隨著(zhù)產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對模具質(zhì)量和壽命要求越來(lái)越高。而提高模具質(zhì)量和壽命最有效的辦法就是開(kāi)發(fā)和應用模具新材料及熱、表處理新工藝,不斷提高使用性能,改善加工性能。
　　1．模具新材料
　　沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類(lèi)最多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼D2（相當于我國Cr12MoV）性能基礎上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應高速、自動(dòng)化、大批量生產(chǎn)而開(kāi)發(fā)的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13，5等。
　　2．熱處理、表處理新工藝
　　為了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須采用熱、表處理新技術(shù)，尤其是表面處理新技術(shù)。除人們熟悉的鍍硬鉻、氮化等表面硬化處理方法外，近年來(lái)模具表面性能強化技術(shù)發(fā)展很快，實(shí)際應用效果很好。其中，化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）以及鹽浴滲金屬（TD）的方法是幾種發(fā)展較快，應用最廣的表面涂覆硬化處理的新技術(shù)。它們對提高模具壽命和減少模具昂貴材料的消耗，有著(zhù)十分重要的意義。

精確的塑料制品，且成型過(guò)程自動(dòng)化程度高，在塑料成型加工中有著(zhù)廣泛的應用。但隨著(zhù)塑料制品聽(tīng)應用日益廣泛，人們對塑料制品的精度、形狀、功能、成本等提出了更高的要求，傳統的注射成型工藝已難以適應這種要求，主要表現在①生產(chǎn)大面積結構制件時(shí)，高的熔體粘度需要高的注塑壓力，高的注塑壓力要求大的鎖模力，從而增加了機器和模具的費用；②生產(chǎn)厚壁制件時(shí)，難以避免表面縮痕和內部縮孔，塑料件尺寸精度差；③加工纖維增加復合材料時(shí)，缺乏對纖維取向的控制能力，基體中纖維分布隨機，增強作用不能充分發(fā)揮。因而在傳統注射成型技術(shù)的基礎上，又發(fā)展了一些新的注射成型工藝，如氣體輔助注射、剪切控制取向注射、層狀注射、熔芯注射、低壓注射等，以滿(mǎn)足不同應用領(lǐng)域的需求。
1．氣體(水)輔助注射成型
氣體輔助注射成型是自往復式螺桿注塑機問(wèn)世以來(lái)，注射成型技術(shù)最重要的發(fā)展之一。它通過(guò)高壓氣體在注塑制件內部產(chǎn)生中空截面，利用氣體積壓，減少制品殘余內應力，消除制品表面縮痕，減少用料，顯示傳統注射成型無(wú)法比擬的優(yōu)越性。氣體輔助注射的工藝過(guò)程主要包括三個(gè)階段：
起始階段為熔體注射。該階段把塑料熔體注人型腔，與傳統注射成型相同，但是熔體只充滿(mǎn)型腔的60％－95％，具體的注射量隨產(chǎn)品而異。
第二階段為氣體注人。該階段把高壓惰性氣體注人熔體芯部，熔體前沿在氣體壓力的驅動(dòng)下繼續向前流動(dòng)，直至充滿(mǎn)整個(gè)型腔。氣輔注塑時(shí)熔體流動(dòng)距離明顯縮短，熔體注塑壓力可以大為降低。氣體可通過(guò)注氣元件從主流道或直接由型腔進(jìn)人制件。因氣體具有始終選擇阻力最?。ǜ邷?、低粘）的方向穿透的特性，所以需要在模具內專(zhuān)門(mén)設計氣體的通道。
