气体辅助注塑技术整合与产品开发应用
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气辅注塑加工工艺与一般注塑工艺气辅注塑加工工艺与一般注塑工艺气辅注塑加工工艺简介•气辅注塑加工工艺是一种新型的注塑加工方法。
•在传统注塑基础上,引入气辅装置,通过气体的辅助作用,实现更高效、更精确的注塑过程。
气辅注塑加工工艺的优势1.产品质量更高–气辅注塑加工工艺通过辅助气体的控制,可以更好地控制产品的密度和硬度,提高产品质量。
–与一般注塑相比,气辅注塑制品的表面质感更好,不易出现瑕疵和缺陷。
2.生产效率更高–气辅注塑加工工艺可以减少注塑周期,提高生产效率。
–气辅装置的运用使得材料更均匀地填充模具,降低了制品收缩率和成型周期。
3.节约原材料–气辅注塑加工工艺由于材料分布更均匀,减少了材料的浪费。
–相比较于一般注塑,气辅注塑制品在制造时所需的原材料用量更少。
4.环保节能–气辅注塑加工工艺不需要额外的加热或冷却设备,节约了能源。
–通过优化制程,减少了废品率,降低了对环境的负面影响。
气辅注塑加工工艺的应用领域•电子产品:手机壳、电池壳、硬盘壳等。
•汽车配件:车灯壳、仪表板、车门把手等。
•家居用品:儿童玩具、家具配件、文具等。
一般注塑工艺的特点与局限性•一般注塑工艺在制品的表面平整度和精度方面有一定的局限性。
•一般注塑制造过程中,因为材料无法完全填充到模具中的每个角落,易产生瑕疵和缺陷。
结语气辅注塑加工工艺相对于一般注塑工艺具有众多优势,无论是产品质量、生产效率还是原材料的节约都占有明显的优势。
在如今注塑加工行业日益竞争激烈的背景下,气辅注塑加工工艺的应用前景非常广阔。
希望本文能对读者对气辅注塑加工工艺与一般注塑工艺有更深入的了解。
气辅注塑加工工艺的工作原理1.注塑过程中,将塑料颗粒加热融化。
2.融化的塑料通过注塑机的螺杆被注入模具腔中。
3.气辅装置通过喷嘴向注入的塑料中喷入压缩空气。
4.压缩空气通过气门控制,辅助塑料充填模具,使得塑料更加均匀地填充到模具的每个角落。
5.注塑机冷却塑料,然后开模取出制品。
1气体辅助注塑成型是通过把高压气体引入到制件的厚壁部位,在注塑件内部产生中空截面,完全充填过程、实现气体保压、消除制品缩痕的一项新颖的塑料成型技术。
传统注塑工艺不能将厚壁和薄壁结合在一起成型,而且制件残余应力大,易翘曲变形,表面时有缩痕。
新发展的气辅技术通过把厚壁的内部掏空,成功地生产出厚壁、偏壁制品,而且制品外观表面性质优异,内应力低。
轻质高强。
现已开发成功气辅产品结构和模具设计包括浇注系统、进气方式和气道分布设计技术,气辅注塑工艺设计技术,气辅注塑工艺设计技术,气辅注塑过程计算机仿真技术,气辅注塑产品缺陷诊断与排除技术,气辅工艺专用料技术。
电视机、家电、汽车、家具、日常用品、办公用品、玩具等为塑料成型开辟了全新的应用领域,气辅注塑技术特别适用于管道状制品、厚壁、偏壁(不同厚度截面组成的制件)和大型扁平结构零件。
气体辅助装置:包括氮气发生和增压系统,压力控制单元和进气元件。
投资约40--200万元(视规模和对设备要求的档次不同而不同)。
气辅工艺能完全与传统注塑工艺(注塑成型机)衔接。
减轻制品重量(省料)可高40%,缩短成型周期(省时达30%,消除缩痕,提高成品率;降低注塑压力达60%,可用小吨位注塑机生产大制件,降低操作成本;模具寿命延长、制造成本降低,还可采用如粗根、厚筋、连接板等更稳固的结构,增加了模具设计自由度。
