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1、注射成型的发展第1页，共77页，编辑于2022年，星期一注射成型发展历史Johannaber把注射成型的历史发展分成8个阶段1.Predecessors：18781931，手工或机械操作2.19321950：带塑化料筒、电动或液压驱动3.19501956：带预塑装置和注射活塞4.1956年起：螺杆式注射机5.1960年起：带闭环控制的自动控制注射机6.1970年起：过程控制7.1980年起：自动控制的注射工厂8.1985年起（部分自1970年起）：特殊注射成型的工业化生产第2页，共77页，编辑于2022年，星期一特殊注射成型？一开始时，被称为特殊的工艺（special process），发展到
2、可以大规模应用时，被称为通常的（normal process）；Combined processes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.第3页，共77页，编辑于2022年，星期一特殊注射成型的类型l多组分注射成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（pro
3、jectile）辅助注射成型聚合物与低熔点金属第4页，共77页，编辑于2022年，星期一特殊注射成型的类型（续）特殊结构（中空制品）注射成型特殊结构（中空制品）注射成型可熔性型芯技术；半壳注射成型特殊注射工艺控制技术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特殊材料工艺LSR、LFT、陶瓷、金属、结构泡沫塑料、反应注塑第5页，共77页，编辑于2022年，星期一特殊注射成型的类型（续）特殊尺寸制品注塑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特殊塑化技术混料注射、Mucell、第6页，共77页，编辑于202
4、2年，星期一新世纪后的注射成型发展趋势第7页，共77页，编辑于2022年，星期一Nefiodow分析和预测的康德拉季耶夫经济周期第8页，共77页，编辑于2022年，星期一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,health market and medical technology,第9页，共77页，编辑于2022年，星期一多组分注射成型第10页，共77页，编辑于2022年，星期一夹心注射成型第11页，共77页，编辑于20
5、22年，星期一双色共注射第12页，共77页，编辑于2022年，星期一共注射的汽车内饰件第13页，共77页，编辑于2022年，星期一运动眼镜上的金属也是注射成型的第14页，共77页，编辑于2022年，星期一典型模内装配的例子第15页，共77页，编辑于2022年，星期一特殊注射成型的类型注射复合注射复合（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：金属嵌件技术第16页，共77页，编辑于2022年
6、，星期一注射复合的门内板第17页，共77页，编辑于2022年，星期一注射复合的车身部件第18页，共77页，编辑于2022年，星期一第19页，共77页，编辑于2022年，星期一更均匀的熔体第20页，共77页，编辑于2022年，星期一第21页，共77页，编辑于2022年，星期一1.气体辅助注塑(GAIM)第22页，共77页，编辑于2022年，星期一1.气体辅助注塑(GAIM)1.1 气辅注塑的过程第23页，共77页，编辑于2022年，星期一1.2 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
7、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。第24页，共77页，编辑于2022年，星期一1.2 气辅注塑的应用第25页，共77页，编辑于2022年，星期一1.3 气辅注塑的几种形式：标准成型法第26页，共77页，编辑于2022年，星期一1.3 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。第27页，共77页，编辑于2022年，星期一1.3 气辅注塑的几种形式：熔体回流法第28页，共77页，编辑于2022年，星期一1.3 气辅注塑的几种形式：型芯活动法第29页，共77页，编辑于
8、2022年，星期一1.3 气辅注塑的其他形式：外气压辅助注塑 GAIM的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。第30页，共77页，编辑于2022年，星期一1.3 气辅注塑的：外气压辅助注塑第31页，共77页，编辑于2022年，星期一2.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
9、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 第32页，共77页，编辑于2022年，星期一2.2 WAIM生产中空制品的工艺形式（a）吹胀工艺（b）熔体回流工艺部分填充注射液体液体保压注射熔体注射液体和保压 注射熔体注射液体液体保压注射熔体注射液体，型芯后退（c）辅助型腔工艺液体保压（d）辅助型芯工艺第33页，共77页，编辑于2022年，星期一2.3 注水的设备熔体水冻结层密封机理压缩空气第34页，共77页，编辑于2022年，星期一第35页，共77页，编辑于2022年，星期一2.4 气辅注塑与水注射的比较 气辅注塑 水注射 剩余
10、壁厚=4.9 mm 剩余壁厚=3.5 mm 剩余壁厚=4.4 mm 剩余壁厚=3.8 mm第36页，共77页，编辑于2022年，星期一2.5 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 第37页，共77页，编辑于2022年，星期一2.5 水辅注塑的应用（2）德国塑料加工研究所的示范制品第38页，共77页，编辑于2022年，星期一2.5 水辅注塑的应用（3）德国塑料加工研究所的示
