氣體輔助注塑成型工藝淺析

日期: 2020/10/27
作者: 日精注塑機
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日精注塑機全電動注塑機專業廠家2020年10月27日訊 氣體輔助注塑有改善外觀、節約材料、縮短周期、減低內應力等優點。但是由於氣輔工藝發展的時間不長,在調試中氣體不易控制,加上許多初次接觸的工藝人員經驗不足,常常會造成生產中廢品增多。


本文著重說明氣體輔助成型工藝、結構特點及成型缺陷的應對措施。



工藝原理
 
氣輔成型(GIM)
氣輔成型(GIM)是指在塑膠充填到型腔適當的時候(90%~99%)注入高壓惰性氣體,氣體推動熔融塑膠繼續充填滿型腔,用氣體保壓來代替塑膠保壓過程的一種新興的注塑成型技術。

它是將熔融的樹脂通過高壓,高速注入型腔,再把高壓氣體引入到制件的壁厚部位,產生中空截面,驅動熔體完成充填過程并進行保壓(如圖1所示)。


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在氣輔成型工藝調試時,需要注意以下因素:

1、對於氣針式面板模具來講,氣針處壓入放氣時,最容易產生進氣不平衡,造成調試更加困難。其主要現象為縮水。解決方法為放氣時檢查氣體流暢性。


2、 膠料的溫度是影響生產正常進行的關鍵因素之一。

氣輔產品的質量對膠料溫度更加敏感。射嘴料溫過高會造成產品料花、燒焦等現象;料溫過低會造成冷膠、冷嘴,封堵氣針等現象。產品反映出的現象主要是縮水和料花。解決方法為檢查膠料的溫度是否合理。


3、 手動狀態下檢查封針式射嘴回料時是否有溢料現象。

如有此現象則說明氣輔封針未能將射嘴封住。注氣時,高壓氣體會倒流入料管。主要現象為水口位大面積燒焦和料花,并且回料時間大幅度減少,打開封針時會有氣體排出。主要解決方法為調整封針拉桿的長短。


4、 檢查氣輔感應開關是否靈敏,否則會造成不必要的損失。


5、氣輔產品是靠氣體保壓,產品縮水時可適當減膠。主要是降低產品內部的壓力和空間,讓氣體更容易穿刺到膠位厚的地方來補壓。



氣輔成型優點


1. 減少殘余應力、降低翹曲問題。

傳統注塑成型,需要足夠的高壓以推動塑料由主流道至最外圍區域;此高壓會造成高流動剪應力,殘存應力則會造成產品變形。GIM中形成中空氣體流通管理(Gas Channel)則能有效傳遞壓力,降低內應力,以便減少成品發生翹曲的問題。


2. 消除凹陷痕跡。

傳統注塑產品會在厚部區域如筋部(Rib&Boss)背后,形成凹陷痕跡(Sink Mark),這是由於物料產生收縮不均的結果。而GIM可借由中空氣體管道施壓,促使產品收縮時由內部向外進行,則固化后在外觀上不會有此痕跡。


3. 降低鎖模力。

傳統注塑時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25%~60%。


4. 減少流道長度。

氣體流通管道之較大厚度設計,可引導幫助塑料流通,不需要特別的外在流道設計,進而減少模具加工成本,及控制熔接線位置等。


5. 節省材料。

由氣體輔助注塑所生產的產品比傳統注塑節省材料可達35%,節省多少視產品的形狀而定。除內部中空節省料外,產品的澆口(水口)材料和數量亦大量減少。


6. 縮短生產周期時間。

傳統注塑由於產品筋位厚、柱位多,很多時候都需要一定的注射、保壓來保證產品定形。氣輔成形的產品,產品外表看似很厚膠位,但由於內部中空,因此冷卻時間比傳統實心產品短,總的周期時間因保壓及冷卻時間減少而縮短。


