气辅成型技术和其应用业.doc

气辅成型技术及其应用业发布时间：2004-3-20 15:39:53 浏览数：7 分析了壳类制品气辅成型技术特点，针对气辅成型废损率较高的问题。从高压氮气管理、制品及模具设计、工艺参数的设置等方面进行了探讨，并总结出了常见壳类制品气辅成型的缺陷及其解决办法。 20世纪90年代以来，气辅成型作为一项成功的技术，越来越多的应用于电视机外壳、空调器外壳、冰箱外壳等壳类制品生产。经过数年的实践研究，气辅成型应用技术曰趋成熟，但仍存在一些问题有待进一步探索。 壳类制品采用气辅成型与采用普通注射成型相比具有以下显著优点。 (1)可节约原材料成本30左右。普通注射成型要求制品厚度34mm，而气辅成型的制品厚度可降为23mm。另外，由于气辅成型取消了注射补偿相，可进一步节约原材料。 (2)可减少模具成本。采用气辅成型后，某些部件可以采取一体成型，从而取消了部件的模具成本和加工成本。另外，由于气辅成型锁模力降低，模具磨损减小，从而增加了模具使用寿命。 (3)可提高生产效率。由于制品壁厚降低，冷却时间减少20以上。 (4)可节约设备投入费用。由于气辅成型锁模力降低30左右。可利用小型号注塑机成型大制品。 (5)可减少流道和浇口数量，从而减少制品熔接线和大量边角余料的产生。如电视机面框采用气辅成型后，一般只需要3个左右的浇口，而普通注射成型则需5个以上的浇口。 (6)可大幅度提高制品外观质量，克服制品缩痕、翘曲等质量问题。 (7)可简化制品设计，扩大造型设计空间。 (8)增加气辅设备投入成本。固定设备投资，包括氮气发生装置、氮气压缩装置、气辅控制装置等，一次投资费用不大。 (9)降低了产品合格率。由于气辅成型受工艺条件波动影响很大，加工条件有微小波动将导致制品废损。 要进一步体现气辅成型的优点，关键是降低产品废损率。以下就从高压氮气管理、制品及模具设计、工艺参数的设置和气辅成型制品缺陷与处理等方面，谈谈如何提高气辅成型合格率的问题。 一、高压氮气管理 11气辅设备的配置 根据生产需要合理配置氮气压缩机数量。如果配置的压缩机能力过剩，设备利用率低，浪费生产成本；反之，如果配置的压缩机能力不足，压缩机将超负荷工作，从而大大缩短使用寿命，而且出口氮气压力也可能无法达到工艺要求的30MPa左右，致使制品表面出现缩痕等缺陷。 如果同一车间使用多台压缩机，应将其并联起来协同工作。这样不但可以平衡各台压缩机的工作时间，而且还可以保证出口压力更加稳定。 12氮气气源的管理 氮气发生装置产生的氮气含有大量的油水及杂物，应将其清除。如果油水分离器分离不彻底，将使部分油水及杂物进入气辅控制装置，堵塞气辅控制阀或气针，造成加气时升压慢、排气时降压慢的问题，使制件出现缩痕、吹裂等缺陷。严重时气辅控制装置根本无法工作。所以在氮气发生装置后安装油水分离器并定期排放油水是非常必要的，这样不但可以大幅度降低气辅设备的故障率，延长设备使用寿命，而且可以大幅减少批量废品的产生。 二、制品及模具设计 21制品的设计 对于空调、电视机外壳等塑料件采用气辅成型后，制品壁厚可减小到23mm，同时可设置粗厚的加强筋和设置较长的自攻螺钉柱。在设计加强筋、螺钉柱、加强柱等内部结构时，连接处应采用较大的圆弧过度，以利于氮气的填充。 对于电视机外壳塑料件，其喇叭窗网采用了微孔成型技术。微孔部分的厚度应设计为1520mm，同时应在通孔背面设置加强筋，孔的脱模斜度应为510)或更大，以保证制品顺利的填充和脱模。 22模具的设计 气道横截面一般为半圆形，其直径的设计要求尽量小且保持一致，一般为壁厚的23倍，因为过大或过小会对气道末端的穿透不利；气道拐弯处应有较大的圆弧过度；在加强筋、自攻螺钉柱、加强柱等结构的根部可布置气道，以利用结构件作为分气道补缩。 进气方式可采用气针或喷嘴进气，现大量采用间隙式气针进气。