氣體輔助注塑成型技術(shù)簡介
氣體輔助注塑成型是歐美近期發(fā)展出來的一種先進的注塑工藝,它的工作流程是首先向模腔內(nèi)進行樹脂的欠料注射,然后利用精確的自動化控制系統(tǒng),把經(jīng)過高壓壓縮的氮氣導(dǎo)入熔融物料當(dāng)中,使塑件內(nèi)部膨脹而造成中空,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,解決物料冷卻過程中體積收縮的問題。
氣體輔助注塑成型優(yōu)點為什么人們對于氣體輔助注射成型的興趣如此之大呢?其主要的原因在于這種方法出現(xiàn)時所許諾的種種優(yōu)點。成型者希望以低制造成本生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。在不降低質(zhì)量的前提下用現(xiàn)代注塑機和成型技術(shù)可以縮短生產(chǎn)周期。通過使用氣體輔助注射成型的方法,制品質(zhì)量得到提高,而且降低了模具的成本。使用氣體輔助注射成型技術(shù)時,它的優(yōu)點和費用的節(jié)約是非常顯著的。
1、減少產(chǎn)品變形: 低的注射壓力使內(nèi)應(yīng)力降低,使翹曲變形降到最低;
2、減少鎖模壓力: 低的注射壓力使合模力降低,可以使用小噸位機臺;
3、提高產(chǎn)品精度: 低的殘余應(yīng)力同樣提高了尺寸公差和產(chǎn)品的穩(wěn)定性;
4、減少塑膠原料: 成品的肉厚部分是中空的,減少塑料最多可達40%;
5、縮短成型周期: 與實心制品相比成型周期縮短,不到發(fā)泡成型一半;
6、提高設(shè)計自由: 氣體輔助注射成型使結(jié)構(gòu)完整性和設(shè)計自由度提高;
7、厚薄一次成型: 對一些壁厚差異大的制品通過氣輔技術(shù)可一次成型;
8、提高模具壽命: 降低模腔內(nèi)壓力,使模具損耗減少,提高工作壽命;
9、降低模具成本: 減少射入點,氣道取代熱流道從而使模具成本降低;
10、消除凹陷縮水: 沿筋板和根部氣道增加了剛度,不必考慮縮痕問題。第一階段:按照一般的注塑成型工藝把一定量的熔融塑膠注射入模穴;
第二階段:在熔融塑膠尚未充滿模腔之前,將高壓氮氣射入模穴的中央;
第三階段:高壓氣體推動制品中央尚未冷卻的熔融塑膠,一直到模穴末端,最后填滿模腔;
第四階段:塑膠件的中空部分繼續(xù)保持高壓,壓力迫使塑料向外緊貼模具,直到冷卻下來;
第五階段:塑料制品冷卻定型后,排除制品內(nèi)部的高壓氣體,然后開模取出制品。
氣體輔助注塑成型系統(tǒng)由四個部分組成
A.氮氣來源部分 B.氮氣增壓部分 C.氮氣控制部分 D.氮氣注入部分
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①氮氣產(chǎn)生機 ①氣驅(qū)式增壓機 ①簡易式控制臺 ①模具氣針進氣
②購瓶裝氮氣 ②電動式增壓機 ②箱柜式控制臺 ②氮氣射咀進氣氣體輔助注射成型配置
⑴ 氣驅(qū)式增壓機+氣輔控制臺
這種配置比較經(jīng)濟,(如一臺120NL/Min氣動增壓機配上一臺手提式控制臺)使用這種配置,操作方便,接上外購的瓶裝氮氣即可增壓并控制氣體的輸出。但其輸出的高壓氮氣流量較小,較難滿足耗氮氣量大且注塑周期很短的產(chǎn)品生產(chǎn)。
⑵ 電動高壓壓縮機+氣輔控制臺
這種配置也可用外購的瓶裝氮氣為氣源(如瓶裝氮氣經(jīng)電動高壓壓縮機,再配上手提式控制臺),通常電動高壓壓縮機可提供較大的高壓氮氣流量,可以同時供給幾個控制臺輸出氣量,控制多副模具生產(chǎn)。但要經(jīng)常更換氮氣瓶。
⑶ 氮氣產(chǎn)生機+電動高壓壓縮機+氣輔控制臺
這是一種整套制氮機經(jīng)高壓壓縮機增壓后配上氣輔控制器的配置。這是較理想的配置,有高壓氮氣發(fā)生器為控制器的氮氣來源,不需另外購買瓶裝氮氣,而且一部高壓氮氣發(fā)生器可作為多臺氣輔控制臺的氮氣來源,可同時控制多副模具生產(chǎn)。但這種配置的投資成本較高。