11、范制品-购物车第39页，共77页，编辑于2022年，星期一BMW3 的冷却水管第40页，共77页，编辑于2022年，星期一内壁光滑均匀第41页，共77页，编辑于2022年，星期一聚合物与其他物质：射弹注射工艺Projectile Injection Technology(PIT)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。第42页，共77页，编辑于2022年，星期一水或射弹注射工艺？第43页，共77页，编辑于2022年，星期一3 3D-MID技术3.1 定义用注塑方法生产形状复杂的塑料件
12、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。第44页，共77页，编辑于2022年，星期一平面线路板3维线路器件第45页，共77页，编辑于2022年，星期一3.2 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
13、属线路。第46页，共77页，编辑于2022年，星期一工艺方法：（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）。第47页，共77页，编辑于2022年，星期一二次注射法第48页，共77页，编辑于2022年，星期一激光刻蚀技术的工艺过程示意图 1.注射模塑件2.表面活化3.化学镀铜4.全面电镀铜5.涂防蚀剂6.激光烧蚀生成线路（除去防蚀剂）
14、7.腐蚀铜8.表面处理第49页，共77页，编辑于2022年，星期一热压印法工艺过程示意图 第50页，共77页，编辑于2022年，星期一注射复合法工艺过程示意图 第51页，共77页，编辑于2022年，星期一电子元件的组装第52页，共77页，编辑于2022年，星期一3.3 3D-MID的应用汽车、信息与通讯、电子、医学、传感器等技术领域 第53页，共77页，编辑于2022年，星期一4.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第54页，共77
15、页，编辑于2022年，星期一第55页，共77页，编辑于2022年，星期一4.2 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-两半模分别冷却第56页，共77页，编辑于2022年，星期一4.3 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第57页，共77页，编辑于2022年，星期一5.粉末注射成型 Powder Injection Molding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 moldi
16、ng（MIM）第58页，共77页，编辑于2022年，星期一5.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烧结第59页，共77页，编辑于2022年，星期一坯料、热处理产品、最终产品第60页，共77页，编辑于2022年，星期一同济大学 钟世云 教授比较项目比较项目粉末注射成粉末注射成形形粉末冶金粉末冶金精密铸精密铸造造机加工机加工冲压冲压零件相对密度98%86%98%100%100%零件拉伸强度高低高高高零件表面光洁度高中中高高零件微小化能力高中低中高零件薄壁能力高中中低高零件复杂程度高低中高低零件设计宽容度高中中中低批
17、量生产能力高高中中高高适应材质范围高高中高高中供货能力高高中低高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 第61页，共77页，编辑于2022年，星期一同济大学 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；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 第62页，共77页，编辑于2022年，星期一同济大学 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
18、；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。第63页，共77页，编辑于2022年，星期一同济大学 钟世云 教授粉末注射成型的应用举例汽车气囊零件，材料：科瓦铁镍钴合金第64页，共77页，编辑于2022年，星期一同济大学 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第65页，共77页，编辑于2022年，星期一同济大学 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。第66页，共77页，编辑于2022年，星期一同济大学 钟世云 教授第67页，共77页，编辑于2022年，星期一
19、可熔型芯注塑第68页，共77页，编辑于2022年，星期一第69页，共77页，编辑于2022年，星期一第70页，共77页，编辑于2022年，星期一半壳注射制品第71页，共77页，编辑于2022年，星期一注射压缩模塑第72页，共77页，编辑于2022年，星期一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。第73页，共77页，编辑于2022年，星期一层状结构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.第74页，共77页，编辑于2022年，星期一动态保压注塑第75页，共77页，编辑于2022年，星期一Push-pull injection molding第76页，共77页，编辑于2022年，星期一结构泡沫塑料注塑第77页，共77页，编辑于2022年，星期一