间隙式气针有如下技术要求：(1)气针的配合间隙应小于002mm，以防止熔料进入气针间隙；(2)气针外周与模具的密封必须良好，要求使用耐高温的密封圈；(3)气针的结构形式要求能防止在冷却过程中氮气从气针与制品之间的间隙逸出；(4)气针位置离浇口不能太近。因为在充填时浇口附近料温最高，粘度较低，易使熔料进入气针间隙，造成制品缩痕、吹裂等缺陷。 在进行流道、浇口的设计时，由于气辅成型取消了注射补偿相，故可以设置较少的流道和浇口数量。为保证较快的充模速度，应将流道和浇口适当扩大。潜伏式浇口直径一般设为15mm左右。过大的浇口尺寸，会增加浇口凝固时间，影响生产效率，而且还可能引起氮气经浇口和流道后串人料筒的危险。 在进行冷却设计时，由于气辅成型对冷却效果要求更高，所以必须保证模具冷却平衡及冷却良好。因在模具的镶件上开设冷却水路较难，故镶件可采用铍铜等导热性好的材料制作。 三、工艺参数的设置 31注塑参数的设置 311熔料温度 气辅成型应采用较高的熔料温度。一方面，提高料温可以保证快速充模，提高模内熔料的总体温度，降低模内熔料的粘度，从而降低加气时的充填阻力；另一方面，提高料温有利于减小制品热应力，保证制品质量。如果使用HIPS塑料，料筒最高温度可设置在235245。 312模具温度 模温应按加工的材料要求设定。太高的模温不利于生产效率的提高，而太低的模温又无法保证制品的顺利充填。另外，不适当的模温，会引起气辅成型制品表面出现缩痕等缺陷。 模温应保证分布平衡。模温不平衡可能引起以下问题：(1)制品填充阻力大的区域会出现填充不足；(2)模温低的部位在加气时充填阻力大，气道难形成，制品易出现缩痕；(3)难以同时克服制品吹裂和缩痕，因为减小氮气保压时间，模温高的部位易出现缩痕；增加氮气保压时间，模温低的部位易出现吹裂。 要保证模温平衡，必须保证冷却水路通畅、冷却水质优良。在夏季，循环冷却水极易变脏，水中含有大量砂土和铁锈等絮状物，引起模具冷却水路堵塞，造成模具热交换变差，故应定期更换冷却水和清洗模具水路。 313锁模力 气辅成型由于大大降低了注射压力，故需要的锁模力也降低了。但太低的锁模力会使制品出现毛刺，产生的毛刺不但会影响装配，而且高压氮气在充填时可能会从毛刺逸出，引起制品缩痕。 314预充填量 气辅成型的预充填量应保证9095或更高。预充填量太大，制品中空体积变小，影响气道的形成，制品易出现缩痕；预充填量太小，制品中空体积变大，可能造成吹穿、“指纹”效应和自攻螺钉柱吹空等缺陷。 315注射速度和注射压力 气辅成型一般采用高速注射。高速注射可以产生大量剪切热，以利于加气时降低气体充填阻力，但高速注射应以不发生制品烧焦和排气不良为原则。气辅成型可用较低的注射压力实现高速注射，因为一方面熔体粘度低，充填阻力小；另一方面开设的气道可起到引流作用。 316保压压力和保压时间 通过设置适当的保压压力和保压时间，可解决如下问题：(1)注塑机未安装截流阀或截流阀关闭不严而造成的料筒串气；(2)浇口较大，其冷却凝固时间太长造成的料筒串气；(3)浇口或主流道吹空，脱模时强度不够造成的断裂；(4)熔料回流料筒造成的制品流动剪切应力的增加。 保压压力的设置原则是保证注人模具的熔料不回流所需的最小压力，保压时间的设置原则是保证浇口凝固所需的最小时间。 317冷却时间 对于气辅成型，冷却时间的长短应能保证主流道顺利脱出，同时保证高压氮气卸压完成。通常，壳类制品要求的冷却时间比主流道要求的短。 32气辅参数的设置 321注气延迟时间 注气延迟时间是气辅控制设备开始计时至开始注入高压氮气的时间间隔。气辅控制设备开始计时的时刻根据气辅设备不同而略有不同，有的气辅设备是从合模增压后开始计时；有的气辅设备是通过设置注气开始位置，即在注料过程中螺杆到达设定位置后开始计时。一般应保证注料完成至开始注气之间有13s的间歇。 322氮气充填压力、充填斜率时间及充填时间 氮气充填压力、充填斜率时间及充填时间可设置为12段。氮气充填压力存在下限，如果设置低于下限，制品气道无法顺利形成。 