排气注塑成型.doc

结构发泡注塑成型结构发泡注塑成型是比较新颖的注塑技术，该技术自60年代初出现以来，已经发展了很多种结构发泡的注塑成型方法。如：单组分法，双组分法；低压法，中压法，高压法；还有以许多公司进行研究和试验而命名的方法，如：BASF法、GE法等等。结构发泡能制成壁厚在5mm以上或壁厚突变的制品，其制品是一种具有致密的连体发泡材料，其单位重量的强度和刚度比同种未发泡的材料高34倍，结构发泡制品不仅抗弯曲刚性高，可减少加强筋，消除壁厚产生的缩痕，而且制品的内部应力集中小，使用过程中不易产生大的变形，还具有机械加工性能好的特点。这里着重介绍低压结构发泡成型。低压结构发泡注塑又称ME法，是在1970年发展起来的，低压结构发泡注塑方法通常采用化学发泡剂偶氮二甲酰胺或其它化学发泡剂。结构发泡工艺的优点：1、 普通注射成型中固有的缩痕问题在结构发泡成型中不存在，因为结构发泡压实了所有表面；2、 壁厚截面给予整体结构更好的刚性；3、 低的注塑压力使操作者可以同时在一台机器上使用多套模具，这就使运转周期被几个零件平分，降低了成型费用4、 节省材料结构发泡工艺的缺点：1、 常情况下，结构发泡最小壁厚为5mm，这样即使降低密度，成型零件的质量也较大；2、 成型周期长达36min；3、 对于外观要求高的地方，漩纹和不一致的表面光洁度需要进行整容加工；4、 采用结构发泡工艺的低压注射很难充满精密结构的细小区域。低压结构发泡注塑机的特点：1、 模板面积大，合模力比普通机低；2、 注射装置装有止逆阀，因此可以使计量和发泡率稳定。3、 可采用超高速注射，提高发泡倍率。低压结构发泡注塑工艺过程与普通注塑十分相似，由以下工作程序组成：1、 塑化计量 含有发泡剂的成型材料从料斗落入塑化料筒中，由于螺杆的旋转将物料塑化和熔融并输送到料筒前端的计量室。发泡剂在温度和剪切的双重作用下开始分解并均匀分布到熔料中去。由于自锁喷嘴的封闭作用和背压作用，使熔体压力要高于发泡剂气体的发泡压力，从而阻止塑料熔体在料筒中提前发泡，只有注入模具型腔时才能发泡。2、 注射充模 注射时，料筒计量室中的熔体以极短的时间注入模腔。由于注塑速度快、时间短，发泡剂还来不及放出气体进行发泡，这时型腔未被熔体充满。3、 型腔内发泡 在熔料注入模腔以后，在预塑料中均匀分布的气体就要开始膨胀，熔料体积增大，直至模腔全部被充满，与此同时模腔的熔料将受排出气体的反压作用。4、 定型冷却 模具冷却作用使熔体的热量排出，于是塑料制品的表面与芯部形成较大的温度梯度。在冷却和芯部发泡气体的压力共同作用下，型腔表面形成致密的表皮层。5、 脱模顶出 当型腔的致密表层能承受芯部气体的压力，并能经受顶出时，即可脱模。脱模后的制品可进行水冷，这样可节省冷却时间，缩短成型周期。结构发泡的工艺因素：1、 注塑速度 为了获得泡孔大小和泡孔分布均匀的结构发泡注塑制品，注射速度必须要快，这是为了保证在模腔内部全部发泡而不是在模腔以外处发泡。如果注射速度慢会使气泡流经喷嘴和浇口的时间变长，会产生大小不均的泡孔，而位于前沿的熔体由于气体已经逸出，会失去发泡作用而影响制品的物理机械性能。注塑速度慢还会使模腔表面流动的熔体固化，增加了后续熔料的流动阻力并使制品密度加大。但是不适宜的高速注射会导致熔体与模腔壁之间的强剪切作用，使含有气泡的熔体在模具表面上滑动，产生粗糙的表面。2、 注塑压力 在模腔浇口处使聚合物熔体压力突然降低有利于气泡的形成和增长，然而这又会使在流道内的熔体形成气泡的可能性减少。使用较高的注射压力得到的气泡不大，但却很均匀。3、 注塑温度 充模时，熔体温度对气泡动力起到重要作用。熔体温度是控制气泡增长的重要工艺因素。熔体温度降低，气泡形成较少，气泡增长慢，随着温度降低，熔体粘度会增加。4、 保压压力 保压压力对控制结构特别重要，降低模腔压力会促进气泡的增长，但如果保压压力过高，保压时间长，模腔会补给更多的熔料而引起更多的瘪泡。