金屬粉末的注射成型課件

1、材料制備新技術(shù)材料制備新技術(shù) New Technologies of Preparing Materials材料科學與工程學院材料科學與工程學院李李 軍軍2金屬粉末的注射成型金屬粉末的注射成型 Poweder Injection Moulding3主要內(nèi)容主要內(nèi)容金屬粉末注射成型的特點金屬粉末注射成型的特點金屬粉末注射成型的材料金屬粉末注射成型的材料金屬粉末注射成型的過程金屬粉末注射成型的過程金屬粉末注射成型的原理金屬粉末注射成型的原理金屬粉末注射成型的應用金屬粉末注射成型的應用4 隨著技術(shù)進步和創(chuàng)新速度的加快，材料加工隨著技術(shù)進步和創(chuàng)新速度的加快，材料加工技術(shù)朝高性能、低成本、短流程、技術(shù)朝

2、高性能、低成本、短流程、近終成型近終成型的方向發(fā)展，涌現(xiàn)出不少集設計、制備、加的方向發(fā)展，涌現(xiàn)出不少集設計、制備、加工于一體的新型制備技術(shù)，如工于一體的新型制備技術(shù)，如金屬粉末注射金屬粉末注射成型技術(shù)成型技術(shù)。慢走絲機床慢走絲機床精密鑄造技術(shù)精密鑄造技術(shù)5 粉末注射成形（粉末注射成形（Powder injection molding,PIM）是）是傳統(tǒng)粉末冶金工藝傳統(tǒng)粉末冶金工藝與與現(xiàn)代塑料注射成形工藝現(xiàn)代塑料注射成形工藝相相結(jié)合結(jié)合而形成的一門新型而形成的一門新型近終成形技術(shù)近終成形技術(shù)。 金屬粉末注射成型是金屬粉末注射成型是將金屬粉末在模具中快速注射將金屬粉末在模具中快速注射成型，并通過脫

3、脂燒結(jié)，快速制造出高密度、高精成型，并通過脫脂燒結(jié)，快速制造出高密度、高精度、三維形狀結(jié)構(gòu)復雜零件的新技術(shù)度、三維形狀結(jié)構(gòu)復雜零件的新技術(shù)。傳統(tǒng)粉末冶金傳統(tǒng)粉末冶金塑料注塑成型塑料注塑成型6 粉末注射成形是粉末注射成形是粉末冶金學、金屬材料學、塑料成粉末冶金學、金屬材料學、塑料成型學和高分子材料學等型學和高分子材料學等多學科交叉復合的技術(shù)。多學科交叉復合的技術(shù)。金屬粉末注射成型金屬粉末注射成型7 （1）注射成形中，熔融粒料均勻地填充模腔成形，）注射成形中，熔融粒料均勻地填充模腔成形，模腔內(nèi)各點壓力基本一致，模腔內(nèi)各點壓力基本一致，消除傳統(tǒng)粉末冶金壓制消除傳統(tǒng)粉末冶金壓制成形中不可避免的沿壓制方

4、向密度梯度問題，成形中不可避免的沿壓制方向密度梯度問題，一定一定程度上克服傳統(tǒng)粉末冶金存在的密度、組織、性能程度上克服傳統(tǒng)粉末冶金存在的密度、組織、性能不均勻現(xiàn)象。不均勻現(xiàn)象。粉末注射成形特點粉末注射成形特點金屬粉末注射成型制品金屬粉末注射成型制品單向壓制單向壓制Ni粉壓坯密度分布粉壓坯密度分布8 （2 2）粉末注射成型）粉末注射成型能制造傳統(tǒng)工藝不能制造的具能制造傳統(tǒng)工藝不能制造的具有復雜形狀的零部件。有復雜形狀的零部件。傳統(tǒng)粉末成形是外力把粉末壓成生坯后燒結(jié)，粉末通過傳統(tǒng)粉末成形是外力把粉末壓成生坯后燒結(jié)，粉末通過顆粒重排、塑性流動而致密化。由于粉末流動性較差，顆粒重排、塑性流動而致密化。

5、由于粉末流動性較差，一些具有外部切槽、橫孔、盲孔、外螺紋、凹臺、表面一些具有外部切槽、橫孔、盲孔、外螺紋、凹臺、表面滾花等形狀的零部件，難以一次成形滾花等形狀的零部件，難以一次成形。傳統(tǒng)粉末壓制成型制品傳統(tǒng)粉末壓制成型制品粉末注射成型制品粉末注射成型制品9 PIM用一定比例的高分子粘結(jié)劑與金屬粉末、陶瓷用一定比例的高分子粘結(jié)劑與金屬粉末、陶瓷粉末等制成具有良好流動性的均勻粒料，粉末等制成具有良好流動性的均勻粒料，能像塑料能像塑料注射一樣成形復雜形狀的零部件，注射一樣成形復雜形狀的零部件，再經(jīng)脫脂燒結(jié)得再經(jīng)脫脂燒結(jié)得到最終產(chǎn)品，如外螺紋、錐形外表面、交叉孔與盲到最終產(chǎn)品，如外螺紋、錐形外表面、交

6、叉孔與盲孔，凹臺與鍵銷、加強筋板、表面滾花等，孔，凹臺與鍵銷、加強筋板、表面滾花等，這類零這類零件都無法用常規(guī)粉末冶金方法得到。件都無法用常規(guī)粉末冶金方法得到。金屬粉末注射成型復雜件金屬粉末注射成型復雜件10 （3）PIM可根據(jù)零件性能要求進行大范圍的成分可根據(jù)零件性能要求進行大范圍的成分設計，設計，可制取可制取復合材料零件復合材料零件，充分發(fā)揮不同材料的，充分發(fā)揮不同材料的優(yōu)異性能，適應性廣，生產(chǎn)成本低。優(yōu)異性能，適應性廣，生產(chǎn)成本低。材料的復合設計材料的復合設計11 （4）PIM適合大批量自動化生產(chǎn)。適合大批量自動化生產(chǎn)。PIM可采用一模多腔模具，成形效率高，模具使用壽可采用一模多腔模具，

7、成形效率高，模具使用壽命長，更換調(diào)整模具快，產(chǎn)品轉(zhuǎn)向周期短。命長，更換調(diào)整模具快，產(chǎn)品轉(zhuǎn)向周期短。與精密鑄造相比，粉末注射成形與精密鑄造相比，粉末注射成形在提高零件精度，避在提高零件精度，避免成分偏析等問題的同時，免成分偏析等問題的同時，大大提高生產(chǎn)率。大大提高生產(chǎn)率。生產(chǎn)復雜形狀零件的數(shù)量高于一定值時，生產(chǎn)復雜形狀零件的數(shù)量高于一定值時，PIM會比機會比機加工方法更為經(jīng)濟加工方法更為經(jīng)濟。12金屬粉末注射成型的優(yōu)勢金屬粉末注射成型的優(yōu)勢產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)帶來效益產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)帶來效益13 （5）PIM制造的零件制造的零件幾乎不需要再進行機加工，材幾乎不需要再進行機加工，材料消耗少，利用率可達料消