第三階段為氣體保壓。該階段使制件在保持氣體壓力的情況下冷卻．進(jìn)一步利用氣體各向同性的傳壓特性在制件內部均勻地向外施壓，并通過(guò)氣體膨脹補充因熔體冷卻凝固所帶來(lái)的體積收縮（二次穿透），保證制品外表面緊貼模壁。
氣輔技術(shù)為許多原來(lái)無(wú)法用傳統工藝注射成型的制件采用注塑提供了可能，在汽車(chē)、家電、家具、電子器件、日常用品、辦公自動(dòng)化設備、建筑材料等幾乎所有塑料制件領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應用，并且作為一項帶有挑戰性的新工藝為塑料成型開(kāi)辟了全新的應用領(lǐng)域。氣輔技術(shù)特別適用于制作以下幾方面的注塑制品：
1）管狀、棒狀制品
如手柄、掛鉤、椅子扶手、淋浴噴頭等。采用中空結構，可在不影響制品功能和使用性能的前提下；大幅度節省原材料，縮短冷卻時(shí)間和生產(chǎn)周期。
2）大型平板制件
如汽車(chē)儀表板、內飾件格柵、商用機器的外軍及拋物線(xiàn)形衛星天線(xiàn)等。通過(guò)在制件內設置式氣道，可以顯著(zhù)提高制品的剛度和表面質(zhì)量，減小翹曲變形和表面凹陷,大幅度降低鎖模力，實(shí)現用較小的設備成型較大的制件。
3）厚、薄壁一體的復雜結構制品
如電視機、計算機、外殼及內部支撐和外部裝飾件等。這類(lèi)制品通常用傳統注塑工藝無(wú)法一次成型，采用氣輸技術(shù)提高了模具設計的自由度，有利于配件集成，如松下74cm電視機外殼所需的內部支撐和外部裝飾件的數量從常規注塑工藝的17個(gè)減至18個(gè)，可大幅度縮短裝配時(shí)間。
水輔助注射成型是IKV公司在氣體輔助注射成型技術(shù)基礎上開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，是用水代替氮氣輔助館體流動(dòng)，最后利用壓縮空氣將水從制件中壓出。與氣體輔助注射成型相比，水輔助注射成型能夠明顯縮短成型時(shí)間和減小制品壁厚，可應用于任何熱塑性塑料，包括那些分子量較低、容易被吹穿的塑料，且可以生產(chǎn)大直徑（40mm以上）棒狀或管狀空心制件，例如，對于直徑為10mm
制件，生產(chǎn)周期可從60s減至10s（壁厚l－1.5mm）；而直徑為30mm的制件，生產(chǎn)周期則可由180s減到40s（壁厚2.5～30mm）。
IKV公司和Ferromatik Milacron公司目前正在完善樣機，其他一些氣輔注塑廠(chǎng)商如Baitenfeld公司和Engel公司最近也加入到開(kāi)發(fā)的隊伍中來(lái)。水輔助注射成型主要用于生產(chǎn)內表面光滑、重要性的介質(zhì)導管；其質(zhì)量和經(jīng)濟效益都是氣體輔助注射技術(shù)所不及的。
2.模具滑動(dòng)注射成型
模具滑動(dòng)注射成型是由日本制鋼所開(kāi)發(fā)的一種兩步注射成型法，主要用于中空制品的制造。其原理是首先將中空制品一分為二，兩部分分別注射形成半成品，然后將兩部分半成品和模具滑動(dòng)至對合位置，二次合模，在制品兩部分結合縫再注入塑料熔體（2次注），最后得到完整的中空制品。與吹塑性品相比，該法型制品具有表面精度好、尺寸精度高、壁厚均勻且設計自由度大等優(yōu)點(diǎn)。
