气辅成型

Page1MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气体辅助注射成型TechnicalMeeting2April-4AprilMoldflowMelbourne四川大学高分子学院张杰Page2MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples什么是气辅成型?对先注射了一定量或全部注射满塑料熔体的模具型腔中再注入经压缩后的惰性气体，利用气体推动熔体完成充模，填补因塑料收缩后留下的空隙，而在制件冷却后再将气体从气道中排出的过程。Page3MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气辅成型技术的优点（1）制件缩痕小，甚至可消除（2）低的注射压力使制件的内应力小（3）低应力和小的翘曲是制件的尺寸稳定性提高（4）节约原料最大可达50%（5）冷却时间的减少使得生产周期缩短（6）采用短射技术时可使注射压力降低，锁模力也大幅降低，典型的气体射出压力为7~25MPaPage4MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamplesPolymerinjectionGasinjectionGascompressionGasretrieving气辅成型工艺过程1234Page5MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamplesPositionofflowfrontatendofpolymerinjection塑料熔体注入型腔，在模壁形成冻结层。气辅成型工艺过程FirstStage:PolymerFillingSecondStage:GasInjectionPolymerMeltFrozenLayerHydro-DynamicLayerFrozenLayerGasChannelPolymerMelt氮气被注入塑料熔体，推动中间层的熔体前进，以充满第一阶段未充满的型腔部分。Page6MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamplesPositionofgasfrontatendofpolymerinjectionThirdStage:EndofGasInjectionHydro-dynamicLayerMeltPolymer至充满整个型腔，形成气道GasChannelFrozenLayerFourthStage:GasPackingGaschannel在保压阶段，气体从内部对制件施加保压力，补偿体积收缩并保持零件的外部尺寸。Solidified(Frozen)polymerPositionofGasflowfrontatendofgas(packing)stagePage7MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples全球气辅市场•15家气辅设备的主要生产厂商CinpresBattenfeldKraussMaffeiKlocknerGainTechnologiesEngelMannesmannAsahiChemicalBillionGasInjectionLtdStorkSandrettoHettingaBauerCompresseursJohnsonControlsHydac/Befa•市场增长~20%每年Page8MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气辅成型的主要方法（一）•体积控制法-CinpresAccordingtoExpansionofHollowRegion,PressureInsideDecreasesButDifficulttoControlMutiProfiledPressurePatternPressureDecayEffectisbetterthanthatofPressureControlMethod•压力控制法-Gain,BattenfeldBeAbletoControlContinuousPressureEasytoControlMultiProfiledPressureStepControlMethodisSimilarwithCompactInjectionMoldingMachineButDifficulttogetSmoothPressureDecayEffect•双控制法-GILBeAvailabletoControlTwoMethodbyUsers’SelectionPage9MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气辅成型的主要方法（二）•中空成型（Hollowshot）熔体射入型腔，充填到型腔体积的60%~70%时，停止注射熔体，开始注入气体，直至保压冷却定型。这种工艺主要适用于类似把手、手柄之类的厚制件，效果十分理想。•短射法（shortshot）熔体充填到型腔体积的90%~98%时，开始进气。该方法主要用于有较大平面的厚壁或偏壁制品。•满射法（fullshot）熔体充填至完全充满型腔时才注入气体，由气体填充因熔体体积收缩而产生的空间，并将熔体保压和气体保压配合使用，使制品翘曲变形大大降低，用于较大平面的簿壁制品成型。Page10MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气体注射的类型气体经主流道注入1.不需额外的模具辅件2.不可应用于热流道模具3.难适用于多型腔模具4.气道较长气体直接注入型腔1.气体直接注入型腔的某处2.可应用于热流道模具3.