8、耗少，利用率可達98%以上。以上。自動化注塑生產(chǎn)車間一角自動化注塑生產(chǎn)車間一角14注塑成型材料注塑成型材料 理想的注射成形用金屬粉末：理想的注射成形用金屬粉末：粉末顆粒尺寸粉末顆粒尺寸在在0.5-20m之間，之間，D50在在4-6m之間；之間；粉末顆粒的粒度分布范圍處于非常窄或非常寬的范粉末顆粒的粒度分布范圍處于非常窄或非常寬的范圍內(nèi)圍內(nèi)，其分布斜率的理想值為，其分布斜率的理想值為2或或8；粉末顆粒無團聚現(xiàn)象粉末顆粒無團聚現(xiàn)象；粉末顆粒粉末顆粒近似為球形、等軸近似為球形、等軸；粉末顆粒致密，內(nèi)部無孔洞；粉末顆粒致密，內(nèi)部無孔洞；粉末顆粒環(huán)境污染小，粉末顆粒環(huán)境污染小，表面干凈。表面干凈。 金屬

9、粉末金屬粉末15 氧化還原氧化還原是一種重要的化學反應法，實際生產(chǎn)中很是一種重要的化學反應法，實際生產(chǎn)中很多粉末是通過氧化還原法來制備的，使用較細、凈多粉末是通過氧化還原法來制備的，使用較細、凈化的氧化物粉末，在還原性氣體如化的氧化物粉末，在還原性氣體如CO、H2等參與等參與下進行熱化學反應。下進行熱化學反應。注射成形用注射成形用W粉粉可用氧化還原制取，將研磨的可用氧化還原制取，將研磨的WO3粉末在干燥粉末在干燥H2中還原制得，粉末粒徑為中還原制得，粉末粒徑為2-3m。H還原得到的還原得到的W粉粉16 霧化法霧化法是利用高速射流將液態(tài)金屬粉碎成粉。是利用高速射流將液態(tài)金屬粉碎成粉。熔融材料注入

10、噴嘴中，形成液滴噴射出來，擊碎熔融金熔融材料注入噴嘴中，形成液滴噴射出來，擊碎熔融金屬流的流體可是空氣、氮氣、氦氣、氬氣，也可采用水屬流的流體可是空氣、氮氣、氦氣、氬氣，也可采用水或油?；蛴汀＿@種方法可將合金化材料制成小顆粒粉末，并且可這種方法可將合金化材料制成小顆粒粉末，并且可獲得獲得理想的顆粒形狀和高的填充密度理想的顆粒形狀和高的填充密度。注射用霧化不銹鋼粉末注射用霧化不銹鋼粉末17 霧化法顆粒形狀為球形，粒度分布較寬，具有較霧化法顆粒形狀為球形，粒度分布較寬，具有較高的振實密度。高的振實密度。 通過控制工藝條件，可以得到不帶附屬物和消除通過控制工藝條件，可以得到不帶附屬物和消除內(nèi)部孔隙的

11、球形粉。內(nèi)部孔隙的球形粉。霧化球形鐵粉：霧化球形鐵粉：(a)700 (b)1300)(a)(b18 鐵粉、鎳粉和鈷粉還可采用鐵粉、鎳粉和鈷粉還可采用氣相沉積法氣相沉積法制取。制取。在加熱加壓下，粉末與在加熱加壓下，粉末與CO生成金屬羰基物氣體，羰生成金屬羰基物氣體，羰基物冷卻成液態(tài)，基物冷卻成液態(tài)，經(jīng)分級蒸餾、凈化、重復加熱使液經(jīng)分級蒸餾、凈化、重復加熱使液相揮發(fā)，相揮發(fā)，分解沉積形成金屬粉末。分解沉積形成金屬粉末。羰基粉末粒徑較小，純度可達羰基粉末粒徑較小，純度可達99.95%。顆粒形狀為近。顆粒形狀為近球形或鏈狀。球形或鏈狀。羰基鐵粉形貌羰基鐵粉形貌羰基鎳粉形貌羰基鎳粉形貌19 對脆性材料

12、來說，對脆性材料來說，粉碎研磨粉碎研磨是制粉的常用方法。是制粉的常用方法。旋轉(zhuǎn)裝有一定量硬球和粗粉的容器，粉未經(jīng)研磨球不旋轉(zhuǎn)裝有一定量硬球和粗粉的容器，粉未經(jīng)研磨球不斷撞擊、研磨制得粒度較小的顆粒；斷撞擊、研磨制得粒度較小的顆粒；粉末粒度越小，所需研磨時間越長；粉末粒度越小，所需研磨時間越長；機械粉碎后粉末呈機械粉碎后粉末呈不規(guī)則形狀不規(guī)則形狀，粉末之間尖銳接觸導，粉末之間尖銳接觸導致致粉末堆積性和流動性下降粉末堆積性和流動性下降，導致粉末注射困難，導致粉末注射困難，球磨制粉還有污染問題。球磨制粉還有污染問題。球磨后具有尖角的不規(guī)則形狀球磨后具有尖角的不規(guī)則形狀SiC粉末形貌粉末形貌20塑料塑

13、料 塑料塑料是以有機是以有機高分子化合物高分子化合物為基礎，加入若干其他為基礎，加入若干其他材料材料( (添加劑添加劑) )制成的固體材料。制成的固體材料。 高分子化合物高分子化合物是由相對分子量較小的低分子化合物是由相對分子量較小的低分子化合物經(jīng)聚合反應后得到的相對分子量較大的化合物。經(jīng)聚合反應后得到的相對分子量較大的化合物。 不是所有低分子化合物都能成為單體，如食鹽、水不是所有低分子化合物都能成為單體，如食鹽、水、甲烷等都不能成為單體，這些化合物的分子處于、甲烷等都不能成為單體，這些化合物的分子處于飽和狀態(tài)，不能進行聚合反應。飽和狀態(tài)，不能進行聚合反應。 目前可作為單體的低分子化合物主要是

14、目前可作為單體的低分子化合物主要是含雙鍵的不含雙鍵的不飽和碳氫化合物飽和碳氫化合物。21 高分子化合物的大分子以某種方式高分子化合物的大分子以某種方式( (通過范德華力通過范德華力的作用的作用) )聚集在一起時，成為各種各樣的聚集在一起時，成為各種各樣的樹脂樹脂。線型無定形聚合物線型無定形聚合物：大分子不規(guī)則排列在大分子不規(guī)則排列在一起，彼此交叉纏繞呈一起，彼此交叉纏繞呈無序排列；無序排列；存在某些近程有序區(qū)存在某些近程有序區(qū)域，在微小范圍內(nèi)大分域，在微小范圍內(nèi)大分子呈規(guī)則排列，但這種子呈規(guī)則排列，但這種有序范圍小、數(shù)量少，有序范圍小、數(shù)量少，對樹脂性能影響不大。對樹脂性能影響不大。線型無定形

15、聚合物的聚集態(tài)線型無定形聚合物的聚集態(tài)22 線型無定形聚合物處于不同溫度時的力學狀態(tài)可用線型無定形聚合物處于不同溫度時的力學狀態(tài)可用形變溫度曲線表示。形變溫度曲線表示。 線型無定形聚合物的形變線型無定形聚合物的形變- -溫度曲線溫度曲線23 Tx-Tg溫度范圍：高分子聚合物的溫度范圍：高分子聚合物的玻璃態(tài)玻璃態(tài)。溫度較低，大分子具有的能量較少，溫度較低，大分子具有的能量較少，大分子鏈之間的大分子鏈之間的運動不能進行，分子內(nèi)的鏈段運動也很難進行，聚合運動不能進行，分子內(nèi)的鏈段運動也很難進行，聚合物表現(xiàn)出像玻璃一樣的剛硬。物表現(xiàn)出像玻璃一樣的剛硬。聚合物具有較好的力學性能，施加外力產(chǎn)生微小變形聚合

