69气体辅助注射成型.pptx

6.10.气体辅助注射成型气体辅助注射成型6.6.9 9.气体辅助注射成型气体辅助注射成型6.9.1、气体辅助注射成型工艺过程、气体辅助注射成型工艺过程n气体辅助注射成型与普通注射成型相比，多一气体辅助注射成型与普通注射成型相比，多一个气体注射阶段，个气体注射阶段，n在在原原来来注注射射成成型型的的保保压压阶阶段段，由由压压力力相相对对低低的的气气体体进进行行保保压压，成成型型后后的的制制品品中中就就有有由由气气体体形形成的中空部分。成的中空部分。/气体辅助注射成型周期可分为六个阶段：气体辅助注射成型周期可分为六个阶段：n切切换换延延迟迟阶阶段段:塑塑料料熔熔体体注注射射结结束到气体注射开始时的时间。束到气体注射开始时的时间。n 气气体体注注射射阶阶段段：从从气气体体开开始始注注射到整个型腔被充满的时间，射到整个型腔被充满的时间，n如如控控制制不不好好，会会产产生生空空穴穴、吹吹穿穿、注注射射不不足足和和气气体体向向较较薄薄的的部部分分渗渗透等缺陷。透等缺陷。/(1)(1)塑料充模阶段塑料充模阶段:气辅注射时熔体只充满局部型气辅注射时熔体只充满局部型腔，其余部分靠气体补充。腔，其余部分靠气体补充。n气体释放阶段：气体释放阶段：n使气体入口压力降到零。使气体入口压力降到零。n冷却开模阶段：冷却开模阶段：n将将制制品品冷冷却却到到具具有有一一定定刚刚度度和和强强度度后后开开模模取取出出制品。制品。/w 保压阶段：保压阶段：w熔体内气体压力保持不变或略有上升使气体在熔体内气体压力保持不变或略有上升使气体在塑料内部继续穿透，以补偿塑料冷却引起的收缩。塑料内部继续穿透，以补偿塑料冷却引起的收缩。6.9.2 气体辅助注射成型设备气体辅助注射成型设备n气气体体辅辅助助注注射射成成型型是是通通过过在在注注射射成成型型机机上上增增设气辅装置和气体喷嘴实现的。设气辅装置和气体喷嘴实现的。n、注射机、注射机 n要求注射机的注射量和注射压力有较高的精要求注射机的注射量和注射压力有较高的精度，在度，在0.50.5以内以内.n气辅装置气辅装置 n由由气气泵泵、高高压压气气体体发发生生器器、气气体体控控制制单单元元和和气体回收装置组成。气体回收装置组成。/n气体喷嘴气体喷嘴n有两类：有两类：n一类是主流道式喷嘴，一类是主流道式喷嘴，n即即塑塑料料熔熔体体和和气气体体同同一一个个喷喷嘴嘴，塑塑料料熔熔体体注注射射结结束束后后，喷喷嘴嘴切切换换到到气气体体通通路路上上实实现现气气体体注射；注射；n另一类是气体通路专用喷嘴。另一类是气体通路专用喷嘴。/6.9.3 气体辅助注射成型方法气体辅助注射成型方法 n、标准成型法、标准成型法n先向模腔注入准确先向模腔注入准确计量的塑料熔体，计量的塑料熔体，n再通过浇口和流道再通过浇口和流道注入压缩空气，推注入压缩空气，推动熔体充满模腔动熔体充满模腔n保压、冷却、开模、保压、冷却、开模、取出制品。取出制品。/气辅之1.exen副腔成型法副腔成型法n在在模模腔腔之之外外设设置置一一可可与与型型腔腔相相通通的的副副型型腔腔，气气体体的穿透作用使多余出来的熔体流入副型腔的穿透作用使多余出来的熔体流入副型腔 /气辅之2.exen熔体回流法熔体回流法 n与副腔成型法类似，与副腔成型法类似，n气体注入时多余的熔体流回注射机的料筒。气体注入时多余的熔体流回注射机的料筒。