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【注塑加工vip】氣輔注塑成型的說明

常用傳統(tǒng)注塑工藝無法一次成型,采用氣輔技術(shù)提高了模具設(shè)計的自由度,有利于配件集成。另外,對于大型塑料制件來說,用普通注塑模塑的方法成型,經(jīng)常會出現(xiàn)熔接痕、縮痕、翹曲變形等缺陷,并且在成型過程中需要較大的注塑壓力和鎖模力,它對機(jī)器、模具及產(chǎn)品都會帶來不利的影響。氣體輔助技術(shù)的引入,突破了CIM的一些局限性和限制,它可以很好地克服CIM的種種缺陷,而且可降低原料成本(可使制件質(zhì)量減少達(dá)10-50%)、縮短成型周期,更重要的是提高了制件的表觀質(zhì)量及其機(jī)械使用性能。
 
氣輔注塑具有減輕制品重量、消除縮痕、提高生產(chǎn)效率、提高制品設(shè)計自由度等優(yōu)點。近年來,在家電、汽車、家具等行業(yè),氣輔注塑得到越來越廣泛的應(yīng)用,前景看好。
 
氣輔設(shè)備            
氣輔設(shè)備包括氣輔控制單元和氮氣發(fā)生裝置。它是獨立于注塑機(jī)外的另一套系統(tǒng),其與注塑機(jī)的唯一接口是注射信號連接線。注塑機(jī)將一個注射信號注射開始或螺桿位 置傳遞給氣輔控制單元之后,便開始一個注氣過程,等下一個注射過程開始時給出另一個注射信號,開始另一個循環(huán),如此反復(fù)進(jìn)行。
 
氣輔注塑所使用的氣體必須是隋性氣體(通常為氮氣),氣體最高壓力為35MPa,特殊者可達(dá)70MPa,氮氣純度≥98%。氣輔控制單元是控制注氣時間和注氣壓力的裝置,它具有多組氣路設(shè)計,可同時控制多臺注塑機(jī)的氣輔生產(chǎn),氣輔控制單元設(shè)有氣體回收功能,盡可能降低氣體耗用量。今后氣輔設(shè)備的發(fā)展趨勢是將氣輔控制單元內(nèi)置于注塑機(jī)內(nèi),作為注塑機(jī)的一項新功能。
 
氣體輔助注塑成型的優(yōu)點
低的注射壓力使殘余應(yīng)力降低,從而使翹曲變形降到最低;  低的注射壓力使合模力要求降低,可以使用小噸位的機(jī)臺;低的殘余應(yīng)力同樣提高了制品的尺寸公差和穩(wěn)定性;低的注射壓力可以減少或消除制品飛邊的出現(xiàn);成品肉厚部分是中空的,從而減少塑料,最多可達(dá)40%;與實心制品相比成型周期縮短,還不到發(fā)泡成型的一半;氣體輔助注塑成型使結(jié)構(gòu)完整性和設(shè)計自由度大幅提高;對一些壁厚差異較大的制品通過氣輔技術(shù)可以一次成型;降低了模腔內(nèi)的壓力,使模具的損耗減少,提高其工作壽命;減少射入點,氣道可以取代熱流道系統(tǒng)從而使模具成本降低;沿筋板和凸起根部的氣體通道增加了剛度,不必考慮縮痕問題;極好的表面光潔度,不用擔(dān)心會像發(fā)泡成型所帶來的漩紋現(xiàn)象。
 
氣輔工藝控制            
1.注氣參數(shù)
氣輔控制單元是控制各階段氣體壓力大小的裝置,氣輔參數(shù)只有兩個值:注氣時間(秒)和注氣壓力(MPa)。
2.氣輔注塑過程是在模具內(nèi)注入塑膠熔體的同時注入高壓氣體,熔體與氣體之間存在著復(fù)雜的兩相作用,因此工藝參數(shù)控制顯得相當(dāng)重要。
 
