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【注塑加工vip】气辅注塑成型的说明

常用传统注塑工艺无法一次成型,采用气辅技术提高了模具设计的自由度,有利于配件集成。另外,对于大型塑料制件来说,用普通注塑模塑的方法成型,经常会出现熔接痕、缩痕、翘曲变形等缺陷,并且在成型过程中需要较大的注塑压力和锁模力,它对机器、模具及产品都会带来不利的影响。气体辅助技术的引入,突破了CIM的一些局限性和限制,它可以很好地克服CIM的种种缺陷,而且可降低原料成本(可使制件质量减少达10-50%)、缩短成型周期,更重要的是提高了制件的表观质量及其机械使用性能。
 
气辅注塑具有减轻制品重量、消除缩痕、提高生产效率、提高制品设计自由度等优点。近年来,在家电、汽车、家具等行业,气辅注塑得到越来越广泛的应用,前景看好。
 
气辅设备            
气辅设备包括气辅控制单元和氮气发生装置。它是独立于注塑机外的另一套系统,其与注塑机的唯一接口是注射信号连接线。注塑机将一个注射信号注射开始或螺杆位 置传递给气辅控制单元之后,便开始一个注气过程,等下一个注射过程开始时给出另一个注射信号,开始另一个循环,如此反复进行。
 
气辅注塑所使用的气体必须是隋性气体(通常为氮气),气体最高压力为35MPa,特殊者可达70MPa,氮气纯度≥98%。气辅控制单元是控制注气时间和注气压力的装置,它具有多组气路设计,可同时控制多台注塑机的气辅生产,气辅控制单元设有气体回收功能,尽可能降低气体耗用量。今后气辅设备的发展趋势是将气辅控制单元内置于注塑机内,作为注塑机的一项新功能。
 
气体辅助注塑成型的优点
低的注射压力使残余应力降低,从而使翘曲变形降到最低;  低的注射压力使合模力要求降低,可以使用小吨位的机台;低的残余应力同样提高了制品的尺寸公差和稳定性;低的注射压力可以减少或消除制品飞边的出现;成品肉厚部分是中空的,从而减少塑料,最多可达40%;与实心制品相比成型周期缩短,还不到发泡成型的一半;气体辅助注塑成型使结构完整性和设计自由度大幅提高;对一些壁厚差异较大的制品通过气辅技术可以一次成型;降低了模腔内的压力,使模具的损耗减少,提高其工作寿命;减少射入点,气道可以取代热流道系统从而使模具成本降低;沿筋板和凸起根部的气体通道增加了刚度,不必考虑缩痕问题;极好的表面光洁度,不用担心会像发泡成型所带来的漩纹现象。
 
气辅工艺控制            
1.注气参数
气辅控制单元是控制各阶段气体压力大小的装置,气辅参数只有两个值:注气时间(秒)和注气压力(MPa)。
2.气辅注塑过程是在模具内注入塑胶熔体的同时注入高压气体,熔体与气体之间存在着复杂的两相作用,因此工艺参数控制显得相当重要。
 
参数控制方法:
a.注射量    
气辅注塑是采用所谓的“短射”方法,即先在模腔内注入一定量的料(通常为满射时的70-95%),然后再注入气体,实现全充满过程。熔胶注射量与模具气道大小及模腔结构关系最大。气道截面越大,气体越易穿透,掏空率越高,适宜于采用较大的“短射率”。这时如果使用过多料量,则很容 易发生熔料堆积,料多的地方会出现缩痕。如果料太少,则会导致吹穿。如果气道与流料方向完全一致,那么最有利于气体的穿透,气道的掏空率最大。因此在模具设计时尽可能将气道与流料方向保持一致。
b.注射速度及保压           
在保证制品表现不出现缺陷的情况下,尽可能使用较高的注射速度,使熔料尽快充填模腔,这时熔料温度仍保持较高,有利于气体的穿透及充模。气体在推动熔料充满 模腔后仍保持一定的压力,相当于传统注塑中的保压阶段,因此一般讲气辅注塑工艺可省却用注塑机来保压的过程。但有些制品由于结构原因仍需使用一定的注塑保压来保证产品表现的质量。但不可使用高的保压,因为保压过高会使气针封死,腔内气体不能回收,开模时极易产生吹爆。保压高亦会使气体穿透受阻,加大注塑保压有可能使制品表现出现更大缩痕。            c.气体压力及注气速度            
气体压力与材料的流动性关系最大。流动性好的材料(如PP)采用较低的注气压力。
d.延迟时间            
延迟时间是注塑机射胶开始到气辅控制单元开始注气时的时间段,可以理解为反映射胶和注气“同步性”的参数。延迟时间短,即在熔胶还处于较高温度的情况下开始注气,显然有利于气体穿透及充模,但延迟时间太短,气体容易发散,掏空形状不佳,掏空率亦不够。
 
气体辅助注射成型过程首先是向模腔内进行树脂的欠料注射,然后把经过高压压缩的氮气导入熔融物料当中,气体沿着阻力最小方向流向制品的低压和高温区域。当气体在制品中流动时,它通过置换熔融物料而掏空厚壁截面。这些置换出来的物料充填制品的其余部分。当填充过程完成以后,由气体继续提供保压压力,将射出品的收缩或翘曲问题降至最低。
 
气辅模具            
气辅模具与传统注塑模具无多大差别,只增加了进气元件(称为气针),并增加气道的设计。所谓“气道”可简单理解为气体的通道,即气体进入后所流经的部分,气道有些是制品的一部分,有些是为引导气流而专门设计的胶位。            
 
气针是气辅模具很关键的部件,它直接影响工艺的稳定和产品质量。气针的核心部分是由众多细小缝隙组成的圆柱体,缝隙大小直接影响出气量。缝隙大,则出气量也大,对注塑充模有利,但缝隙太大会被熔胶堵塞,出气量反而下降。
            
气辅应用实例
气辅注塑最适宜于具有粗大柱孔或厚筋的制品以及胶位粗大内部有孔穴的制品(如手柄类、衣架类),国内几间大型电视机厂家都采用气辅注塑工艺生产电视机前框,可节省原材料10%~20%并大幅度降低锁模力。
 
冰箱顶盖板是大型平板注塑件,质量要求高,其模具采用直浇口入胶,在传统注塑时极易产生变形,影响冰箱的装配。采用气辅后,变形量得到有效控制,拱曲变形量由原来的1.7~2 mm减少到0.5mm以下。            空调器的横向风板是一长条型结构,截面形状“不规则”,由于表面不允许有熔接痕,模具采取单点水口入胶,料流程长,用传统注塑极易产生变形、缩痕,装在空调 器上会影响风向电机的转动,严重者甚至会烧毁电机,因此改善变形量显得尤为重要。采用气辅工艺后此问题迎刃而解,变形量由原来的3~4mm降为1 mm以内。   
 
手柄则是另一类型的制品,在气辅出现前它是由两件制品装配而成,需要做两付模具而且装配后强度不够,整体也不够美观。采取气辅后可“合二为一”,省略一付模具及装配工序。
 
气辅注塑是塑料加工领域的一种新方法,80年代开始用于生产实际,在国外已得到广泛应用,在国内尚处于初始阶段,相信随着各厂商对气辅工艺认识的加深,这项新工艺会应用得越来越普遍。
 
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