氣輔注塑成型使用的氣體
氣體輔助注塑成型使用的主要是氮氣。氮氣作為空氣中含量最豐富的氣體,取之不竭,用之不盡。它無色、無味,透明,屬于亞惰性氣體,不維持生命。不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),氮氣的另一個優(yōu)點是無毒、難燃、成本低。高純氮氣常作為保護性氣體,用于隔絕氧氣或空氣的場所。氮氣(N2)在空氣中的含量為78.084%(空氣中各種氣體的容積組分為N2:78.084%、O2:20.9476%、氬氣:0.9364%、CO2:0.0314%、其它還有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等,但含量極少),分子量為28,沸點:-195.8℃,冷凝點:-210℃。壓縮空氣由于不潔凈(主要是氧氣),在高溫、高壓情況下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致材料降解或腐蝕,所以不適用。
采用氣輔注塑成型的狀況當(dāng)零件設(shè)計中出現(xiàn)下列一個或幾個情況時,應(yīng)考慮采用氣體輔助注塑成型工藝:
1、零件很大;
2、外觀很重要;
3、零件有很多內(nèi)部結(jié)構(gòu),可能引起塌陷;
4、零件必須很平,而且需要較小殘余應(yīng)力;
5、零件很復(fù)雜,而且結(jié)構(gòu)需要;
6、產(chǎn)品數(shù)量可以補償制模方面的投資;
7、美觀需要,厚壁不可避免;
8、二次加工量要求最小;
以下列出了部分采用氣體輔助注射成型產(chǎn)品的名稱
—器具手柄—加油器管路—吸塵器儲灰箱—垃圾箱
—機動車—乘客輔助手柄—高爾夫球棒桿—坐便器座
—ATM蓋子—輪椅車輪—傳真機機座—卡車保險杠端帽
—加速器踏板臂—移動式檔案架—廚房用具手柄—卡車外裝飾物
—氣體過濾器機架—籃球籃板—草地和花園設(shè)備—卡車濾油器外罩
—制動器踏板臂—瓶箱—原料搬運用設(shè)備—卡車空氣過濾器外罩
—緩沖器儀表盤—光驅(qū)托盤—電視機外殼—醫(yī)療分析儀器外殼
—車門把手—椅子座—醫(yī)院病床護欄—電腦外殼
—車門模板—椅子扶手—LCD顯示器支架—復(fù)印機紙張輸入輥
—電子布線系統(tǒng)—嬰兒車座提手—功率放大器機架—鼠標(biāo)外殼
—外裝飾物—復(fù)印機面板—打印機提手—實用的貨棚板
—文具柜面板—飲水機外罩板—打印機硒鼓—洗衣機攪拌器
—擋泥板外延—計算機儀表蓋—打印機控制面板—自動販賣機外殼
—儀器面板組—鍵盤包覆物—淋浴器基座—涼水機儀表盤
—內(nèi)裝飾物—電吉他外殼—淋浴器噴頭—服務(wù)器機箱面板
—汽車保險杠—洗碗機儀表板—遮陽板框架—窗框
—汽車車牌座—電工工具手柄—通用手推車—電視柜
—汽車側(cè)鏡安裝座—油漆刷手柄—音箱外殼—電冰箱門把手
氣輔注塑成型基本守則
1、在氣體射入點,氣體的壓力大于塑膠壓力時,氣體才會射入塑料中。
2、氣體射入后,必須防止由射入點溢出,可用密封的(SEALING)壁免。
3、氣體進入塑膠后,會延著最小阻力的方向前進。如:較厚的截面。
4、在塑膠內(nèi)的氣體會由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。
5、塑膠在冷卻及成形時,其壓力是由氣體控制,而非注塑機。
6、在一個連續(xù)的氣道內(nèi),氣體的壓力在入口及末端是一樣的。(等壓)
7、塑膠內(nèi)的氣體必須有開模前被排放到大氣中或經(jīng)回收循環(huán)使用。
8、塑膠冷卻時體積收縮的現(xiàn)象,可由氣體的膨脹來補償。
9、在成形過程中,氣體控制傳送系統(tǒng)和注塑機必須盡可能的配合。
10、避免注塑機螺桿移動到最末端,防止塑膠回流到螺桿前端的空隙中。
11、若沒有單向射咀,則盡可能將料管儲料的時間延后,以避免氣體回流。