注塑成型技术全解析:多种材料适用,技术选择难题待解

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注塑成型是一种极为常见的工艺,然而这工艺并不简单。它可用于生产塑料零件,如今在金属成型方面有应用,在陶瓷成型方面也有应用,在泡沫等材料形成方面同样有应用。关于此,关键问题是,技术数量众多,可选择的却很难。每种注塑技术背后都存在特定的适用场景,每种注塑技术背后还存在特定的成本结构,每种注塑技术背后也存在特定的性能差异。要是不了解这些差异,那么在项目初期就很容易做出错误决策,最终会对整个产品生命周期的质量产生影响,会对整个产品生命周期的效率产生影响,还会对整个产品生命周期的利润空间产生影响。

这里会引领你全面知晓各类注塑技术的原理,各类注塑技术的适用材料,各类注塑技术的典型应用以及各类注塑技术的选择建议,助力你于面对多种成型方案之际作出更为明智的判断。无论你正准备开发模具,无论你正准备启动量产,又或者你正准备优化现有项目,这份指南都值得收藏。

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什么是注塑成型技术?

注塑成型是制造工艺里常见的一种,其原理并非多么复杂,把加热使其融化的材料以类似“注射”的方式注入一个模具当中,等材料冷却之后开始凝固,此时就变成了所需要的产品或者零件,模具内部呈现的形状,决定了最终产品的外部模样,为了使材料能够顺利填满整个模具,并且保证产品具备足够的结实程度,注射过程里通常会施加高压。

有这样一种工艺,它看起来貌似简单,实际上已然拥有150多年的历史了。早在1872年的时候,美国的Hyatt兄弟发明出了第壹台注塑机。自那之后,注塑技术持续不断地演进着,如今已经能够达成极为精细、快速且高效的生产状态了。

技术不断发展着,注塑早就不只是跟塑料有关的事了,如今微型注塑出现了,另外还有金属注塑,包括多材料同时注塑,以及自动化生产这类创新,它们在电子行业获广泛应用,在汽车行业也获广泛应用,在医疗行业获广泛应用,在消费品行业获广泛应用,甚至在玩具行业也获广泛应用,正是因为它具备多样性,还具备灵活性,所以注塑成型成为现代制造里不可或缺的核心技术之一 。

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专业注塑技术:不仅仅是“把塑料打进模具里”

尽管注塑成型基本原理比较简单,不过针对不同产品的设计以及性能需求,制造业已然开发出好多“专业版”注塑技术,这些技术存有各自特点,不但提高了成品的质量与功能性,且能够适应更为多样的材料以及复杂结构,以下是若干常见且实用的专业注塑方式:

1. 气体辅助注塑成型:帮塑料“呼吸”的技术

按其名称含义来理解,这项技术在注射大概70%至80%的塑料之后,会借助专门设计好的气道来注入压缩空气,一般这压缩空气是惰性气体,接着把塑料朝着模具的边缘推去,使得塑料顺着型腔壁分布得均匀 。

这不但能够制造出具备中空结构的零件,而且还可以优化材料在复杂形状里的流动状况,像是角度极深的区域。最终的成品更具轻盈感、表面愈发光滑,并且还更能节省材料。

2. 包覆成型:让两种材料“天衣无缝”结合

包覆成型的原理,是将两种不一样的材料,压制成为一体,举例来说,一些工具的手柄,会在坚硬的塑料外壳之上,包裹一层柔软的橡胶,以此让手感变得更加舒适。

做需要防滑的零件,这种方式适合,做需要减震的零件,这种方式也适合,做需要密封的零件,它同样适合,比如牙刷柄,比如厨房刀具把手,又比如电动工具外壳 。

3. 嵌件成型:把金属直接“嵌进”塑料里

在注塑之前,把预制好的部件,例如金属插脚,放进模具,然后一起去进行注塑,这种情况被称作嵌件成型。它就如同在成型进程当中顺便完成了“组装”,常见于电源插头或者需要机械强度的部件里边‍。

