傳統(tǒng)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(duì)塑料冷卻收縮進(jìn)行補(bǔ)料的保壓過(guò)程。充填過(guò)程中熔體的入口速度是一定的，隨著充填過(guò)程的進(jìn)行，熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)阻力逐漸增加，因而熔體人口壓力也容易隨著增高，在充縝結(jié)束時(shí)人口壓力出現(xiàn)較高峰值。由于高壓在型腔內(nèi)的作用，不僅會(huì)造成熔料溢邊、脹摸等不良現(xiàn)象，而且會(huì)使塑料件內(nèi)部產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，塑料件脫模后易出現(xiàn)翹曲和變形，使塑料件形狀精度和尺寸精度難以滿足較高要求，在使用過(guò)程中也易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。為了抑制塑料件在充填過(guò)程中形成的殘余應(yīng)力，將塑料件的變形限制在最小的范圍內(nèi)，以成型塑料件所需的最低壓力進(jìn)行充填，且使充填壓力恒定，稱為低壓注射成型(LPIM)。
低壓注射成型技術(shù)可用來(lái)保護(hù)傳感器、馬達(dá)、開(kāi)關(guān)、光纖設(shè)備、連接器、PCB 板、繼電器、電子部件以及燃料電池。此工藝對(duì)于溫度敏感性部件與復(fù)雜形狀部件來(lái)說(shuō)是相當(dāng)理想的，已經(jīng)在很多行業(yè)中得以成功應(yīng)用，包括家電、汽車、電子、航海、醫(yī)療以及長(zhǎng)途通信等行業(yè)。
低壓注射成型是相對(duì)于普通注射成型的一個(gè)新概念，而且是一個(gè)系列的綜合概念，不僅涉及如何制造和控制設(shè)備，更涉及如何在較低的限定臣力和鎖模力條件下制造塑料件。該技術(shù)最初于20世紀(jì)80年代起源于歐洲的汽車工業(yè)，到目前為止在歐美、日韓等的汽車工業(yè)領(lǐng)域和電子電氣領(lǐng)域已經(jīng)成功應(yīng)用了十幾年，在我國(guó)目前尚處在初步階段。其工藝包括成型與用熔化的熱塑性熱熔膠封裝現(xiàn)有部件。此工藝包含四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：原材料、模具、設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)。
一、原材料
(1)熱塑性塑料
低壓注射成型對(duì)材料的加工適應(yīng)性范圍很寬，熱塑性塑、熱固性塑料、塑料合金和共混料、再生熱塑性塑料甚至橡膠，都可采用低壓注射成型方法加工。
由于材料在加工過(guò)程中受到的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力影響較小，材料的性能不會(huì)因受到過(guò)分剪切和熱降解而降低 能較好地保持性能。由于LPIM 能保護(hù)其加工材料的性能，可采用較低成本的替代材料，在材料成本上有著極大的優(yōu)勢(shì)。
聚丙烯是LPIM的典型材料之一。由于殘余的加工應(yīng)力很小，能降低材料成本，提高材料的物理性能及力學(xué)性能，在越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域受到歡迎，并將逐步替代高成本原料。
低壓注射成型非常重要的一類開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是單一塑料原料的汽車內(nèi)飾件、單一塑料原料制造內(nèi)飾件懿體現(xiàn)明顯的制造經(jīng)濟(jì)性，而且能回收利用。聚丙烯非常適合作此用途，尤其是能將各種織物和薄膜模壓到聚丙烯制件上。模內(nèi)復(fù)合可省去復(fù)合所必需的粘合，節(jié)約材料成本和生產(chǎn)成本;在回收造粒時(shí)不釋放有害氣味，從環(huán)保的角度考慮更是一個(gè)值得歡迎的積極因素。
(2) 熱固性塑料