/气辅之3.exen活动型芯法活动型芯法 n在模腔中设置活动型芯在模腔中设置活动型芯n气气体体推推动动熔熔体体使使活活动动型型芯芯从从型型腔腔中中退退出出，让让出所需的空间，出所需的空间，/气辅之4.exe6.9.4、气体辅助注射成型特点、气体辅助注射成型特点n(1)(1)注射应力低注射应力低 ；n(2)(2)制品翘曲变形小；制品翘曲变形小；n(3)(3)表面质量提高；表面质量提高；n(4)(4)可成型壁厚差异较大的制品；可成型壁厚差异较大的制品；n(5)(5)制品的刚度和强度提高；制品的刚度和强度提高；n(6)(6)可可通通过过气气体体的的穿穿透透使使制制品品中中空空，减少质量，缩短成型周期。减少质量，缩短成型周期。/优点：优点：w普通注射成型制品易出现缩孔和表面缩痕。普通注射成型制品易出现缩孔和表面缩痕。w气体辅助注射成型以克服上述缺陷为目的，气体辅助注射成型以克服上述缺陷为目的，几点不足：几点不足：n 1)1)需需要要供供气气装装置置和和进进气气喷喷嘴嘴，增增加加了了设设备备的的投资。投资。n 2)2)在在注注入入气气体体和和不不注注入入气气体体部部分分，制制品品表表面面光泽有差异。光泽有差异。n 3)3)对对注注射射机机的的注注射射量量和和注注射射压压力力的的精精度度有有更更高的要求。高的要求。n 4)4)制品质量对模具温度和保压时间等工艺参制品质量对模具温度和保压时间等工艺参数更加敏感。数更加敏感。/根据产品结构的不同可分为两类：根据产品结构的不同可分为两类：n一类是厚壁、偏壁、管状制件，一类是厚壁、偏壁、管状制件，n如手柄、方向盘、衣架、马桶、座垫等制件；如手柄、方向盘、衣架、马桶、座垫等制件；n另一类是大型平板制件，另一类是大型平板制件，n如仪表盘、踏板、保险杠及桌面等。如仪表盘、踏板、保险杠及桌面等。/6.9.5 气体辅助注射成型的工艺气体辅助注射成型的工艺 na a注射温度注射温度n熔熔体体温温度度太太高高时时，粘粘度度太太小小，增增加加了了气气体体进进入入制制品品薄薄壁壁的的可可能能性性，会会导导致致发发生生吹吹穿穿和和薄薄壁壁穿穿透现象；透现象；n温温度度太太低低时时，熔熔体体粘粘度度增增大大，气气体体前前进进阻阻力力变变大大，气气体体在在气气道道中中穿穿透透的的距距离离缩缩短短，会会造造成成未未进气部分气道的收缩，影响产品质量。进气部分气道的收缩，影响产品质量。n实实际际生生产产的的允允许许范范围围内内，宜宜尽尽量量采采用用较较高高温温度度，加快熔体运动，缩短生产时间。加快熔体运动，缩短生产时间。/nb注射时间注射时间n注注射射时时间间与与材材料料性性质质、注注射射温温度度、注注射射速速度度、型腔大小、浇口数目和喷嘴大小等因素有关型腔大小、浇口数目和喷嘴大小等因素有关n熔熔体体注注射射时时间间太太长长，对对于于薄薄壁壁制制品品，材材料料在在型型腔中易冷却，型腔难以完全充满，腔中易冷却，型腔难以完全充满，n熔体注射时间太短，熔体注射时间太短，则易造成喷射，则易造成喷射，n粘粘度度高高的的材材料料，流流动动性性差差，需需要要较较长长的的注注射射时时间；间；n较较大大的的型型腔腔，需需要要熔熔体体多多，当当注注射射速速率率不不变变时时，所需要注射时间也较长；所需要注射时间也较长；n小型腔、小制品小型腔、小制品则所需注射时间短。则所需注射时间短。n浇浇口口数数目目多多，可可相相应应减减少少注注射射时时间间，反反之之则则增增加注射时间。加注射时间。