注射成形 注射成形又稱為注塑成形,是熱塑性塑料成形的主要方法。注射成形時,將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機的料斗,在注射機內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動狀態(tài),然后在一定壓力下注入閉合的模具,經(jīng)冷卻定型后,熔融的塑料就固化成為所需的塑件。注射過程一般包括:加料、塑化、充模、保壓、倒流、冷卻和脫模等步驟。注射成形是熱塑性塑料成形的一種主要方法。它能一次成形形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件。注射成形的成形周期短、生產(chǎn)率高、易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。到目前為止,除氟塑料以外,幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成形的方法成形,一些流動性好的熱固性塑料也可以用注射方法成形。注射成形的缺點是所用的注射設備價格較高,注射模具的結構復雜,生產(chǎn)成本高,不適合單件小批量塑件的生產(chǎn)。
壓縮成形 壓縮成形又稱為壓制成形或壓塑成形,是塑料加工中最傳統(tǒng)的工藝方法,目前仍是熱固性塑料的主要加工手段。成形時,將粉狀(或粒狀、碎屑狀及纖維狀)的熱固性塑料放入敞開的模具加料室中;然后合模加熱使其熔化,并在壓力作用下使原料充滿模腔;這時高分子塑料產(chǎn)生化學交聯(lián)反應,逐步硬化定型成為塑件,最后脫模將其取出。一般壓縮成形過程可以分為加料、合模、排氣、固化和脫模等幾個階段。壓縮成形工藝與注射成形相比有以下特點:壓縮成形沒有澆注系統(tǒng),節(jié)省原料;生產(chǎn)過程的控制、使用的設備及模具簡單;成形壓力直接作用于塑件,所以塑件質(zhì)量均衡,內(nèi)應力小,尺寸穩(wěn)定性好;易成形大型塑件。但壓縮成形周期長,效率低,勞動強度大,不易成形復雜形狀塑件,較難實現(xiàn)自動化。常見壓縮成形的塑件有:儀表殼、電閘板、電器開關、插座等。
表面覆層技術 表面覆層技術是指利用表面工程技術的各種手段,在產(chǎn)品表面制備各種特殊功能覆層,用極少量的材料就能起到大量的、昂貴的整體材料所能起到或難以起到的作用,同時極大地降低了制件的加工制造成本。通過綜合應用物理、化學、金屬學、高分子化學、電學、光學、材料學、機械等多種科學的最新知識,對產(chǎn)品(材料)表面進行處理,賦予其減磨、耐磨、耐蝕、耐(隔)熱、抗疲勞、耐輻射以及光、熱、磁、電等特殊功能,從而達到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用壽命、改善環(huán)境目的的新技術,統(tǒng)稱為表面功能覆層技術。該技術的主要特點是具有很強的實用性,無論采用哪一種方法,哪種材料,都是在工作部件表面產(chǎn)生一層符合要求的功能材料,這層表面材料與工件相比,厚度薄,數(shù)量少,僅占工件整體厚度的幾百分之一或幾分之一,卻承擔著工作部件的主要功能。此外,該技術還可廣泛用于修復。
熱噴涂技術 熱噴涂技術是采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源,使金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復合材料等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài),通常用高速氣流使其霧化,然后噴射、沉積到經(jīng)過預處理的工件表面,從而形成附著牢固的表面層的加工方法。如果將噴涂層再加熱重熔,則產(chǎn)生冶金結合。這種方法稱為熱噴涂方法。采用熱噴涂技術不僅能使零件表面獲得各種不同的性能,如耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗氧化和潤滑等性能,而且在許多材料(金屬、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等)表面上都能進行噴涂。噴涂工藝靈活,噴涂層厚度達0.5~5mm,而且對基體材料的組織和性能的影響很小。目前,熱噴涂技術已廣泛應用于宇航、國防、機械、冶金、石油、化工、機車車輛和電力等部門。