16、物具有較好的力學性能，施加外力產(chǎn)生微小變形，去除外力能恢復原狀（，去除外力能恢復原狀（普彈形變普彈形變）。）。 溫度低于溫度低于Tx時，不僅鏈段運動不能進行，分子局部時，不僅鏈段運動不能進行，分子局部的熱振動也不能進行，聚合物呈脆性狀態(tài)。的熱振動也不能進行，聚合物呈脆性狀態(tài)。 溫度高于溫度高于Tg時，外力作用下聚合物產(chǎn)生較大變形。時，外力作用下聚合物產(chǎn)生較大變形。 24 Tg-Tf溫度范圍：高分子聚合物的溫度范圍：高分子聚合物的高彈態(tài)高彈態(tài)。溫度較高，大分子鏈能在溫度較高，大分子鏈能在較大范圍內(nèi)自由地進行鏈較大范圍內(nèi)自由地進行鏈段運動段運動，外力作用下，原來卷曲狀的大分子鏈緩慢伸直，去外力作用

17、下，原來卷曲狀的大分子鏈緩慢伸直，去除外力后大分子鏈又緩慢恢復成卷曲狀，除外力后大分子鏈又緩慢恢復成卷曲狀，可產(chǎn)生百可產(chǎn)生百分之數(shù)百的變形量分之數(shù)百的變形量（高彈形變高彈形變）。）。產(chǎn)生高彈形變時，大分子鏈之間沒有相對滑動，因產(chǎn)生高彈形變時，大分子鏈之間沒有相對滑動，因此此時的高彈形變是此此時的高彈形變是可逆可逆的。的。25 Tf-Td溫度范圍：高分子聚合物的溫度范圍：高分子聚合物的粘流態(tài)粘流態(tài)。溫度更高，溫度更高，大大分子鏈能更自由地進行鏈段運動，大分分子鏈能更自由地進行鏈段運動，大分子鏈之間也能產(chǎn)生相對滑動，子鏈之間也能產(chǎn)生相對滑動，外力作用下，高分子產(chǎn)外力作用下，高分子產(chǎn)生流動變形（生流

18、動變形（粘流變形粘流變形）。粘流變形是聚合物中大分子的相對滑動，粘流變形是聚合物中大分子的相對滑動，這種變形是這種變形是不可逆的，不可逆的，也正是由于這種不可逆變形，才能通過注也正是由于這種不可逆變形，才能通過注塑制造各種制品。塑制造各種制品。模塑制造各種塑料制品模塑制造各種塑料制品26 粘流變形伴隨著高彈形變。粘流變形伴隨著高彈形變。 高彈形變是鏈段運動，所以注塑時高彈形變是鏈段運動，所以注塑時必須將原料加熱必須將原料加熱到足夠高的溫度，到足夠高的溫度，使高彈形變部分得到完全松弛，使高彈形變部分得到完全松弛，否則塑料制品會由于高彈形變恢復而產(chǎn)生嚴重的內(nèi)否則塑料制品會由于高彈形變恢復而產(chǎn)生嚴重

19、的內(nèi)應力，導致制品斷裂或變形應力，導致制品斷裂或變形。 粘度粘度是聚合物粘流態(tài)的一項重要參數(shù)。粘度大的塑是聚合物粘流態(tài)的一項重要參數(shù)。粘度大的塑料，模塑時難以充型，需要較高的溫度和壓力才能料，模塑時難以充型，需要較高的溫度和壓力才能完成充型，增大生產(chǎn)工藝的復雜性。完成充型，增大生產(chǎn)工藝的復雜性。27 分子結(jié)構(gòu)復雜，相對分子量大的聚合物粘度大，粘分子結(jié)構(gòu)復雜，相對分子量大的聚合物粘度大，粘流溫度高。流溫度高。分子結(jié)構(gòu)復雜，鏈段運動較因難，分子間相對滑動困難；分子結(jié)構(gòu)復雜，鏈段運動較因難，分子間相對滑動困難；相對分子量大，聚合物分子鏈較長，大分子間彼此纏繞點相對分子量大，聚合物分子鏈較長，大分子間

20、彼此纏繞點較多，引力也較大，大分子之間滑動困難。較多，引力也較大，大分子之間滑動困難。 降低粘度方法：降低粘度方法：降低大分子聚合度降低大分子聚合度(保證力學性能的前提下，采用低分子量保證力學性能的前提下，采用低分子量或線型結(jié)構(gòu)的樹脂或線型結(jié)構(gòu)的樹脂)，可降低粘流溫度和粘度；，可降低粘流溫度和粘度；注塑時加入增塑劑注塑時加入增塑劑，也可達到類似目的；，也可達到類似目的；提高注塑溫度提高注塑溫度可降低粘度，但粘度太小易產(chǎn)生溢流；溫度可降低粘度，但粘度太小易產(chǎn)生溢流；溫度接近或超過接近或超過Tf，聚合物易發(fā)生分解。，聚合物易發(fā)生分解。28樹脂分類樹脂分類 熱塑性樹脂熱塑性樹脂 受熱軟化，溫度升高至

21、一定數(shù)值時呈現(xiàn)粘流態(tài)，當受熱軟化，溫度升高至一定數(shù)值時呈現(xiàn)粘流態(tài)，當溫度降低時塑料變得堅硬，再次加熱又再變軟，冷溫度降低時塑料變得堅硬，再次加熱又再變軟，冷卻后又變硬，可以如此多次反復。卻后又變硬，可以如此多次反復。 熱塑性樹脂除能多次反復加熱冷卻外，還能溶于某熱塑性樹脂除能多次反復加熱冷卻外，還能溶于某些溶劑，這種現(xiàn)象稱為些溶劑，這種現(xiàn)象稱為可熔可溶可熔可溶。 常用熱塑性樹脂：常用熱塑性樹脂：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯、ABS塑料、聚甲醛、聚酰胺、聚四氟乙烯塑料、聚甲醛、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯

22、等。29 熱固性塑料熱固性塑料 第一次受熱時軟化，冷卻固化并呈現(xiàn)剛硬狀態(tài)；重第一次受熱時軟化，冷卻固化并呈現(xiàn)剛硬狀態(tài)；重新加熱不再軟化，溫度超過一定值時發(fā)生分解。新加熱不再軟化，溫度超過一定值時發(fā)生分解。 固化后的固化后的樹脂樹脂不溶于溶劑，稱為不溶于溶劑，稱為不熔不溶不熔不溶。 常用的熱固性常用的熱固性樹脂樹脂有有酚醛酚醛樹脂樹脂、氨基、氨基樹脂樹脂、環(huán)氧、環(huán)氧樹樹脂脂和不飽和聚酯等。和不飽和聚酯等。熱固性環(huán)氧樹脂熱固性環(huán)氧樹脂30 聚乙烯（聚乙烯（PE） 低密度聚乙烯低密度聚乙烯(LDPE)：分子量較小，大分子鏈含：分子量較小，大分子鏈含有若干短支鏈，結(jié)晶度最小，強度較差，而柔順有若干短支

23、鏈，結(jié)晶度最小，強度較差，而柔順性、抗沖擊性和透明性較好。性、抗沖擊性和透明性較好。 高密度聚乙烯高密度聚乙烯(HDPE)：大分子鏈支鏈較少，相對：大分子鏈支鏈較少，相對分子量和結(jié)晶度較大，柔順性較差，質(zhì)地堅硬。分子量和結(jié)晶度較大，柔順性較差，質(zhì)地堅硬。31 聚乙烯呈乳白色半透明狀態(tài)，遇火會燃燒。聚乙烯呈乳白色半透明狀態(tài)，遇火會燃燒。 聚乙烯分子中只有碳、氫元素，沒有極性基團，聚乙烯分子中只有碳、氫元素，沒有極性基團，常常溫下耐酸、堿，也不易溶有機溶劑，吸水性小，耐溫下耐酸、堿，也不易溶有機溶劑，吸水性小，耐蝕性和絕緣性好，蝕性和絕緣性好，是優(yōu)良的高頻電絕緣材料。是優(yōu)良的高頻電絕緣材料。 LD