/c熔体预注射量与吹穿熔体预注射量与吹穿n 对于薄壁壳形制品对于薄壁壳形制品,熔体注入熔体注入9595时较好；时较好；n低于此值，低于此值，填充较晚的部分注气后易吹穿；填充较晚的部分注气后易吹穿；n高于高于9595时时,则气体注入量太少，充气减量没则气体注入量太少，充气减量没有很大意义有很大意义././6.6.9 9.6.6 气体辅助注射成型制品气体辅助注射成型制品 和模具的设计特点和模具的设计特点a气体辅助成型制品的结构设计特点气体辅助成型制品的结构设计特点 n(a)壁厚壁厚 n(b)厚薄壁之间的过渡厚薄壁之间的过渡n(c)加强筋加强筋n(d)凸台和角撑板凸台和角撑板 /b气辅注射成型制品与模具设计的原则气辅注射成型制品与模具设计的原则n沿气体通道部位的制件壁厚应较厚，沿气体通道部位的制件壁厚应较厚，n一一般般只只使使用用一一个个浇浇口口，该该浇浇口口的的设设置置应应使使“欠料注射欠料注射”的熔料可以均匀地充满模腔；的熔料可以均匀地充满模腔；n由气体所推动的塑料必须将模腔充满；由气体所推动的塑料必须将模腔充满；/n气气体体通通道道的的几几何何形形状状相相对对于于浇浇口口应应是是对对称称或或单单方向的。方向的。n气气体体通通道道必必须须是是连连续续的的，但但不不能能自自成成环环路路。最最有有效的气体通道是圆形截面。效的气体通道是圆形截面。n一一般般情情况况下下，气气体体通通道道的的体体积积应应小小于于整整个个制制件件体体积的积的1010；n模模具具中中应应设设置置调调节节流流动动平平衡衡的的溢溢流流空空间间，以以得得到理想的空心通道。到理想的空心通道。/6.10.反应注射成型反应注射成型反应注射成型反应注射成型(RIM)-(RIM)-是一种将两种具有化学活性是一种将两种具有化学活性的低分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入的低分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成制品的工艺方法制品的工艺方法 /6.10.1.反应注射成型工艺特点反应注射成型工艺特点 n反应注射与塑料注射的不同之处在于反应注射与塑料注射的不同之处在于：n一是一是直接采用液态单体和各种添加剂作为成型原直接采用液态单体和各种添加剂作为成型原料，不经加热塑化即注入模腔，简化了制品的成料，不经加热塑化即注入模腔，简化了制品的成型工艺过程型工艺过程;/;/n二是二是由于液体原料粘度低，流动性好，易于输送由于液体原料粘度低，流动性好，易于输送和混合，充模压力和锁模力低，有利于降低成型和混合，充模压力和锁模力低，有利于降低成型设备和模具的造价，适宜生产大型及形状很复杂设备和模具的造价，适宜生产大型及形状很复杂的制品；的制品；n三是三是只要调整化学组分就可注射性能不同的产品，只要调整化学组分就可注射性能不同的产品，而且反应速度可以很快，生产周期短。而且反应速度可以很快，生产周期短。/n作为作为RIM的成型物料基体：的成型物料基体：n一般能以加成聚合反应生成树脂一般能以加成聚合反应生成树脂的单体都可以的单体都可以发展发展uRIM在在60年代初首创，年代初首创，u70年代正式投入生产，年代正式投入生产，u80年代进入快速发展。年代进入快速发展。原料原料n工业上已采用的主要有：工业上已采用的主要有：n聚氨酯、不饱和聚脂、环氧树脂、聚酰胺、甲基聚氨酯、不饱和聚脂、环氧树脂、聚酰胺、甲基丙烯酸系共聚物、有机硅等几种树脂的单体，丙烯酸系共聚物、有机硅等几种树脂的单体，n但目前但目前RIM产品以聚氨酯体系为多，产品以聚氨酯体系为多，n主要应用在汽车工业、电器制品、民用建筑及其主要应用在汽车工业、电器制品、民用建筑及其他工业承载零件等方面。他工业承载零件等方面。6.10.2.RIM成型设备成型设备n是一组带有轴向活塞泵的计量装置是一组带有轴向活塞泵的计量装置n主要组成：主要组成：组分储存槽、过滤器、轴向柱塞泵、组分储存槽、过滤器、轴向柱塞泵、电动机以及带有混合头的液压系统。电动机以及带有混合头的液压系统。nRIM成型设备要求有很高的灵活性和计量精度。