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氣體輔助注塑成型工藝淺析

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-02-20 09:26:15點(diǎn)擊率：

　　氣體輔助注塑有改善外觀、節(jié)約材料、縮短周期、減低內(nèi)應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。但是由於氣輔工藝發(fā)展的時(shí)間不長(zhǎng)，在調(diào)試中氣體不易控制，加上很多初次接觸的工藝職員經(jīng)驗(yàn)不足，經(jīng)常會(huì)造成生產(chǎn)中廢品增多。本文著重說(shuō)明氣體輔助成型工藝、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及成型缺陷的應(yīng)對(duì)措施。

　　工藝原理

　　氣輔成型(GIM)是指在塑膠充填到型腔適當(dāng)?shù)臅r(shí)候(90%~99%)注進(jìn)高壓惰性氣體，氣體推動(dòng)熔融塑膠繼續(xù)充填滿型腔，用氣體保壓來(lái)代替塑膠保壓過(guò)程的一種新興的注塑成型技術(shù)。它是將熔融的樹脂通過(guò)高壓，高速注進(jìn)型腔，再把高壓氣體引進(jìn)到制件的壁厚部位，產(chǎn)生中空截面，驅(qū)動(dòng)熔體完成充填過(guò)程并進(jìn)行保壓(如圖1所示)。

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　　圖1 氣輔成型原理筒圖

　　在氣輔成型工藝調(diào)試時(shí)，需要留意以下因素：

　　1. 對(duì)於氣針式面板模具來(lái)講，氣針處壓進(jìn)放氣時(shí)， 輕易產(chǎn)生進(jìn)氣不平衡，造成調(diào)試更加困難。其主要現(xiàn)象為縮水。解決方法為放氣時(shí)檢查氣體流暢性。

　　2. 膠料的溫度是影響生產(chǎn)正常進(jìn)行的關(guān)鍵因素之一。氣輔產(chǎn)品的質(zhì)量對(duì)膠料溫度更加敏感。射嘴料溫過(guò)高會(huì)造成產(chǎn)品料花、燒焦等現(xiàn)象;料溫過(guò)低會(huì)造成冷膠、冷嘴，封堵氣針等現(xiàn)象。產(chǎn)品反映出的現(xiàn)象主要是縮水和料花。解決方法為檢查膠料的溫度是否公道。

　　3. 手動(dòng)狀態(tài)下檢查封針式射嘴回料時(shí)是否有溢料現(xiàn)象。如有此現(xiàn)象則說(shuō)明氣輔封針未能將射嘴封住。注氣時(shí)，高壓氣體會(huì)倒流進(jìn)料管。主要現(xiàn)象為水口位大面積燒焦和料花，并且回料時(shí)間大幅度減少，打開封針時(shí)會(huì)有氣體排出。主要解決方法為調(diào)整封針拉桿的是非。

　　4. 檢查氣輔感應(yīng)開關(guān)是否靈敏，否則會(huì)造成不必要的損失。

　　5. 氣輔產(chǎn)品是靠氣體保壓，產(chǎn)品縮水時(shí)可適當(dāng)減膠。主要是降低產(chǎn)品內(nèi)部的壓力和空間，讓氣體更輕易穿刺到膠位厚的地方來(lái)補(bǔ)壓。

　　氣輔成型優(yōu)點(diǎn)

　　1. 減少殘余應(yīng)力、降低翹曲題目。傳統(tǒng)注塑成型，需要足夠的高壓以推動(dòng)塑料由主流道至 外圍區(qū)域;此高壓會(huì)造成高活動(dòng)剪應(yīng)力，殘存應(yīng)力則會(huì)造成產(chǎn)品變形。GIM中形成中空氣體流通治理(Gas Channel)則能有效傳遞壓力，降低內(nèi)應(yīng)力，以便減少成品發(fā)生翹曲的題目。