24、PE用于制造薄膜，用于制造薄膜，HDPE用于制造日用品、化工用于制造日用品、化工設備中耐蝕管道、設備中耐蝕管道、槽襯和機械零件等。槽襯和機械零件等。LDPE樹脂樹脂LDPE樹脂薄膜樹脂薄膜32 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC） 聚氯乙烯樹脂為無色透明體，含有較高的氯，具有聚氯乙烯樹脂為無色透明體，含有較高的氯，具有耐燃自熄耐燃自熄特性。特性。 聚氯乙烯大分子鏈含有極性氯原子，分子間作用力聚氯乙烯大分子鏈含有極性氯原子，分子間作用力比聚乙烯大，強度和硬度都比聚乙烯略大。比聚乙烯大，強度和硬度都比聚乙烯略大。 聚氯乙烯在聚氯乙烯在65-85時開始軟化，時開始軟化，150-170呈熔融呈熔融狀態(tài)，狀態(tài)，

25、190以上分解并放出有毒的氯化氫。以上分解并放出有毒的氯化氫。33 聚氯乙烯聚氯乙烯具有良好的介電性能，具有良好的介電性能，可用于制造室溫使可用于制造室溫使用的低頻電器元件，如民用電器插座、插頭和開關用的低頻電器元件，如民用電器插座、插頭和開關等。但隨溫度上升和頻率增高，介電性能變差。等。但隨溫度上升和頻率增高，介電性能變差。 聚氯乙烯聚氯乙烯具有良好的化學穩(wěn)定性具有良好的化學穩(wěn)定性，能耐許多化學藥，能耐許多化學藥品腐蝕，常溫能耐一定濃度的鹽酸、硫酸、硝酸和品腐蝕，常溫能耐一定濃度的鹽酸、硫酸、硝酸和氫氧化鈉，廣泛用于制造化工容器和運輸管道。氫氧化鈉，廣泛用于制造化工容器和運輸管道。PVC樹脂

26、及器件樹脂及器件34 聚丙烯（聚丙烯（PP） 聚丙烯的分子鏈上每隔一個碳原子就連接一個甲聚丙烯的分子鏈上每隔一個碳原子就連接一個甲基基團。基基團。 聚丙烯的密度為聚丙烯的密度為0.90-0.91g/cm3，是常用塑料中密，是常用塑料中密度最小的品種之一。度最小的品種之一。 聚丙烯聚丙烯具有具有良好的耐熱性，良好的耐熱性，在無外力作用環(huán)境中在無外力作用環(huán)境中150也不變形，故聚丙烯可在水中煮沸，制作需也不變形，故聚丙烯可在水中煮沸，制作需經(jīng)煮沸消毒的醫(yī)療器械，如注射針筒等。經(jīng)煮沸消毒的醫(yī)療器械，如注射針筒等。 35 聚丙烯的聚丙烯的力學性能力學性能如拉伸強度、屈服強度、壓縮強如拉伸強度、屈服強度

27、、壓縮強度和彈性模量等都度和彈性模量等都優(yōu)于優(yōu)于HDPE，可作機械零件材料，可作機械零件材料，如齒輪、法蘭、風扇葉輪和等。如齒輪、法蘭、風扇葉輪和等。 聚丙烯聚丙烯具有良好的絕緣性、化學穩(wěn)定性和成型工藝具有良好的絕緣性、化學穩(wěn)定性和成型工藝性，性，可制作電器元件、化工管道等?？芍谱麟娖髟?、化工管道等。 聚丙烯聚丙烯遇火容易燃燒，遇火容易燃燒，使用時應注意。使用時應注意。PP樹脂及器件樹脂及器件36 聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯密度為聚苯乙烯密度為1.04-1.16g/cm3； 聚苯乙烯主鏈上帶結(jié)構(gòu)龐大的聚苯乙烯主鏈上帶結(jié)構(gòu)龐大的苯環(huán)苯環(huán)，柔順性差，質(zhì)，柔順性差，質(zhì)硬脆，抗沖擊性差，敲

28、打時發(fā)出類似金屬的聲音。硬脆，抗沖擊性差，敲打時發(fā)出類似金屬的聲音。 聚苯乙烯聚苯乙烯具有良好的可塑流動性及較小的成型收縮具有良好的可塑流動性及較小的成型收縮率，率，是成型工藝性最好的塑料品種之一，容易制造是成型工藝性最好的塑料品種之一，容易制造形狀復雜的制品。形狀復雜的制品。 聚苯乙烯遇火會自燃。聚苯乙烯遇火會自燃。37 聚苯乙烯無色透明，聚苯乙烯無色透明，透光性僅次于有機玻璃，容易透光性僅次于有機玻璃，容易著色著色，常用于制造要求透明或顏色鮮艷的制品，如，常用于制造要求透明或顏色鮮艷的制品，如各種燈罩、光學儀器零件等。各種燈罩、光學儀器零件等。 聚苯乙烯聚苯乙烯具有很小的吸水率，具有很小的

29、吸水率，在潮濕環(huán)境中形狀和在潮濕環(huán)境中形狀和尺寸變化很小，適于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品。尺寸變化很小，適于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品。 聚苯乙烯聚苯乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性，具有優(yōu)良的電絕緣性，尤其在高頻下介電尤其在高頻下介電損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。PS樹脂及器件樹脂及器件38 ABS塑料塑料是一種三元共聚物，由是一種三元共聚物，由丙烯腈丙烯腈 (A)、丁二、丁二烯烯(B)和苯乙烯和苯乙烯(S)三種單體組成三種單體組成，丙烯腈具有良好的丙烯腈具有良好的耐蝕性和耐熱性耐蝕性和耐熱性；丁二烯具有丁二烯具有高韌性和低溫彈性高韌性和低溫彈性；苯乙烯具有良好的苯乙

30、烯具有良好的成型工藝性、著色性和剛性成型工藝性、著色性和剛性。 ABS兼有三種組分的優(yōu)點，而且三種組分的比例可兼有三種組分的優(yōu)點，而且三種組分的比例可按需要任意調(diào)整，使按需要任意調(diào)整，使ABS塑料具有所需的性能。塑料具有所需的性能。39 ABS塑料塑料具有優(yōu)良的綜合性能具有優(yōu)良的綜合性能：力學性能、電絕：力學性能、電絕緣性、化學穩(wěn)定性、成型工藝性和著色性等都很緣性、化學穩(wěn)定性、成型工藝性和著色性等都很優(yōu)良，吸水率也很小。優(yōu)良，吸水率也很小。 ABS塑料塑料表面可電鍍、噴漆、真空鍍膜和繪畫。表面可電鍍、噴漆、真空鍍膜和繪畫。 ABS塑料可制造多種機械零件，在家用電器中也塑料可制造多種機械零件，在

