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作為一種革新的精密注塑件技術(shù)，微發(fā)泡注塑件成型工藝突破了傳統注塑件的諸多局限，可顯著(zhù)減輕制件的重量、縮短成型周期，并極大地改善了制件的翹曲變形和尺寸穩定性。尤其在生產(chǎn)高質(zhì)量要求的精密制品上，該工藝更是獨具優(yōu)勢，已經(jīng)成為加工商生產(chǎn)輕質(zhì)精密部件時(shí)的一個(gè)重要選擇。 原材料價(jià)格不斷飆升，對制造相對低廉的亞洲市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的沖擊，很多加工商已經(jīng)開(kāi)始意識到，即使在中國也不再是廉價(jià)制品的產(chǎn)地。但是另一方面，為了占據有利市場(chǎng)先機，越南、印尼和其他一些國家的供應商卻又不得不通過(guò)削減價(jià)格的方式適應消費者的需求。 然而，隨著(zhù)產(chǎn)品越來(lái)越復雜，制件的公差要求和表面外觀(guān)質(zhì)量要求也越來(lái)越高，采用傳統的注塑件加工技術(shù)生產(chǎn)這些制件，往往會(huì )出現多種質(zhì)量問(wèn)題，如制品存在較大的內應力、由于收縮不均而導致產(chǎn)品變形等，達不到要求的品質(zhì)或成本要求?？梢哉f(shuō)，塑料加工商遇到了前所未有的挑戰，他們迫切需要尋求新的加工技術(shù)來(lái)改變現在的困境。 近年來(lái)，一種新技術(shù)——精密注塑件成型技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。這種技術(shù)可以將制件的生產(chǎn)尺寸精度控制在0.01～0.001mm之間，有時(shí)甚至能夠達到0.001mm以下。與傳統的注塑件工藝相比，由該技術(shù)生產(chǎn)的制件具有良好的力學(xué)性能以及尺寸穩定性，而且制件的尺寸精度和重復精度高，公差范圍小。 由于其自身的多種性能優(yōu)勢，加上塑料加工領(lǐng)域的“突變”，為該技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展空間。目前，在對制品規格要求很高的醫療和電子電器領(lǐng)域，精密注塑件成型已經(jīng)發(fā)展成為一種非常成熟和完善的注塑件工藝。近年來(lái)，隨著(zhù)汽車(chē)市場(chǎng)的異軍突起，司機們在尋找油耗更小的汽車(chē)的同時(shí)，也更需要配置高精度的汽車(chē)配件和修飾件，而這些精密部件的生產(chǎn)同樣離不開(kāi)精密注塑件成型工藝。 在這些領(lǐng)域中，Trexel公司的MuCell微發(fā)泡成型工藝表現得尤為突出，也是精密成型技術(shù)中發(fā)展最快、應用最廣泛的成型技術(shù)之一。該成型工藝主要靠氣孔的膨脹來(lái)填充制品，并在較低且平均的壓力下完成制件的成型。微發(fā)泡成型可分成三個(gè)階段（如圖1所示）：首先，將超臨界流體(CO2或N2)溶解到熱融膠中形成單相溶體，并在一定的恒定壓力下保持下來(lái)；然后，通過(guò)開(kāi)關(guān)式射嘴將單相溶體射入溫度和壓力較低的注塑件模具型腔中，形成微發(fā)泡產(chǎn)品。由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩定性，從而在制品中形成大量的氣泡核，這些氣泡核逐漸長(cháng)大生成微小的孔洞。發(fā)泡后的制品橫切面放大圖如圖2所示，可以看到制件的表層還是未發(fā)泡的實(shí)體層，這是由于注塑件模具溫度較低，表面樹(shù)脂冷卻迅速，細胞核沒(méi)有成長(cháng)的時(shí)間而導致的。 傳統的注塑件工藝都需要采用較高的模內壓來(lái)完成注塑件，但是，此時(shí)較高的壓力點(diǎn)往往會(huì )使得制件由于承受較大且不平均的壓力而發(fā)生破裂。相比之下，MuCell微發(fā)泡成型工藝不需要依靠機器的不斷保壓，即可實(shí)現熔體的順利填充，因此大大減少了產(chǎn)品的內應力，并保證了產(chǎn)品不同位置的平均收縮，有效提高了產(chǎn)品的尺寸穩定性，還顯著(zhù)減輕了制品的重量，消除了飛邊。另外，該工藝所配備的注塑件模具不需要進(jìn)行反復精調，只要在運行正常的情況下，就能夠保證注塑件成型的質(zhì)量。 