熱固性塑料注射成型存在幾個(gè)問(wèn)題，一是溢料;二是對(duì)模具的磨損;三是成型周期的時(shí)間臨界現(xiàn)象，該問(wèn)題較嚴(yán)重。熔融狀態(tài)的熱固性塑料會(huì)迅速開(kāi)始固化，如果存在任何延遲，材料在尚未離開(kāi)機(jī)筒或注嘴時(shí)即會(huì)出現(xiàn)硬化。一旦出現(xiàn)這種情況，生產(chǎn)線就必須立刻停車進(jìn)行清理。
(3) 填充材料
LPIM也適合加工各種填充樹(shù)酯?；旌喜牧辖?jīng)塑化和均質(zhì)化以確保熔體的均質(zhì)性。有許多研究已證實(shí)低壓注射成型具有若于有利于加工的特征，如較低的機(jī)頭壓力、較大的澆口尺寸、較低的螺桿轉(zhuǎn)速和較低的材料粘度，這些都有利于減小對(duì)注射制件配方中的纖維長(zhǎng)度的破壞。纖維長(zhǎng)度對(duì)樹(shù)脂的增強(qiáng)效果有很大影響。
(4) 回收利用材料
低壓注射成型的成功應(yīng)用，在材料回收利用方面取得了重大突破。最值得重視的是混合回收材料的應(yīng)用。由于混合物的不可預(yù)見(jiàn)性和混合物成分的多樣性，各種成分都具有各自的加工參數(shù)，加工混合的塑料廢棄物將面臨獨(dú)特的挑戰(zhàn)。多數(shù)混合塑料廢棄物中含有邊角料、紙和木頭的碎片，甚至還有少量金屬物。
采用低壓注射成型成功地加工再生塑料，需要對(duì)熔體的塑估和均質(zhì)化給予特別的關(guān)注。通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速和機(jī)頭壓力，將混合塑料充分塑化，盡量減少不必要的降解，經(jīng)充分塑化的熔體被注入模腔，制成所需的制件。由于這樣制成的制件可能外觀較差，所以加工過(guò)程中一般都配備復(fù)合成型裝置，對(duì)制件做進(jìn)一步的表面裝飾處理，多數(shù)是進(jìn)行模壓貼膜。
控制混合塑料廢棄物的塑化和均質(zhì)化對(duì)加工的成功與否很關(guān)鍵，因此需要配置專門的控制軟件。此軟件對(duì)從混合粉碎料進(jìn)入料斗開(kāi)始，到制件從模具中技頂出的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程提供復(fù)雜的信號(hào)反饋和調(diào)節(jié)，為了對(duì)混合過(guò)程中的熔體溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償，需要對(duì)螺桿進(jìn)行更精密的控制。
某些條件下可能需要對(duì)設(shè)備的進(jìn)料段進(jìn)行特殊的改造。以便能適應(yīng)不同尺寸的塑料顆粒。低壓注射成型對(duì)所用材料都有很大的選擇余地，而所選的材料不但能通過(guò)低壓注射成型加工，而且其制件能夠被模壓進(jìn)行表面處理。利用回收聚乙烯混合料經(jīng)低壓注射成型的塑料托盤是一個(gè)早期的成功例子。
配置復(fù)合成型裝置生產(chǎn)的建筑用模板和汽車部件都有令人滿意的外觀;低壓注射成型還能采用回收地毯粉碎料生產(chǎn)漁用托盤;采用木質(zhì)纖維和混合塑料廢棄物可生產(chǎn)用于鋪地和墻壁裝飾的塑料放瓷磚，木質(zhì)纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)35%。
二、模具
由于低壓注射成型中采用的模具不受極端壓力的影響，因而模具的制造材料可采用有利于傳遞的鋁或者銅-鈹合金等，或采用能澆鑄預(yù)成型形狀的銅、鋁、鎳的合金。甚至水泥模具也能用來(lái)模制樣件，水泥可實(shí)施快速周轉(zhuǎn)，對(duì)于小規(guī)模生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)低成本操作。
模具還可采用能在高精度產(chǎn)品、大規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的工程陶瓷材料制造，這類材料易于模具的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和加工制造，可以大大節(jié)約材料成本和開(kāi)發(fā)周期。