31、家用電器中也有廣泛應用，如家用電器的殼體等。有廣泛應用，如家用電器的殼體等。ABS樹脂及器件樹脂及器件ABS汽車保險杠汽車保險杠40 聚酰胺（聚酰胺（PA） 大分子鏈中含有酰胺基團的大分子鏈中含有酰胺基團的高分子聚合物制成的塑料總高分子聚合物制成的塑料總稱，包含若干品種。稱，包含若干品種。 聚酰胺俗稱聚酰胺俗稱尼龍尼龍(尼龍尼龍66纖維纖維織物也稱錦綸織物也稱錦綸)。 聚酰胺是最先用作工程塑料聚酰胺是最先用作工程塑料的品種之一。的品種之一。 錦綸錦綸 41各種尼龍的性能參數(shù)各種尼龍的性能參數(shù)性能/牌號PA6PA66PA11PA12PA46密度（g/m3）1.141.141.041.021.18

32、抗拉強度MPa74805050102伸長率%2006030030080缺口沖擊強度J/m5640405090彎曲強度MPa1251306974146吸水率1.81.30.30.250.6體積電阻率10121014101310141014熔點220-230250-260187左右178左右290左右分解溫度310-380310-380玻璃點5050463742 聚酰胺屬線型高分子聚合物，酰胺基團上的氫可以聚酰胺屬線型高分子聚合物，酰胺基團上的氫可以和另外一個大分子酰胺基團上的羰基結(jié)合，和另外一個大分子酰胺基團上的羰基結(jié)合，形成氫形成氫鏈，鏈，使聚酰胺大分子之間存在很大的作用力，使聚酰胺大分子之間

33、存在很大的作用力，具有具有較高的機械強度和熔點。較高的機械強度和熔點。 聚酰胺聚酰胺吸水性較大，吸水后發(fā)生體積膨脹，吸水性較大，吸水后發(fā)生體積膨脹，影響制影響制品的尺寸精度：尼龍品的尺寸精度：尼龍6在在24小時后吸水率為小時后吸水率為2；尼；尼龍龍1010為為0.39，尼龍，尼龍12為為0.25。PA樹脂及纖維樹脂及纖維43 聚酰胺聚酰胺具有小的摩擦系數(shù)和良好的自潤滑性具有小的摩擦系數(shù)和良好的自潤滑性，可作摩，可作摩擦材料使用，適用于不允許潤滑油污染的紡織與食品擦材料使用，適用于不允許潤滑油污染的紡織與食品機械零件，如齒輪、軸承、軸套等。機械零件，如齒輪、軸承、軸套等。 聚酰胺聚酰胺耐油、耐溶

34、劑和耐稀酸，但不耐濃酸。耐油、耐溶劑和耐稀酸，但不耐濃酸。 聚酰胺的耐熱溫度不高，吸濕性大，應避免在高溫和聚酰胺的耐熱溫度不高，吸濕性大，應避免在高溫和高濕環(huán)境中使用。高濕環(huán)境中使用。 尼龍產(chǎn)品及器件尼龍產(chǎn)品及器件44 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃，有機玻璃，PMMA) 聚甲基丙烯酸甲酯分子鏈上帶有極性基團，屬長聚甲基丙烯酸甲酯分子鏈上帶有極性基團，屬長支鏈線型聚合物。支鏈線型聚合物。 與無機玻璃相比，有機玻璃的主要優(yōu)點是密度小與無機玻璃相比，有機玻璃的主要優(yōu)點是密度小(1.18g/cm3)，質(zhì)輕而又富有韌性，抗拉強度和彎曲，質(zhì)輕而又富有韌性，抗拉強度和彎曲強度都比無機玻璃好，受

35、沖擊不易破碎。強度都比無機玻璃好，受沖擊不易破碎。45 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯具有很高的透明性，具有很高的透明性，透光率達透光率達92-95，無機玻璃的透光率只有，無機玻璃的透光率只有88。 有機玻璃的有機玻璃的主要缺點是硬度較低，容易被外界硬物主要缺點是硬度較低，容易被外界硬物擦傷，遇火容易燃燒擦傷，遇火容易燃燒。 有機玻璃主要作透明材料使用，在飛機、汽車、燈有機玻璃主要作透明材料使用，在飛機、汽車、燈具、醫(yī)療儀器和裝飾等行業(yè)中大量應用。具、醫(yī)療儀器和裝飾等行業(yè)中大量應用。PMMA制品制品46注塑成型過程注塑成型過程 金屬粉末注射成形是金屬粉末注射成形是選擇符合要求的金屬粉末和樹選

36、擇符合要求的金屬粉末和樹脂粘結(jié)劑，在一定溫度下將粉末和樹脂混合成均勻脂粘結(jié)劑，在一定溫度下將粉末和樹脂混合成均勻的注射粒料，造粒后在注射機上成形，獲得的成形的注射粒料，造粒后在注射機上成形，獲得的成形坯經(jīng)脫脂處理后燒結(jié)致密化，獲得最終產(chǎn)品坯經(jīng)脫脂處理后燒結(jié)致密化，獲得最終產(chǎn)品。 金屬注射成形基本過程可分為四個階段：金屬注射成形基本過程可分為四個階段：粒料制備粒料制備 注射成形注射成形脫脂脫脂燒結(jié)燒結(jié)47喂料準備喂料準備 粒料制備包括：粒料制備包括：粘結(jié)劑的準備粘結(jié)劑的準備原料粉末的預混合原料粉末的預混合粉末粉末/ /粘結(jié)劑粒料的混煉粘結(jié)劑粒料的混煉粒料制粒粒料制粒 這一階段與傳統(tǒng)注射成形最大區(qū)

37、別在于這一階段與傳統(tǒng)注射成形最大區(qū)別在于用金屬或陶用金屬或陶瓷粉末作原料瓷粉末作原料。由于粉末本身流動性不好，需加入。由于粉末本身流動性不好，需加入大量粘結(jié)劑在一定溫度下混煉成均勻的、具有流動大量粘結(jié)劑在一定溫度下混煉成均勻的、具有流動性的喂料，然后制成大小均一的粒料。性的喂料，然后制成大小均一的粒料。注塑用粒料注塑用粒料48 混煉是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻粒料的過混煉是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻粒料的過程。程。由于粒料性質(zhì)決定最終注射成形產(chǎn)品的性能，由于粒料性質(zhì)決定最終注射成形產(chǎn)品的性能，所以混煉步驟所以混煉步驟非常重要非常重要。雙輥法雙輥法擠出造粒法擠出造粒法模壓破模壓破碎法碎法

38、49 粒料表示粉末與粘結(jié)劑之間的一種平衡關系，粒料表示粉末與粘結(jié)劑之間的一種平衡關系，兩者兩者之間適當?shù)谋壤g適當?shù)谋壤菦Q定注射成形成敗的關鍵。是決定注射成形成敗的關鍵。粘結(jié)劑過多，粒料粘度小，金屬顆粒間不能充分接觸，粘結(jié)劑過多，粒料粘度小，金屬顆粒間不能充分接觸，脫脂后變形嚴重，甚至導致脫脂后變形嚴重，甚至導致產(chǎn)品塌陷產(chǎn)品塌陷；粘結(jié)劑太少，粒料粘度高，注射十分困難，脫脂后容易粘結(jié)劑太少，粒料粘度高，注射十分困難，脫脂后容易生成孔隙，燒結(jié)后易導致生成孔隙，燒結(jié)后易導致產(chǎn)品開裂產(chǎn)品開裂；加入標準加入標準：粉末顆粒間發(fā)生：粉末顆粒間發(fā)生點接觸點接觸，粉末顆粒在沒外壓，粉末顆粒在沒外壓情況下粘在