关键在于,金属要选得恰当,塑料也要选得切合,嵌入的位置得设计得精确,嵌入的方向同样得设计得精确,如此这般这才能确保牢固,进而保证耐用。

4. 水辅助注塑成型:用水“冲”出空心结构

类似气体辅助,这种技术是,在塑料注入之后,借助高压水流去“取代”模具内部的一部分体积,进而形成中空结构。

它能够制造出具备壁厚均匀特点的空心产品,其空心产品的内表面是光滑的,像汽车的扶手、水管或者椅子腿这类物品,冷却的速度比较快,生产的效率相对而言也更高。

5. 可熔芯注塑成型:制造“做完再溶掉”的模具

产品的结构倘若太过复杂,以至于无法运用常规性的可拆芯,那么便能够采用此种方式,先制作出一个能够溶解的芯,像运用可熔材料去制作,在注塑完成之后,再将这个芯溶掉或者融化掉,进而留下所需的内腔。

这种方法适合用于部件制造,部件带有弯曲管道,部件带有底切结构,比如汽车发动机歧管那种部件,比如复杂的医疗设备组件那种部件。

6. 结构泡沫注塑成型:轻量又结实的“海绵芯”结构

此方法把发泡剂跟塑料相混合,将其注入模具,于内部形成类似蜂窝的多孔结构,然而外层依旧是光滑且坚固的。

它可以减轻重量,它还能保持强度,它很适合制造厚壁的部件,它很适合制造大体积的部件,像汽车内饰板,像工业外壳等,常用材料包含ABS,常用材料包含聚丙烯,常用材料包含PVC等。

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不同材料,不同玩法:按材质分类的注塑技术

注塑成型时,材料并非仅是“融了便行”,每种材料都存在自身的“脾气”,像流动性、冷却速度、受热稳定性等,这些特性会对成型过程能否顺利产生直接影响,还关乎产品最终的质量与性能,所以制造商常常依据材料类型挑选适宜的注塑方式,以此提高效率、减少缺陷,使产品更稳定可靠。

以下是几种常见的按材料分类的注塑技术:

1. 热塑性注塑成型:蕞常见也蕞灵活的方式

热塑性塑料就是注塑界那所谓的“万能选手”,它加热之时会出现熔化的情况,冷却之后又能够迅速地固化,并且还可以多次进行加热进而再次被利用,此类材料涵盖了ABS、PP、PC以及PE,其被广泛应用于包装领域、汽车零件方面、电子设备范畴、航空配件范围甚至是透明原型等领域 。

对制造者而言,仅需备好恰当的热塑性原料颗粒,大体上便能够借助常规注塑设备,实现快速生产。

2. 热固性成型:一旦定型,永不回头

热固性塑料,其分子结构有着更为“坚决”的特性,当对其进行一次加热时,便会引发不可逆的化学反应,进而形成坚硬且具有耐高温性质的结构,相较于热塑性塑料而言,它们一旦完成定型,就不再能够被熔化 。

热固性材料,诸如环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯等,适宜用以制造部件,这些部件强度高、耐热性好,像电气绝缘件、耐磨外壳等,适用于对结构稳定性有高要求的工业用途。

3. 液态硅胶成型(LSR):柔软、耐用又卫生

一种名为LSR也就是Liquid Silicone Rubber的材料,其流动性极为出色,适合用于注塑出具备弹性良好、耐高温以及耐老化特性的零件,该材料的成型过程为把液态基础聚合物与固化剂进行混合,之后注入模具,在高压状况下快速固化从而形成弹性体 。

这种工艺很是适宜运用在那医疗密封件上,它也适合用于婴儿奶嘴,还适用于感应器包胶,并且适用于减震垫圈等这类对柔性以及安全性有着要求的产品中。

4. 金属注射成型(MIM):把金属“注射”出来

将细微的金属粉末与粘结剂混合,这一混合后的物质,通过注塑方式,被压入模具,之后经过脱脂处理,再经过高温烧结,最终得到坚固耐用的金属零件,而注塑并非塑料所专有,金属注射成型(MIM)也是如此。