通常6-18个月可收回增加的设备成本(具体经济效益随制件而议)。
2气体辅助注塑系统,这个先进的系统和技术,是把氮气经由分段压力控制系统直接注射入模腔内的塑化塑料裹,使塑件内部膨胀而造成中空,但仍然保持产品表面的外形完整无缺。
应用气体辅助注塑技术,有以下优点:1)节省塑胶原料,节省率可高达50%。
2)缩短产品生产周期时间。
3)降低注塑机的锁模压力,可高达60%。
4)提高注塑机的工作寿命。
5)降低模腔内的压力,使模具的损耗减少和提高模具的工作寿命。
6)对某些塑胶产品,模具可采用铝质金属材料。
气体辅助注塑成型技术简介气体辅助注塑成型技术简介类型:气体辅助注塑成型是欧美近期发展出来的一种先进的注塑工艺,它的工作流程是首先向模腔内进行树脂的欠料注射,然后利用精确的自动化控制系统,把经过高压压缩的氮气导入熔融物料当中,使塑件内部膨胀而造成中空,气体沿着阻力{TodayHot}最小方向流向制品的低压和高温区域。
当气体在制品中流动时,它通过置换熔融物料而掏空厚壁截面,这些置换出来的物料充填制品的其余部分。
当填充过程完成以后,由气体继续提供保压压力,解决物料冷却过程中体积收缩的问题。
气体辅助注塑成型优点为什么人们对于气体辅助注射成型的兴趣如此之大呢?其主要的原因在于这种方法出现时所许诺的种种优点。
成型者希望以低制造成本生产高质量的产品。
在不降低质量的前提下用现代注塑机和成型技术可以缩短生产周期。
通过使用气体辅助注射成型的方法,制品质量得到提高,而且降低了模具的成本。
使用气体辅助注射成型技术时,它的优点和费用的节约是非常显着的。
1、减少产品变形:低的注射压力使内应力降低,使翘曲变形降到最低;2、减少锁模压力:低的注射压力使合模力降低,可以使用小吨位机台;3、提高产品精度:低的残余应力同样提高了尺寸公差和产品的稳定性;4、减少塑胶原料:成品的肉厚部分是中空的,减少塑料最多可达40%;5、缩短成型周期:与实心制品相比成型周期缩短,不到发泡成型一半;6、提高设计自由:气体辅助注射成型使结构完整性和设计自由度提高;7、厚薄一次成型:对一些壁厚差异大的制品通过气辅技术可一次成型;8、提高模具寿命:降低模腔内压力,使模具损耗减少,提高工作寿命;9、降低模具成本:减少射入点,气道取代热流道从而使模具成本降低;10、消除凹陷缩水:沿筋板和根部气道增加了刚度,不必考虑缩痕问题。
第一阶段:按照一般的注塑成型工艺把一定量的熔融塑胶注射入模穴;第二阶段:在熔融塑胶尚未充满模腔之前,将高压氮气射入模穴的中央;第三阶段:高压气体推动制品中央尚未冷却的熔融塑胶,一直到模穴末端,最后{HotTag}填满模腔;第四阶段:塑胶件的中空部分继续保持高压,压力迫使塑料向外紧贴模具,直到冷却下来;第五阶段:塑料制品冷却定型后,排除制品内部的高压气体,然后开模取出制品。
气体辅助注塑工艺简介1.气体辅助注塑目前所指的气体辅助注塑:是指将氮气注射入产品内,使产品内部形成中空。
模具打开前,控制器会将塑胶工件内的氮气释放回大气中。
2.气辅注塑成形工艺的优势1)低射胶、低锁模力;2)压力分布均匀、收缩均匀、残余应力低、不易翘曲,尺寸稳定;3)消除凹陷,型面再现性高;4)省塑料,可用强度及价格更低的塑料;5)可用强度和价格更低的模具金属;6)厚薄件一体成型,减少模具及装配线数目;7)可用较厚的筋,角板等补强件,提高制品刚性,使得制件公称厚度得以变薄。
8)增强设计自由度。
3.气辅射胶控制工艺1)短射工艺,即胶料未完全充满型腔时,继之以氮气注射;2)满射工艺,塑胶熔体充满型腔之后,停止注射,继之以氮气注射。