39、一起，中間的空隙被粘接劑填充；情況下粘在一起，中間的空隙被粘接劑填充； 使用低分子量的粘結(jié)劑可減少粘度，易于成形使用低分子量的粘結(jié)劑可減少粘度，易于成形。 裝載量裝載量是評價喂料的一個重要指標，工業(yè)上一般使是評價喂料的一個重要指標，工業(yè)上一般使用用質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)來衡量。來衡量。50 均勻混合過程：均勻混合過程：將表面處理過的金屬或陶瓷粉末加入粘結(jié)劑中，兩者實現(xiàn)將表面處理過的金屬或陶瓷粉末加入粘結(jié)劑中，兩者實現(xiàn)均勻混合均勻混合，得到復合粉末體系；，得到復合粉末體系；將復合粉末加熱，使將復合粉末加熱，使粘結(jié)劑熔化粘結(jié)劑熔化；液態(tài)粘結(jié)劑通過液態(tài)粘結(jié)劑通過毛細作用毛細作用進入粉末顆粒團聚體中，進入粉

40、末顆粒團聚體中，潤滑粉潤滑粉末顆粒，在螺桿剪切力末顆粒，在螺桿剪切力作用下作用下使顆粒團聚得到持續(xù)分解，使顆粒團聚得到持續(xù)分解，保持混合均勻。保持混合均勻。工業(yè)雙螺桿擠出機工業(yè)雙螺桿擠出機51 合格的粒料應該是合格的粒料應該是粉末在粘結(jié)劑中均勻分布，不粉末在粘結(jié)劑中均勻分布，不能團聚或有孔隙，能團聚或有孔隙， 粉末分布不均勻會導致粒料粘性不一致，不利于粉末分布不均勻會導致粒料粘性不一致，不利于成形和燒結(jié)。成形和燒結(jié)。合格的合格的PA/NdFeB喂料及其喂料及其SEM圖譜圖譜52 如果粉末顆粒小或形狀不規(guī)則，混合時間需相應增如果粉末顆粒小或形狀不規(guī)則，混合時間需相應增加，以實現(xiàn)均勻混合。加，以實

41、現(xiàn)均勻混合。 混煉時間增加，混合料均勻性增加，但樹脂易氧化混煉時間增加，混合料均勻性增加，但樹脂易氧化分解，部分金屬或合金粉末氧化，導致混煉失敗。分解，部分金屬或合金粉末氧化，導致混煉失敗。 在保證粒料均勻性的前提下，混煉時間盡量縮短在保證粒料均勻性的前提下，混煉時間盡量縮短。混煉時間長的混煉時間長的PA/NdFeB喂料喂料最佳混煉時間的最佳混煉時間的PA/NdFeB喂料喂料53 混煉后的粒料經(jīng)過混煉后的粒料經(jīng)過破碎機或者切粒機加工破碎機或者切粒機加工后（一般后（一般制成制成3mm左右的顆粒）成為注塑用喂料。左右的顆粒）成為注塑用喂料。破碎機破碎機切粒機切粒機54 注射成型注射成型是在一定是在

42、一定壓力和溫度壓力和溫度下，通過下，通過柱塞或螺桿柱塞或螺桿推動推動，將具有流動性和溫度均勻性的，將具有流動性和溫度均勻性的粒料熔體粒料熔體注入注入模腔充滿，熔體在模腔充滿，熔體在控制條件控制條件下下凝固冷卻凝固冷卻成形，直至成形，直至注射坯從模腔中脫出，形成三維復雜形狀和結(jié)構(gòu)。注射坯從模腔中脫出，形成三維復雜形狀和結(jié)構(gòu)。 該階段完全不同于傳統(tǒng)冶金中的壓制成形，類似于該階段完全不同于傳統(tǒng)冶金中的壓制成形，類似于塑料工業(yè)中的成形工藝。塑料工業(yè)中的成形工藝。注射成型注射成型55 注射時，噴嘴緊靠流道，螺桿向前推進，喂料受壓注射時，噴嘴緊靠流道，螺桿向前推進，喂料受壓后擠出料筒，填充模腔；當有足夠喂

43、料填充到模腔后擠出料筒，填充模腔；當有足夠喂料填充到模腔中時，螺桿停止轉(zhuǎn)動。中時，螺桿停止轉(zhuǎn)動。 理想充模理想充模是喂料沿模壁逐漸填充模腔，厚坯件要求是喂料沿模壁逐漸填充模腔，厚坯件要求螺桿推進速度快，薄件則反之。螺桿推進速度快，薄件則反之。充模速率太大導致噴射充模速率太大導致噴射，出現(xiàn)氣泡、焊紋或不完全填充，出現(xiàn)氣泡、焊紋或不完全填充( (空氣無法逃逸空氣無法逃逸) )等現(xiàn)象產(chǎn)生。（大的注射壓力和充模速率等現(xiàn)象產(chǎn)生。（大的注射壓力和充模速率、喂料粘度低都是導致噴射產(chǎn)生的原因）、喂料粘度低都是導致噴射產(chǎn)生的原因）充模速度太慢充模速度太慢會導致喂料冷卻過早，產(chǎn)生不完全填允，會導致喂料冷卻過早，產(chǎn)

44、生不完全填允，出出現(xiàn)短射現(xiàn)短射。（粒料注射溫度控制不當也會產(chǎn)生此類現(xiàn)象）。（粒料注射溫度控制不當也會產(chǎn)生此類現(xiàn)象）56 當螺桿到達頂端噴嘴處后，對喂料進行施壓的過程當螺桿到達頂端噴嘴處后，對喂料進行施壓的過程為為保壓過程保壓過程。 注射成形最后是將注射成形最后是將成形坯從模具中取出成形坯從模具中取出。開模溫度開模溫度應低于坯件脫模時維持其形狀所需臨界溫度。應低于坯件脫模時維持其形狀所需臨界溫度。開模壓力開模壓力須小于成形坯脫模而不粘模所需的最大壓力。須小于成形坯脫模而不粘模所需的最大壓力。開模壓力和溫度應有一定范圍，不能使制品出現(xiàn)變形、開模壓力和溫度應有一定范圍，不能使制品出現(xiàn)變形、粘模、劃傷

45、模具或在制品表面形成縮孔或凹陷。粘模、劃傷模具或在制品表面形成縮孔或凹陷。57 脫脂屬于金屬粉末注射成形獨有的步驟，脫脂屬于金屬粉末注射成形獨有的步驟，需從坯體需從坯體中脫除約中脫除約30%-50%（體積分數(shù)）的粘結(jié)劑，（體積分數(shù)）的粘結(jié)劑，完全不完全不同于傳統(tǒng)粉末冶金中極少量表面活性劑的脫除。同于傳統(tǒng)粉末冶金中極少量表面活性劑的脫除。 粘結(jié)劑的熱脫除分為兩個基本過程：粘結(jié)劑的熱脫除分為兩個基本過程：粘結(jié)劑的粘結(jié)劑的熱分解熱分解，這是一個化學反應過程；，這是一個化學反應過程；分解氣體傳輸?shù)脚鲏K表面進入外部氣氛分解氣體傳輸?shù)脚鲏K表面進入外部氣氛，這是一個物理，這是一個物理傳熱、傳質(zhì)的過程。傳熱、

