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發布時間:2020-03-17 00:00:00

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氣輔產品展示

  • 分類:新聞資訊
  • 作者:馮必然
  • 來源:馮必然原創
  • 發布時間:2022-03-14 14:32
  • 訪問量:

【概要描述】氣輔成型產品展示及相關知識普及。

圖片中的產品由美科模具制造及生產,使用注塑機設備為250噸(目前可以使用的設備可以達到1000噸機),成型周期240秒,產品重量310克;
氣輔成型技術在注塑業中又稱氣體輔助注塑和中空成型,在近30年來發展起來的革新成型技術,也可說是注塑技術的第二次革命。目前該技術主要用于汽車、大型家電等大件注塑行業。
??其主要原理是:先注入一定量的熔融塑膠(通常為90%-98%,以產品的總膠量而言)可通過分析計算+經驗。然后再在熔融塑膠內注入高壓氮氣,高壓氮氣在熔融的塑膠內沿預設的路徑形成氣道(最好是和流向一致當然有特殊具體情況你決定)。使不到100%的熔融塑膠充滿整個模腔,此后進入保壓階段,同時冷卻,最后排氣、脫模。高壓氮氣進入塑料后自然會穿越粘度低(溫度高)和低壓的部位,并中在冷卻過程中利用氣體高壓來保壓而緊貼模具壁成型。
??此項技術除需傳統注塑設備外,還需所體輔助注塑控制系統(新科益有MDI控制器),與傳統的注塑成型相比,氣體輔助注塑成型有下列優點:
1.減少內部的殘留應力,從而減弱甚至完全消除翹曲變形狀況,同時增加其機械強度和剛性。
2.成品壁厚部分的中央是中空的,可以減少原料,特別是短射和中空型的模具,塑料最多可以節約達30%。
3.減少或消除加強筋造成的表現收縮凹陷現象。
4.降低制品的收縮不均,提高制品的精密度。
5.設備耗減,大量減少鎖模力,可以用小噸位的注塑機替代大噸位的注塑機。
6.利用氣道來形成加強結構,提高成品的強度。
7.減少射入點。
8.縮短成期。
9.厚薄比大的制品也能通過氣輔一次成型。
10。改變傳統成品設計觀念,能使用一體化設計來減少附屬的零組件。

缺點:
1.由于所體具有壓縮特征因而不容易作精確控制,加上對周圍操作環境敏感,因此工藝的重復性與穩定性比傳統工藝差。
2.國內技術和經驗問題導致資源較浪費(廢品率高)。
目前用于的產品有:汽車門把手、座椅、保險杠、門板、電視機外客、空調、冰箱、馬桶........。
曾做過:汽車門把手、門板、雪上摩托前罩三類7款。