　　2. 消除凹陷痕跡。傳統(tǒng)注塑產(chǎn)品會(huì)在厚部區(qū)域如筋部(Rib&Boss)背後，形成凹陷痕跡(Sink Mark)，這是由於物料產(chǎn)生收縮不均的結(jié)果。而GIM可借由中空氣體管道施壓，促使產(chǎn)品收縮時(shí)由內(nèi)部向外進(jìn)行，則固化後在外觀上不會(huì)有此痕跡。

　　3. 降低鎖模力。傳統(tǒng)注塑時(shí)高保壓壓力需要高鎖模力，以防止塑料溢出，但GIM所需保壓壓力不高，可降低鎖模力需求達(dá)25%~60%。

　　4. 減少流道長(zhǎng)度。氣體流通管道之較大厚度設(shè)計(jì)，可引導(dǎo)幫助塑料流通，不需要特別的外在流道設(shè)計(jì)，進(jìn)而減少模具加工本錢，及控制熔接線位置等。

　　5. 節(jié)省材料。由氣體輔助注塑所生產(chǎn)的產(chǎn)品比傳統(tǒng)注塑節(jié)省材料可達(dá)35%，節(jié)省多少視產(chǎn)品的外形而定。除內(nèi)部中空節(jié)省料外，產(chǎn)品的澆口(水口)材料和數(shù)目亦大量減少。

　　6. 縮短生產(chǎn)周期時(shí)間。傳統(tǒng)注塑由於產(chǎn)品筋位厚、柱位多，很多時(shí)候都需要一定的注射、保壓來(lái)保證產(chǎn)品定形。氣輔成形的產(chǎn)品，產(chǎn)品外表看似很厚膠位，但由於內(nèi)部中空，因此冷卻時(shí)間比傳統(tǒng)實(shí)心產(chǎn)品短，總的周期時(shí)間因保壓及冷卻時(shí)間減少而縮短。

　　7. 延長(zhǎng)模具壽命。傳統(tǒng)注塑工藝在打產(chǎn)品時(shí)，往往用很高的注射速度及壓力，使?jié)部?水口)四周輕易產(chǎn)生“披峰”，模具經(jīng)常需要維修;使用氣輔後，注塑壓力、注射保壓及鎖模壓力同時(shí)降低，模具所承受的壓力亦相應(yīng)降低，模具維修次數(shù)大大減少。

　　8. 降低注塑機(jī)機(jī)械損耗。由於注塑壓力及鎖模力降低，注塑機(jī)各主要受力零件：哥林柱、機(jī)鉸、機(jī)板等所承受的壓力亦相應(yīng)降低，因此各主要零件的磨損降低，壽命得以延長(zhǎng)，減少維修及更換的次數(shù)。

　　模具特點(diǎn)

　　1. 氣道橫截面一般為半圓型，其直徑的設(shè)計(jì)要求盡量小且保持一致，一般為壁厚的2-3倍。過(guò)大或過(guò)小會(huì)對(duì)氣道末真?zhèn)€穿透不利。氣道拐彎處應(yīng)有較大的圓弧過(guò)渡;在加強(qiáng)筋、自攻螺釘柱等結(jié)構(gòu)的根部可布置氣道，以利用結(jié)構(gòu)件作為分氣道補(bǔ)縮。

　　2. 氣針的配合間隙應(yīng)小於0.02mm，以防止熔料進(jìn)進(jìn)氣針間隙;氣針外周與模具的密封必須良好，要求使用耐高溫的密封圈。

　　3. 氣針的結(jié)構(gòu)形式要求能防止在冷卻過(guò)程中氮?dú)鈴臍忉樑c制品之間的間隙逸出。

　　4. 氣針位置離澆口不能太近。由于在充填時(shí)澆口四周料溫 ，粘度較低，易使熔料進(jìn)進(jìn)氣針間隙，造成制品縮痕、吹裂等缺陷。

　　5. 在進(jìn)行流道、澆口的設(shè)計(jì)時(shí)，由於氣輔成型取消了注射補(bǔ)償相，故可以設(shè)置較少的流道和澆口數(shù)目。為保證較快的充模速度，應(yīng)將流道和澆口擴(kuò)大。潛伏式澆口直徑一般為1.5mm左右。過(guò)大的澆口尺寸，會(huì)增加澆口凝固時(shí)間，影響生產(chǎn)效率，而且還可能引起氮?dú)饨?jīng)澆口和流道後串進(jìn)料桶的危險(xiǎn)。