46、傳質(zhì)的過程。脫脂脫脂58 熱脫脂過程分為三個階段：熱脫脂過程分為三個階段： 初始階段初始階段：初始孔隙的形成，粉末顆粒在粘結(jié)劑：初始孔隙的形成，粉末顆粒在粘結(jié)劑毛毛細管力細管力作用下產(chǎn)生的顆粒重排；作用下產(chǎn)生的顆粒重排； 中間階段中間階段：坯塊內(nèi)：坯塊內(nèi)貫通孔隙通道貫通孔隙通道的產(chǎn)生和形成，以的產(chǎn)生和形成，以及貫通孔隙通道形成后剩余粘結(jié)劑的脫除；及貫通孔隙通道形成后剩余粘結(jié)劑的脫除； 最終階段最終階段：粘結(jié)劑完全脫除后粉末顆粒之間發(fā)生點：粘結(jié)劑完全脫除后粉末顆粒之間發(fā)生點接觸實現(xiàn)預燒結(jié)。接觸實現(xiàn)預燒結(jié)。59初始階段初始階段連通孔隙形成連通孔隙形成低熔點組元脫除低熔點組元脫除高熔點組元脫除高熔點

47、組元脫除60未脫脂樣品表面未脫脂樣品表面脫脂后樣品的微觀形貌脫脂后樣品的微觀形貌61 傳統(tǒng)粉末冶金壓坯在燒結(jié)前一般已有傳統(tǒng)粉末冶金壓坯在燒結(jié)前一般已有90%以上的相以上的相對密度，完全致密化只需消除約對密度，完全致密化只需消除約10%的孔隙；粉末的孔隙；粉末注射成形坯在脫脂后，燒結(jié)前只有注射成形坯在脫脂后，燒結(jié)前只有60%的相對密度的相對密度，其燒結(jié)本質(zhì)是，其燒結(jié)本質(zhì)是松裝粉末燒結(jié)松裝粉末燒結(jié)，難度大增。，難度大增。 燒結(jié)中會發(fā)生較大收縮，雖然這種收縮是燒結(jié)的主燒結(jié)中會發(fā)生較大收縮，雖然這種收縮是燒結(jié)的主要目的，但同時也導致變形。要目的，但同時也導致變形。 金屬粉末注射成形產(chǎn)品燒結(jié)成功標準：金

48、屬粉末注射成形產(chǎn)品燒結(jié)成功標準：在保證產(chǎn)品在保證產(chǎn)品精度和性能具有可控性和重復性前提下，使其密度精度和性能具有可控性和重復性前提下，使其密度達到要求。達到要求。燒結(jié)燒結(jié)62 控制加熱速度可促進坯件致密化控制加熱速度可促進坯件致密化。緩慢加熱緩慢加熱使在低溫燒結(jié)階段表面擴散占主導地位，使在低溫燒結(jié)階段表面擴散占主導地位，消耗消耗燒結(jié)驅(qū)動力卻很難使坯件致密化。燒結(jié)驅(qū)動力卻很難使坯件致密化?？焖偌訜峥焖偌訜岬揭欢囟确秶?，在此溫度范圍內(nèi)體擴散變得到一定溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)體擴散變得活躍，而且快速加熱可控制晶粒長大，同時孔隙也在演活躍，而且快速加熱可控制晶粒長大，同時孔隙也在演化縮小?；s小。 燒

49、結(jié)中產(chǎn)生液相以有助于坯件的致密化燒結(jié)中產(chǎn)生液相以有助于坯件的致密化。液相提高物質(zhì)的傳輸速率，引起更快的燒結(jié)；液相提高物質(zhì)的傳輸速率，引起更快的燒結(jié)；液相對顆粒施加毛細管力，等同一種大的外壓；液相對顆粒施加毛細管力，等同一種大的外壓；預期的液相可通過一種組元熔化而形成。預期的液相可通過一種組元熔化而形成。63 金屬注射成形產(chǎn)品的燒結(jié)過程：金屬注射成形產(chǎn)品的燒結(jié)過程：最初階段：最初階段：燒結(jié)頸形成并長大燒結(jié)頸形成并長大；中間階段：燒結(jié)頸長大，中間階段：燒結(jié)頸長大，形成晶界相連的孔隙網(wǎng)絡形成晶界相連的孔隙網(wǎng)絡；最終階段：最終階段：孔隙幾何外形變成圓柱狀，只剩很少的小孔孔隙幾何外形變成圓柱狀，只剩很少

50、的小孔隙位于晶界上隙位于晶界上。燒結(jié)過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化燒結(jié)過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化64注射成型原理注射成型原理 樹脂熔融粘度極高樹脂熔融粘度極高，靠其自然流入模具中賦形是不，靠其自然流入模具中賦形是不可能的，加入金屬粉末后復合體系粘度急劇上升?？赡艿?，加入金屬粉末后復合體系粘度急劇上升。 為使熔融粒料流入模腔各角落，獲得具有復雜形狀為使熔融粒料流入模腔各角落，獲得具有復雜形狀，表面沒有縮痕、內(nèi)部沒有空洞的制品，表面沒有縮痕、內(nèi)部沒有空洞的制品，成型時必成型時必須對熔融粒料施加高壓須對熔融粒料施加高壓。 注塑是在料筒中加熱粒料使之熔融，對熔融粒料施注塑是在料筒中加熱粒料使之熔融，對熔融粒料施加高壓

51、并使之注射到模具中，在模具中冷卻固化成加高壓并使之注射到模具中，在模具中冷卻固化成為制品的過程。為制品的過程。65過程描述過程描述閉模閉模高壓低速鎖緊高壓低速鎖緊注座前移注座前移注射注射開模開模冷卻冷卻保壓保壓固定塑化固定塑化塑化退回塑化退回退回塑化退回塑化制品頂出制品頂出試合模 發(fā)信注塑基本過程注塑基本過程66676869707172737475 注射成型包括熔料經(jīng)噴嘴射入模腔，再經(jīng)過充模、注射成型包括熔料經(jīng)噴嘴射入模腔，再經(jīng)過充模、保壓，直至最終冷卻成型等過程。保壓，直至最終冷卻成型等過程。充模、熔料在模充模、熔料在模腔內(nèi)壓實、倒流、在澆口處凝固、冷卻及制品脫模腔內(nèi)壓實、倒流、在澆口處凝固

52、、冷卻及制品脫模等階段的控制最為重要等階段的控制最為重要。 注射過程注射過程系統(tǒng)壓力和模腔澆口壓力示意圖系統(tǒng)壓力和模腔澆口壓力示意圖1-液壓系統(tǒng)壓力液壓系統(tǒng)壓力 2-模腔澆口壓力模腔澆口壓力76 A-B為充填和壓實階段，熔料近似等溫填充為充填和壓實階段，熔料近似等溫填充。A開始進入模腔，到達開始進入模腔，到達B時表明模腔已填滿，模腔壓力在極時表明模腔已填滿，模腔壓力在極短時間內(nèi)迅速增大。短時間內(nèi)迅速增大。本階段需要本階段需要控制注射速度，縮短成型周期控制注射速度，縮短成型周期，避免熔料因流，避免熔料因流速過低而冷卻凝固，減少表面質(zhì)量缺陷及內(nèi)應力。速過低而冷卻凝固，減少表面質(zhì)量缺陷及內(nèi)應力。模腔

53、填滿，注射速度趨于零，模腔填滿，注射速度趨于零，壓力成為影響制品質(zhì)量的重壓力成為影響制品質(zhì)量的重要因素要因素，開始進入壓力控制階段。，開始進入壓力控制階段。77 B-C為保壓階段。為保壓階段。B點開始按等壓曲線變化，模溫持續(xù)下降，熔料被壓實。點開始按等壓曲線變化，模溫持續(xù)下降，熔料被壓實。該過程仍有少量熔料進入模腔該過程仍有少量熔料進入模腔，以補償模腔內(nèi)制品由于，以補償模腔內(nèi)制品由于冷卻而產(chǎn)生的尺寸收縮。冷卻而產(chǎn)生的尺寸收縮。到達到達C點時，點時，澆口因熔料冷卻凝固而封死澆口因熔料冷卻凝固而封死。 C-E為冷卻階段：為冷卻階段：模腔內(nèi)的熔料繼續(xù)冷卻，模腔壓模腔內(nèi)的熔料繼續(xù)冷卻，模腔壓力一直下降