5、 冷却时间 结构发泡成型制品必须要有较长的冷却时间，因为当接触模具的外层得到快速的冷却凝固即进行脱模时，制品内部尚未完全冷却固化，发泡压力仍然起作用，使制品继续膨胀，壁厚越厚的地方，这种现象越严重，甚至涨裂制品表面。气体辅助注射成型简介一、气体辅助注射成型的发展气体辅助注射成型（gas-assisted injection molding）简称GAIM，又称Air-mold法，是在传统注射成型基础上延伸而来的，目前我们所知道的气体辅助注射成型是从20世纪70年代中期发展起来的，其发展呈现为两条线：一条是起源于德国的Friederich所做的一些早期研究，他在1976年申请了专利，是第一个发明气体辅助注射成型的人；另一条则是从早期发泡成型工艺发展起来的。直到最近十几年，气体辅助成型才得到较快的发展。二、气体辅助成型的优点1、气体辅助注射成型零件注射压力较低，可以选择较低锁模力的设备成型较大的零件。2、低的注射压力使残余的应力降低，从而使翘曲变形降到最低。3、沿筋板和凸起根部的气体通道增加了刚度，而不必考虑缩痕问题。4、低的残余应力同样提高了尺寸公差和稳定性。5、气体辅助注射成型使结构完整性和设计自由度提高。6、极好的表面光洁度使人们不用担心结构发泡所带来的漩纹现象。7、成型周期不到发泡成型的一半。三、气体辅助成型的缺点1、这项技术相对来说比较新，比其他成型技术风险更大，投产过程比较长，而且所用模具与常规工艺相比还需要进行更多的修正。2、评估零件费用不如普通注射成型和结构发泡成型那样直接，因为要考虑分期偿还许可证、气体装置和气体的费用。3、准确的应力计算和有限元分析是很复杂的，因为气体通道的位置和相关截面只能靠估计。4、透明的零件会看见气泡，这不符合审美要求。5、带孔位置的壁面是与加工相关的，不能轻易被先确定。四、气体辅助注射成型的设备气体辅助成型需要一个控制系统控制氮气使其从气体源传送到模具。这个系统通常是一个相对独立的单元，它位于十分接近注塑机的地方。该系统控制装置与注塑机相连接，而它们两者却独立运行。该独立系统可以独立运用，且可以即插即用与任何种类的注塑机中，控制系统的关键元件从注塑机上获得信号，并且能提供必要的能源、水和压缩气体。该系统一般由4部分组成：1、氮气产生装置一般的气体辅助成型使用的气体是纯度98%左右的氮气，氮气可以来源于氮气钢瓶或贮罐，但钢瓶的充气、运输等费用较高，当需要大量的氮气时，一般的气体辅助成型都增加一套独立的氮气产生装置，它可以不受外部供应的制约，而且可以低成本生产氮气。2、压力发生器压力发生器是气体供应的中心装置，它由压缩机连续产生的高压气体，通过高压软管与注射机相连。3、气体压力控制这个压力控制系统既可受注塑机控制系统的控制，也可通过外部独立系统控制。因此压力控制可作为注塑机固定控制部分或作为移动控制部分在多个机器使用。4、气体注入气体注入可通过注塑机喷嘴注入，也可以从模具的其它单个或多个地方注入。注塑机的喷嘴一般带有止回阀，防止气体进入料筒或熔胶回流到料筒。从模具上的气道注入需安装气体注射组件。五、气体辅助注射成型工艺1、树脂充模：模具部分的或全部被熔体填充，全部填充的模具须有溢流装置。2、气体充模：气体根据要求注入到热的熔体中，气体在高温低压区域迅速流动，用压力气体代替塑件中厚截面处的热熔融物料，用该力气体来完成塑料的填充。3、气体保压：由于熔体和气体共同作用，在模具填充之后，氮气留在塑件的气体流道内，它有足够的压力使塑件压实，消除塑件表面上的缩痕。4、气体排出：整个工艺过程中需要的所有气体在开模之前必须排出，如果没有及时排出压力气体，会使塑件胀大甚至胀破。排气注塑成型排气式注射成型机与普通注塑机主要是预塑过程及其塑化部件的区别。物料在排气式料筒内所经历的基本过程是：塑料熔融压缩增压熔料减压熔体内气体膨胀排气排气后的物料再度进行压缩计量。排气式注塑的优点：1、 材料无须进行干燥，减少干燥设备、节约时间、节省电力。