Trexel公司總裁Dave Bernstein介紹說(shuō)，MuCell微發(fā)泡成型工藝加快了充模和冷卻的速度，同時(shí)去掉了保壓過(guò)程，有效改善了制件的成型周期。同時(shí)，該工藝還使得注塑件生產(chǎn)朝著(zhù)自動(dòng)化的方向發(fā)展，更有利于提高生產(chǎn)效率。 精確控制尺寸 “如果你的工注塑件加工繼續留在歐洲或北美，那么就必須盡量地縮減成本，”Dave Bernstein說(shuō)，“而且要想實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn)，加工商必須嚴格控制制件的公差?！倍鳰uCell微發(fā)泡成型工藝可將制件的公差控制在要求的區間范圍內，保證制件的尺寸穩定性。對于注塑件模具開(kāi)發(fā)的前階段，這還能夠減少注塑件模具設計的反復修改，節約生產(chǎn)成本。 以生產(chǎn)一個(gè)高32.43cm、寬87.33cm和長(cháng)191.50cm的注塑件模具為例（，分別采用傳統的注塑件工藝和MuCell微發(fā)泡成型工藝來(lái)生產(chǎn)該注塑件模具，并由此獲得一組實(shí)心制件和一組微發(fā)泡成型件。在長(cháng)、寬、高方向上對兩組制件進(jìn)行測量，通過(guò)對比發(fā)現，MuCell制件在各方向上都具有更小的尺寸偏差，而且具有較強的控制尺寸的工藝能力。最近，一家日本客戶(hù)采用MuCell工藝生產(chǎn)出了一種小型打印機的支架。這是一種重量非常輕的部件，可在打印機的表面來(lái)回移動(dòng)，因此，對制件的重量和公差要求非常高。Bernstein表示，采用該工藝進(jìn)行生產(chǎn)后，“該部件的成本、精密度、重量以及成型周期都得到了改進(jìn)?！睋榻B，該部件的公差僅為30μm。 改善翹曲變形 翹曲變形是傳統注塑件生產(chǎn)中常見(jiàn)的較難解決的制品缺陷之一，它主要是制品由于應力和收縮不均勻而產(chǎn)生的。由于在整個(gè)MuCell微發(fā)泡成型工藝中，制件始終處于平均的壓力下，保證了不同位置的均勻收縮，使得這一問(wèn)題得以解決。以導紙板為例（如圖5所示），采用傳統的注塑件工藝所得的實(shí)心制件的翹曲變形程度為0.807mm，而采用MuCell發(fā)泡成型工藝得到的制件其翹曲變形程度僅為0.429mm，比前者提高了47%。另一個(gè)典型的應用實(shí)例是，采用該工藝來(lái)生產(chǎn)汽車(chē)上的牽引控制連接器外殼（如圖7所示）。該部件采用的是30%玻璃纖維增強的PBT材料，該材料在增強后由于橫縱方向上的收縮率不一致，因此，采用傳統的注塑件工藝進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，非常容易發(fā)生翹曲變形。從圖8中可以看到，實(shí)心制件的變形程度為1.1cm，而采用MuCell微發(fā)泡成型得到的該部件的翹曲變形情況有了顯著(zhù)的改善，其翹曲變形程度僅為0.27cm，較前者降低了約75%。8 采用兩種注塑件工藝得到的汽車(chē)部件的翹曲變形情況減輕重量 MuCell工藝在減輕重量方面的優(yōu)勢也是顯而易見(jiàn)的。選用PBT、填充尼龍和ABS等不同樹(shù)脂材料來(lái)生產(chǎn)制件，該工藝能夠在保證制件結構強度不發(fā)生很大變化的前提下，將其重量減少10%以上。通過(guò)表2可以看出，不同材料制得的微發(fā)泡成型件的重量均比由相同材料制得的實(shí)心制件低。與結構發(fā)泡不同，MuCell的微孔結構更加規整，同時(shí)微孔的分布也更加均勻?！皩τ谛⌒偷谋”谥破?，MuCell微發(fā)泡成型工藝的注射速度非?？?，而且晶核都是瞬間形成的，”Bernstein說(shuō)，“因此，這些微孔并不會(huì )出現加工商所不愿看到的微孔融合的現象?！?值得一提的是，聚碳酸酯材料雖然可以得到很好的微發(fā)泡，但是由該材料制得的制件會(huì )出現抗沖擊強度下降的情況，目前還不適用于該工藝。除此之外，MuCell微發(fā)泡成型工藝可適用于目前幾乎所有的熱塑性材料。 據Bernstein介紹，Trexel公司已經(jīng)對多種材料進(jìn)行了試驗。Bernstein表示：“我們同時(shí)還在開(kāi)發(fā)和試驗更多可以用于該技術(shù)的新材料，包括高溫尼龍、聚砜和熱塑性聚氨酯等，而且由此獲得的結果也令我們非常興奮?！?來(lái)源：現代塑料