在制造形狀復雜的中空制品時(shí)，模具滑動(dòng)注射成型法與傳統的二次法（如超聲波熔接）相比，其優(yōu)點(diǎn)是：不需要將半成品從模具取出，因而可以避免半成品在模具外冷卻所引起的制品形狀精度下降的問(wèn)題；此處還可以避免二次熔接法因產(chǎn)生局部應力而引起的熔接強度降低問(wèn)題。
3.熔芯注射成型
當注射成型結構上難以脫模的塑料件，如汽車(chē)輸油管和進(jìn)排氣管等復雜形狀的空心塑料件時(shí)，一般是將它們分成兩半成型，然后再拼合起來(lái)，致使塑料件的密封性較差。隨著(zhù)這類(lèi)塑料件應用的日益廣泛，人們將類(lèi)似失蠟鑄造的熔芯成型工藝引入注射成型，形成了所謂的熔芯注射成型方法。
熔芯注射成型的基本原理是：先用低熔點(diǎn)合金鑄造成可熔型芯，然后把可熔型芯作為該件放入模具中進(jìn)行注射成型，冷卻后把含有型芯的制件從模腔中取出，再加熱將型芯熔化。為縮短型芯熔出時(shí)間，減少塑料件變形和收縮。
一般采用油和感應線(xiàn)圈同時(shí)加熱的方式，感應加熱使可熔型芯從內向外熔化，油加熱熔化殘存在塑料件內表面的合金表皮層。
熔芯注射成型特別適于形狀復雜、中空和不宜機械加工的復合材料制品，這種成型方法與吹塑和氣輔助注射成型相比，雖然要增加鑄造可熔型芯模具和設備及熔化型芯的設備，但可以充分利用現有的注塑機，且成型的自由度也較大。
熔芯注射成型中，制件是圍繞芯件制成的。制成后芯件隨即被格去，這似乎與傳統基礎工業(yè)的做法類(lèi)似，并不新奇。但是關(guān)鍵問(wèn)題在于芯件的材料，傳統的材料是不可能用來(lái)作為塑料加工中的芯件的，首先是不夠堅硬，難以在成型過(guò)程保持其形狀，尤其是不能承受壓力和熔體的沖擊，更主要的是精度絕不適合塑料制品的要求，所以，關(guān)鍵是要找到芯件的合適材料。目前常采用的Sn－Bi和Sn-Pb低熔點(diǎn)合金。
熔芯注射成型已發(fā)展成一專(zhuān)門(mén)的注射成型分支，伴隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)對高分子材料的需求，有些制件已實(shí)現批量生產(chǎn)地如，網(wǎng)球拍手柄是首先大批量生產(chǎn)的熔芯注射成型制品；而汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的全塑多頭集成進(jìn)氣管已獲得廣泛應用；其它的新的用途有：汽車(chē)水泵、水泵推進(jìn)輪、離心熱水泵、航天器油泵等。
4 受控低壓注射成型
傳統的注射成型過(guò)程可分為控制熔體入口速度的充填過(guò)程和控制熔體入口壓力對塑料冷卻收縮進(jìn)行補料的保壓過(guò)程。充填過(guò)程中熔體的入口速度是一定的，隨著(zhù)充填過(guò)程的進(jìn)行，熔體在模腔內的流動(dòng)阻力逐漸增加，因而熔體入口壓力也容易隨著(zhù)增高，在充填結束時(shí)入口壓力出現較高峰值。由于高壓在型腔內的作用，不僅會(huì )造成熔料溢邊、漲模等不良現象，而且會(huì )使塑料件內部產(chǎn)生較大內應力，塑料件脫模后易出現翹曲和變形，使塑料件形狀精度和尺寸精度難以滿(mǎn)足較高要求，在使
用過(guò)程中也易出現開(kāi)裂現象。