成型设备要求有很高的灵活性和计量精度。n近年来，采用电脑对计量装置、工艺操作程序和近年来，采用电脑对计量装置、工艺操作程序和工艺参数实现高级的控制。工艺参数实现高级的控制。n从整体来看从整体来看,反应注射成型技术的发展主要集中于反应注射成型技术的发展主要集中于RIMRIM的的原料体系和原料体系和RIMRIM设备设备两个方面两个方面,n而而RIMRIM设备的关键则在于对原料的设备的关键则在于对原料的精确计量和高效精确计量和高效混合混合。/6.6.1010.2.1.RIM.2.1.RIM对设备的要求对设备的要求:n(1)(1)流量及混合比率要准确，流量及混合比率要准确，n(2)(2)快速加热或冷却原料，快速加热或冷却原料，n(3)(3)两两组组分分应应同同时时进进入入混混合合头头，在在混混合合头头内内能能获获得充分的混合。得充分的混合。n(4)(4)混混合合头头内内的的原原料料以以层层流流形形式式注注射射入入模模内内，入入模后固化速度快，能进行快速的成型循环。模后固化速度快，能进行快速的成型循环。/6.10.2.2RIM设备的工作原理设备的工作原理 6.10.2.3RIM设备的组成设备的组成nRIMRIM设备主要由以下三个系统组成设备主要由以下三个系统组成：n蓄料系统、计量和注射系统、混合系统。蓄料系统、计量和注射系统、混合系统。n蓄料系统蓄料系统主要有蓄料槽和接通惰性气体的管主要有蓄料槽和接通惰性气体的管路系统。路系统。n其作用其作用:是分别独立贮存两种原料，防止贮存是分别独立贮存两种原料，防止贮存时发生化学反应，同时用惰性气体保护，防止空时发生化学反应，同时用惰性气体保护，防止空气中的水分进入贮罐与原料发生反应。气中的水分进入贮罐与原料发生反应。/n计计量量和和输输送送系系统统(液液压压系系统统)由由泵泵、阀阀及及辅辅件件组组成成的的控控制制液液体体物物料料的的管管路路系系统统和和控控制制分分配配缸缸工作的油路系统所组成，工作的油路系统所组成，n其其作作用用:是是使使两两组组分分物物料料能能按按准准确确的的比比例例进进行行分分别输送。别输送。n混合系统混合系统(即混合头即混合头)，使两组分物料实现高，使两组分物料实现高速均匀混合，并加速混合液从喷嘴流道注射到速均匀混合，并加速混合液从喷嘴流道注射到模具中。模具中。/反应注射成型.exe6.10.3.反应注射成型工艺流程和控制反应注射成型工艺流程和控制n反应注射成型工艺过程：反应注射成型工艺过程：n单体或预聚物以液体状态经计量泵，按一定的配单体或预聚物以液体状态经计量泵，按一定的配比输送入混合头，均匀混合，比输送入混合头，均匀混合，n然后将混合物注入模具内进行快速聚合、交联固然后将混合物注入模具内进行快速聚合、交联固化后，脱模成为制品。化后，脱模成为制品。/n.两组分物料的贮存加热两组分物料的贮存加热n为为了了防防止止贮贮存存时时发发生生化化学学变变化化，两两组组分分原原料料应应分分别贮存在独立的封闭的贮槽内，并用氮气保护。别贮存在独立的封闭的贮槽内，并用氮气保护。n同同时时用用换换热热器器和和低低压压泵泵，使使物物料料保保持持恒恒温温,在在贮贮槽槽、换换热热器器和和混混合合头头中中不不断断循循环环，以以保保证证原原料料中中各各组组分分的均匀分布，的均匀分布，n一一般般温温度度维维持持在在20204040，在在0 0.2 2O O.3MPa3MPa的的低低压压下进行循环。下进行循环。n原原料料喷喷出出时时则则经经置置换换装装置置由由低低压压转转换换为为设设定定的的高高压喷出。压喷出。/n.计量计量n化学计量对制品性能的影响极为重要，在整个化学计量对制品性能的影响极为重要，在整个注射阶段，对各组分物料必须精确计量。