粉末注射成型行業的案例
Moldex3D模流分析之粉末注射成型模塊模擬
粉末注射成型（PIM）為傳統射出成型的重要衍生制程，其提供另一種解決方案，用以生產由金屬或陶瓷材料所制成的高精度產品。金屬粉末注射成型制程被廣泛應用于消費性電子與信息工業領域，而陶瓷粉末注射成型制程則主要用于汽機車與醫療產業。粉末注射成型與傳統射出成型的主要差異在于備料（feedstock）。在粉末注射成型中，粒狀備料是由金屬或陶瓷粉末和高分子黏著劑兩種材料混合而成，其粉末體積通常為40%-60%。金屬或陶瓷粉末是形成最終產品的主要原料，但一般很難被加工，因此藉由黏著劑如塑料或蠟以降低粉末的黏度，以利將粉末注入模穴中。
粉末注射成型制程包含四項基本步驟：(1) 制備含有所需粉末的備料；(2) 備料經射出成型成為生胚；(3) 脫脂以移除生胚中的黏著劑；(4) 燒結剩余的粉末結構以得到最終產品。一般而言，燒結后發現的塑件缺陷多在射出成型過程中就已形成，例如：蠟痕、頂針痕、分模線等，這些缺陷并不能在脫脂或燒結過程中減少或消除。在金屬粉末注射成型工業中，黑線（black line）是由于粉末－黏著劑的相分離現象而在塑件表面產生的缺陷，常發生于高速與高壓的射出成型制程中，此相分離現象會影響生胚的質量，對于燒結過程中的翹曲與機械性質都非常重要。因此，如何預測模具充填時的粉末濃度是必須重視的課題。
Moldex3D 粉末注射成型模塊功能導覽
Moldex3D粉末注射成型模塊（PIM）能仿真三維粉末注射成型制程，包含金屬與陶瓷兩種粉末。粉末注射成型充填的一般概念多數承襲于傳統射出成型制程模型，這兩者的主要差別在于射入模穴的材料復雜程度。Moldex3D粉末注射成型模塊能提供充填階段時的粉末濃度分析結果，以觀察粉末－黏著劑的相分離現象。
注意：Moldex3D粉末注射成型模塊支持solid與eDesign網格模型。
1.
展開 金屬粉末注射成形——MIM成型工藝與產品設計
金屬粉末注射成形——MIM成型工藝與產品設計
Moldex3D仿真分析之粉末注射成型制程復雜形狀產品
為什么使用粉末注射成型(PIM)模擬?
粉末注射成型(PIM)技術起源于1973年，利用金屬或陶瓷粉末加上一定量的黏著劑(binder) 共同組成置備料(feedstock)。 粉末注射成型置備料可以透過射出、脫脂與燒結等程序后，可以做出各種產品。粉末注射成型透過單一的加工制程直接做出復雜形狀的產品，適合大量制造，已經廣泛使用于各種產業。
挑戰
? 產品表面及外觀質量
? 有效的降低體積收縮、翹曲、黑線 (不均勻的粉末濃度)的效應，達到高燒結產品的質量需求
? 黑線現象和粉末與黏著劑的相分離以及低粉末濃度區域有關
Moldex3D 解決方案
? 模擬由粉末及黏著劑組成的流動行為
? 預測潛在的缺陷，例如翹曲或黑線等問題
? 評估在粉末濃度區域的剪切效應
? 評估粉末與黏著劑的最佳混合比例
? 計算原料的性質
? 成型條件優化，例如溫度及充填速度等
應用產業
? 汽車
? 機械
? 醫療
? 消費性產品
展開 一文了解氣體輔助注射成型
由于注射點的數量減少,所以波紋和熔接線也相應減少.
降低生產成本
由于減少了壁厚,因此降低了零件成品的總重量.
由于壁厚較小,因此縮短了冷卻時間和循環時間.
由于降低了鎖模力和注塑保壓壓力,能源消耗成本降低.
由于零件的集成化,從而降低了裝配成本.