氣體輔助注塑成型的預注塑部分與普通注塑成型一樣,主要增加了一個氮氣注射和回收系統。根據注氣壓力產生方式的不同,目前,常用的氣體注射裝置有以下兩種:
(1)不連續壓力產生法即體積控制法,如Cinpres公司的設備,它首先往汽缸中注入一定體積的氣體(通常是氮氣),然后采用液壓裝置壓縮,使氣體壓力達到設定值時才進行注射充填。大多數的氣輔注塑成型機械都采用這種方法,但該法不能保持恒定的高壓力。
(2)連續壓力產生法即壓力控制法,如Battenfeld公司的設備,它是利用一個專用的壓縮裝置來產生高壓氣體。該法能始終或分段保持壓力恒定,而且其氣體壓力分布可通過調控裝置來選擇設定。
? 氣輔技術為許多原來無法用傳統工藝注射成型的制件采用注射成型提供了可能,在汽車、家電、家具、電子、日常用品、辦公自動化設備、建筑材料等幾乎所有塑料制件領域已經得到了廣泛地應用,并且作為一項帶有挑戰性的新工藝為塑料成型開辟了全新的應用領域。當前,氣輔技術尤其適用于以下幾方面的注塑制品:
? 管狀、棒狀制品: 如手柄、掛鉤、椅子扶手、淋浴噴頭等, 采用中空的結構,可在不影響制品功能和使用性能的前提下,大幅度節省原材料,縮短冷卻時間和生產周期。
大型平板制件: 如汽車儀表板、內飾件格柵、商用機器的外罩及拋物線形衛生天線等。通過在制件內設置內置式氣道,可以顯著提高制品的剛度和表面質量,減少翹曲變形和表面凹陷,且大幅度地降低鎖模力,實現在較小的機器上成型較大的制件。
??厚、薄壁一體的復雜結構制品: 如電視機、計算機用打印機外殼及內部支撐和外部裝飾件等。這類制品通常用傳統注塑工藝無法一次成型,采用氣輔技術提高了模具設計的自由度,有利于配件集成。
??另外,對于大型塑料制件來說,用普通注塑模塑的方法成型,經常會出現熔接痕、縮痕、翹曲變形等缺陷,并且在成型過程中需要較大的注塑壓力和鎖模力,它對機器、模具及產品都會帶來不利的影響。氣體輔助技術的引入,突破了CIM的一些局限性和限制,它可以很好地克服CIM的種種缺陷,而且可降低原料成本(可使制件質量減少達10-50%)、縮短成型周期,更重要的是提高了制件的表觀質量及其機械使用性能。因此,GAIM一出現就受到了企業廣泛的重視,并得以應用。目前,幾乎所有用于普通注塑成型的熱塑性塑料及部分熱固性料都可以采用GAIM法來成型;GAIM塑件也已涉及到結構功能件等各個領域,尤其是在大型塑件上的應用,優勢更為明顯。如臺灣華大機械有限公司與英國GIL公司合作研制的C2系列氣體輔助注塑機及氣體輔助注射部分(包括電腦控制系統),已能達到滿足生產大型塑件的需要。
??GAIM雖然具有普通注塑所不具備的許多優點,但它引入了如預注塑量,熔體/氣體注射之間的延遲時間,充氣注射壓力、速率及時間等多個新工藝參數的調整,控制不好很容易出現如延遲線、將制品吹穿及“手指”效應(是指由于制件局部體積的收縮,形成的缺料要靠氣道與制件壁間的熔體來補償,從而使氣體穿出氣道形成指狀分支的現象,在大平板類制件中特別容易出現)或氣體反灌等問題[10]。因此,在國內,還主要應用于電視機外殼件上,如長虹、海信、康佳、廈華、熊貓等多家電視機廠先后引進了氣輔注塑裝置和技術;而在汽車行業中,隨著新車型的引進和對高質量注塑件的要求,該技術也開始得到了應用,如成都航天塑膠集團已引進英國Gas Injection公司的氣體注塑設備用于富康轎車門內裝飾件的生產,且將開發其他新產品;雖然GAIM在國內一些行業中得到了一定的應用,但在如保險杠等一些特大型注塑件上的應用還不是很廣泛,也缺乏一定的理論指導和實踐經驗,國外,可以說GAIM已成為工業發達國家和地區生產大型超厚、高精度或表觀高清晰度塑料件所必不可少的成型方法。
??近年來又發展了一些新的氣體輔助注射技術,如液化氣體輔助注射(LiquidGas-AssistedInjectionMolding)及振動氣體輔助注射(VibratedGas As sistedInjectionMolding)及水輔助注射等。
??液化氣體輔助注射
??液化氣體輔助注射是將一種預熱的、特殊的可氣化的液體從噴嘴注入塑料熔體中,與塑料熔體一起進入模腔中的液體受到塑料熔體的加熱而氣化;在模腔中被氣化的氣體膨脹,使制件成為空心,并將熔體推向模腔表面。氣體冷卻后變為穩定狀態存在于制件中,并不再冷凝成液體;與常規的氣體輔助注射方法相比,熱液體氣化方法的主要優點是能在制件中產生很低的氣體壓力(2MPa,常規的氣體輔助注射方法為3MPa),可應用于任何熱塑性塑料,包括那些分子量較低,容易被吹穿的塑料。