需额外的模具辅件Page11MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气体经主流道注入时的喷嘴结构eGasPolymerPolymerShut-offSwitchintoCavityPage12MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气体直接注入型腔时用的气针GasChannelFrozenLayerN2GasGasisinjectedatasealedpositiondirectlyintothickersectionPage13MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气辅设计—气道设计较好的设计范围(1)b/s=2~3(2)h/b=1.5~3较好的设计范围(1)a=b=(2.5~4.0)xs(2)c=(0.5~1.0)xs(3)d=(5.0~10.0)xcS=2.5~3.5Page14MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气辅设计—气道设计应保证(1)1/b=1.5~2(2)h2=max.S/2GaspenetratesSurface(1)改进1(2)改进2GaspenetratessurfaceFormationofinitialcrackincaseofinsufficientmelt如果气道与流动长度相比太小，气体会向壁渗透Page15MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气辅设计—进气位置GasInjectedPointNogaspenetrationarea(1)应远支路(2)进气点附近的壁厚很难控制RiskofWarpageGasInjectedPointThicknessreductionareaRiskofsink-marks(3)进气点间必须有足够的距离BadGoodPage16MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples气辅设计—外形设计不好的设计*应避免锐角ThickAreaThinArea好的设计1.无锐角2.圆角直径应大于1Page17MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamplesShapeFactor0.931.0451.2771.2798PenetrationBlowRatio穿透长度与气道形状的关系Page18MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples如果气道设计来与聚合物熔体的流动方向相交，或气道与浇口太近，可能产生手指现象。如果气道已定，则提高压力来避免手指现象气体的手指现象Page19MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples为防止吹穿，应控制短射量和壁厚Blowout减少注射量，增加气道尺寸，可能回导致吹穿增加注射量，降低气体压力，可缩短穿透长度气体吹穿Page20MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples1.气道尺寸为壁厚的2.5倍2.如果气道太大，容易产生缩痕3.如果气道太小，容易发生手指现象4.气道最好布置在角落5.气道设计必须保证平衡充模6.气道尺寸最好根据CAE分析结果设计7.气道的末端应有20~30mm的锥度8.加强筋可作为气道气道设计注意事项Page21MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples1.注射时间为3.0~5.0sec2.注射速度必须保持恒定3.冷却液的温度应为45-60degC4.对于HIPS，熔体温度应小于245degC5.熔体流动前沿温度与熔体温度之差，不能大于20’C(Tmelt–20TTmelt)聚合物熔体注射工艺条件要点Page22MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples1.开始时可把延迟时间设为0.52.通常，加气的几个阶段都可控制3.气体穿透应在第一或第二个阶段内完成4.通常，第一步需3~5sec，第二步需4~6sec，共需要7~10sec5.如果充模速度均衡，最好使用较低的气体压力气体注射工艺条件要点（1）Page23MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples6.如果制件有许多孔，加气压力最大为3000psi7.如果制间没有孔，加气压力最大为50008加气压力和延迟时间之间有密切的关系9.加气压力强烈地依赖于聚合物熔体的注射量气体注射工艺条件要点（2）Page24MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples1.注射量必须恒定:+/-0.5%2.如果注射量大于优化注射量，很容易出现缩痕3.如果注射量小于优化注射量，容易出现短射和吹穿#优化注射量：无缩痕、短射和吹穿，无手指现象，制件表面光滑聚合物熔体注射量的控制Page25MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamples必须考虑聚合物的以下性能1.耐冲击性2.熔体流动指数（MFI）&熔体粘度3.HDT/VST-热传导性4.热稳定性-高温降解5.顶出性能-发白材料选择要点Page26MoldflowKoreaGasTechnologyApplicationExamplesMoldtemperatureMelttemperatureInjectiontimeResinvolumeDelaytimeGaspressureGastime1GasfingeringDownDownLongUpLongDownDown2Blow-outDownDownShortUpLongDownDown3StressmarkUpUp-UpLongDownDown4SinkmarkDownDownLongDownShortUpUp5SilverstreakUpDownLong----6ColordifferenceDownDownLong-ShortDownDownNoProblemsSolutions可能出现的问题