降低投資成本
由于注射壓力較低,因此可以降低注塑機的鎖模壓力,可使用噸位較小的注塑機.
由于注射壓力較低,從而減少模式具制造成本.
由于注射壓力較低使模具的損耗減少,從而降低了維修成本.
你了解三段注射成型工藝嗎？
普通二段成型工藝
為了解決復雜的注塑問題以及生產穩定，注塑成型工藝應該：
盡量減少每模之間的差別
工藝穩定
材料成型時粘度一致
每模切換位置以及切換時材料的粘度一致
為了保持這種穩定，注射階段通常使用速度控制，速度越快，材料粘度越低。當注射到95%~99%時，切換為保壓，此時應使用壓力控制。
在注射到95%~99%時，模具型腔末端還未完全充滿塑料，但模具型腔內的塑料同時開始冷卻收縮。也就是說，V/P切換非常不穩定。
三段成型工藝
與兩段成型工藝一樣需要保持工藝的穩定性，除此之外，三段成型工藝的特點是：將切換點略微提前，注射完成進入補縮階段，直到填充型腔至99%轉保壓。保壓只是為了抵住型腔內的壓力，直到澆口封閉。
這樣，形成一個新的工序：注射階段（速度控制）、補縮階段（速度控制）和保壓階段（壓力控制）。補縮階段覆蓋了不穩定的切換動作，使得成型工藝更穩定。
展開 金屬粉末射出成型(MIM)
公司（目前該公司仍存在），該發明講述以MIM 工藝制作鈮合金作為火箭推進器的后燃氣噴嘴，由于材料耐高溫、質地硬且難以成型，以MIM 工藝成功的完成大量制造的任務，在2011 年起由于手機與智能手機的剛需，MIM 工藝才在誕生至少近40 年才得以出頭天。目前在網上已經有大量的資料說明MIM 工藝的程序，不過我認為邱博修改的歐洲EPMA 的流程圖更為清楚和傳神，如圖1 所示。
圖1：由邱博士修改自EPMA 的MIM 工藝流程圖
其中，主力成型設備是ACMT 協會和ASM 雜志經常提及的射出成型機（射出機、注塑機或稱啤機，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945 年二戰之后才開始大量的流行，但因為塑膠原料的進度使射出技術也日新月異的推進，而金屬射出成型自然是藉由射出技術所擴展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質就變得非常重要，正好我在學生生涯的學習都派上用場。
兩個靈魂──喂料與模具MIM 最重要的兩個靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機，這是近五年與邱博到處當顧問服務客戶所得到的重要說法，如下說明。
喂料(Feedstock)喂料是由金屬粉末（固體顆粒）與黏結劑（高分子聚合物），這是MIM 工藝采用和塑膠射出工藝一樣的方式，利用砲筒的加熱以溫度改變高分子聚合物的相由固轉液的特性，且此時液相的黏結劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動并填充到模具的模穴中，來獲得設計過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結獲得金屬的零件。因此，金屬粉末的粒度分布、形狀和面貌與黏結劑成分的比例設計有絕對的關系。
展開 聚甲醛注射成型工藝分析
注射壓力：
注射壓力的大小主要取決于聚甲醛（POM）的熔融流動性，流道、澆口的厚度和寬度，以及塑料制品的厚度等因素。通常為40～130Mpa，對于厚壁制品，注射壓力可取小值，反之薄壁制品則應取大值。
注射速度
常見為中速偏快，過慢易產生波紋，過快易產生射紋和剪切過熱。
背壓
越低越好，一般不超過200bar
滯留時間
如設備沒有熔膠滯留點，POM-H 可在215℃滯留35分鐘，POM-K 可在205℃滯留20分鐘不會有嚴重的分解
在注塑溫度下熔體不能在機筒內滯留超過20分鐘。POM-K在240℃下可滯留7分鐘。如果停機，機筒溫度可降到150℃，如要長期停機就必須清理機筒子，關閉加熱器。
停機
清理機筒必須用PE或PP，關閉電熱，把螺桿推在前位。料筒和螺桿必須保持清潔。雜質或污垢會改變POM的過熱穩定性（尤其是POM-H）。
所以當用完含鹵聚合物或其他酸性聚合物后，應用PE清理干凈后才能打POM塑膠原料，否則會發生爆炸。若作用不當的顏料、潤滑劑或含GF尼龍的物料，會導致塑料降質。