? 振動氣體輔助注射
? 振動氣體輔助注射是通過將壓縮氣體的振蕩向塑料熔體施加振動能量,從而達到控制制件微觀結構,改善制品性能的目的。

水輔助注塑成型技術
??水輔助注射技術(WIT)是一種新型的生產中空或者部分中空制品的成型方法。這種方法形成空腔的原理與氣體輔助注射技術(GAIM)基本相似。WIT有著一個獨特的優點:能夠直接在制品內部進行冷卻。由于水的熱傳導率是氣體的40倍,熱焓是氣體的4倍;所以,WIT的冷卻能力可以使制品的冷卻循環時間降至GAIM的25%。除了明顯縮短成型周期外,WIT能夠成型壁厚更薄和更均勻的中空制品,更加節省原料;此外,WIT還可以生產內表面非常光滑的制件,這在GAIM中是很難達到的。
??雖然20世紀70年代初期,人們已提出了采用液體如水、油或聚合物溶液的注射作為形成空心體的方法;但由于所用的柱塞和注射裝置產生的壓力太高,而達到的流速太低,故結果并不令人十分滿意。如今,在德國亞琛市的德國塑料加工研究所(IKV)開發的WIT使這一古老的想法成為現實。IKV從1998年開始研發這種技術。德國Herford市的Sulo公司是第一個實施這種技術進行塑料加工的廠家。盡管如此,直到2000年10月底,在Fakuma展會上展出的一輛用WIT技術加工的全塑料超市手推車,才正式宣告WIT在商業中得到應用?,F在,已有越來越多的廠家參加到WIT的研究、開發和完善中來。
??1.氣體輔助注射成型的局限,氣體輔助注射成型技術突破了傳統注射成型的限制,可靈活地應用于多種制件的成型。它在節省原料、防止縮痕、縮短冷卻時間、提高表面質量、降低制品內應力、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。但對于直徑較大的介質導管的生產,GAIM工藝仍存在較大的殘留壁厚,由于通過氣體從內部傳遞熱量,這就增加了冷卻時間。伴隨著較大的殘余壁厚,制品壁面內部產生氣泡的可能隨之增加;為了避免這一缺點,氣體的保壓時間或者氣體的壓力釋放時間被延長。顯然,這就增加了循環時間。當制件的直徑超過40mm時,在氣道形成后,還會存在熔體沿著模壁向下流動的危險。因此,GAIM難以應用于直徑較大的中空制品的成型。GAIM技術的不足刺激了人們對新的注射成型方法的開發研究,WIT應運而生。
??氣體輔助注塑成型(簡稱氣輔成型)是塑料加工領域的一種新方法,80年代開始用于生產實際,目前在歐洲和北美廣泛應用,亞洲的日本和韓國也已相繼應用,我國的一些廠家也開始應用這項新技術。
??氣體輔助注射成型比傳統注射成型多一個氣體注射階段,由氣體推動塑料熔體充滿模具型腔,因此在氣輔成型制品設計和模具設計時必須提供明確的氣道來引導氣體的走向。氣道幾何尺寸的大小、截面形狀的確定和位置的布置都會影響到氣體的穿透和氣體對熔體流動的干涉,從而最終影響到成型制品的質量。
??根據氣輔成型時射入型腔的熔融塑料的體積不同,氣輔成型工藝大致可分為3種方式:a、中空成型,即熔體射入型腔充填到型腔體積的60-70%時,停止注射熔體,開始注入氣體,直至保壓冷卻定型。這種工藝主要適用于類似把手、手柄之類的大壁厚塑料制品,應用效果最理想。b、短射,即熔體充填到型腔體積的90-98%時,開始進氣。該方法主要用于較大平面的厚壁或偏壁制品。c、滿射,即熔體充填至完全充滿型腔時才注入氣體,由氣體填充因熔體體積收縮而產生的空間,并將氣體保壓和熔體保壓配合使用,使制品翹曲變形大大降低,用于較大平面的薄壁制品成型,其工藝控制較復雜。前兩種方法也稱為缺料氣輔注射法,后者稱為滿料氣輔注射法。

2、氣輔工藝原理

第一階段:塑料注射:熔體進入型腔,遇到溫度較低的模壁,形成一個較薄的凝固層。
第二階段:氣體入射:惰性氣體進入熔融的塑料,推動中心未凝固的塑料進入尚未充滿的型腔。
第三階段:氣體入射結束:氣體繼續推動塑料熔體流動直到熔體充滿整個型腔。
第四階段:氣體保壓結束:在保壓狀態下,氣道中的氣體壓縮熔體,進行補料確保制件的外觀。

3、氣輔成型優點
l.消除產品表面縮痕,改善產品表面質量;
2.減少翹曲變形,減少流動條痕;
3.降低產品內應力,提高產品強度;
4.節省塑料原料,減輕制品重量(一般可減輕20-40%);
5.改善材料在制品斷面上的分布,改善制品的剛性;
6.降低鎖模力,射膠力和注塑機耗電量;
7.縮短成型時間,提高生產效率;
8.延長模具使用壽命,降低模具制造成本;

氣輔產品展示

【概要描述】氣輔成型產品展示及相關知識普及。

圖片中的產品由美科模具制造及生產,使用注塑機設備為250噸(目前可以使用的設備可以達到1000噸機),成型周期240秒,產品重量310克;
氣輔成型技術在注塑業中又稱氣體輔助注塑和中空成型,在近30年來發展起來的革新成型技術,也可說是注塑技術的第二次革命。目前該技術主要用于汽車、大型家電等大件注塑行業。
??其主要原理是:先注入一定量的熔融塑膠(通常為90%-98%,以產品的總膠量而言)可通過分析計算+經驗。然后再在熔融塑膠內注入高壓氮氣,高壓氮氣在熔融的塑膠內沿預設的路徑形成氣道(最好是和流向一致當然有特殊具體情況你決定)。使不到100%的熔融塑膠充滿整個模腔,此后進入保壓階段,同時冷卻,最后排氣、脫模。高壓氮氣進入塑料后自然會穿越粘度低(溫度高)和低壓的部位,并中在冷卻過程中利用氣體高壓來保壓而緊貼模具壁成型。
??此項技術除需傳統注塑設備外,還需所體輔助注塑控制系統(新科益有MDI控制器),與傳統的注塑成型相比,氣體輔助注塑成型有下列優點:
1.減少內部的殘留應力,從而減弱甚至完全消除翹曲變形狀況,同時增加其機械強度和剛性。
2.成品壁厚部分的中央是中空的,可以減少原料,特別是短射和中空型的模具,塑料最多可以節約達30%。
3.減少或消除加強筋造成的表現收縮凹陷現象。
4.降低制品的收縮不均,提高制品的精密度。
5.設備耗減,大量減少鎖模力,可以用小噸位的注塑機替代大噸位的注塑機。
6.利用氣道來形成加強結構,提高成品的強度。
7.減少射入點。
8.縮短成期。
9.厚薄比大的制品也能通過氣輔一次成型。
10。改變傳統成品設計觀念,能使用一體化設計來減少附屬的零組件。