制造结构复杂尺寸较小的金属部件采用这种方法适用,像医疗器械,电子产品零件,牙科工具还有枪械配件等,具备高精度,高强度连同批量一致性好的优势。

5. 陶瓷注射成型(CIM):精密陶瓷的量产利器

陶瓷注塑属于一种特殊技术,此技术先是把陶瓷粉末跟粘合剂进行混合,之后将其注入模具,等其固化以后,再借助高温烧结,把粘合剂去除掉,进而让陶瓷颗粒结合起来形成形状。

种技术能够被用于制造陶瓷产品,像半导体绝缘件,还有传感器壳体,以及喷嘴,另外还有工业配件,甚至艺术装饰品等,这些要制造的陶瓷产品对尺寸精度要求极高,同时对耐磨性要求也极高。

依据材料区分的这些成型方式,不但将注塑工艺的适用范畴予以拓宽,还使得产品性能能够更精确贴切地契合使用需求。无论你制作的是塑料,或是金属,又或者是陶瓷,只要正确挑选了材料,那就等同于选对了注塑路径。

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高精度·高效率:这些先进注塑技术正悄悄改变制造业

制造业对零件精度需求持续提升,对复杂结构需求持续提升,对多材料组合需求持续提升,在此情况下传统的注塑工艺也在不断升级,以下这些先进的注塑技术,正在助力各行各业达成更高质量的生产目标,正在助力各行各业达成更高效率的生产目标。

1. 薄壁注塑成型:为“轻薄”产品而生

所谓薄壁成型,从名称含义来讲,是旨在生产壁厚极薄的塑料件,其关键之处在于一个称作“流动长度比”的参数,即模具内塑料流动的距离与壁厚的比值,普通注塑的该比值通常处于20:1,然而薄壁技术能够达成50:1,这表明材料能够在更为狭窄的通道里流动得更为长远。

这种技术尤为适用于手机外壳,适用于包装盒,适用于一次性餐具等这类对轻薄以及对精致有着较高要求的产品,对模具的精密度要求更高,对设备的注射速度要求同样更高。

2. 微注塑成型:做得小,还要做得精

极微小塑料部件制造采用微注塑技术,其宽泛应用于医疗设备,像微导管,用于精密光学组件,若镜片垫圈,还用于电子元件,似微型开关 。

这类产品常常对尺寸有着极高要求,对精度有着极高要求,对批量一致性有着极高要求,所以需要运用专门的微型注塑设备,还需要运用高精度的电火花加工即EDM来制造模具,或者运用数控机床也就是CNC来制造模具。

3. 高压注塑成型:适合“硬骨头”级复杂设计

产品设计存在特别复杂的情况,有着较多细节,公差很严格,这时高压注塑成型能够发挥作用,注射压力处于500至2000巴之间,相比常规注塑要高出很多。

凭借这种方式,熔融材料得以更优地填充模具,哪怕是极其细小或者纹理繁杂的区域,也能轻松应对。不过,存在的缺点是,模具必须具备更强的耐用性,像采用高强度工具钢的时候,成本会稍微偏高。

4. 低压注塑成型:适合小批量、原型开发

这是一种工艺,它叫低压注塑,其特点是以稳为主,注射压力相当低,此压力介于1.5到40巴之间,凭借如此低的此注射压力,能对材料流动实现更好控制,而且重复性极佳,这种工艺方式适合用于制作的东西是原型样件,或者是小批量试产,又或者是对结构强度要求不高的产品。

它所需的模具简单且耗能低,虽说成型速度比高压要稍微慢那么一些,可是整体成本居然反倒会比较有优势 。

5. 立方体注塑(旋转模具):一模多用,效率翻倍

立方体注塑运用一种能够旋转的“立体模具”,该模具的每一面都能够开展注塑,此方式的最大优点在于能够在同一台机器上持续完成多个部件的成型,从而显著提高产量。

模具常常与电动转盘或者液压系统相配合,从而实现自动旋转,它适宜被运用在高节拍以及高效率的生产场景当中,举例来说像电子产品外壳或者多步骤的塑料组件这种情况 。

6. 双色注塑:让产品一次成型就“有层次”