體微機械加工技術 體微機械加工就是一種對硅襯底的某些部位用腐蝕技術有選擇地除去一部分以形成微機械結構的工藝,常用的主要有濕法腐蝕和干法腐蝕兩種。濕法腐蝕是應用化學腐蝕的方法對硅片進行加工的技術,一般用各向同性化學腐蝕、異性化學腐蝕和電化學腐蝕。干法腐蝕是另一種體微機械加工技術。它是利用粒子轟擊對材料的某些部位進行選擇性地腐蝕的方法,即采用等離子體腐蝕、離子束和濺射腐蝕、反應離子束腐蝕等工藝來腐蝕多晶硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜以形成微機械結構。目前,隨著干法腐蝕技術的發(fā)展,已形成以干法為主,干、濕法結合的刻蝕工藝。
表面覆層技術 表面覆層技術是指利用表面工程技術的各種手段,在產(chǎn)品表面制備各種特殊功能覆層,用極少量的材料就能起到大量的、昂貴的整體材料所能起到或難以起到的作用,同時極大地降低了制件的加工制造成本。通過綜合應用物理、化學、金屬學、高分子化學、電學、光學、材料學、機械等多種科學的最新知識,對產(chǎn)品(材料)表面進行處理,賦予其減磨、耐磨、耐蝕、耐(隔)熱、抗疲勞、耐輻射以及光、熱、磁、電等特殊功能,從而達到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用壽命、改善環(huán)境目的的新技術,統(tǒng)稱為表面功能覆層技術。該技術的主要特點是具有很強的實用性,無論采用哪一種方法,哪種材料,都是在工作部件表面產(chǎn)生一層符合要求的功能材料,這層表面材料與工件相比,厚度薄,數(shù)量少,僅占工件整體厚度的幾百分之一或幾分之一,卻承擔著工作部件的主要功能。此外,該技術還可廣泛用于修復。
光刻加工技術 光刻加工是用照相復印的方法將光刻掩模上的圖形印制在涂有光致抗蝕劑(光刻膠)的薄膜或基材表面,然后進行選擇性腐蝕,刻蝕出規(guī)定的圖形。所用的基材有各種金屬、半導體和介質(zhì)材料。光致抗蝕劑是一類經(jīng)光照后能發(fā)生交聯(lián)、分解或聚合等光化學反應的高分子溶液。光刻工藝的基本過程通常包括涂膠、曝光、顯影、堅膜、腐蝕、去膠等步驟。在制造大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等場合、需采用CAD技術,把集成電路設計和制版結合起來,即進行自動制版。光刻質(zhì)量與光致抗蝕劑種類、光刻工藝及掩膜版質(zhì)量直接相關。
高能束加工技術 高能束(high energy density beam,HEDB)加工技術是利用高能量密度的束流(激光束、電子束、離子束)作為熱源,對材料或構件進行加工的先進的特種加工技術。高能束加工技術包括焊接、切割、打孔、噴涂、表面改性、刻蝕和精細加工等各類工藝方法,并已擴展到新型材料制備領域。高能束加工技術利用高能束熱源、高能量密度、可精密控制微焦點和高速掃描的技術特性,實現(xiàn)對材料和構件的深穿透、高速加熱和高速冷卻的全方位加工,具有常規(guī)加工方法無可比擬的特點。高能束加工技術正朝著高精度、大功率、高速度及自動控制的方向發(fā)展。高能束加工主要包括激光加工、電子束加工、離子束加工。高能速加工方法為實現(xiàn)產(chǎn)品元件的微細加工、精密和超精密加工提供了有利的手段,并在機械工業(yè)的某些領域中得到廣泛的應用。除應用在焊接、切割、打孔和涂覆加工領域外,高能束加工技術在表面改性、微細加工和新材料制備等技術領域的開拓和應用也方興未艾。
表面改性技術 表面改性是指采用某種工藝手段使在零件表面獲得與基體的組織結構和性能不同的技術。材料經(jīng)表面改性處理后,既能發(fā)揮基體的力學性能,又能使材料表面獲得各種如耐磨、耐腐蝕、耐高溫等特殊性能;可以掩蓋基體表面的缺陷,延長材料和構件的使用壽命。表面改性對節(jié)約稀貴材料、節(jié)約能源、改善環(huán)境有著重要的作用。金屬表面改性技術種類繁多,除了傳統(tǒng)的噴丸強化處理、表面淬火、化學熱處理等表面改性技術之外,近十年來激光束、電子束、離子束等高能束表面改性處理技術也得到了大量的應用。
激光表面改性 激光具有高輻射亮度、高方向性和高單色性三大特點,可實現(xiàn)材料表面的快速加熱和冷卻。在激光加熱過程中,其熱影響區(qū)的范圍很窄,幾乎不影響周圍基體的組織。若將激光作用在金屬表面上,控制合適的工藝參數(shù),可顯著改善其表面性能,如提高金屬表面硬度、強度、耐磨性、耐蝕性等多種性能。目前激光表面改性技術在金屬材料中得到大量應用,除表面淬火外,已經(jīng)應用或正在開發(fā)的還有激光表面非晶化、合金化和脈沖硬化等表面改性工藝。