為了降低或避免塑料在充填過(guò)程中因較高的型腔壓力產(chǎn)生的內應力，將塑料件的變形限制在較低的范圍內，應以塑料件充填所需的最低壓力進(jìn)行充填，這樣就可降低型腔內壓力。受控低壓注射成型與傳統注射成型的主要差別在于：傳統注射成型充填階段控制的是注射速率，而低壓注射成型充填階段控制的是注射壓力。在低壓注射過(guò)程中，型腔入口壓力恒定，但注射速率是變化的，開(kāi)始以很高的速度進(jìn)行注射，隨著(zhù)注射時(shí)間的延長(cháng)，注射速率逐漸降低，這樣就可以大幅度消除塑料件內應力，保證塑料件的精度。高速注射時(shí)，熔體高速流動(dòng)所產(chǎn)生的剪切粘性熱可提高熔體溫度，降低熔體粘度，使熔體在低壓下充滿(mǎn)型腔成為可能。由于低壓注射是以恒定壓力為基準進(jìn)行熔體充填，因而低壓注射機有其獨特的油壓系統。
為了實(shí)現低壓高速成型，需對傳統注塑機的注射系統作必要的改進(jìn)，目前國外已開(kāi)發(fā)出多腔液壓注射系統，其主要功能有：
1）在同一油壓下可多級變換最高注塑壓力；
2）可在低注塑壓力下實(shí)施高速注射。
由于低壓注射成型的基本原理與一般注射成型相同，所以?xún)煞N成型方式所用模具的結構完全一樣。但低壓注射成型用低壓充填，不出現壓力峰值，可避免細小型芯的折斷或損壞，有利于提高模具的使用壽命。另一方面由于低壓注射成型對模具的磨損較小，對模具的溫度控制和排氣等要求也不很高?？刹捎糜射\-鋁合金材料制造和簡(jiǎn)易注塑模，這樣不僅可以降低生產(chǎn)成本，而且能快速地生產(chǎn)出小批量精密塑料件，以適應目前市場(chǎng)上多品種、小批量生產(chǎn)的需要。
5 注射-壓縮成型
這種成型工藝是為了成型光學(xué)透鏡面開(kāi)發(fā)的。其成型過(guò)程為：模具首次合模，但動(dòng)模、定模不完全閉合而保留一定的壓縮間隙，隨后向型腔內注射熔體；熔體注射完畢后，由專(zhuān)設的閉?；钊麑?shí)施二交合模，在模具完全閉合的過(guò)程中，型腔中的熔體再一次流動(dòng)并壓實(shí)。
與一般的注射成型相比，注射-壓縮成型的特點(diǎn)是：
1）熔體注射是在模腔未完全閉合情況下進(jìn)行的，因而流道面積大，流動(dòng)阻力小，所需的注塑壓力也小。
2）熔體收縮是通過(guò)外部施加壓力給模腔使模腔尺寸變?。Ｇ恢苯訅嚎s熔體）來(lái)補償的，因而型腔成壓力分布均勻。
因此，注射-壓縮成型可以減少或消除由充填和保壓產(chǎn)生的分子取向和內應力，提高制品材質(zhì)的均勻性和制品的尺寸穩定性，同時(shí)降低塑料件的殘余應力。注射-壓縮成型工藝已廣泛用于成型塑料光學(xué)透鏡。激光唱片等高精度塑料件以及難以注射成型的薄壁塑料件。此外注射一壓縮成型在玻璃纖維增強樹(shù)脂成型中的應用也日益普及。
6.剪切控制取向注射成型
剪切在制取向注射成型實(shí)質(zhì)是通過(guò)澆口將動(dòng)態(tài)的壓力施加給熔體，使模腔內的聚合物熔體產(chǎn)生振動(dòng)剪切流動(dòng)，在其作用下不同熔體層中的分子鏈或纖維產(chǎn)生取向并凍結在制件中，從而控制制品的內部結構和微觀(guān)形態(tài)，達到控制制品力學(xué)性能和外觀(guān)質(zhì)量的目的。將振動(dòng)引入模腔的方法有螺桿和輔助裝置加振兩種。
1）螺桿加振
螺桿加振的工作原理是給注射油缸提供脈動(dòng)油壓，使注射螺桿產(chǎn)生往復移動(dòng)而實(shí)現振動(dòng)，注射螺桿產(chǎn)生的振動(dòng)作用于熔體，并通過(guò)聚合物館體把振動(dòng)傳入模腔，從而使模腔中的熔體產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)作用可持續到模具繞口封閉。此種裝置比較簡(jiǎn)單，可以利用注塑機的控制系統，或對注塑機的液壓和電氣控制系統加以改造來(lái)實(shí)現。