采取在同一模具之内依次分别连续注入两种之间存在差异或不同的材料(颜色亦是如此),仅用一回就可以完成的一种得以成型的技术,被称作双色注塑、又叫作多材料注塑。经由这种方式所生产制造出来的产品,不但其结构呈现为一体的状态,而且还能够同时兼顾产品的外观以及功能,像是软硬相互结合、彩色彼此搭配这样的情况 。

与包覆成型不一样,双色注塑是于一台设备之上“一气呵成”,当中不存在停顿,不存在转移,效率更高,粘合更牢。

7. 共注射成型:多层结构,一次搞定

该项技术可用于制造由多层材料构成结构的部件啦,特别是在包装领域极为常见呢。比如说呀,瓶子的外层运用透明塑料,而内层采用防潮或者防氧化的材料哟,如此这般既具备美观性还能够延长保质期呢。

操作时,一般先是往里面注入位于外层的材料,接着再往里面注入处于内芯的材料,最终造就出一件有着“外刚内柔”或者“内核保护”特点的产品。

这种技术,呈现着时下注塑的“高级玩法”。要是你正思索产品轻量化,或者结构优化,又或者美观度提高,知悉且选用恰当的先进注塑形式,能给你的项目带去极大的额外价值。

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颜值与功能兼顾:注塑成型也能“美出圈”

不仅现代制造来讲求外观美感跟多材料融合,还要求产品功能可靠、结构合理,为了在提升效率之际让产品更有那样的“设计感”以及如此的“层次感”,以下几种注塑技术随之产生了,它们使得产品在成型的进程当中就达成了装饰、标签乃至多种材料的集成,既省时又省事。

1. 模内装饰(IMD):从模具里“长出”好看的外壳

模内装饰(IMD)是一种技术,这种技术能让产品表面自带图案。在塑料熔化之前,设计好的装饰膜(类似贴纸)就已经被放进了模具中。当熔融塑料注入之后,这层膜会被紧紧“贴合”在外表面,并且会一起冷却成型,形成牢固又美观的图案。

特别适用于制造花盆、电器外壳、仪表面板等这类需要外观装饰的产品的是这种方式,图案是和产品一体化成型的,所以不会脱落、起皮,耐用更出色,耐用性也更好。的,因此不会脱落、起皮,耐用性也更好。

2. 模内贴标(IML):不仅装饰,还能标识内容

模内贴标也就是IML,它跟IMD极为相像,然而用途存在稍稍的差异,IML主要是针对在产品成型进程里,把预先印好图案或者文字的标签“嵌”入产品之中 。

在食品包装盒,化妆品容器,电子产品等场景中它都是常见的,它让产品的品牌感获得了提升,它还让后续贴标的工序得以减少,像你所看到的那些有着精致品牌标的塑料罐,还有键盘按键图标,其中多数运用的都是这种技术 。

3. 多组分注塑成型:多材料、多颜色,一次搞定

这是一种注塑工艺,这种工艺能在同一个模具里,注入多种材料,或者注入多种颜色。比如说,有一个儿童牙刷的手柄,这个手柄可能是由硬塑料构成了骨架,其外层是彩色的软胶防滑层。传统的做法是,先进行注塑骨架,然后再用二次加工的方式,加上软胶;而多组分注塑则能够在一次循环之中,完成整个的结构,大大地提高了效率。

注塑成型技术原理_注塑成型适用材料分类_注塑成型和冲压

这项技术,能减少装配时间,还可让不同材料间结合得更牢固,常被用于玩具,用于工具手柄,用于汽车按钮等多种多样的应用场景。

提升产品美感方面,技术带来改变。实现功能性标识方面,技术实现变化。将多个材料合为一体环节,技术产生转变。这些改变让注塑不再只是单纯的“塑形”,而是迈进了美学与工程融合的新进程,进入了美学与工程融合的新阶段。