在低壓條件下注射成型可采用自鎖模具。自鎖模具使注射成型優(yōu)良突破性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的、復(fù)雜的、深拉伸制件加工的注射成型。對(duì)于諸如電冰箱內(nèi)襯、電器外殼、汽車儀表板和浴缸等制件的注射成型，一般都需要如真空成型、反應(yīng)注射成型、片料成型、滾鑄成型或手工鋪疊生產(chǎn)速度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大的加工方法。如果這些制件的成型采取常規(guī)注射成型方法，由于所需要的鎖摸力太大，所需的設(shè)備非常昂貴。采用自鎖模具實(shí)現(xiàn)低壓注射成型可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。
自鎖模具可置換注射機(jī)上的整個(gè)鎖模裝置，可去掉連桿和模板。自鎖模具置于一個(gè)樣實(shí)的工作臺(tái)上，模具靜止的一半安裝在平臺(tái)的一端，并頂住注射澆口，另一半則在軌道上前后滑動(dòng)。液壓鎖模裝置安裝在固定一側(cè)的角上。隨著移動(dòng)半模的邊緣與液壓鎖模裝置接觸，其突出部分被鎖定，并使模具保持閉合狀態(tài)，解除鎖摸則由相反的動(dòng)作完成。液壓鎖定裝置的規(guī)格和數(shù)量決定于模具的規(guī)格和所需的鎖模力。由于高壓注射成型采取高的注射壓力和高的保壓力，所以自鎖模具不能用于高壓注射成型。
活動(dòng)自鎖模具易于操作，也可安裝復(fù)雜的機(jī)械手：由于去掉了沉重的模板和連桿，模具的構(gòu)件(如頂出系統(tǒng)和熱流道等)可設(shè)計(jì)得更為簡(jiǎn)單，更容易改進(jìn)。較低的注射壓力和鎖模力，以及省卻了連桿和模板，意味著重量減輕，只需投入較低的模具成本即可。
鎖模力
將LPIM和普通注射成型進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比，LPIM的顯著優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省投資，因?yàn)槠滏i模力低而無(wú)需大型、堅(jiān)固的設(shè)備。一臺(tái)單工位低壓注射機(jī)能與一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)500~700t高壓注射機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。
在低鎖模力下操作時(shí)，意味著必須設(shè)定有關(guān)注射速率、壓力分布、注料形態(tài)和模具對(duì)正等預(yù)警措施，以確保模具處于閉合狀態(tài)。LPIM的鎖模力應(yīng)著重模具的邊框和分型線。這樣能減少射料桿壓力的50%~80%，而且在分型線處沒(méi)有溢料。
與此相反，常規(guī)注射設(shè)備必須施加液壓力，這可能導(dǎo)致制件的拱形形變和分型線的不完全定位，為確保分型線的最佳結(jié)合和避免模具溢料，常規(guī)注射成型就必須施加很高的鎖模力，必然也會(huì)大大增加設(shè)備投資。
三、設(shè)備
為了實(shí)現(xiàn)低壓成型，需對(duì)傳統(tǒng)注射機(jī)的注射系統(tǒng)進(jìn)行必要的改進(jìn)，目前國(guó)外已開(kāi)發(fā)出多腔液壓注射系統(tǒng)，其主要功能如下：
1) 在同一油壓下可多級(jí)變換最高注射壓力。2) 可在低注射壓力下實(shí)施高速注射。
(2) 多工位設(shè)備。多工位注射成型設(shè)備包括一臺(tái)單螺桿注射機(jī)和2~6個(gè)分開(kāi)設(shè)置的模具工位，注射裝置旋轉(zhuǎn)或利用軌道從一個(gè)模具滑向另一個(gè)模具。當(dāng)一個(gè)制件在模具中冷卻固化時(shí)，另一個(gè)新的制件已在注射之中。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是注射機(jī)無(wú)空轉(zhuǎn)時(shí)間，但是所設(shè)計(jì)循環(huán)時(shí)間必須足以利用全部的性能優(yōu)勢(shì)。多工位設(shè)備能將工位順序智能程序化，并能在各工位模塑不同重量的制件。
四、應(yīng)用技術(shù)
(1) 復(fù)合注射成型