　　設(shè)備特點(diǎn)

　　氣輔注塑系統(tǒng)通常由低壓氮?dú)鈿庠窗l(fā)生系統(tǒng)、氮?dú)庠鰤杭翱刂葡到y(tǒng)兩部分組成。具體包括空氣壓縮機(jī)、冷凍乾燥機(jī)、氮?dú)獍l(fā)生器、氮?dú)饩彌_罐、管途經(jīng)濾器、隔膜式氮?dú)庠鰤簷C(jī)、高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐和氣輔控制臺(tái)組成的封閉系統(tǒng)。

　　圖2 氣輔注塑系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

　　常見(jiàn)缺陷及排除方法

　　1. 氣體貫串。這種缺陷可通過(guò)進(jìn)步預(yù)填充程度，加快注射溫度，進(jìn)步熔體溫度，縮短氣體延遲時(shí)間或選用活動(dòng)性較高的材料等方法來(lái)解決。

　　2. 無(wú)腔室或腔室太小?？梢酝ㄟ^(guò)降低預(yù)填充程度，進(jìn)步熔體溫度和氣體壓力，縮短氣體延遲時(shí)間，延長(zhǎng)氣體保壓和瀉壓時(shí)間，選用活動(dòng)性較高的材料，加大氣體通道，使用側(cè)腔方式等方法中一種來(lái)解決。另外，可檢查氣針有無(wú)故障或堵塞，氣體管路有無(wú)泄漏。

　　3. 縮痕。消除縮痕可以參考的方法有降低預(yù)填充程度和熔體溫度，進(jìn)步熔體保壓壓力，縮短氣體延遲時(shí)間，進(jìn)步氣體壓力，延長(zhǎng)氣體瀉壓時(shí)間，降低模具溫度，加大澆口直徑、流道口和氣道等。另外，可調(diào)整注氣的壓力曲線，檢查管路和氣針是否工作正常。

　　4. 重量不夠穩(wěn)定。降低注射速度，進(jìn)步背壓，改進(jìn)模具排氣，改變澆口位置和加大澆口等方法都有利於克服這種缺陷。

　　5. 氣道壁太薄?？梢圆扇〗档妥⑸渌俣?、降低料桶溫度和氣體壓力、延長(zhǎng)氣體延遲時(shí)間及加大氣道等方法來(lái)克服這種缺陷。

　　6. 指形效應(yīng)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)可以考慮進(jìn)步填充程度，降低注射速度，降低料桶溫度和氣體壓力，延長(zhǎng)氣體延遲時(shí)間，縮短氣體和瀉壓時(shí)間，重新設(shè)定注氣的壓力曲線，選用活動(dòng)性較低的材料，降低模具溫度和減小壁厚等方法。此外，澆口位置的改變和氣道的加大也有助於改進(jìn)這種缺陷。

　　7. 氣體進(jìn)進(jìn)螺桿桶。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)可以考慮進(jìn)步熔體保壓壓力和保壓時(shí)間，降低射嘴溫度和氣體壓力，縮短氣體保壓時(shí)間和瀉壓時(shí)間，重新設(shè)定注氣的壓力曲線，選用活動(dòng)性較低的材料，減小澆口直徑和改變澆口位置等方法。

　　8. 脫模後產(chǎn)生爆裂。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)可以考慮降低氣體壓力，延長(zhǎng)保壓時(shí)間，重新設(shè)定注氣的壓力曲線，減小氣量等，檢查氣針有無(wú)堵塞。

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