短射工艺的特点:在气辅注塑中,塑胶注射取决于胶件形状及胶料性能,在以下条件才可进行短射。
1)胶件必须有独立完整的气体通道,即气流在穿透胶件时,无分支气道可走。
2)气体通道中多余胶料有足够的溢流空间。
3)胶料流动性优良,粘度不可太低,尽量避免使用含破坏高分子键的填充物的胶料。
4)胶料导热度较低,有可较长时间保持熔融状态的能力。
满射工艺特点:胶件射胶完成,通过气体代替啤机,防止胶件收缩。
其优点在于,啤机保压是以射胶量及压力来防止胶件收缩,气辅保压,则以气体穿透塑胶收缩后的空间,防止胶件表层埸陷。
4.气辅压力分析:现我们看以下气辅压力与啤机压力的对比:1)气辅压力a)低气压800psi=56.34kg/cm2b)中气压1500psi=105.63 kg/cm2c)高气压2500psi=176.06kg/cm22)啤机压力a)100 TON注塑最大压力188Mpa=1917 kg/cm2b)280 TON注塑最大压力150Mpa=1530 kg/cm2c)650TON注塑最大压力153Mpa=1560 kg/cm2从以上压力对比可知,氮气压力只相当于普通啤机注塑压力的十分之一,甚至更少。
气辅注塑工艺利用了气体具有的高效压力传递性原理,使流程长的部位迅速充满而不至于产生缩痕,达到消除变形、降低注塑压力、减轻产品重量、提高设计自由度、节省塑料以及降低成本等目的。
气辅注塑工艺在实践中通常与注射量、注射速度及保压、气体压力及注气速度以及延迟时间等因素有关。
1.注射量气辅注塑工艺是采用所谓的“短射”方法,即先在模腔内注入一定量的料(通常为70%~99%),然后再注入气体,实现全充满过程。
熔胶的注射量与模具气道大小及模腔结构有很大的关系。
气道截面越大,气体越易穿透,掏空率也就越高,适宜采用较大的“短射率”。
但料量过多,则易发生熔料堆积,出现缩痕;料太少,则会导致吹穿。
这种气辅工艺中,保证气道与流料方向完全一致是非常重要的,因为这样才最有利于气体的穿透,气道的掏空率也能达到最大。
因此在模具设计时应尽可能实现气道与流料方向的一致性。
2.注射速度及保压实际生产中,在保证制品表面不出现缺陷的情况下,应该尽可能使用较高的注射速度,使熔料尽快充填模腔,这样熔料的温度保持性较好,有利于气体的穿透及充模。
在这一过程中,气体在推动熔料充满模腔后仍保持有一定的压力,相当于传统注塑工艺中的保压阶段,因此一般情况下气辅注塑工艺可以省却用注塑机来保压的过程。
但有些制品由于结构原因仍需使用一定的注塑保压来保证产品的质量。
不可使用高的保压,因为保压过高会使气针封死,腔内气体不能回收,开模时极易产生吹爆现象。
此外,保压高亦会使气体穿透受阻,加大注塑保压有可能使制品出现更大缩痕。
3.气体压力及注气速度气体压力与材料的流动性关系最大。
流动性好的材料(如PP)应采用较低的注气压力(见表1)。
表1 几种常用材料注塑压力数值气体压力大,虽易于穿透,但容易吹穿;气体压力小,又可能出现充模不足、填不满或制品表面有缩痕等情况。
注气速度高,可在熔料温度较高的情况下充满模腔,而对流程长或气道小的模具,提高注气速度有利于熔胶的充模,可改善产品表面的质量。
气辅注塑成型技术气辅注塑工艺是国外八十年代研究成功,九十年代才得到实际应用的一项实用型注塑新工艺,其原理是利用高压隋性气体注射到熔融的塑料中形成真空截面并推动熔料前进,实现注射、保压、冷却等过程,使产品形成真空。