低壓注射成型最成功的應(yīng)用實(shí)例是將塑料注射復(fù)合在織造或非織造布、薄膜、金屬或木頭上。復(fù)合注射成型或簡(jiǎn)單復(fù)合注射成型也稱為復(fù)合材料成型或背襯注射成型。此加工方法不僅能減少生產(chǎn)成本，減輕制件重量，而且能擴(kuò)展設(shè)計(jì)的靈活性，并能采用較便宜的樹(shù)脂原料。
復(fù)合注射成型涉及非背襯織物在摸內(nèi)的固定以及閉模后向模腔內(nèi)注射精確量的熔融塑料。在注料過(guò)程中適當(dāng)?shù)乜刂茐毫妥⑸淞浚艽_保模內(nèi)的背襯織物不被損壞，同時(shí)確保注射過(guò)程中無(wú)溢料現(xiàn)象。
以復(fù)合注射成型塑料椅為例，將裝飾織物展鋪于凹模腔，中間填充發(fā)泡材料置于裝飾織物背后，基襯織物緊繃在模具的凸模上;緊接著模具閉合，將基襯織物和面飾織物之間的填充發(fā)泡層壓實(shí);然后塑料被注入模腔，基襯織物、填充層以及裝飾織物被粘合在一起，完成復(fù)合注射成型。成型工序完成后，椅子從模具中取出，外界壓力的突然降低使中間填充層隨即膨脹發(fā)抱，將面層充實(shí)。
由于低壓注射成型無(wú)需多層織物和特殊的織物背膠，塑料和織物復(fù)合后的重量和成本方面都有可觀的節(jié)省。由于沒(méi)有膠水的存在，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)可選擇成本較低、材質(zhì)較輕的樹(shù)脂。聚丙烯是設(shè)計(jì)此類產(chǎn)品時(shí)考慮較多的原料之一。由于聚丙烯本身是一種較理想的粘合樹(shù)脂，粘合的相容性不再是生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中的一個(gè)問(wèn)題，不必過(guò)多顧及。重量成本、材料成本以及人工成本累積節(jié)約，可體現(xiàn)出整個(gè)制件的成本降低。
從性能上看，低壓復(fù)合注射成型在很大程度上與纖維增強(qiáng)的普通復(fù)合注射相類似，塑料制件的結(jié)構(gòu)中國(guó)有織物的存在而使沖擊強(qiáng)度等性能得到了增強(qiáng)。甚至復(fù)合注射成型在很大程度上與纖維增強(qiáng)的普通復(fù)合注射相類似，塑料制件的結(jié)構(gòu)中因有織物的存在而使沖擊強(qiáng)度等性能得到增強(qiáng)。甚至金屬絲網(wǎng)或金屬纖維亦能夠被塑料包覆，所獲得的制件具有特別高的強(qiáng)度和耐穿刺性。
由于非織造布增強(qiáng)是一種連續(xù)的兩維增強(qiáng)，就重量而言，與玻璃纖維增強(qiáng)相比，所需纖維甚少。鑒于腐蝕性的玻璃纖維不屬于熔體流的一部分，不隨熔體流與螺桿發(fā)生摩擦，從口模流出，因而不存在對(duì)螺桿、機(jī)筒甚至模具的磨損。
(2) 低壓熱熔膠注射成型(電子產(chǎn)品的封裝)
低壓熱熔膠注射成型技術(shù)在歐美和日本已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子零部件制造行業(yè)。在國(guó)內(nèi)也有多家外資企業(yè)應(yīng)用此技術(shù)，用于汽車電子零部件的生產(chǎn)。涉及的產(chǎn)品包括汽車線束的索環(huán)、各種傳感器、各種微動(dòng)開(kāi)關(guān)、插頭以及其他有防震、防潮、防油、抗化學(xué)腐蝕等要求的電子零部件等。
低壓熱熔膠注射系統(tǒng)由熱熔膠機(jī)、工作控制臺(tái)、模具組成。它的一般工藝流程為：
熱熔膠機(jī)加熱熱熔膠→齒輪泵輸出→輸膠管→注射噴頭→模具
低壓熱熔膠注射成型技術(shù)采用可調(diào)節(jié)輸出壓力、精密輸出計(jì)量的熱熔膠機(jī)，以確保注射精度;具有控制調(diào)節(jié)注射過(guò)程中的溫度、壓力、流量和時(shí)間等參數(shù)的工作控制臺(tái);模具價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)注射工藝。
低壓熱熔膠注射成型技術(shù)使用的模具可以使用航空鍋來(lái)制作。由于注射壓力低，需要的合模壓力很低，一般手工錟模就可以滿足要求。另外，根據(jù)零件尺寸的大小，可以選擇二模多腔或者一模一腔。還可以根據(jù)實(shí)際情況選擇是否對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