充填压力的设置有2种方式。(1)采用2段控制，先中压(2025MPa)后高压 (2531MPa)充填。其优点是可以有效控制气道的形成，防止制品鼓包；缺点是可能因气道穿透不够，制品易出现缩痕。(2)采用一段控制，直接设置高压(2531MPa)充填。其优点是可以保证气道快速形成。防止充填压力不足出现缩痕；缺点是制品易出现鼓包。 有的气辅设备设有氮气充填斜率时间，通过设置斜率时间可以控制氮气充填速度。在实际生产中，为防止制品缩痕的产生，一般不设置氮气充填斜率时间。氮气充填时间设置应适当，一般为612s。充填时间太短会引起制品缩痕、鼓包等缺陷，充填时间太长会造成制品吹裂等缺陷。 323氮气保压压力、保压斜率及保压时间 氮气保压压力、保压斜率及保压时间可设置为l段或多段。 保压压力较高有利于保证制品紧贴模具冷却，防止缩痕的产生，但保压压力过高，会引起制品吹裂等缺陷。氮气保压斜率时间可设置较长，使卸压速度变慢，以保证进入熔料的气体及时排出，防止制品鼓包、缩痕等缺陷。氮气保压时间设置过短，制品未完全冷却即卸压，会出现缩痕；氮气保压时间设置过长，制品冷却后受压，会出现吹裂。 四、气辅成型制品缺陷与处理方法 气辅成型壳类制品除具有大多数普通注射成型缺陷外，还具有气辅成型特有的成型缺陷。要提高产品质量，必须能准确识别气辅成型缺陷的产生原因，并提出切实有效的解决措施。表1列出了在生产中频繁出现的气辅成型缺陷及其应对措施。 五、结语 除以上谈及的技术问题外，还应重视设备管理、生产管理、操作人员素质培养等方面的工作。如果经常出现诸如设备故障、模具频繁拆装、生产时断时续、操作人员不按工艺要求操作等问题，制品废损率也会大幅度提高。 气体辅助注塑系统应用渐入佳境发布时间：2004-3-20 15:31:39 浏览数：5气体辅助注塑系统的兴起不过五、六年的时间，在中国的发展却很快：从最初的不为人知，到今天在业内的普遍使用，气体辅助注塑系统正在逐渐流行。目前气体辅助注塑已不再只是有大企业才用得起的技术。 技术特点 气体辅助注塑，是把高压氮气经主辅控制器(分段压力控制系统)直接注射人模腔内正在塑化的塑料里，使塑料件内部膨胀而造成中空，但仍然保持产品和外形完整无缺。 气体辅助注塑过程可分为注塑期、充气期、气体保压期和脱模期。 注塑期：以定量塑化塑料充填人模腔内。所需塑料份量要通过实验找出来，以保证在充氮期间，气体不会把成品表面冲破及能有一个理想的充氮体积。 充气期：可以在注射中或后的不同时间注入气体，气体注入的压力必需大于注塑压力，以达至产品成中空状态。 气体保压器：当成品内部被气体填充后，气体在成品中空部分的压力就成为保压压力，可大大减低成品的缩水及变形率。 脱模期：随着冷却周期完成，模具的气体压力降至大气压力，成品由膜腔内顶出。 气体辅助注塑在技术上又有三种不同的方法： 封闭气体注射方法(SEALED INJECTION GAS)：它是把气体直接注入模腔内，使塑胶成品中空的方法。它无 需采用活阀，只是通过简单模具加工，把气体气嘴装在模具中。在同一模具上，可用单一或多个注入气体的地方，这视乎产品的需要，务求产品有良好的效果，并为产品设计师提供较大的灵活性。气体被模具内的塑料所封闭，气体压力由气辅主系统来控制，以确保气体不会冲破成品的表面。 从注射机射嘴进气的方法(INGAS NOZZLE)：它是在注射机上安装一个特制的注射气嘴。 表面气体成形方法(EXTERNAL GAS MOLDING)：这是英国CINPRES GAS INJECTION LED的一种专利技术，适用于生产手机，电子记事薄及小家电等。 气辅技术的优点 使用气辅技术加工的产品有很多优点，首先产品可做成中空，能够节省原材料，这对于一些使用昂贵工程塑料或批量很大的产品来说，是非常重要的；其次是提高了产品外观质量，避免了产品表面的塑痕和水纹等缺陷，尤其适用于大型边框类塑产品如电视机外壳的生产；气辅系统的应用还有助于减化模具的开发难度，省略一些不必要的支撑或加固性注塑件，产品设计更为灵活和简练；气体辅助注塑系统可用于各种型号的注塑机上，有时候还可以用较小的注塑机完成较大型产品的加工。