缺點:
1.由于所體具有壓縮特征因而不容易作精確控制,加上對周圍操作環境敏感,因此工藝的重復性與穩定性比傳統工藝差。
2.國內技術和經驗問題導致資源較浪費(廢品率高)。
目前用于的產品有:汽車門把手、座椅、保險杠、門板、電視機外客、空調、冰箱、馬桶........。
曾做過:汽車門把手、門板、雪上摩托前罩三類7款。

氣體輔助注塑成型的預注塑部分與普通注塑成型一樣,主要增加了一個氮氣注射和回收系統。根據注氣壓力產生方式的不同,目前,常用的氣體注射裝置有以下兩種:
(1)不連續壓力產生法即體積控制法,如Cinpres公司的設備,它首先往汽缸中注入一定體積的氣體(通常是氮氣),然后采用液壓裝置壓縮,使氣體壓力達到設定值時才進行注射充填。大多數的氣輔注塑成型機械都采用這種方法,但該法不能保持恒定的高壓力。
(2)連續壓力產生法即壓力控制法,如Battenfeld公司的設備,它是利用一個專用的壓縮裝置來產生高壓氣體。該法能始終或分段保持壓力恒定,而且其氣體壓力分布可通過調控裝置來選擇設定。
? 氣輔技術為許多原來無法用傳統工藝注射成型的制件采用注射成型提供了可能,在汽車、家電、家具、電子、日常用品、辦公自動化設備、建筑材料等幾乎所有塑料制件領域已經得到了廣泛地應用,并且作為一項帶有挑戰性的新工藝為塑料成型開辟了全新的應用領域。當前,氣輔技術尤其適用于以下幾方面的注塑制品:
? 管狀、棒狀制品: 如手柄、掛鉤、椅子扶手、淋浴噴頭等, 采用中空的結構,可在不影響制品功能和使用性能的前提下,大幅度節省原材料,縮短冷卻時間和生產周期。
大型平板制件: 如汽車儀表板、內飾件格柵、商用機器的外罩及拋物線形衛生天線等。通過在制件內設置內置式氣道,可以顯著提高制品的剛度和表面質量,減少翹曲變形和表面凹陷,且大幅度地降低鎖模力,實現在較小的機器上成型較大的制件。
??厚、薄壁一體的復雜結構制品: 如電視機、計算機用打印機外殼及內部支撐和外部裝飾件等。這類制品通常用傳統注塑工藝無法一次成型,采用氣輔技術提高了模具設計的自由度,有利于配件集成。
??另外,對于大型塑料制件來說,用普通注塑模塑的方法成型,經常會出現熔接痕、縮痕、翹曲變形等缺陷,并且在成型過程中需要較大的注塑壓力和鎖模力,它對機器、模具及產品都會帶來不利的影響。氣體輔助技術的引入,突破了CIM的一些局限性和限制,它可以很好地克服CIM的種種缺陷,而且可降低原料成本(可使制件質量減少達10-50%)、縮短成型周期,更重要的是提高了制件的表觀質量及其機械使用性能。因此,GAIM一出現就受到了企業廣泛的重視,并得以應用。目前,幾乎所有用于普通注塑成型的熱塑性塑料及部分熱固性料都可以采用GAIM法來成型;GAIM塑件也已涉及到結構功能件等各個領域,尤其是在大型塑件上的應用,優勢更為明顯。如臺灣華大機械有限公司與英國GIL公司合作研制的C2系列氣體輔助注塑機及氣體輔助注射部分(包括電腦控制系統),已能達到滿足生產大型塑件的需要。
??GAIM雖然具有普通注塑所不具備的許多優點,但它引入了如預注塑量,熔體/氣體注射之間的延遲時間,充氣注射壓力、速率及時間等多個新工藝參數的調整,控制不好很容易出現如延遲線、將制品吹穿及“手指”效應(是指由于制件局部體積的收縮,形成的缺料要靠氣道與制件壁間的熔體來補償,從而使氣體穿出氣道形成指狀分支的現象,在大平板類制件中特別容易出現)或氣體反灌等問題[10]。因此,在國內,還主要應用于電視機外殼件上,如長虹、海信、康佳、廈華、熊貓等多家電視機廠先后引進了氣輔注塑裝置和技術;而在汽車行業中,隨著新車型的引進和對高質量注塑件的要求,該技術也開始得到了應用,如成都航天塑膠集團已引進英國Gas Injection公司的氣體注塑設備用于富康轎車門內裝飾件的生產,且將開發其他新產品;雖然GAIM在國內一些行業中得到了一定的應用,但在如保險杠等一些特大型注塑件上的應用還不是很廣泛,也缺乏一定的理論指導和實踐經驗,國外,可以說GAIM已成為工業發達國家和地區生產大型超厚、高精度或表觀高清晰度塑料件所必不可少的成型方法。
??近年來又發展了一些新的氣體輔助注射技術,如液化氣體輔助注射(LiquidGas-AssistedInjectionMolding)及振動氣體輔助注射(VibratedGas As sistedInjectionMolding)及水輔助注射等。
??液化氣體輔助注射
??液化氣體輔助注射是將一種預熱的、特殊的可氣化的液體從噴嘴注入塑料熔體中,與塑料熔體一起進入模腔中的液體受到塑料熔體的加熱而氣化;在模腔中被氣化的氣體膨脹,使制件成為空心,并將熔體推向模腔表面。氣體冷卻后變為穩定狀態存在于制件中,并不再冷凝成液體;與常規的氣體輔助注射方法相比,熱液體氣化方法的主要優點是能在制件中產生很低的氣體壓力(2MPa,常規的氣體輔助注射方法為3MPa),可應用于任何熱塑性塑料,包括那些分子量較低,容易被吹穿的塑料。