2）輔助裝置加振，輔助裝置加振是將加振裝置安裝在模具與注塑機噴嘴之間，注射階段與普遍注塑一樣，通常熔體僅通過(guò)一個(gè)澆口，此澆口活塞后退以保持流道通暢，另一活塞則切斷另一流道；模腔充滿(mǎn)后，兩個(gè)保壓活塞在獨立的液壓系統驅動(dòng)下開(kāi)始以同樣的頻率振動(dòng)，但其相位差180O。通過(guò)兩個(gè)活塞的往復運動(dòng)，把振動(dòng)傳入模腔，使模腔中的熔體一邊冷卻，一邊產(chǎn)生振動(dòng)剪切流動(dòng)。實(shí)驗證明這種工藝有助于消除制品的常見(jiàn)缺陷（如縮孔、裂紋、表面沉陷等），提高熔接線(xiàn)強度；利用剪切控制取向成型技術(shù)、通過(guò)合理設置澆口位置和數量，可以控制分子或纖維的取向，獲得比普通注射成型制品強度更高的制品。
剪切控制取向注射成型過(guò)程中聚合物熔體被注入模腔后，模腔內開(kāi)始出現固化層。由于固化層附近速度梯度最大，此處的熔體受到強烈的剪切作用，取向程度最大。中心層附近速度梯度小，剪切作用小，因而取向程度也小。在保壓過(guò)程中引入振動(dòng)，使模腔中的聚合物熔體一邊冷卻，一邊受振動(dòng)的剪切作用，振動(dòng)剪切產(chǎn)生的取向因模具的冷卻作用而形成一定厚度的取向層。同沒(méi)有振動(dòng)作用相比，振動(dòng)剪切流動(dòng)所產(chǎn)生的取向層厚度遠遠大于普通注射所具有的取向層厚度，這就是模腔內引入振動(dòng)剪切流動(dòng)能使制品的力學(xué)性能得到提高的原因。此外，由于振動(dòng)產(chǎn)生的周期性的壓縮增壓和釋壓膨脹作用，可在薄壁部分產(chǎn)生較大的剪切內熱，延緩這些部分的冷卻，從而使厚壁部分的收縮能從澆口得到足夠的補充，有效防止縮孔、凹陷等缺陷。
7 推-拉注射成型
入注射成型的工藝，這種成型方法可消除塑料件中熔體縫、空隙、裂紋以及顯微疏松等缺陷，并可控制增強纖維的排列它采用主、輔兩個(gè)注射單元和一個(gè)雙繞口模具。工作時(shí)，主注射單元推動(dòng)熔體經(jīng)過(guò)一個(gè)繞口過(guò)量充填模腔。多余的料經(jīng)另一澆口進(jìn)人輔助注射單元，輔助注射螺桿后退以接受模腔中多余熔體；然后輔助注射螺桿往前運動(dòng)向模腔注射熔體，主注射單元則接受模腔多余熔體。主、輔注射單元如此反復推拉，形成模腔內熔體的振動(dòng)剪切流動(dòng)，當靠近模壁的熔體固化時(shí)，芯部的熔體在振動(dòng)剪切流動(dòng)，當靠近靠近模壁的熔體固化時(shí)，芯部的熔體在振動(dòng)剪切的作用下產(chǎn)生取向并逐漸固化，形成高取向度的制品.一般制品成型需10次左右的循環(huán)，最高的可達40次。
推-拉注射成型的周期比普通注射成型的周期長(cháng)，但由于在推拉運動(dòng)中材料被冷卻固化，保壓階段對于控制收縮和翹曲已不是很重要了。在推-拉注射成型中，注射階段和保壓階段合二為一。用此種注射工藝對玻璃纖維增強LCP的推-拉注射成型結果表明，與常規的注射成型相比，材料的拉伸強度和彎曲彈性模量可分別提高420％和270％。
8.層狀注射成型