注射阶段，对各组分物料必须精确计量。n原料经液压定量泵计量输出，一般选用轴向柱原料经液压定量泵计量输出，一般选用轴向柱塞高压泵来精确计量和高压输送，其流量为塞高压泵来精确计量和高压输送，其流量为2 2.3 391kg91kgminmin。n为严格控制注入混合头各反应组分的准确配比，为严格控制注入混合头各反应组分的准确配比，要求计量精度达到要求计量精度达到115 5。/n.撞击混合撞击混合n反反应应注注射射成成型型制制品品的的质质量量直直接接取取决决于于混混合合质质量量。由由于于反反应应速速度度快快而而分分子子扩扩散散较较慢慢，因因此此必必须须获获得得高效的混合，同时混合停留时间要短。高效的混合，同时混合停留时间要短。n反反应应注注射射成成型型的的最最大大特特点点是是撞撞击击混混合合，即即高高速速高高压压混混合合。由由于于采采用用的的原原料料是是低低粘粘度度的的液液体体，因因此此有条件发生撞击混合有条件发生撞击混合。n为为了了保保证证混混合合头头内内物物料料撞撞击击混混合合的的效效果果，高高压压计计量泵的出口压力将达到量泵的出口压力将达到121224 MPa24 MPa。n混混合合质质量量一一般般与与原原料料液液的的粘粘度度、体体积积流流率率、流流速速及两物料的比例等因素有关。及两物料的比例等因素有关。/n.充模充模 n反应注射成型的充模特点：反应注射成型的充模特点：n料流的速度很高，料流的速度很高，n要求原料液体有适当的粘度。要求原料液体有适当的粘度。粘度过低，粘度过低，充模时会产充模时会产生很多问题生很多问题过高粘度的物料过高粘度的物料难以高速流动难以高速流动n混混合合料料易易沿沿模模具具分分型型面面泄泄漏漏和和进进入入排排气气槽槽，造造成成模腔排气困难；模腔排气困难；n 物料易夹带空气进入模腔，造成充模不稳定物料易夹带空气进入模腔，造成充模不稳定；n 在在生生产产增增强强的的反反应应注注射射制制品品时时，反反应应原原料料不不易易和和增增强强物物质质(如如玻玻璃璃纤纤维维)均均匀匀混混合合，甚甚至至会会造造成成这这些些增增强强物物质质在在流流动动中中沉沉析析，不不利利于于制制品品质质量量均均匀匀一一致。致。n充充模模时时一一般般规规定定反反应应物物的的粘粘度度不不小小于于0.10Pa0.10Pas s。粘度过低，粘度过低，常产生如下问题常产生如下问题:.固化定型固化定型n制品的固化是通过化学交联反应等物理变化完成制品的固化是通过化学交联反应等物理变化完成.。n对化学交联反应固化，反应温度必须超过达到完对化学交联反应固化，反应温度必须超过达到完全转换成聚合物网络结构的玻璃化温度全转换成聚合物网络结构的玻璃化温度TgTg。n模具应具有换热功能，起到散发热量的作用，以模具应具有换热功能，起到散发热量的作用，以控制模具的最高温度低于树脂热分解温度控制模具的最高温度低于树脂热分解温度 。n制品的脱模必须使其取得足够的强度才可进行，制品的脱模必须使其取得足够的强度才可进行，这主要由材料的固化时间决定的，而固化时间受这主要由材料的固化时间决定的，而固化时间受制品的配方和制品尺寸影响。制品的配方和制品尺寸影响。n有些反应注射成型制品，从模内脱出后还要进行有些反应注射成型制品，从模内脱出后还要进行热处理、其主要作用是补充固化。热处理、其主要作用是补充固化。n但对于在模腔内固化程度低的制品，在热处理过但对于在模腔内固化程度低的制品，在热处理过程中易发生翘曲变形。程中易发生翘曲变形。/作业作业17.气辅成型的特点及方法有哪些？气辅成型的特点及方法有哪些？18.简述反应注射成型原理。简述反应注射成型原理。