? 振動氣體輔助注射
? 振動氣體輔助注射是通過將壓縮氣體的振蕩向塑料熔體施加振動能量,從而達到控制制件微觀結構,改善制品性能的目的。

水輔助注塑成型技術
??水輔助注射技術(WIT)是一種新型的生產中空或者部分中空制品的成型方法。這種方法形成空腔的原理與氣體輔助注射技術(GAIM)基本相似。WIT有著一個獨特的優點:能夠直接在制品內部進行冷卻。由于水的熱傳導率是氣體的40倍,熱焓是氣體的4倍;所以,WIT的冷卻能力可以使制品的冷卻循環時間降至GAIM的25%。除了明顯縮短成型周期外,WIT能夠成型壁厚更薄和更均勻的中空制品,更加節省原料;此外,WIT還可以生產內表面非常光滑的制件,這在GAIM中是很難達到的。
??雖然20世紀70年代初期,人們已提出了采用液體如水、油或聚合物溶液的注射作為形成空心體的方法;但由于所用的柱塞和注射裝置產生的壓力太高,而達到的流速太低,故結果并不令人十分滿意。如今,在德國亞琛市的德國塑料加工研究所(IKV)開發的WIT使這一古老的想法成為現實。IKV從1998年開始研發這種技術。德國Herford市的Sulo公司是第一個實施這種技術進行塑料加工的廠家。盡管如此,直到2000年10月底,在Fakuma展會上展出的一輛用WIT技術加工的全塑料超市手推車,才正式宣告WIT在商業中得到應用?,F在,已有越來越多的廠家參加到WIT的研究、開發和完善中來。
??1.氣體輔助注射成型的局限,氣體輔助注射成型技術突破了傳統注射成型的限制,可靈活地應用于多種制件的成型。它在節省原料、防止縮痕、縮短冷卻時間、提高表面質量、降低制品內應力、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。但對于直徑較大的介質導管的生產,GAIM工藝仍存在較大的殘留壁厚,由于通過氣體從內部傳遞熱量,這就增加了冷卻時間。伴隨著較大的殘余壁厚,制品壁面內部產生氣泡的可能隨之增加;為了避免這一缺點,氣體的保壓時間或者氣體的壓力釋放時間被延長。顯然,這就增加了循環時間。當制件的直徑超過40mm時,在氣道形成后,還會存在熔體沿著模壁向下流動的危險。因此,GAIM難以應用于直徑較大的中空制品的成型。GAIM技術的不足刺激了人們對新的注射成型方法的開發研究,WIT應運而生。
??氣體輔助注塑成型(簡稱氣輔成型)是塑料加工領域的一種新方法,80年代開始用于生產實際,目前在歐洲和北美廣泛應用,亞洲的日本和韓國也已相繼應用,我國的一些廠家也開始應用這項新技術。
??氣體輔助注射成型比傳統注射成型多一個氣體注射階段,由氣體推動塑料熔體充滿模具型腔,因此在氣輔成型制品設計和模具設計時必須提供明確的氣道來引導氣體的走向。氣道幾何尺寸的大小、截面形狀的確定和位置的布置都會影響到氣體的穿透和氣體對熔體流動的干涉,從而最終影響到成型制品的質量。
??根據氣輔成型時射入型腔的熔融塑料的體積不同,氣輔成型工藝大致可分為3種方式:a、中空成型,即熔體射入型腔充填到型腔體積的60-70%時,停止注射熔體,開始注入氣體,直至保壓冷卻定型。這種工藝主要適用于類似把手、手柄之類的大壁厚塑料制品,應用效果最理想。b、短射,即熔體充填到型腔體積的90-98%時,開始進氣。該方法主要用于較大平面的厚壁或偏壁制品。c、滿射,即熔體充填至完全充滿型腔時才注入氣體,由氣體填充因熔體體積收縮而產生的空間,并將氣體保壓和熔體保壓配合使用,使制品翹曲變形大大降低,用于較大平面的薄壁制品成型,其工藝控制較復雜。前兩種方法也稱為缺料氣輔注射法,后者稱為滿料氣輔注射法。