參數(shù)控制方法:
a.注射量    
氣輔注塑是采用所謂的“短射”方法,即先在模腔內(nèi)注入一定量的料(通常為滿射時的70-95%),然后再注入氣體,實現(xiàn)全充滿過程。熔膠注射量與模具氣道大小及模腔結(jié)構(gòu)關(guān)系最大。氣道截面越大,氣體越易穿透,掏空率越高,適宜于采用較大的“短射率”。這時如果使用過多料量,則很容 易發(fā)生熔料堆積,料多的地方會出現(xiàn)縮痕。如果料太少,則會導(dǎo)致吹穿。如果氣道與流料方向完全一致,那么最有利于氣體的穿透,氣道的掏空率最大。因此在模具設(shè)計時盡可能將氣道與流料方向保持一致。
b.注射速度及保壓           
在保證制品表現(xiàn)不出現(xiàn)缺陷的情況下,盡可能使用較高的注射速度,使熔料盡快充填模腔,這時熔料溫度仍保持較高,有利于氣體的穿透及充模。氣體在推動熔料充滿 模腔后仍保持一定的壓力,相當(dāng)于傳統(tǒng)注塑中的保壓階段,因此一般講氣輔注塑工藝可省卻用注塑機(jī)來保壓的過程。但有些制品由于結(jié)構(gòu)原因仍需使用一定的注塑保壓來保證產(chǎn)品表現(xiàn)的質(zhì)量。但不可使用高的保壓,因為保壓過高會使氣針封死,腔內(nèi)氣體不能回收,開模時極易產(chǎn)生吹爆。保壓高亦會使氣體穿透受阻,加大注塑保壓有可能使制品表現(xiàn)出現(xiàn)更大縮痕。            c.氣體壓力及注氣速度            
氣體壓力與材料的流動性關(guān)系最大。流動性好的材料(如PP)采用較低的注氣壓力。
d.延遲時間            
延遲時間是注塑機(jī)射膠開始到氣輔控制單元開始注氣時的時間段,可以理解為反映射膠和注氣“同步性”的參數(shù)。延遲時間短,即在熔膠還處于較高溫度的情況下開始注氣,顯然有利于氣體穿透及充模,但延遲時間太短,氣體容易發(fā)散,掏空形狀不佳,掏空率亦不夠。
 
氣體輔助注射成型過程首先是向模腔內(nèi)進(jìn)行樹脂的欠料注射,然后把經(jīng)過高壓壓縮的氮氣導(dǎo)入熔融物料當(dāng)中,氣體沿著阻力最小方向流向制品的低壓和高溫區(qū)域。當(dāng)氣體在制品中流動時,它通過置換熔融物料而掏空厚壁截面。這些置換出來的物料充填制品的其余部分。當(dāng)填充過程完成以后,由氣體繼續(xù)提供保壓壓力,將射出品的收縮或翹曲問題降至最低。
 
氣輔模具            
氣輔模具與傳統(tǒng)注塑模具無多大差別,只增加了進(jìn)氣元件(稱為氣針),并增加氣道的設(shè)計。所謂“氣道”可簡單理解為氣體的通道,即氣體進(jìn)入后所流經(jīng)的部分,氣道有些是制品的一部分,有些是為引導(dǎo)氣流而專門設(shè)計的膠位。            
 
氣針是氣輔模具很關(guān)鍵的部件,它直接影響工藝的穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量。氣針的核心部分是由眾多細(xì)小縫隙組成的圓柱體,縫隙大小直接影響出氣量??p隙大,則出氣量也大,對注塑充模有利,但縫隙太大會被熔膠堵塞,出氣量反而下降。
            
氣輔應(yīng)用實例
氣輔注塑最適宜于具有粗大柱孔或厚筋的制品以及膠位粗大內(nèi)部有孔穴的制品(如手柄類、衣架類),國內(nèi)幾間大型電視機(jī)廠家都采用氣輔注塑工藝生產(chǎn)電視機(jī)前框,可節(jié)省原材料10%~20%并大幅度降低鎖模力。
 
冰箱頂蓋板是大型平板注塑件,質(zhì)量要求高,其模具采用直澆口入膠,在傳統(tǒng)注塑時極易產(chǎn)生變形,影響冰箱的裝配。采用氣輔后,變形量得到有效控制,拱曲變形量由原來的1.7~2 mm減少到0.5mm以下。            空調(diào)器的橫向風(fēng)板是一長條型結(jié)構(gòu),截面形狀“不規(guī)則”,由于表面不允許有熔接痕,模具采取單點水口入膠,料流程長,用傳統(tǒng)注塑極易產(chǎn)生變形、縮痕,裝在空調(diào) 器上會影響風(fēng)向電機(jī)的轉(zhuǎn)動,嚴(yán)重者甚至?xí)龤щ姍C(jī),因此改善變形量顯得尤為重要。采用氣輔工藝后此問題迎刃而解,變形量由原來的3~4mm降為1 mm以內(nèi)。   
 
手柄則是另一類型的制品,在氣輔出現(xiàn)前它是由兩件制品裝配而成,需要做兩付模具而且裝配后強(qiáng)度不夠,整體也不夠美觀。采取氣輔后可“合二為一”,省略一付模具及裝配工序。
 
氣輔注塑是塑料加工領(lǐng)域的一種新方法,80年代開始用于生產(chǎn)實際,在國外已得到廣泛應(yīng)用,在國內(nèi)尚處于初始階段,相信隨著各廠商對氣輔工藝認(rèn)識的加深,這項新工藝會應(yīng)用得越來越普遍。
 
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