浅析微型注塑技术及其加工工艺

李敬

（华创天元实业发展有限责任公司，河北廊坊065001）

1 引言

在当今多样化市场前提下，注塑工业也在不断地发展，出现了多色注塑、气体辅助以及膜内贴膜等先进的工艺。不仅如此，在注塑机的规格方面，大吨位的注塑机以及微型注塑机也在不断更新换代。最近几年，微型制品需求不断增多，不管是电子行业还是军工行业，都需要大量的微小注塑件，这些注塑产品在尺寸以及精度上都要求较高。在这个前提下，微型注塑工艺也面临更大的挑战，并引起了业内的广泛关注。

2 微型注塑技术研究概况

目前，在汽车、仪表以及机电等支柱产业当中，塑料制品都得到了广泛应用。塑料制品成形的方法有许多种，其主要方法为注塑成形。世界塑料成形的模具占了注塑模具的一半以上，当前，我国注塑制品占了塑料制品总量的40%以上。注塑成形能够制造出各种尺寸和形状的制品，微型的注塑成形往往应用在医疗卫生、计算机、电信等领域内。由于这些领域的电子器件越来越小型化，所以，人们希望制作的制品越小越好。微型注塑模具质量往往轻于1g,但是产品部件的质量仅仅为0.01g。这种微注塑件形态和大型的塑件形态一样，种类都比较多。成型微型部件系统选择方面存在两种，第一种为和模装置、注射装置以及模具等组合而成的非标准注塑装置部件。在这种系统中，由于模具有转板，以致能够通过模具得到较为完整的塑件。第二种系统热变温注塑。它的基本原理为：在每个循环内，模具被加热到被加工塑料的融化温度，以此进一步提高填充模腔。如果模腔填充满，它就会再次冷却。为了减少冷却的时间，应该避免阴模嵌件受到温度的循环，其他模具就将保持在脱模温度下。阴模嵌件靠着电进行加热，加热的强度是由截面积决定的。

微型注塑成型存在许多优点，例如模具的成本不高，大大减少了原料的成本。目前，对微型注塑模具、微型注塑机成型的理论以及制造技术的研究，找到适合微型塑料制件生产的原料，正在成为国内外研究学家研究的热点问题。

3 微型注塑加工技术及其要点

3.1 模具方面

在模具方面，对加工设备的要求比传统的注塑要求要高。微型注塑加工方面有两种趋势。第一，利用镜面火花机进行加工。为了能够保证较高精密度，由于石墨电极损耗要比铜电极低，使用了石墨电极进行电火花的加工。第二，常用的加工方式是电铸模，利用电铸工艺能够确保高精度，但是其缺点是加工的周期较长，并且当有轻微损伤的时候不能够进行修复[1]。

在模具方面，模温是注塑的重要参数。面对高端需求的用户，常用的做法是导入快速加热和冷却系统。从理论上讲，微型注塑的关键点就是高模温。高模温能够预防薄壁填充困难以及缺料问题。但是，较高的模温也会出现新的问题，例如周期增加并且开模之后变形等。因此，导入新的模具温控系统变得非常重要。

3.2 材料方面

在材料选择上，前期可以选用一些粘度比较低并且稳定性较好的塑料。低粘度的材料在填充当中会使熔体粘度变低，整个浇注系统阻力就会变小，填充速度快能够确保溶体充分填充型腔，并且熔体温度没有明显变化，否则制品会容易出现冷接缝问题。当选用高粘度的塑料时，不但填充起来比较慢，而且补料时间长[2]。因为补料带来剪切流动，比较容易使链状分子沿着剪切流动的方向进行取向。在这个状态下，冷却到软化点以下时，就会冻结取向状态。在一定程度上，冻结取向比较容易带来制品的内应力，严重的时候会造成制品应力开裂和变形。

3.3 设备选用方面

在设备选用方面，因为微型注塑件的尺寸级别是微米，所以应该选用的注射剂的注射量级别为毫克。这种注射机通常利用螺杆和柱塞组合方式的注射单元，通过螺杆部分完成对物料塑化。螺杆柱塞式的注塑机能够根据高精度的螺杆以及高速度的柱塞设备，保证生产过程当中较高的精度以及填充速度。除此之外，这类注塑机安装了质量检测系统，能够确保微型注塑机制作的成品率，并且监控过程当中参数变化状况。

4 微型注塑加工成型技术的发展方向

微型注塑技术是可以在工作的表面制造出比较细腻的结构的一类工艺。这种工艺能够制造出功能不同的成品，比如吸水特性、导光性以及减少流动阻力等功能。目前，微型注塑技术能够制造出小于20mm细微结构的成品。微型注塑技术要以特殊的加工模具技术和设备为基础，比如利用外部加热系统。这种系统的优点在于不仅能够实现对模腔表面温度进行局部控制，还可以大大减少加热以及冷却时间。随着现代化技术水平的不断提高，注塑加工工艺正在向高新技术方向不断发展，其中包括微型注塑、高填充符合注塑、泡沫注塑、模具以及仿真技术等等。微型注塑成型产品主要应用在微型计算机系统当中，此类产品尺寸较小，大多是微米以及纳米级别的尺寸，并且产品的质量多数是以毫克为单位进行度量。

微型注塑机有着高效、精密以及节能等特点，其精确度达到了微毫，深受客户的青睐。微型注塑机能够使受热均匀，重复性较高，并且能够缩短注塑的周期时间；不仅如此，它还配有专门的纳米和微零件设计的辅助设备。微型注塑机和一般的设备相比较，成本能够降低三分之一。

当前，多数微型注塑机利用了高频、高扭矩的私伺服电机，并配以精度较高的机械传动装置，以此来实现高速、高压、高精度的注射技术的微型注塑成型技术。这种方式因为采用了机械传动装置，以至于出现传动间隙和机构累积变形的误差，直接影响了对设备精度以及快速反应程度的控制。但是，利用直线电机驱动就会出现推力小、成本高的问题。基于上面这些问题，在今后对微型注塑机的研发过程中，可以进一步对设备驱动方式进行研究，开发出有着高精度、高灵敏度以及高推力的驱动设备[3]。微型注塑机中的塑化单元往往采用两种方式，分别为螺杆式以及柱塞式。由于柱塞式的塑化效果不好，不能成为今后发展的方向，而螺杆式的注塑机虽然塑化效果要比柱塞式注塑机好，但还是存在小尺寸的螺杆加工起来比较困难，并且使用寿命和塑化时间比较长等问题。所以，研究学家今后还需要对新环保高效的塑化方式做进一步研究，不断探讨出新材料的塑化方式，以此来解决当前塑化方式引起的一系列问题。研发整洁、高效的塑化注射材料也将是微型注塑机今后发展的方向。

5 结语

注塑机是随着塑料工业以及塑料加工工业的发展而来的。同时，新材料以及高性能的塑料制品进一步推进了注塑机的完善和突破，注塑机不断向标准化、微型化以及智能化方面发展，除此之外，还满足了当前节能、高效的要求。微型注塑机是注塑领域内的一个分支，正在不断向高精度、高功能需求方面发展。只有对模具、材料以及设备等各个环节进行严格的控制，才能够不断适应当前市场发展的需求。