2、氣輔工藝原理

第一階段:塑料注射:熔體進入型腔,遇到溫度較低的模壁,形成一個較薄的凝固層。
第二階段:氣體入射:惰性氣體進入熔融的塑料,推動中心未凝固的塑料進入尚未充滿的型腔。
第三階段:氣體入射結束:氣體繼續推動塑料熔體流動直到熔體充滿整個型腔。
第四階段:氣體保壓結束:在保壓狀態下,氣道中的氣體壓縮熔體,進行補料確保制件的外觀。

3、氣輔成型優點
l.消除產品表面縮痕,改善產品表面質量;
2.減少翹曲變形,減少流動條痕;
3.降低產品內應力,提高產品強度;
4.節省塑料原料,減輕制品重量(一般可減輕20-40%);
5.改善材料在制品斷面上的分布,改善制品的剛性;
6.降低鎖模力,射膠力和注塑機耗電量;
7.縮短成型時間,提高生產效率;
8.延長模具使用壽命,降低模具制造成本;

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  • 作者:馮必然
  • 來源:馮必然原創
  • 發布時間:2022-03-14 14:32
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氣輔成型產品展示及相關知識普及。

圖片中的產品由美科模具制造及生產,使用注塑機設備為250噸(目前可以使用的設備可以達到1000噸機),成型周期240秒,產品重量310克;
氣輔成型技術在注塑業中又稱氣體輔助注塑和中空成型,在近30年來發展起來的革新成型技術,也可說是注塑技術的第二次革命。目前該技術主要用于汽車、大型家電等大件注塑行業。
  其主要原理是:先注入一定量的熔融塑膠(通常為90%-98%,以產品的總膠量而言)可通過分析計算+經驗。然后再在熔融塑膠內注入高壓氮氣,高壓氮氣在熔融的塑膠內沿預設的路徑形成氣道(最好是和流向一致當然有特殊具體情況你決定)。使不到100%的熔融塑膠充滿整個模腔,此后進入保壓階段,同時冷卻,最后排氣、脫模。高壓氮氣進入塑料后自然會穿越粘度低(溫度高)和低壓的部位,并中在冷卻過程中利用氣體高壓來保壓而緊貼模具壁成型。
  此項技術除需傳統注塑設備外,還需所體輔助注塑控制系統(新科益有MDI控制器),與傳統的注塑成型相比,氣體輔助注塑成型有下列優點:
1.減少內部的殘留應力,從而減弱甚至完全消除翹曲變形狀況,同時增加其機械強度和剛性。
2.成品壁厚部分的中央是中空的,可以減少原料,特別是短射和中空型的模具,塑料最多可以節約達30%。
3.減少或消除加強筋造成的表現收縮凹陷現象。
4.降低制品的收縮不均,提高制品的精密度。
5.設備耗減,大量減少鎖模力,可以用小噸位的注塑機替代大噸位的注塑機。
6.利用氣道來形成加強結構,提高成品的強度。
7.減少射入點。
8.縮短成期。
9.厚薄比大的制品也能通過氣輔一次成型。
10。改變傳統成品設計觀念,能使用一體化設計來減少附屬的零組件。

缺點:
1.由于所體具有壓縮特征因而不容易作精確控制,加上對周圍操作環境敏感,因此工藝的重復性與穩定性比傳統工藝差。
2.國內技術和經驗問題導致資源較浪費(廢品率高)。
目前用于的產品有:汽車門把手、座椅、保險杠、門板、電視機外客、空調、冰箱、馬桶........。
曾做過:汽車門把手、門板、雪上摩托前罩三類7款。