后處理
對于非常溫使用的制件且質量要求較高，須進行熱處理。
退火處理效果，可將制品放入濃度為30%的鹽酸溶液中浸30分鐘檢查，然后用肉眼觀察判斷是否有殘余應力的裂紋產生。
展開 聚氯乙烯PVC性能及注射成型工藝
PVC料因為價廉，與生俱來具備防炎性質，而且強硬堅固，抗化學能力佳，收縮率為0.2-0.6%，產品在電器、機械、建筑、日用品、玩具、包裝上應用日益廣泛，針對PVC料的特性，分析產品注塑工藝如下：
一、PVC料的特性
PVC熱安定性不良，成型溫度與分解溫度接近，流動性不佳，外觀容易形成不良缺陷，PVC料耐熱性不佳，最易燒焦、產生酸性氣體進而腐蝕模具，加工時可加塑化劑增加其流動性，一般須加添加劑使用，其強度、電器絕緣性、耐藥品性佳。
二、模具及澆口設計
為縮短注射的成型周期，注口越短越好，橫切面要園形，射咀口的直徑最小為6毫米，成園錐形，內角成5度，最好要加冷料井，冷料井可防止熔化不良的半固體物料進入模腔，而該等物料會影響到表面的修飾及產品的強度。
拔模斜度要在0.50至10之間，以確保模腔內有足夠的排氣設備，常用的排氣孔尺寸為0.03-0.05mm深，6mm寬，或者每枚頂針周邊間隙為0.03-0.05mm。模具應用不銹鋼制造或鍍硬鉻。
三、PVC成型工藝
PVC是熱敏性塑料，過熱或剪切過度會引致分解，并迅速蔓延，因為其中一種分解物(例如酸或HCI)會產生催化作用，引致流程進一步分解，酸性物質更會侵蝕金屬，使之變成凹陷，又會使金屬的保護層剝落，引致生銹，對于人體更加有害。
常見的螺桿長徑比為18～24：1，三段比為3：5：2，壓縮比為1.8～2，螺桿射出到位時，其尖端與射咀之間的距離應有0.7～1.8mm，螺桿必須用不繡鋼制造或進行鍍鉻理。
螺桿墊料：螺桿墊料在2～3mm之間，大型機會更大一些。
注射量：實際筒滯留時間就不能超過3分鐘。
展開 如何控制注射成型工藝的穩定
在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的轉速都不變，則增加塑化壓力時即會提高熔體的溫度，但會減小塑化的速度。
此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應在保證制品質量優良的前提下越低越好，其具體數值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過20公斤/平方厘米。
2、注射壓力
在當前生產中，幾乎所有的注射機的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對塑料所施的壓力(由油路壓力換算來的)為準的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔料充模的速率以及對熔料進行壓實。
三、成型周期
完成一次注射模塑過程所需的時間稱成型周期，也稱模塑周期。成型周期直接影響勞動生產率和設備利用率，因此在生產過程中，應在保證質量的前提下，盡量縮短成型周期中各個有關時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，它們對制品的質量均有決定性的影響。注射時間中的充模時間直接反比于充模速率，生產中充模時間一般約為3~5秒。
注射時間中的保壓時間就是對型腔內塑料的壓力時間，在整個注射時間內所占的比例較大，一般約為2~120秒(特厚制件可高達5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前，保壓時間的多少，對制品尺寸準確性有影響。保壓時間也有最惠值，已知它依賴于料溫、模溫以及主流道和澆口的大小。
如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的，通常即以得出制品收縮率波動范圍最小的壓力值為準。冷卻時間主要決定于制品的厚度，塑料的熱性能和結晶性能，以及模具溫度等。冷卻時間的終點，應以保證制品脫模時不引起變動為原則，一般約在5~120秒鐘之間。