7. 延長模具壽命。

傳統注塑工藝在打產品時,往往用很高的注射速度及壓力,使澆口(水口)周圍容易產生“披峰”,模具經常需要維修;使用氣輔后,注塑壓力、注射保壓及鎖模壓力同時降低,模具所承受的壓力亦相應降低,模具維修次數大大減少。


8. 降低注塑機機械損耗。

由於注塑壓力及鎖模力降低,注塑機各主要受力零件:哥林柱、機鉸、機板等所承受的壓力亦相應降低,因此各主要零件的磨損降低,壽命得以延長,減少維修及更換的次數。


具特點


1、氣道橫截面一般為半圓型,其直徑的設計要求盡量小且保持一致,一般為壁厚的2-3倍。過大或過小會對氣道末端的穿透不利。氣道拐彎處應有較大的圓弧過渡;在加強筋、自攻螺釘柱等結構的根部可布置氣道,以利用結構件作為分氣道補縮。


2、氣針的配合間隙應小於0.02mm,以防止熔料進入氣針間隙;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、氣針的結構形式要求能防止在冷卻過程中氮氣從氣針與制品之間的間隙逸出。


4、氣針位置離澆口不能太近。因為在充填時澆口附近料溫最高,粘度較低,易使熔料進入氣針間隙,造成制品縮痕、吹裂等缺陷。


5、在進行流道、澆口的設計時,由於氣輔成型取消了注射補償相,故可以設置較少的流道和澆口數量。為保證較快的充模速度,應將流道和澆口擴大。潛伏式澆口直徑一般為1.5mm左右。過大的澆口尺寸,會增加澆口凝固時間,影響生產效率,而且還可能引起氮氣經澆口和流道后串入料桶的危險。


設備特點



氣輔注塑系統通常由低壓氮氣氣源發生系統、氮氣增壓及控制系統兩部分組成。具體包括空氣壓縮機、冷凍乾燥機、氮氣發生器、氮氣緩沖罐、管路過濾器、隔膜式氮氣增壓機、高壓氮氣儲罐和氣輔控制臺組成的封閉系統。


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常見缺陷及排除方法 :


1、氣體貫穿。

這種缺陷可通過提高預填充程度,加快注射溫度,提高熔體溫度,縮短氣體延遲時間或選用流動性較高的材料等方法來解決。


2、無腔室或腔室太小。

可以通過降低預填充程度,提高熔體溫度和氣體壓力,縮短氣體延遲時間,延長氣體保壓和瀉壓時間,選用流動性較高的材料,加大氣體通道,使用側腔方式等方法中一種來解決。另外,可檢查氣針有無故障或堵塞,氣體管路有無泄漏。


3、縮痕。

消除縮痕可以參考的方法有降低預填充程度和熔體溫度,提高熔體保壓壓力,縮短氣體延遲時間,提高氣體壓力,延長氣體瀉壓時間,降低模具溫度,加大澆口直徑、流道口和氣道等。另外,可調整注氣的壓力曲線,檢查管路和氣針是否工作正常。


4、重量不夠穩定。

降低注射速度,提高背壓,改進模具排氣,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。

可以采取降低注射速度、降低料桶溫度和氣體壓力、延長氣體延遲時間及加大氣道等方法來克服這種缺陷。


6、指形效應。

出現這種現象時可以考慮提高填充程度,降低注射速度,降低料桶溫度和氣體壓力,延長氣體延遲時間,縮短氣體和瀉壓時間,重新設定注氣的壓力曲線,選用流動性較低的材料,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這種缺陷。


7、 氣體進入螺桿桶。

出現這種現象時可以考慮提高熔體保壓壓力和保壓時間,降低射嘴溫度和氣體壓力,縮短氣體保壓時間和瀉壓時間,重新設定注氣的壓力曲線,選用流動性較低的材料,減小澆口直徑和改變澆口位置等方法。


8、脫模后產生爆裂。

出現這種現象時可以考慮降低氣體壓力,延長保壓時間,重新設定注氣的壓力曲線,減小氣量等,檢查氣針有無堵塞

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