氣體輔助注塑成型的預注塑部分與普通注塑成型一樣,主要增加了一個氮氣注射和回收系統。根據注氣壓力產生方式的不同,目前,常用的氣體注射裝置有以下兩種:
(1)不連續壓力產生法即體積控制法,如Cinpres公司的設備,它首先往汽缸中注入一定體積的氣體(通常是氮氣),然后采用液壓裝置壓縮,使氣體壓力達到設定值時才進行注射充填。大多數的氣輔注塑成型機械都采用這種方法,但該法不能保持恒定的高壓力。
(2)連續壓力產生法即壓力控制法,如Battenfeld公司的設備,它是利用一個專用的壓縮裝置來產生高壓氣體。該法能始終或分段保持壓力恒定,而且其氣體壓力分布可通過調控裝置來選擇設定。
  氣輔技術為許多原來無法用傳統工藝注射成型的制件采用注射成型提供了可能,在汽車、家電、家具、電子、日常用品、辦公自動化設備、建筑材料等幾乎所有塑料制件領域已經得到了廣泛地應用,并且作為一項帶有挑戰性的新工藝為塑料成型開辟了全新的應用領域。當前,氣輔技術尤其適用于以下幾方面的注塑制品:
  管狀、棒狀制品: 如手柄、掛鉤、椅子扶手、淋浴噴頭等, 采用中空的結構,可在不影響制品功能和使用性能的前提下,大幅度節省原材料,縮短冷卻時間和生產周期。
大型平板制件: 如汽車儀表板、內飾件格柵、商用機器的外罩及拋物線形衛生天線等。通過在制件內設置內置式氣道,可以顯著提高制品的剛度和表面質量,減少翹曲變形和表面凹陷,且大幅度地降低鎖模力,實現在較小的機器上成型較大的制件。
  厚、薄壁一體的復雜結構制品: 如電視機、計算機用打印機外殼及內部支撐和外部裝飾件等。這類制品通常用傳統注塑工藝無法一次成型,采用氣輔技術提高了模具設計的自由度,有利于配件集成。
  另外,對于大型塑料制件來說,用普通注塑模塑的方法成型,經常會出現熔接痕、縮痕、翹曲變形等缺陷,并且在成型過程中需要較大的注塑壓力和鎖模力,它對機器、模具及產品都會帶來不利的影響。氣體輔助技術的引入,突破了CIM的一些局限性和限制,它可以很好地克服CIM的種種缺陷,而且可降低原料成本(可使制件質量減少達10-50%)、縮短成型周期,更重要的是提高了制件的表觀質量及其機械使用性能。因此,GAIM一出現就受到了企業廣泛的重視,并得以應用。目前,幾乎所有用于普通注塑成型的熱塑性塑料及部分熱固性料都可以采用GAIM法來成型;GAIM塑件也已涉及到結構功能件等各個領域,尤其是在大型塑件上的應用,優勢更為明顯。如臺灣華大機械有限公司與英國GIL公司合作研制的C2系列氣體輔助注塑機及氣體輔助注射部分(包括電腦控制系統),已能達到滿足生產大型塑件的需要。
  GAIM雖然具有普通注塑所不具備的許多優點,但它引入了如預注塑量,熔體/氣體注射之間的延遲時間,充氣注射壓力、速率及時間等多個新工藝參數的調整,控制不好很容易出現如延遲線、將制品吹穿及“手指”效應(是指由于制件局部體積的收縮,形成的缺料要靠氣道與制件壁間的熔體來補償,從而使氣體穿出氣道形成指狀分支的現象,在大平板類制件中特別容易出現)或氣體反灌等問題[10]。因此,在國內,還主要應用于電視機外殼件上,如長虹、海信、康佳、廈華、熊貓等多家電視機廠先后引進了氣輔注塑裝置和技術;而在汽車行業中,隨著新車型的引進和對高質量注塑件的要求,該技術也開始得到了應用,如成都航天塑膠集團已引進英國Gas Injection公司的氣體注塑設備用于富康轎車門內裝飾件的生產,且將開發其他新產品;雖然GAIM在國內一些行業中得到了一定的應用,但在如保險杠等一些特大型注塑件上的應用還不是很廣泛,也缺乏一定的理論指導和實踐經驗,國外,可以說GAIM已成為工業發達國家和地區生產大型超厚、高精度或表觀高清晰度塑料件所必不可少的成型方法。
  近年來又發展了一些新的氣體輔助注射技術,如液化氣體輔助注射(LiquidGas-AssistedInjectionMolding)及振動氣體輔助注射(VibratedGas As sistedInjectionMolding)及水輔助注射等。
  液化氣體輔助注射
  液化氣體輔助注射是將一種預熱的、特殊的可氣化的液體從噴嘴注入塑料熔體中,與塑料熔體一起進入模腔中的液體受到塑料熔體的加熱而氣化;在模腔中被氣化的氣體膨脹,使制件成為空心,并將熔體推向模腔表面。氣體冷卻后變為穩定狀態存在于制件中,并不再冷凝成液體;與常規的氣體輔助注射方法相比,熱液體氣化方法的主要優點是能在制件中產生很低的氣體壓力(2MPa,常規的氣體輔助注射方法為3MPa),可應用于任何熱塑性塑料,包括那些分子量較低,容易被吹穿的塑料。