气辅设备包括气辅控制单元和氮气发生装置;氮气发生装置主要包括氮气发生器,氮气压缩机,氮气储气瓶。
它是独立于注塑机外的另一套系统,其与注塑机的唯一接口是注射信号连接线。
注塑机将一个注射信号注射开始或螺杆位置传递给气辅控制单元之后,便开始一个注气过程,等下一个注射过程开始时给出另一个注射信号,开始另一个循环,如此反复进行。
气体辅助注塑过程可分为注塑期,充气期,气体保压期和脱模期。
1.注塑期:所需塑料注塑量要通过实验找出来,以保证在充气期间,气体不会把成品表面冲破及能有一个理想的充气体积,通常注满产品的70%-95%。
注入熔体2.充气期:可以在注射中或后的不同时间注入气体,气体注入的压力必需大于注塑压力,以达到产品成中空状态。
注入氮气3.气保压期:当成品内部被气体填充后,气体在成品中空部分的压力就成为保压压力,可大大减低成品的缩水及变形率。
保压成型4.脱模期:随冷却周期完成,防止产品暴裂,自动排出气体,模具内压力降至大气压力,成品由模腔内顶出。
排出气体和产品出模气体辅助注塑成型进气方式有两种:一种由射嘴进入成品;二种由模具进入成品,这两种各有各的优点和缺点。
一从射嘴进气优点:1)修改现在有旧模具即可使用。
2)流道形成中空状,减少塑料使用。
3)成品无气针所留下之气口痕迹。
缺点:1)所有气体通道必须相通连接。
2)气体通道必须对称且平衡。
3)不能用于热流道模具上使用。
4)注塑机射嘴更换且费用较高。
二从模具进气优点:1)可以多处进气,气体通道不需完全相通连接。
2)气体与塑料可同时射入。
3)可允许使用热流道模具。
4)可使用于非对称模穴之产品成型。
缺点:1)模具须重新开发设计。
2)气针会留下气口痕迹。
塑料制品成型应用气体辅助成型技术,有以下优点:1)节省塑胶原料,节省可高达50%。
注塑成型中的气体辅助技术应用注塑成型中的气体辅助技术应用注塑成型是一种常用的塑料加工方法,通过将熔化的塑料注入模具中,经过冷却固化后得到所需的塑料制品。
然而,在注塑成型过程中,常常会出现一些问题,如缺陷、翘曲等。
为了解决这些问题,气体辅助技术在注塑成型中得到了广泛的应用。
气体辅助技术是指在注塑成型过程中,通过向模具中注入气体,利用气体的性质对塑料进行辅助成型的一种方法。
在注塑成型过程中,通过在模具中注入气体,可以改善产品表面质量,减少翘曲和缩水等缺陷,提高产品的整体性能。
首先,气体辅助技术可以改善产品的表面质量。
在注塑成型中,由于塑料的热胀冷缩和浇注冷却的不均匀性,常常会出现产品表面的缺陷,如气泡、痕迹等。
通过在模具中注入气体,可以使塑料在充填过程中更加均匀,减少气泡的产生,从而改善产品的表面质量,使其更加光滑。
其次,气体辅助技术可以减少产品的翘曲和缩水。
在注塑成型中,由于塑料的收缩性质,产品往往会出现翘曲和缩水等问题。
通过在模具中注入气体,可以产生一定的气压,使塑料在冷却固化过程中更加均匀,减少翘曲和缩水的可能性,从而提高产品的几何稳定性和尺寸精度。
最后,气体辅助技术可以改善产品的整体性能。
在注塑成型中,由于塑料的结晶性质,产品往往会出现内部应力集中的问题,从而影响产品的强度和韧性。
通过在模具中注入气体,可以使塑料在充填过程中形成空腔结构,减少内部应力的集中,提高产品的整体性能,使其更加坚固耐用。
综上所述,气体辅助技术在注塑成型中的应用可以改善产品的表面质量,减少翘曲和缩水,提高产品的整体性能。
随着技术的不断发展,气体辅助技术在注塑成型中的应用前景更加广阔,将为塑料制品的生产提供更多的可能性。