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冷流道还是热流道?注塑中的“高速通道”怎么选

在注塑成型这个过程里,熔融材料要流进模具型腔,在这之前,它必须先经过一个通道,这个通道叫做流道系统。这段“旅程”有着特定的设计方式,这种设计方式,会对材料的利用率产生直接影响,也会对产品的一致性产生直接影响,还会对制造成本产生直接影响。

根据是否持续加热,流道系统分为两类:冷流道 和 热流道。

冷流道系统,其结构简单,适合少量生产,冷流道是最为传统的一种方式。

它仿佛是一段过道,这段过道是“未加热”的,熔融材料在流过它的时候,会逐渐降温,进而开始凝固。

这种方式,其结构简单,造价低,然而存在一个缺点,即流道部分的材料会与产品一同凝固,每次生产之后,都需要进行切除、清理,甚至回收再利用,这会造成一定的浪费,所以,它更适宜用于小批量或原型开发,针对对成本控制要求较高,而对效率要求不高的项目 。

热流道系统:高效低废,适合大批量制造

热流道在流道通道里设置了加热元件,熔融材料在抵达模具型腔之前一直保持高温不会凝固,这如同给材料设置了一条“恒温高速通道”。

它的优势显而易见:

不过,热流道的系统结构更为复杂,模具的初始投资更高,适合大批量的生产,或者,这类热流道适合高精度要求的应用。

简单对比总结如下:

对比维度

热流道注塑成型

冷流道注塑成型

温度控制

始终加热,保持熔融

不加热,材料在流道中会凝固

材料浪费

几乎无浪费

有凝固废料,需要切除处理

系统复杂度

结构复杂,需要加热与温控元件

结构简单,维护容易

适用场景

大批量、高精度、热敏材料

小批量、原型制作、成本敏感型项目

初始成本

相对较低

选取恰当的流道系统,实际上便是于效率、成本以及产品要求之间寻觅平衡,要是你的项目属于长周期、大批量,热流道通常更具性价比,要是属于样品测试或者短期订单,冷流道亦是一种灵活的选择。

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反应注射成型:用化学反应“长”出坚固零件

反应注射成型,也就是RIM,是一种成型技术,这种技术利用化学反应制造塑料部件。它有特别之处,并非把一种塑料熔化后注入模具,而是把两种不同液态原料,通常是多元醇和异氰酸酯,混合后注入加热的模具中,在模具里它们发生快速反应,形成坚固、轻盈的塑料结构。

这个过程,并不需要很高的温度,也不需要很高的压力,然而,却能够制造出形状复杂的部件,并且,这些部件结构稳定,所以,这个过程非常适合用来生产大型的一体化产品。

RIM 的应用范围非常广泛,例如:

这项技术,结合了轻量化优势,结合了强度高优势,结合了灵活设计优势,是许多制造行业青睐的工艺之一。

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高光泽注塑:打造光亮如镜的外观

倘若你见识过汽车内饰,或者医疗设备表层,亦或是高端家居用品上面,那种呈现为光滑状态,并且富有光泽的表面,那么它们极有可能是借助“高光泽注塑成型”这种方式制造而成的。

这种技术的关键之处在于,模具本身得经过精细打磨处理,模具本身还得经过高抛光处理,如此一来塑料在注入的时候就行复制出镜面般的光滑表面。高光泽表面不只是具备好看的特点,高光泽表面还能够带来更好的触感,高光泽表面还能够带来易清洁性,高光泽表面还能够带来更高的视觉档次。

不过,要达成这样的成效,除去精密模具之外,还得运用流动性较好、性能出色的塑料原料,像是ABS ,或者PC ,又或是PMMA 。另外说来,还应当留意以下要点 ,

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旋转成型:为大型中空产品量身打造

塑料成型方式里有一种旋转成型,它特别适合去制造大尺寸物体,还适合制造中空产品,像水箱,像油罐,像儿童滑梯等 。

其原理是十分直观的,先是把塑料粉末装入到模具当中,接着对模具进行加热,随后让模具进行旋转,伴着温度不断升高,塑料渐渐开始融化,进而被离心力均匀地“甩”朝着模具内壁,待冷却之后就形成了厚度保持一致、结构显现完整的中空制品。

这种方法的优点包括:

然而,旋转成型存在着一项限制,那便是生产周期相对而言较长,所以它更适宜于从事中小批量生产的情况,或者是针对对模具投资成本较为敏感的项目 。

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注塑技术无处不在:这些行业都离不开它!

