒出,附着在内壁的凝固部分接着进行热处理,使其熔融,经过冷却处理后,即可从模腔中取出中空的成品。

工艺流程:

技术特点:

1、设备费用低,生产速度高,

2、工艺控制简单,但制品的厚度、质(重)量等的准确性较差

应 用:

适用于对触感、外观有严格标准的豪车中控台等物件,同时也可用于制作陶瓷玩具等

相关企业:

1、美国FERRY

2、长春宏春

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橡胶

成型工艺

注射成型

橡胶通过注射压力成型,也叫做压射成型。这种方法借助注压机的力量,把加热好的胶体,从机器筒体穿过喷嘴,直接送入模腔里,进行成形体制作和硫化定型,是一种制造工艺。

工艺流程:

加料→胶料软化预热→注压(射)→硫化定型→取出制品。

优 点:

1、连贯性

2、严格的公差

3、更快的生产时间

4、高性价比

应 用:

适用于大型、厚重、纤薄及构造形态繁复的,品质标准严格、制造数量众多的橡胶物品的制造。

橡胶注射机设备供应商:

1、荷兰VMI公司

2、法国REP公司

3、意大利RUTIL公司

4、德国DESMA公司

5、德国LWB公司

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压缩成型

压制成型又名压制成形工艺,是将混合均匀、预先塑造成特定形态并称重的具有可塑性的橡胶半成品,直接置入开放的模具型腔里,然后合拢模具,送进平板硫化设备,施加压力并升温,持续一定时长,橡胶材料在热能和压力影响下完成硫化,最终形成所需形状。

优 点:

1、能生产更加复杂的产品

2、较少的结合线

3、低加工成本

4、生产效率高

5、可处理高硬度材料

应 用:

可用于制造各类密封件、衬垫、含内嵌物的橡胶制品,例如车把、布质胶带、轮胎,以及胶鞋等物品。

液压机设备供应商:

1、大连橡塑

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传递模塑成型

采用传递式模塑工艺或挤胶成型方式,是将混合均匀的、构造简易的、数量有限的胶条类或胶块类半成品置入压铸模的填充空间,借助压铸塞的推力压实胶体,再经由注料通道使胶体进入模具型腔完成固化成型。

优 点:

1、处理较大的产品

2、模内压力大能做很细节的加工,

3、快速模具设定

4、高的生产效率

5、低的生产成本

应 用:

非常适合体积庞大且结构复杂的橡胶件,这类产品补充材料比较困难,同时具有薄壁特征,并且对精度要求较高,另外还包含内嵌部件。

压机设备供应商:

1、广东伊之密精密机械股份有限公司

2、合肥合锻公司

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挤出成形

橡胶压制成形也叫挤压成型。这种工艺利用压出设备,先对橡胶原料进行加热和软化处理,再借助螺杆或活塞的作用,使其持续向前输送。当材料通过专用的橡胶成型模具,也就是口型模时,就能被塑造成各种所需的半成品,比如型材或模制品,从而实现最终产品的成型或者其他加工目的。

工艺特点:

这种半成品构造匀称结实,用途广泛,制作迅速,效率高,费用少,适合机械化制造。

设备体积不大,分量不重,构造不复杂,费用不高;可以不停歇地工作,制造东西的数量多。

这个模具构造不复杂,制造起来很省事,组装和拆卸都很容易,可以用很多年,存放和修理也很方便。

应 用:

1、制备轮胎、胶鞋、胶管等制品的半成品。

2、金属丝或丝、线绳覆胶等

挤出机设备供应商:

1、德国特乐斯特(Troester)

2、克虏伯

3、三菱重工

4、神户机械

5、神户制钢

6、今中机械

7、美国法勒尔

8、戴维斯标准

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