愛因斯坦有句名言:「想象比知識還重要」。
人類因有夢想而進步,因有幻想而偉大。
回顧射出成型制程演進歷史,如發泡射出成型、反應射出、壓縮射出、雙色射料射出等等;人類不斷追求技術的突破、産品品質的提升,不停的開發新制程,以取代傳統舊制程。
如今,氣體輔助射出成型技術已提供一片寬闊的天空,因爲它不僅突破傳統的塑膠射出成型的産品設計限制,彌補射出成型及結構發泡之缺點,更重要的是提高産品品質並降低成本。
過去幾年中,氣體輔助成型技術在歐洲正如火如荼開展,普遍應用於汽車生産及家具産品製造,美國三大汽車廠(通用、福特、克萊斯勒)不約而同投入此製程;日本則以旭化威(Asahi)家電産品應用爲最有名,相關之模具廠、射出廠、材料廠亦分別加強製程研發。
由於此製程專利問題日趨明朗,未來氣體輔助射出成型之産品應用勢必大幅增加。
早在1971年,Mohrbach,E就將氣體輔助射出制程應用在高根鞋塑膠鞋跟,並獲德國專利(1)衆所周知。
氣體並非像塑膠那麽容易被控制;雖然近年來拜機器設備微電子控制技術之進步,使此制程得以大放光彩,然而因專利智慧權之限制,及各公司竭力保護技術Konw-How ,在經驗不足下要做好産品開發卻也非一蹴可及。
本文即嘗試將此制程做系統性之介紹。
內容分爲九篇:(一)制程演進和原理特色;(二)機械製造動態與專利問題;(三)産品應用;(四)製程加工技術;(五)産品設計;(六)電腦輔助工程CAE技術;(七)品質效益評估;(八)産品開發應用實例;(九)未來發展方向;期能提供一個宏觀並具深度的專題介紹,促使國內業者更容易且順利的完成技術引進,以迎接新時代革命性制程的國際競賽。
若文中有不妥之處,尚盼請見諒並指正。
(一)制程演進和原理特色(57期刊出)(二)機械製造動態與專利問題(三)産品應用(四)製成加工技術(五)産品設計(六)電腦輔助工程CAE技術(七)品質效益評估(八)産品開發應用實例(九)未來發展方向1.制程演進和原理特色探討其起源,並分別就射出成型和結構發泡與氣體射出成型技術做一比較採用射出成型制程的最大好處乃是量産性高,但對其産品厚度建議不宜超過5mm以上(見圖1),否則內部因空洞之産生而造成産品結構強度變差;又「均勻産品肉厚」,是産品設計之一般準則,往往限制了設計的自由度,必須以多樣零件組裝爲成品克服之。
而射出成型業者一直最關心的課題,是凹陷與産品翹曲變形兩者,雖然後者可用補強肋克服,但補強肋尺寸須十分注意不能太大,否則又再度造成凹陷問題。
諸如凹陷、內部空洞、翹曲變形等缺點,均爲此制程本身體質的問題。
1-1-2結構發泡此制程恰可應用於厚度較大之成品,利用化學發泡劑(chemical blowing agents),或引導氮氣於塑膠內(見圖2)。
其優點是使産品表面不會有凹陷現象,且不易翹曲,正可彌補射出成型之缺點;但由於發泡體本身傳熱性不佳,需要較長的成型周期,同時表面差,易有滑痕(Swire Mark)産生,必須增加二次表面加工,耗時費力。
1-1-3氣體輔助射出成型早期亦利用氮氣射入塑膠內部,所不同的是氣體和塑膠不混合,主要目的只單純取代塑膠內部空間以節省塑膠材料(如1971年Mohrbach,E改良高跟鞋鞋跟之應用,見圖3),不但成品不會凹陷(Sink Free)現象,且增加表面光滑度,無需二次加工,是爲早期發展之主要誘因;它同時包括傳統高壓射出成型及低壓結構發泡之優點,亦彌補其缺點。
然而爲什麽卻未見廣泛應用?肇因於硬體設備隨時代進步而不斷改良,尤以微電子控制系統克服氣體精密控制,以及射出成型機提高後,1984年英國Cinpres公司生産世界第一部商業化機器,即開始點燃氣體輔助成型制程之熱潮。