以下是注塑技术在几个关键行业中的典型应用:

1.汽车行业:轻量化与高性能兼得

汽车制造里,注塑成型起着极为关键的作用它能使零部件更质地轻盈且更具耐用性,还能够助力减少燃油消耗,进而提升驾驶体验。

2.电子产品:小巧精密,性能可靠

在手机之中,注塑成型技术能够快速地生产小型部件,且能高精度地生产小型部件,在电脑等消费电子里,注塑成型技术可以提升整体性能,注塑成型技术还可以提升装配效率。

3.消费品:外观好看,用起来还耐用

到儿童玩具,注塑模具能批量制造日用品,从厨房用品,这些日用品外形美观,结实耐用。

4.医疗器械:安全、精密且可控

医疗行业,其所要求的精度是极高的哟,并且该行业对于安全性的要求也是极高的呢,而注塑成型这种方式呀,它能够满足生物方面的相容性这一特殊需求哟,同时它还能够满足微尺寸控制这一特殊需求呢。

11Eleven

如何为您的项目挑选合适的注塑技术

在当下多样的注塑技术里边,制造者有了极大的设计自由,不过这也意味着得依据实际需求,认真权衡哪种技术最契合您的产品,不管是追求更佳的品质、更高的效率,抑或是控制成本,选对技术都是关键。

以下是几个在选择注塑成型工艺时必须考虑的核心因素:

1️.材料类型:先看“你要用什么”

存在不同材料,其对于加工方式有着各自不同要求,譬如有热塑性塑料诸如ABS、PP,适宜于标准注塑,然而像聚氨酯这类材料,却更适配反应注射成型也就说是RIM 。

建议:明确您的原材料种类,并查找其匹配的注塑技术。

2️.生产量:批量大小直接影响选择

要是你打算进行大批量的生产,那么标准注塑或者气体辅助成型会是具备高效特质且称得上划算的一种选择。要是仅仅是少量的试产或者开发原型,转而更适宜去选择微注塑或者低压注塑。

建议:评估您的生产规模,平衡工艺难度与经济性。

3️.设计复杂度:复杂结构要靠专业技术

要是您的产品其结构呈现复杂之态,且带有细节部位尽显精密情况者(诸如那类存在镂空,有着深腔,还有倒扣状况的),那就得去挑选能够胜任该项工作要求的技术,举例来说:

建议:结合产品设计图,评估哪种工艺能精确呈现细节。

4️.成本控制:便宜的不一定适合

不要被“成本低”给迷惑了,复杂的项目要是选错了技术,那可能会因为良品率低,或者是返工多,结果反而变得更贵了,重点在于找到成本以及质量的平衡点。

建议:综合考虑模具成本、生产效率和蕞终单件成本。

5️交付周期:时间紧,就别选慢工艺

有些高精度制作的模具,制作周期持续良久,还有采用特殊工艺的,比如水辅助注塑这种工艺,制作进程也是久久延续。要是项目规定的时间紧迫得很,那么建议挑选标准的成型技术或者快速的成型技术。

建议:明确项目时间节点,选择能如期交付的技术路线。

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结论

我们探讨了好些注塑成型技术,这显示出每一种技术拥有其特有的生产能力以及材料偏好。运用恰当的技术,制造商能够以具备竞争力的价格大规模生产相同的产品。与此同时,思索您的最终需求、材料种类、设计复杂性以及项目时间表能够引导您做出选择。

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