展開 氣體輔助注射成型你了解多少？
與傳統的注射成型的方法相比較，氣體輔助注射成型有如下優點。
1.夠成型壁厚不均勻的塑料制件及復雜的三維中空塑件。
2.氣體從澆口至流動末端形成連續的氣流通道，無壓力損失，能夠實現低壓注射成型，由此能獲得的殘余 應力的塑件，塑件翹曲變形小，尺寸穩定。
3.由于氣流的輔助充模作用，提高了塑件的成型性能，因此采用氣體輔助注射有助于成型薄壁塑件，減輕 了塑件的重量。
4.由于注射成型壓力較低，可在鎖模力較小的注射機上成型尺寸較大的塑件。
氣體輔助注射成型存在的缺點如何？
氣體輔助注射成型存在如下缺點。
1.需要增設供氣裝置和充氣噴嘴，提高了設備的成本。
2.采用氣體輔助注射成型技術時對注射機的精度和控制系統有一定的要求。
3.在塑件注入氣體與未注入氣體的表面會產生不同的光澤。
展開 塑料齒輪件注射成型工藝及材料解析
大尺寸、高強度的塑料齒輪
由于塑料齒輪成型上的優勢以及可以成型更大、高精度和高強度的特征，這是塑料齒輪得以發展的一個重要原因。
如何設計出一個齒輪構型，在傳送動力最大化的同時讓傳送錯誤和噪音最小化，還面臨著很多難題。這就對齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。
某些斜齒輪，可能需要復雜的成型動作來制造最終的產品，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料、設備和加工技術達到了生產新一代塑料齒輪的能力，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個真正的挑戰是如何配合制造這種整個高精度產品。
控制的難點
高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業協會(SPI)所說明的“好”來形容。但是今天多數成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機器，在一個復雜的窗口上，控制成型溫度的精度、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進的方法，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復性。
精密齒輪的生產商也需要使用專業的檢測設備，如用來控制齒輪質量的雙齒側面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設備僅僅是個開始。
那些試圖進入精度齒輪行業的成型商也必須調整他們的成型環境來確保他們生產的齒輪，在每一次注塑、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產精密齒輪的時候，技工的行為往往是決定性的因素，因此他們必須著力于對員工的培訓和操作過程的控制。
由于齒輪的尺寸容易受季節性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度，因此模塑廠商需要嚴格控制成型區的環境條件。
展開 
精密注射成型6個必要條件
在注射成型設計中，除了應考慮一般模具設計事項外，還要特別考慮如下事項:
1)為了得到所要尺寸公差的制品，要考慮適當的模具尺寸公差。
2)要考慮防止產生成型收縮率波動
3)要考慮防止產生成型變形
4)要考慮防止產生脫模變形
5)要使模具制作誤差最小.
6)要考慮防止模具精度波動.
1、適當的模具尺寸和公差
1.1制品尺寸精度與模具尺寸精度的關連
繪出制品圖，考慮模具設計、模具制作和成型過程。
首先可從制品圖面尺寸求模具圖面尺寸。按此模具圖畫尺寸制作模具，得到模具的實際尺寸。用此模具可得到成型的制品，得到制品實際尺寸。問題是此實際尺寸如何在圖面所要尺寸公差內。
1.2適當的收縮率
如上所述，即使在用同一顏料的同一樹脂中，收縮率也因成型條件不同而異。在精密成型中，收縮率變化程度要小，預計收縮率和實際收縮半要盡可能無差異。主要是采用整理以往的類似制品的實際收縮率來推定收縮率，也有用實驗模求實際收縮率，再經修正、設計制作生產模的情形.