1-2制程原理及特色1-2-1 制程說明主要分三步驟(見圖5)■步驟1注入樹脂(充填部分模穴)。
■步驟2注入氣體,至模穴滿爲止(氣體此時有保壓作用)。
注入氣體位置,可分爲三種型式:①透過特殊機器噴嘴(與樹脂同一噴嘴)。
②透過特殊氣體噴嘴(於澆道中注入)。
③透過特殊氣體噴嘴(於産品模穴中注入)。
排氣後,以樹脂封堵缺口(以免孔口存在)。
將傳統射出成型和氣體輔助射出成型過程作比較(見圖6),可清楚知道氣體輔助射出成型之保壓和冷卻是同時進行,雖然增加氣體回收時間,但整體成型時間可以縮短,再加上産品內厚中空,使冷卻時程縮減更多。
1-2-2 制程原理就前述成型過程中,氣壓及塑膠壓力﹑流動速度做說明。
■步驟1說明塑膠填滿部分模穴,其壓力比例分佈(見圖7)(P H﹑P S﹑P A﹑P F分別代表螺杆背面﹑噴嘴﹑澆口﹑模穴等位置壓力,S爲速度)。
壓力則越往模穴方向接近越小,表示壓力損失越大■步驟2說明氣體射入模穴過程中,氣體壓力(P G)與塑膠流動前端速度(V F)之關聯(見圖8)。
氣體射入時機,亦有三類不同狀況:①狀況1:氣體于塑膠未完全射入時,氣體就射入模穴中,而且氣體P G射入時下降,以保持塑膠流動前端速度V F一致。
②狀況2:在塑膠完全射入時或隔些時間(t V)後,才開始射入穩定氣壓之氣體。
其將造成塑膠波前流動速度(V F)有遲滯流痕(Flow mark)現象,若流速突然加快,將造成表面不良。
③狀況3:氣體射入時機和狀況1類似,所不同是其氣壓力是穩定的,故造成波前流動速度越來越快。
由上述得知,避免表面不良現象的最理想方法,則是使得流動前端速度,在自塑膠射入轉變到氣體射入的全部過程中一直保持一致性,同時爲阻斷機器無感時間(閥門開啓與閉鎖之機械過程時間),氣體須在塑膠未結束前即行射入。
此外,爲達到前述射出零件幾何所需之穩定流動前端速度,必須先預定一下降之氣壓圖形,依此氣壓圖形便可於再加壓過程中,再次轉變成較高的氣體內壓水平(狀況1),藉壓力之調整,可平衡因熔體熱量增加,而導致溫度上升所造成的壓力變化。
在整個冷卻時期,氣體會將已冷卻凝固之熔體擠至模具壁上,如此可防止射出製品表面因壁厚之收縮而脫離模具表面;平均且穩定的壓力分佈(無論是近澆或遠澆),可使得因爲收縮差異(此差異本身則是由壓力差所造成)所引起之變形問題減至最低。
在開模前應先將成型製品空穴中之壓力,減至與環境壓力相同程度,經由多階段減壓方式所達成之氣體回收,可將氣體成本降至95%,亦可減少更換或運送氣體瓶之次數,以節省能源成本。
1-2-3 制程特色■低而均勻的模穴壓力模具內壓力明顯降低很多,這主要是因爲氣體無壓力損失(見圖9),且不因位置不同而不同(圖10)。
例如一平板含交叉型補肋設計,比較兩種制程中澆口及最遠處之模穴壓力分佈,結果顯示傳統射出成型之射壓爲300bar,壓力降最大爲200bar;氣體射出成型之射壓爲100bar,壓力降則爲φbar(見圖11).■鎖模力減小因氣體輔助射出成型之射壓大爲減小,故其鎖模力亦減低很多。
以粗厚件成品,運用此兩種制程之鎖模力減小爲△F(見圖12)之說明如下。
理想假設:①整個過程中所採用的是穩定之氣壓(P G)。
②氣壓(P G)符合必要的樹脂壓力(P st),樹脂壓力則爲利用噴射裝置填滿樹脂時在模穴中所測得。
③壓縮階段時,在流道之壓力相同(氣壓P G=樹脂壓力P SE)。
④再加壓階段,樹脂壓力會有些微損失(壓力轉換比例,視成型品和材料而定)。
