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气体辅助成型技术在模具上的使用及模具设计要
来源:宁波万隆模塑成型有限公 时间:2009-04-21 08:46

 

由于近年金属原材料价格的不断上涨,各制品厂家为了应对与之带来的成本压力,在满足功能要求的前提下,逐步发展用工程塑料代替金属原料来开发新的产品。本公司在塑料制品的生产过程中,越来越多的接触相关产品,如下图示:
 

该产品为工程车上拉手产品,原设计产品原料为铝合金,后客户考虑到成本及外观原因,改用了PC+ABS,
产品结构没有做修正,产品最大截面尺寸为29.16X15.41.在模具结构设计上开始我们采用传统的模具结构,模具上下分模,采用侧浇口进料,结果不能解决因壁厚﹑原材料成型困难因素造成的缩水不均﹑表面流痕等外观缺陷。我们尝试做了浇口位置的改变﹑模具温度的调节﹑注塑工艺的优化等,但是始终解决不了缩水不均﹑表面流痕等缺陷。后经公司工程师研究讨论决定:重新开发一付新的模具,采用气体辅助注塑成型技术,来解决产品因壁厚原因造成的外观缺陷。在公司员工的努力下,对模具结构的不断改进,最终模具开发成功。新的模具生产的产品不但满足了客户对该产品的外观要求,并且产品重量由原来的45克降低到30克,大大的降低了原料成本,注塑成型周期缩短了20秒,在质量和效益上取的明显效果。
气体辅助注塑成型技术是一项新兴的塑料注射成型技术,其原理是在塑料注射成型过程中,按一定的压力和时间将高压氮气注入熔融态的塑料中,使高压气体在塑件内部产生中空截面,利用气体保压代替传统的注塑机保压来辅助注射成型。该技术在汽车行业,电视机等家电行业应用的较多。但是由于它是一项新兴的前沿技术,现国内模具行业推广在理论、经验积累欠缺,气辅的穿透又极不稳定等影响因素众多,规律难于把握,从而使模具的开发制做难度加大。伴随着我国的经济更多的融入世界经济发展中,此项技术就如前几年热流道技术在中国推广一样,会越来越多的被所有注塑模具企业接受,因此,模具设计工程人员必须深入了解气体的穿透性,掌握一些基本原则,应用“模流分析”中的气辅分析工具结合实际试模经验,针对不同产品不断归类,分析实践总结。定出一种最好的设计方案来提高气辅成型的可行性和可靠性,以降低开发成本和风险。该技术对本公司模具制造也是第一次应用,在模具设计,加工制造上都碰到过困难,但最终开发成功,并取得的理想的效果。现总结本公司的实际经验,参考相关的技术文件,整理如下:
比较通用的成型注塑工艺,它有以下优点:
1)解决制件表面缩痕问题,能够大大提高制件的表面质量。
   2)局部加气道增厚可增加制件的强度和尺寸稳定性,并降低制品内应力,减少翘曲变形。
   3)中空的结构可在不影响制品功能和使用性能的前提下,节省5%-10%左右的树脂材料。
   4)所需注射压力和锁模力小,可大幅度降低对注塑机要求,延长模具使用寿命。
   5)减少壁厚,加速制品的冷却速度,缩短成型周期。
气辅成型模具技术特点
(1)模具型腔的设计应尽量保证流动平衡以减小气体的不均匀穿透,保证流动平衡也是普通注射成型模具的一条设计原则,但对气辅成型制品来说这一点更重要。
(2)模具设计应考虑对工艺参数的影响,因为气辅成型对工艺参数比普通成型敏感得多。在气辅成型中,模壁温度或注射体积的微小不同会导致对称件中气体穿透的不对称。


 
气辅模具设计基本原则
(1) 设计时先考虑哪些壁厚处需要掏空,哪些表面的缩痕需要消除,再考虑如何连接这些部位成为气道。
(2)浇注系统应采用点浇口,小浇口可防止气体倒流入浇道,普通流道、热流道均可,热流道必须是针阀式可封闭结构。
(3)气体辅助注射成型由于气道可起流道的作用,容易充填,因此浇口数可大大减少。
(4) 气道应依循主要的料流方向均衡地配置到整个模腔上,同时应避免闭回路式气道,并尽可能消除分岔,必须设计气尾。。
(5) 气道的截面形状应接近圆形以使气体流动顺畅;气道的截面大小要合适,气道太小可能引起气体渗透,气道太大则会引起熔接痕或者气穴。
(6) 气道应延伸到最后充填区域(一般在非外观面上),但不需延伸到型腔边缘。
(7) 主气道应尽量简单,分支气道长度尽量相等,支气道末端可逐步缩小,以阻止气体加速。
(8) 气道能直则不弯(弯越少越好),气道转角处应采用较大的圆角半径。
(9) 对于多腔模具,每个型腔都需由独立的气嘴供气。
(10) 气体应局限于气道内,并穿透到气道的末端。
(11) 准确的熔胶注射量非常重要,每次注射量误差不应超过0.5%。
(12) 在最后充填处设置溢料井,可促进气体穿透,增加气道掏空率,消除迟滞痕,稳定制品品质。而在型腔和溢料井之间加设阀浇口,可确保最后充填发生在溢料井内。
(13) 进浇口可置于薄壁处,并且和进气口保持30mm以上的距离,以避免气体渗透和倒流。
(14) 气嘴应置于厚壁处,并位于离最后充填处最远的地方, 气体沿最短路径从高压往低压穿越,这是气流原则。
(15)气道要布置均衡,截面大小适中,使气体只在气道中穿透而又不进入薄壁部。
(16)气嘴出气口方向应尽量和料流方向一致。
(17)保持熔胶流动前沿以均衡速度推进,同时避免形成V字型熔胶流动前沿。
(18)气体沿最短路径从高压往低压穿越,这是气流原则。
(19)模具加工必须保证塑件和气道的壁厚,由于气体对壁厚十分敏感,因此当壁厚制造超差时,气体就可能乱窜。
(20)冷却系统设计需均匀分布。使各部位温差尽量的小。
 
                                                       
 
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