2、 可以除去挥发性物质至最低限度，提高制品机械性能，改善外观质量。3、 减少次品，提高生产能力。4、 可加工回收的物料以及在不良条件下存放的原料。工艺注意事项：1、 排气注塑工艺最主要的参数是机筒的温度，特别是减压段的温度。一般第一级螺杆加料段温度要高一些，以便使物料能尽早熔融，排气段的温度在允许范围内要尽可能低一些。2、 操作过程中，应尽量避免生产中断，防止由于长时间停滞而引起物料降解。可熔芯注塑成型可熔芯注射成型基本原理是先利用低熔点合金铸造成可熔型芯，然后把可熔型芯作为嵌件放入模具中进行注射成型，冷却后把包含有型芯的制件从型腔中取出，再加热将型芯熔化，形成中空的制品。当注射成型结构上难以脱模的塑料件，如汽车输油管和进排气歧管等有复杂形状的空心制品时，可采用可熔芯注射成型。可熔芯注塑技术的工艺如下：用低熔点金属浇铸型芯放入模具注塑取出带有型芯的制件加热熔化型芯清洁制件制品。目前，可熔型芯注塑成型技术仅在PA66方面积累了一定的经验，初步的试验研究表明PA6、PBT、PET、PPO等也适合于可熔型芯注塑成型。可熔型芯材料常采用的是Sn-Bi和Sn-Pb低熔点合金。融化型芯一般采用油加热和感应线圈加热方法。可熔型芯注塑成型的优点：1、 特别适用于生产形状复杂、中空、不宜机械加工的复合材料制品。2、 中空塑件内部尺寸精确、表面光洁，这是无法用通常的方法来实现的。3、 与吹塑和气辅注射成型相比，虽然要增加铸造可熔型芯的设备和熔化型芯的设备，但可充分利用现有的注塑机，且成型的自由度较大。熔芯注塑成型工艺注意事项：1、 塑件注塑时型芯不能发生融化。2、 做型芯的金属熔体以及用来熔化型芯的介质不会腐蚀塑料。3、 在熔化型芯的温度下，制件不会发生变形。动力熔融注射概述动力熔融注塑与普通注塑的不同在于塑料塑化和熔融时的加热方式不同，普通注塑物料的塑化和熔融热量主要来自料筒外部加热，而动力熔融注塑的物料塑化和熔融的热量主要依靠螺杆高速旋转产生的机械剪切热。目前，动力熔融注塑成型在国外有较大的发展，合模力从404000多吨。动力熔融注塑的主要优点是“省能”，其具体特点如下：1、 料筒的加热温度低。 料筒的加热温度比通用温度一般要低3050，熔融物料的热量主要依靠机械剪切热，物料的熔融温度低、温差小。料筒的外部加热仅仅为了防止料筒温度受外界干扰，为料筒提供稳定的温度场所而设。2、 注射压力低，螺杆转速高。 由于螺杆的高速旋转，动力熔融获得的熔料均匀，注射压力只需普通注射压力的50%80%。3、 动力熔融注射成型可生产厚制品，由于物料熔融温度低，收缩率减小，缩瘪现象较少，同时，由于熔融温度低，产品冷却时间显著减少，一次成型周期时间可减少2050%。4、 适用于某些局部难以冷却的成型模具。由于某些模具的结构原因，局部不能通冷却水，用普通注塑，成型周期就要延长，而用动力熔融成型，就可大大缩短冷却时间。5、 由于动力熔融温度低，加热时间短，所以适合加工熔融温度范围窄，易分解的塑料，如：PVC、POM等。6、 动力熔融能在料筒中更均匀的塑化，通过混炼使颜料、填料分散充分。由于树脂低温熔融，对颜料的色调损失较小；对含有化学发泡剂的填充材料成型时，可把熔融温度和发泡温度关联起来任意选择。反应注射成型反应注射成型（RIM）是使能够起反应的液体进行混合注射，并在模具中进行反应固化成型的一种方法。因此，反应注塑一般都包括两组液体供给系统和液料泵、混合注射系统。目前主要用于聚氨酯的成型。它有聚醚多元醇（俗称A料）与异氰酸酯（俗称B料）反应而成，聚醚多元醇中含有胺类催化剂、锡类催化剂、发泡剂及其它助剂色浆等。RIM成型的设备它是由组分储存罐、过滤器、计量泵、混合枪头、液压系统等组成。RIM成型工艺要求设备有很高的灵活机动性和计量精度。RIM系统主要有三大组成部分：1、 蓄料系统 主要有蓄料槽和相关管路系统。2、 液压系统 这是由液压泵、阀及辅助组成控制液体物料的管路系统与控