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氣輔注塑工藝的應(yīng)用
  瀏覽次數(shù):7087  發(fā)布時間:2019年08月07日 13:42:59
[導(dǎo)讀] 利用高壓惰性氣體(氮氣)注射到熔融的塑膠中形成真空截面并推動融料前進(jìn),實現(xiàn)注射、保壓、冷卻等過程。由于氣體具有高效的壓力傳遞性,可使氣道內(nèi)部各處的壓力保持一致,因而可消除內(nèi)部應(yīng)力,防止產(chǎn)品變形,同時大幅度降低模腔內(nèi)壓力,因此在成型過程中不需要很高的鎖模力,還可以減輕產(chǎn)品重量、消除縮痕等。



一、氣輔注塑的原理


利用高壓惰性氣體(氮氣)注射到熔融的塑膠中形成真空截面并推動融料前進(jìn),實現(xiàn)注射、保壓、冷卻等過程。由于氣體具有高效的壓力傳遞性,可使氣道內(nèi)部各處的壓力保持一致,因而可消除內(nèi)部應(yīng)力,防止產(chǎn)品變形,同時大幅度降低模腔內(nèi)壓力,因此在成型過程中不需要很高的鎖模力,還可以減輕產(chǎn)品重量、消除縮痕等。 

二、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惰性氣體(通常為氮氣),氣體最高壓為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。 

三、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,各參數(shù)的控制方法如下:

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。

氣體壓力大,易于穿透,但容易吹穿;氣體壓力小,可能出現(xiàn)充模不足,填不滿或制品表面有縮痕;注氣速度高,可在熔料溫度較高的情況下充滿模腔。對流程長或氣道小的模具,提高注氣速度有利于熔膠的充模,可改善產(chǎn)品表面的質(zhì)量,但注氣速度太快則有可能出現(xiàn)吹穿,對氣道粗大的制品則可能會產(chǎn)生表面流痕、氣紋。

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。 

四、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)小縫隙太大會被熔膠堵塞,出氣量反而下降。

五、氣體輔助注射成型工藝過程 

氣體輔助注射成型的工藝有四個步驟 第一步樹脂充模:模具部分地被熔體填充。

第二步氣體充模:氮氣根據(jù)要求注入到熱的熔體中。氣體在高溫低壓區(qū)域流動迅速。氣體流動的方向通常是阻力最小的方向。根據(jù)設(shè)計,氣道要放在便于引導(dǎo)氣體到低壓區(qū)域的地方。用壓力氣體代替的塑件中厚截面處的熱熔融物料,用該壓力氣體來完成塑料的填充;

第三步氣體保壓:由于熔體和氣體共同作用,在模具填充之后,氮氣留在塑件的氣體流道內(nèi),它有足夠的壓力使塑件壓實。隨后樹脂冷卻和收縮,氣體壓迫道還沒有凝固的樹脂到收縮造成的空隙中。用保壓壓力來消除塑件表面上的縮痕,并且保證在下一個成型周期,模具有較好的表面質(zhì)量,以成型表面質(zhì)量好的塑件;

第四步氣體排出:整個工藝過程中需要的所有氣體,有開模之前必須排出。如果沒有及時排出壓力氣體,會使塑件脹大甚至脹破。(文章來源于網(wǎng)絡(luò))