低壓熱熔膠注射成型技術(shù)使用專用的熱熔腕。這種特殊的熱熔腔材料粘度低，流動(dòng)性很好，不用高壓就可以注滿很小的空間;它對(duì)PVC、PA66、PC、ABS、金屬等材料有很好的粘接性能，注射后可以達(dá)到很好的密封效果，能夠有效地抵抗各種化學(xué)腐蝕、防潮和抗震。耐溫性是這種特殊熱熔膠的另外一個(gè)特性，它可以在工作環(huán)境溫度范圍為-40~150℃的場(chǎng)合使用。
(3) 陶瓷的低壓注射成型
陶瓷注射成型制得的坯體接近制品最終形狀，適于高尺寸精度、復(fù)雜形狀制品的大批量生產(chǎn)，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。然而，傳統(tǒng)陶瓷注射成型需加入大量聚合物在高壓下注射，脫脂過(guò)程復(fù)雜且耗時(shí)，并且對(duì)設(shè)備要求高。而低壓注射成型是生產(chǎn)復(fù)雜形狀陶瓷的高效、低成本的近凈尺寸成型方法。與傳統(tǒng)注射成型工藝相比，低壓注射成型技術(shù)的設(shè)備和模具成本很低，尤其在制備少量特殊形狀零件時(shí)可較大程度地降低成本。
另外，低壓注射成型過(guò)程中成型溫度和壓力低，且脫脂相對(duì)容易，通過(guò)熱激活的毛細(xì)流動(dòng)，可以很容易收集吸附在粉末床上的液化的粘接劑，或僅通過(guò)蒸發(fā)脫脂，不會(huì)造成環(huán)境污染。另外，漿料中蠟含量較高，包覆在粉末表面，使其不能與模具直接接觸，對(duì)模具的磨損很小。
1) 陶瓷低于注射成型設(shè)備。典型的低壓注射成型設(shè)備由以下幾部分組成：電加熱部分，雙行星式混合器(用于混合有機(jī)粘接劑和粉末，再加熱混料至操作溫度)，混合器連有真空系統(tǒng)(用于注射前排除混料中的氣體)，混合器連接一個(gè)注射傳送管道通向臺(tái)板?；旌掀魇艿酵獠繗鈮鹤鲏号_(tái)板，并且進(jìn)入型腔。另外，還可以安裝用于監(jiān)控多機(jī)器參數(shù)的設(shè)備，如監(jiān)控混合器溫度和壓從傳送管和臺(tái)板溫度、注射時(shí)間和壓力模具可用鋁制作，以降低成本且縮短成型周期。
2) 陶瓷低壓注射成型工藝。陶瓷低壓注射成型工藝通常包括下列步驟：陶瓷粉及粘接劑的選取、陶瓷耢與粘接劑的混合、注射成型、脫脂和燒結(jié)，與傳統(tǒng)注射成型工藝幾乎相同，只是在成型壓力上有大幅度降低。
首先，將按一定比例配制的粘接劑依次加人到成型機(jī)預(yù)置容器中，充分熔融并混合均勻，然后分批加人所選用粉末，混合均勻后，抽真空排除漿料中的氣體，最后在一定壓力下充型，制得毛坯。
成型毛坯在燒結(jié)致密化之前，必須將其中的粘接劑組分完全脫除，可選用加熱、溶劑、催化、虹吸等脫脂方式。熱降解方法簡(jiǎn)單易行，它也是目前使用最多的脫脂方法。
在低壓注射成型工藝中，粘接劑的選擇對(duì)于制備具有良好分散性和流動(dòng)性的漿料及是否能夠成型至關(guān)重要。粘接劑主要有兩個(gè)基本功能：增強(qiáng)粉末流動(dòng)性和維持坯體形狀。由于這兩項(xiàng)功能間常存在矛盾，從而增加了粘接劑設(shè)計(jì)的困難。粘接劑研究方面的突破是低壓注射成型發(fā)展的重要前提，因此粘接劑的設(shè)計(jì)、加入和脫除成為低壓注射成型工藝研究的熱點(diǎn)。
成型環(huán)節(jié)是低壓注射成型工藝中最主要的特色。除了等靜壓，其他高壓工藝在成型階段的坯件中都會(huì)產(chǎn)生密度梯度，只有低壓注射成型制得的坯體內(nèi)幾乎無(wú)密度變化。若成型坯體密度不同，則在燒結(jié)過(guò)程中由于粉末壓坯中低堆積密度比高密度壓坯收縮大而發(fā)生不同大小的收縮，這將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
低壓注射成型工藝的成型壓力很小，液體幾乎在壓力的情況下充型，并且在模型充滿后才開(kāi)始凝固，這也是低壓注射成型工藝相對(duì)于其他工藝的優(yōu)勢(shì)。
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