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塑料制品注塑成型加工技術的發展趨勢

作者:admin    添加時間:2013-08-16 09:32:14    瀏覽量:9372

注射成型在過去、現在和將來都是塑料制品的主要成型方法之一,目前正向著節能、精密成型、降低噪音和高度自動化方向發展。影響成型工藝和制品性能的各種問題正逐步進行解決,注塑機、模具也更多的采用CAD/CAM/CAE技術進行設計和制造。使設備水平進一步趨向系列化、標準化、科學化、通用化。也出現了一些新的加工技術和設備,如氣體輔助注塑成型技術、熱流道模具技術等,對改善成型工藝和制品性能效果顯著。

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氣體輔助注塑成型技術

氣輔注塑成型系統

氣體輔助注塑成型技術最早可追溯到1971年美國人嘗試采用加氣注射成型制造后中空鞋跟并獲得專利。1983年英國人從結構發泡成型制造機房裝修材料衍生出“Cinpres”控制內部壓力的成型過程。該過程在1986年德國國際塑料機械展覽會上展出后很快就被人們作為新工藝加以接受,并稱之為塑料加工業的未來技術。它從20世紀80年代開始實際應用至今,已使傳統的注射成型工藝發生了根本的變革,并越來越引起人們的重視。目前幾乎所有用于注射成型的熱塑性塑料和部分熱固性塑料都可采用氣體輔助注塑成型技術。該技術在節省原料、防止縮痕、縮短冷卻時間、提高表面質量、降低制品內應力及變形程度、減小鎖模力、提高生產效率,以及降低生產成本等方面具有顯著的優點。它突破了傳統注射成型的局限性,可靈活地運用于多種制件的成型。例如,利用其充填階段注入氣體能節省原料、降低成本、縮短冷卻時間的優點,可生產柱狀制件(如衣服架、斧柄、沙灘椅腿等);利用其具有減小鎖模力、減輕翹曲變形、提高制件表面質量的優點,可生產平板狀的設有內置式氣道的制件(如汽車儀表板、家用電器外殼、大型家具等);利用其可將復雜結構制件一次成型的優點、可加工厚、薄壁一體結構的制件(如汽車車窗滑槽、辦公和文具用品)等等。氣體輔助注塑成型技術尚存在的缺點是:目前專用設備成本較高,排氣孔可能會引起制件表面質量間題,加工某些制件所需鎖模力較大,以及氣體輔助注塑成型模具的設計和制造需要額外地考慮氣道的設置等。此外,加工過程中增加了許多控制參數,諸如氣體壓力、熔體注射量、熔體一氣體注射之間的延遲時間、氣體保壓時間等,這些對于缺乏氣體輔助注塑成型加工、模具設計及制造經驗的工程技術人員都具有一定的難度。

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氣體輔助注塑成型的基本工作原理是借助氣體的作用將熔融塑料注入模具型腔,在保持外形完整的情況下,利用受壓氣體在塑料熔體內的膨脹使熔料形成中空斷面。由于靠近模具表面部分的熔體溫度低,粘度高,面處于模具型腔中心部位的熔體溫度高,枯度低,易使氣體在塑料件較厚的部位(如加強筋)形成空腔,面熔融塑料在氣體的推動下向著模具的末端繼續充填,形成所要成型的制件。

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氣體輔助注塑成型的主要過程可分為3個階段:熔體注射,即聚合物熔體注入模具型腔,該過程與傳統注射成型相同,一般熔體充滿型腔的60%一97%(隨產品而異);氣體注射,即把高壓高純氮氣注入熔體芯部,熔體流動前沿在高壓氣體馭動下繼續向前流動,直至充滿整個型腔;氣體保壓,即在保持氣體壓力情況下使制件冷卻,在冷卻過程中,氣體由內向外施壓,保證制品外表面緊貼模壁,并通過氣體二次穿透從內部補充因熔體冷卻凝固帶來的體積收縮4然后,使氣體泄壓并回收循環使用,打開模腔,取出制件。

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氣體輔助注塑成型所需的設備是利用普通的注塑機,再加裝一套氣體注射裝置。該氣體注射裝置由氣體壓力制備系統、噴氣嘴和特殊的氣壓控制系統3部分組成。由工業氣瓶出來的氣體經第二個柱塞式氣缸時受到預壓縮,氣缸里所含氣體的最大容量能完全滿足預充氣的需要量,氣體在第二個柱塞式氣缸內被壓縮到充氣時所需的高壓壓力。整個氣體制備過程對注射循環周期不會產生任何不利影響,因為它與注射成型中的計量過程是同時發生的,不占用設備的注射時間。

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熱流道技術

熱流道技術是應用于塑料注塑模流道系統的一種先進技術。熱流道元件相當于將注塑機的噴噴延伸至模具型腔的進料口,通過電熱元件加熱和精確控溫,使流道系統內的塑料在注射成型過程中始終處于熔融狀態,使射出壓力損失最小,實現無冷凝料把的注射成型。從國內外的理論研究和實踐表明,在注射成型模具中采用熱流道技術對提高塑料制品質量、節材、節能和提高生產效率起重要作用。因此熱流道注射成型必將逐步取代普通流道注射成型。

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模具的工作原理如下:注塑機內的熔融料通過熱流道噴嘴注入模具型腔,待塑料冷卻定型后,動模打開,注塑機的推桿帶動卸料板,將塑料制品從凸模上卸下。

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熱流道技術系統主要由熱流道元件、電熱元件和溫度控制器3部分組成。熱流道元件的結構形式主要分為用于單型腔模具的熱噴噴元件和用于多型腔或單型腔多點進料的熱流道組件。熱流道組件一般由熱流道板和熱噴嘴組成。常用的熱噴嘴形式有外熱式噴嘴和內熱式噴嘴。外熱式噴嘴加熱圈在噴嘴外部,熱電偶裝于噴嘴中部,其結構簡單,控溫準確,流道暢通無阻力,熔料壓力損失小。采用陶瓷隔熱圈使熱傳導僅為鋼材的7%,與模具接觸面僅為整體的6%,熱量損失小。采用點澆口可使制品內部殘留應力極低。使用范圍寬,可用于流動性差的塑料。內熱式噴嘴的電熱元件裝在魚雷體內,熔融樹脂在魚雷體外的流道中通過,加熱效率高。采用點澆口,魚雷體尖端保持在澆口中心,利于注射后澆口剪斷,且可使制品內部殘留應力極低。適應范圍廣,但結構復雜。另外還有閥式噴嘴,能夠防止流涎,適用于高流動性樹脂。熱流道板一般為以棒狀電熱元件加熱的鋼質板塊,其中間開有流道通路,熔融樹脂經過此通路及熱噴嘴進人模具型腔。此種熱流道板工作可靠,熔體壓力損失小,易于更換電熱元件。




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