  振動氣體輔助注射
  振動氣體輔助注射是通過將壓縮氣體的振蕩向塑料熔體施加振動能量,從而達到控制制件微觀結構,改善制品性能的目的。

水輔助注塑成型技術
  水輔助注射技術(WIT)是一種新型的生產中空或者部分中空制品的成型方法。這種方法形成空腔的原理與氣體輔助注射技術(GAIM)基本相似。WIT有著一個獨特的優點:能夠直接在制品內部進行冷卻。由于水的熱傳導率是氣體的40倍,熱焓是氣體的4倍;所以,WIT的冷卻能力可以使制品的冷卻循環時間降至GAIM的25%。除了明顯縮短成型周期外,WIT能夠成型壁厚更薄和更均勻的中空制品,更加節省原料;此外,WIT還可以生產內表面非常光滑的制件,這在GAIM中是很難達到的。
  雖然20世紀70年代初期,人們已提出了采用液體如水、油或聚合物溶液的注射作為形成空心體的方法;但由于所用的柱塞和注射裝置產生的壓力太高,而達到的流速太低,故結果并不令人十分滿意。如今,在德國亞琛市的德國塑料加工研究所(IKV)開發的WIT使這一古老的想法成為現實。IKV從1998年開始研發這種技術。德國Herford市的Sulo公司是第一個實施這種技術進行塑料加工的廠家。盡管如此,直到2000年10月底,在Fakuma展會上展出的一輛用WIT技術加工的全塑料超市手推車,才正式宣告WIT在商業中得到應用?,F在,已有越來越多的廠家參加到WIT的研究、開發和完善中來。
  1.氣體輔助注射成型的局限,氣體輔助注射成型技術突破了傳統注射成型的限制,可靈活地應用于多種制件的成型。它在節省原料、防止縮痕、縮短冷卻時間、提高表面質量、降低制品內應力、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。但對于直徑較大的介質導管的生產,GAIM工藝仍存在較大的殘留壁厚,由于通過氣體從內部傳遞熱量,這就增加了冷卻時間。伴隨著較大的殘余壁厚,制品壁面內部產生氣泡的可能隨之增加;為了避免這一缺點,氣體的保壓時間或者氣體的壓力釋放時間被延長。顯然,這就增加了循環時間。當制件的直徑超過40mm時,在氣道形成后,還會存在熔體沿著模壁向下流動的危險。因此,GAIM難以應用于直徑較大的中空制品的成型。GAIM技術的不足刺激了人們對新的注射成型方法的開發研究,WIT應運而生。
  氣體輔助注塑成型(簡稱氣輔成型)是塑料加工領域的一種新方法,80年代開始用于生產實際,目前在歐洲和北美廣泛應用,亞洲的日本和韓國也已相繼應用,我國的一些廠家也開始應用這項新技術。
  氣體輔助注射成型比傳統注射成型多一個氣體注射階段,由氣體推動塑料熔體充滿模具型腔,因此在氣輔成型制品設計和模具設計時必須提供明確的氣道來引導氣體的走向。氣道幾何尺寸的大小、截面形狀的確定和位置的布置都會影響到氣體的穿透和氣體對熔體流動的干涉,從而最終影響到成型制品的質量。
  根據氣輔成型時射入型腔的熔融塑料的體積不同,氣輔成型工藝大致可分為3種方式:a、中空成型,即熔體射入型腔充填到型腔體積的60-70%時,停止注射熔體,開始注入氣體,直至保壓冷卻定型。這種工藝主要適用于類似把手、手柄之類的大壁厚塑料制品,應用效果最理想。b、短射,即熔體充填到型腔體積的90-98%時,開始進氣。該方法主要用于較大平面的厚壁或偏壁制品。c、滿射,即熔體充填至完全充滿型腔時才注入氣體,由氣體填充因熔體體積收縮而產生的空間,并將氣體保壓和熔體保壓配合使用,使制品翹曲變形大大降低,用于較大平面的薄壁制品成型,其工藝控制較復雜。前兩種方法也稱為缺料氣輔注射法,后者稱為滿料氣輔注射法。

2、氣輔工藝原理

第一階段:塑料注射:熔體進入型腔,遇到溫度較低的模壁,形成一個較薄的凝固層。
第二階段:氣體入射:惰性氣體進入熔融的塑料,推動中心未凝固的塑料進入尚未充滿的型腔。
第三階段:氣體入射結束:氣體繼續推動塑料熔體流動直到熔體充滿整個型腔。
第四階段:氣體保壓結束:在保壓狀態下,氣道中的氣體壓縮熔體,進行補料確保制件的外觀。

3、氣輔成型優點
l.消除產品表面縮痕,改善產品表面質量;
2.減少翹曲變形,減少流動條痕;
3.降低產品內應力,提高產品強度;
4.節省塑料原料,減輕制品重量(一般可減輕20-40%);
5.改善材料在制品斷面上的分布,改善制品的剛性;
6.降低鎖模力,射膠力和注塑機耗電量;
7.縮短成型時間,提高生產效率;
8.延長模具使用壽命,降低模具制造成本;

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