但完全恰當推定收縮率幾乎是不可能的，不可避免地要在試成型后修正模具。修正結果，凹部將增大尺寸，凸部將縮小尺寸。因此，對凹部尺寸，將收縮率設在小值，對于凸部尺寸將收縮率設在大值。齒輪外徑尺寸變大時不能嚙合，變小時僅齒隙變大，所以要將收縮率設在小值。
2、防止產生成型收縮率波動
精密注射成型，必須以確實可按所要尺寸制作模具為前提。然而，即使模具尺寸一定，制品實際尺寸也因實際收縮不同而異.所以在精密注射成型中，收縮率的控制是十分重要的.
模具設計的合適與否支配收縮率，還因樹脂批次不同而異，若改變顏料，收縮率也產生差異。
展開 陶瓷注射成型CIM技術簡介
陶瓷注射成型CIM技術簡介
一文學會如何注射成型壁厚制件
如果厚壁件表面還是存在縮痕，或者遇到偏壁等塑料件，那么引進氣體輔助注塑成型將得到解決。
氣體輔助注塑成型是通過把高壓氣體引入到制件的厚壁部位，在注塑件內部產生中空截面，完全充填過程、實現氣體保壓、消除制品縮痕的一項新穎的塑料成型技術。傳統注塑工藝不能將厚壁和薄壁結合在一起成型，而且制件殘余應力大，易翹曲變形，表面時有縮痕。
新發展的氣輔技術通過把厚壁的內部掏空，成功地生產出厚壁、偏壁制品，而且制品外觀表面性質優異，內應力低。輕質高強。
電視機、家電、汽車、家具、日常用品、辦公用品、玩具等為塑料成型開辟了全新的應用領域，氣輔注塑技術特別適用于管道狀制品、厚壁、偏壁（不同厚度截面組成的制件）和大型扁平結構零件。
氣體輔助裝置：包括氮氣發生和增壓系統，壓力控制單元和進氣元件。氣輔工藝能完全與傳統注塑工藝（注塑成型機）銜接。
減輕制品重量（省料）可高 40%，縮短成型周期（省時達30%，消除縮痕，提高成品率；降低注塑壓力達60%，可用小噸位注塑機生產大制件，降低操作成本；模具壽命延長、制造成本降低，還可采用如粗根、厚筋、連接板等更穩固的結構，增加了模具設計自由度。
展開 【試模】注射成型中如何確定塑料壓力降？
隨著塑料流經注射成型機和模具的不同部分，由于阻力和摩擦的影響，作用于塑料流動前沿的壓力就會有損失。另外，隨著塑料接觸模壁，它就開始冷卻，增加塑料的粘度，從而要求額外的壓力推動塑料前進。
在模壁形成的塑料皮層會減小塑料流動的橫截面積，從而導致壓力降。注射成型機上可得到以設定的注射速度用于推送螺桿的壓力是有最大限制的。以設定的注射速度推動螺桿前進所需要的壓力從不應該超過可得到的最大壓力。
例如，考慮到注射成型機最大可得到的液壓壓力是2200psi，要求的螺桿速度是5英寸/秒。為了讓螺桿以5英寸/秒的速度前進，如果它需要2400psi，然而機器將不能提供這樣的壓力從而螺桿就不會以5英寸/秒的速度行進。在這種情況下，工藝受到了壓力的限制。
在工藝開發的過程中，了解在每一部分上的壓力損失有助于確定整體的壓力損失，以及何處出現了大的壓力降。然后，可以修改模具以減小壓力降，獲得較好的持續性流動。確保不會達到最大的壓力，是很重要的。
第一次試模過程中，從以上圖中可以看到以下幾點：
塑料為了到達填充的末端，要求可獲得2200psi的整體壓力。
塑料為了到達產品的中間部分，幾乎需要可獲得2200psi的整體壓力。
基于以上兩點，工藝受壓力限制。塑料為了從二級分流道的末端到達三級分流道的末端需要1379 – 983 = 396psi的壓力。塑料為了流過澆口，需要1897 – 1379 = 518psi的壓力。
因此三級分流道和澆口看起來有相對大的壓力降，那么三級分流道和澆口都應該被放大。這將能減少充填末端最終的壓力至1901psi。現在工藝不再受壓力限制。確保足夠的注射壓力將有助于達到模具一致充填的目的。
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