層狀注射成型是一種兼有共擠出成型和注射成型特點(diǎn)的成型工藝，該工藝能在復雜制件中任意地產(chǎn)生很薄的分層狀態(tài)。層狀注射成型同時(shí)實(shí)施兩種不同的樹(shù)脂注射，使其通過(guò)一個(gè)多級共擠模頭各股熔體在共擠模頭中逐級分層，各層的厚度變薄而層數增加，最終進(jìn)入注塑模腔疊加，保留通過(guò)上述過(guò)程獲得的層狀形態(tài)，即兩種樹(shù)指不是沿制品厚度方向呈無(wú)序共混狀態(tài)存在的，而是復合疊加在一起。據報道，層狀注射可成型每層厚度為0.1－10pm。層數達上千層的制品。因層狀結構，保留了各組分材料的特性，比傳統共混料更能充分發(fā)揮材料性能，使其制品在阻隔氣全滲透、耐溶劑、透明性方面各具突出優(yōu)點(diǎn)。
9微孔發(fā)泡注射成型
在傳統的結構發(fā)泡注射成型中，通常采用化學(xué)發(fā)泡劑，由于其產(chǎn)生的發(fā)泡壓力較低，生產(chǎn)的制件在壁厚和形狀方面受到限制。微孔發(fā)泡注射成型采用超臨界的惰性氣體受到限制。微孔發(fā)泡注射成型采用超臨界的惰性氣體（CO2、N2）作為物理發(fā)泡劑．其工藝過(guò)程分為四步：
1）氣體溶解：將惰性氣體的超臨界液體通過(guò)安裝在構簡(jiǎn)上的注射器注人聚合物熔體中形成均相聚合物/氣體體系；
2）成核：充模過(guò)程中氣體因壓力下降從聚合物中析出而形成大量均勻氣核；
3）氣泡長(cháng)大：氣在精確的溫度和壓力控制下長(cháng)大；
4）定型：當氣泡長(cháng)大到一定尺寸時(shí)，冷卻定型。
微孔發(fā)泡與一般的物理發(fā)泡有較大的不同。首先，微孔發(fā)泡加工過(guò)程中需要大量惰性氣體如CO2、N2溶解于聚合物，使氣體在聚合物呈飽和狀態(tài)，采用一般物理發(fā)泡加工方法不可能在聚合物一氣體均相體系中達到這么高的氣體濃度。其次，微孔發(fā)泡的成核數要大大超過(guò)一般物理發(fā)泡成型采用的是熱力學(xué)狀態(tài)逐漸改變的方法，易導致產(chǎn)品中出現大的泡孔以及泡孔尺寸分布不均勻的弊病。微孔塑料成型過(guò) 程中熱力學(xué)狀態(tài)迅速地改變，其成核速率及泡核數量大大超過(guò)一般物理發(fā)泡成型。
與一般發(fā)泡成型相比，微孔發(fā)泡成型有許多優(yōu)點(diǎn)。其一是它形成的氣泡直徑小,可以生產(chǎn)因一般泡沫塑料中微孔較大而難以生產(chǎn)的薄壁（1mm）制品；其二是微孔發(fā)泡材料的氣孔為閉孔結構，可用和阻隔性包裝產(chǎn)品；其三是生產(chǎn)過(guò)程中采用CO2或N2，因而沒(méi)有環(huán)境污染問(wèn)題。
美國Trexel公司在MIT微孔發(fā)泡概念的基礎上，將微孔發(fā)泡注射成型技術(shù)實(shí)現了工業(yè)化，形成了MuCell專(zhuān)利技術(shù)。MuCell藝用于注塑的主要優(yōu)點(diǎn)是，反應為吸熱反應，熔體粘度低，熔體和模具溫度低，因此制品成型周期、材料消耗和注塑壓力及鎖模力都降低了，而且其獨特之處還在于這種技術(shù)可用于薄壁制品以及其他發(fā)泡技術(shù)無(wú)法發(fā)泡制品的注塑。MuCell在注射成型技術(shù)上的突破為注塑制品生產(chǎn)提供了以前其他注塑工藝所不具有的巨大能力，為新型制品設計、優(yōu)化工藝和降低產(chǎn)品成本開(kāi)拓了新的途徑。采用MuCell技術(shù)的注塑制品正被用于許多工業(yè)領(lǐng)域，包括汽車(chē)、醫藥、電子、食品包裝等各個(gè)行業(yè)。

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