54、到某壓力值力一直下降到某壓力值(D-殘余壓力殘余壓力)，再按，再按冷卻曲冷卻曲線線D-E冷卻至啟模所需溫度。冷卻至啟模所需溫度。 E-F為開模階段為開模階段，模腔壓力從殘余壓力降為零。，模腔壓力從殘余壓力降為零。78螺桿旋轉(zhuǎn)與塑化過程螺桿旋轉(zhuǎn)與塑化過程 料筒外部設有圓形加熱器，在螺桿推動下，粒料一料筒外部設有圓形加熱器，在螺桿推動下，粒料一邊前進一邊熔融，最后經(jīng)噴嘴射入模具中，在該過邊前進一邊熔融，最后經(jīng)噴嘴射入模具中，在該過程中粒料中的樹脂發(fā)生一系列變化。程中粒料中的樹脂發(fā)生一系列變化。 注塑機料筒和螺桿的形狀注塑機料筒和螺桿的形狀L1-送料段；送料段；L2-壓縮段；壓縮段；L3-混煉段；混

55、煉段；h1/h2-壓縮比；壓縮比；D-螺桿直徑螺桿直徑79 樹脂從樹脂從送料段送料段(L1)進入進入壓縮段壓縮段(L2)時，因螺槽體積變時，因螺槽體積變小而被壓縮并發(fā)生脫氣；小而被壓縮并發(fā)生脫氣； 進入進入計量段計量段(L3，也稱，也稱混煉段混煉段)時，樹脂溫度己達其時，樹脂溫度己達其熔融溫度成為熔融體；由于計量段螺槽深熔融溫度成為熔融體；由于計量段螺槽深h2更小，更小，樹脂將在螺桿旋轉(zhuǎn)中受到較強的剪切力混煉，熔融樹脂將在螺桿旋轉(zhuǎn)中受到較強的剪切力混煉，熔融更加完全，粒料混合更加均勻。更加完全，粒料混合更加均勻。為保證制品質(zhì)量樹脂應充分脫氣后再熔融，如果樹脂為保證制品質(zhì)量樹脂應充分脫氣后再熔融

56、，如果樹脂進入壓縮段就熔融，脫氣效果將受到很大的影響。進入壓縮段就熔融，脫氣效果將受到很大的影響。控制控制熔膠時間熔膠時間比較重要，可影響產(chǎn)品的密度和光潔度。比較重要，可影響產(chǎn)品的密度和光潔度。80 螺桿的三個參數(shù)直接影響樹脂脫氣和熔融的程度，螺桿的三個參數(shù)直接影響樹脂脫氣和熔融的程度，其值越大，樹脂的熔融越完全：其值越大，樹脂的熔融越完全：螺桿的長徑比螺桿的長徑比L/D：22-25；螺桿的壓縮比螺桿的壓縮比h1/h2：13-15；螺桿的壓縮部分相對長度螺桿的壓縮部分相對長度L2/L：40%-60%；注塑機螺桿注塑機螺桿81 螺桿旋轉(zhuǎn)塑化螺桿旋轉(zhuǎn)塑化 螺桿旋轉(zhuǎn)時熔融樹脂被輸送至螺桿前端，與此同

57、時螺桿旋轉(zhuǎn)時熔融樹脂被輸送至螺桿前端，與此同時樹脂產(chǎn)生反壓力使螺桿后退至設定位置，完成計量樹脂產(chǎn)生反壓力使螺桿后退至設定位置，完成計量過程，然后螺桿在機械力作用下前進，將前端熔融過程，然后螺桿在機械力作用下前進，將前端熔融樹脂注入到模具中。樹脂注入到模具中。82樹脂的流動樹脂的流動 在注入模具前，在注入模具前，熔融樹脂熔融樹脂受到急劇壓縮；受到急劇壓縮；注入模具注入模具時，熔融樹脂會因突然減壓而膨脹，這種時，熔融樹脂會因突然減壓而膨脹，這種急劇膨脹急劇膨脹引起熔融樹脂本身溫度下降，粘度上升引起熔融樹脂本身溫度下降，粘度上升。聚甲醛的溫度下降可達聚甲醛的溫度下降可達30；聚碳酸酯的溫度下降可達聚

58、碳酸酯的溫度下降可達50； 熔融樹脂進入模具并接觸到冷壁后也將產(chǎn)生急劇的熔融樹脂進入模具并接觸到冷壁后也將產(chǎn)生急劇的溫度下降：溫度下降：熔體在模腔壁面附近流動極慢，在模腔熔體在模腔壁面附近流動極慢，在模腔中心部分流動輕快，這將造成制品變形和翹曲。中心部分流動輕快，這將造成制品變形和翹曲。 注射壓力和模具溫度注射壓力和模具溫度的調(diào)節(jié)十分重要的調(diào)節(jié)十分重要83 熔融樹脂在注射時，經(jīng)熔融樹脂在注射時，經(jīng)噴嘴進入模具后被賦予噴嘴進入模具后被賦予形狀，并經(jīng)冷卻而成為形狀，并經(jīng)冷卻而成為制品，制品，在冷卻中主要發(fā)在冷卻中主要發(fā)生體積收縮現(xiàn)象生體積收縮現(xiàn)象。 PE冷卻時，溫度達到結(jié)冷卻時，溫度達到結(jié)晶開始溫

59、度后，其質(zhì)量晶開始溫度后，其質(zhì)量體積將急劇地變小，體積將急劇地變小，賦形賦形不同溫度下不同溫度下PE比容變化比容變化(到達結(jié)晶溫度到達結(jié)晶溫度C1、C2、C3時發(fā)生劇烈收縮時發(fā)生劇烈收縮)a-相對密度為相對密度為0.965的的PE；b-相對密度為相對密度為0.950的的PE；c-相對密度為相對密度為0.918的的PE；d-PE收縮時的理論曲線；收縮時的理論曲線；84聚合物在成型中的物理變化聚合物在成型中的物理變化 加熱階段加熱階段- -將固態(tài)聚合物加熱和熔化并為注入模具將固態(tài)聚合物加熱和熔化并為注入模具而使其有適當?shù)恼扯榷蛊溆羞m當?shù)恼扯取?熔點以上，聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序無定形卷團，熔點以上，聚合

60、物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序無定形卷團，熔體粘熔體粘度度取決于相對分子量和分子粘性。取決于相對分子量和分子粘性。 低相對分子量和高分子柔性的聚合物可在其熔化溫低相對分子量和高分子柔性的聚合物可在其熔化溫度稍高處成形，高相對分子量和低分子柔性的聚合度稍高處成形，高相對分子量和低分子柔性的聚合物需在比熔化溫度高許多的溫度下成形，以產(chǎn)生較物需在比熔化溫度高許多的溫度下成形，以產(chǎn)生較好的熔體流動。好的熔體流動。85 冷卻階段冷卻階段- -除去所有的熔化熱并保持晶體剛度的增除去所有的熔化熱并保持晶體剛度的增長，直到可不變形地脫出模具。長，直到可不變形地脫出模具。 熔體冷卻時傾向于堆砌規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，須找到熔體冷卻時傾向