如生产34寸电视机外壳，没有使用气辅设备时，需使用1300吨锁模力的注塑机，而加用气辅系统后，只需加工模板尺寸，使用850吨的注射机就可以了。 气辅技术在中国的发展 气体辅助注塑系统进入中国的时间并不太长，从无人知晓，到被业内普遍认识和接受，用了5至6年的时间。香港气体辅助注塑有限公司作为英国CINPRES GAS INJECTION LTD在中国和香港地区的总经销商，是最早进入中同市场并在当地取得最大成功的厂商(在2001年7月，GAS INJECTION与英国另一气辅公司CINPRES合并，新公司名为CINPRES GAS INJECTION，简称CGl)。据香港气体辅助注塑有限公司董事总经理容建民介绍说：CGI是专业气体辅助设备生产商，拥有20多项气辅专辅注塑技术的专利权或牌照权，可适用于生产不同的塑胶产品。 公司进人中国后，已经销售厂500多台的气辅设备，用户既有深圳康佳集团、四川长虹集闭、创维集团、广东科龙、华强三洋、青岛海信等著名电子电器集团企业，也有大批中小型塑胶生产厂。 深圳市宝安区新安兴注塑模具厂是CGI的用户之一。该公司是一家以生产电子电器用塑料配件为主的私营企业。年青的老板戚伟诚介绍说：“我们使用气辅设备，主要是用于开发汽车用塑料件，目前国内汽车厂要求生产的塑料配件，必须使用气辅注塑技术。使用这种技术开发出来的雨刷、扶手等产品由于内部中空，既节省材料，又轻便美观。香港气体辅助注塑公司购买CGI的产品，是因为他们的产品不仅有很多专利权，使用起来不会产生纠纷，还因为该公司可以提供从产品设计、模具开发、试模到投人生产的全程服务。通常我们开发出产品的模具，就交给香港气辅公司，由他们的工程师帮我们改进，并使用他们的专用设备虚拟生产。这些工作是全部免费的。 用了气体辅助注塑系统，公司的业务进一步拓宽，现在已为奥拓等车开发出一系列的塑料配件。戚伟诚介绍说，使用气辅系统增加的成本非常有限，对于用户来说，由于节约了材料费，成本有时还会因此降低。 香港的使用情况引进外部气体辅助注塑技术 注塑系统是现时香港塑胶制造商较普遍使用的生产技术之一。塑料注塑技术近年发展迅速，其中一个发展方向是，使用气体辅助注塑系统以提高产品质素及成本效益。但内部气体辅助注塑技术的限制，则是不能应用于只有一个可见平面及有支柱和切面改变的平面注塑。 气体注塑技术近年获得再度提升，由传统的内部气体辅助注塑发展为外部气体辅助注塑。传统内部注塑系统直接将气体注入溶料中间，而外部注塑系统则选择特定的产品表面，将气体注模壁及溶料之间，令气体直接加压于冷却的塑胶面，减少塑胶冷却时所产生的溶解纹及因空心模腔而引起的翘曲。 外部气体辅助注塑的优点 与传统的注塑技术比较，应用外部气体辅助注塑的优点可归纳为以下数项： l、排除成品凹陷在成品肋位背面常见的凹陷现象，可以用此项技术加以排除。 2、减轻翘曲变形在传统的注塑过程中，保压可避免成品凹陷及收缩等缺陷，但同时却增加成品内部的应力，引致翘曲变形。但是外部气体辅助注塑却引用气体在成品外部加压去排除凹陷及收缩。因此，成品的内部应力并不会增加，翘曲变形的现象便可改善。 3、减低锁模力外部气体辅助注塑是用气体直接加压于成品表面，免除传统注塑过程中，保压压力经过流道及浇口至成品表面时的压力损耗。故此并不需要捉高保压压力去保偿能量的损耗，需要的锁模力也可相应地调低。 4、减少调其时间由于保压这个程序已被取代，注塑周期时间也因此而缩短。 应用范围周期 外部气体辅助注塑可协助解决传统注塑不能排除的问题及内部气体辅助注塑不适用的成品，以下三项为普遍采用此项技术的成品特点： 1、成品的其中一面为光滑表面气体注入模壁及溶料之间，令成品背面维持光滑及免除凹陷。 2、成