則氣體輔助射出成型制程中鎖模力(F G)之公式:F G = A P·P G≒A P·P SE(A P爲投影平面,P G爲氣壓)在再加壓階段時,遵守壓力轉換所預定假設之情況下,傳統射出成型之閉鎖力F S公式:F S=A P(P SA + P SE)/2(P SA爲在再回壓階段近澆口之最大樹脂壓力,P SE爲在再加壓階段流道末端處之最大樹脂壓力)。
由上述公式得知鎖模力減低量△F,公式:△F = F S – F G= AN/2 (P SA— P SE)■小的均勻收縮率一般成品的不均勻收縮大多由壓力所造成,因此採用氣體輔助成型時,産品因模穴內部壓力相近,而使成品內部收縮相近(見圖13)。
爲進一步說明此容積收縮率之現象,必須將兩種制程中所測定之模內壓,及過程中同時計算成型品之平均溫度等資料列入PVT圖表(見圖14)。
爲了要得到相同的容積收縮值,上述兩種制程必須在大氣壓力下結束在點(6)之位置。
若爲射出成型制程,則此相同的容積收縮值,在長的澆口凝固時間(點4’),和相同的再加壓壓力(僅隨明顯較高的模內壓,和爲達較高的模內壓所必需之較大的鎖模力)下也可達到;較理想的情況是,氣壓在達凝固溫度時結束於點(4),以便繼續冷卻至1bar之壓力,在進氣壓力衝擊至點(5),便出現容積變化現象。
一般而言,隨著氣體輔助成型制程中所需之模具溫度的升高,産品便出現相反之收縮反應(在品質評估篇中有詳細說明)。
再以兩種制程之收縮模型做進一步說明。
假設黑點數目代表模穴中樹脂密度大小(圖15),結果顯示氣體輔助成型之收縮量,遠小於傳統射出成型收縮量。
氣體輔助成型産品的內部中空大小爲V1 + V P +V S,其中V P表氣體再壓縮的樹脂體積量,V S表樹脂後冷卻收縮量;而T1表模具內樹脂溫度,T2表室溫。
由上得知,氣體輔助成型産品因冷卻收縮造成內部空間變大,但結果體積收縮只是內部向外縮,外部尺寸則無明顯變化。
1-3 制程優點此制程應用可分兩類,其一爲大件平面結構,主要防止翹曲和提高強度;其二爲粗厚件産品內部大量中空,可節省材料與提供流通路徑(見圖16)。
其優點關聯圖(見圖17)。
1-3-1 降低成本⑴節省材料:內部中空可節省材料外,利用內部氣道亦減少澆口數目及澆道長度。
⑵可用小而便宜之射出機及強度較差之鋼材:原因爲氣體無內部壓力之損失,可用較小的射壓及保壓壓力成型。
⑶大件産品設計:一般肉厚可較傳統式爲薄,無需擔心成型不易及翹曲,因爲可運用氣道設計,使成型射壓不致太大,故不易變形。
⑷零件減少:産品設計一體化,可使不同厚度零件結合爲一體成型産品。
1-3-2 提升産品觀品質⑴翹曲變形量少:主因內部壓力及收縮率均一化,産品不易翹曲變形,尤其利用氣道局部中空設計,更加強抗扭曲強度。
⑵凹陷問題消失:由於局部壁厚産品內氣體中空及其良好氣體保壓效果,成功防止凹陷現象産生。
⑶熔合線減少:可避免熔合線影響産品表面品質。
1-3-3 提高産品剛性強度⑴補肋設計:因較大尺寸補肋可通用於氣體輔助射出成型,大大提高産品強度,不怕有局部凹陷産生。
⑵粗厚中空外型:若是實心圓柱,其抗彎力距遠小於空心的抗彎力距強度,因此採用氣體輔助射出成型,可提升産品剛性強度。
⑶熔合線減小:由於大型成品可採用單一澆口設計,利用産品內部澆道(即氣道),可增加流動長度並減少熔合線數目。
1-3-4 增加産品設計自由度⑴肉厚不一産品設計:傳統射出成型之産品設計最高原則「産品肉厚均一化」,使得産品設計受到尺寸限制,氣體輔助成型則不會有此限制。