RHCM高光无痕注塑成型
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高光无痕注塑模具的设计制造特点0.前言随着经济社会的不断发展,消费者对产品品质的要求也在不断提升当中。
如何提高注塑件外观表面的质量,解决注塑产品外表面熔接线(weld line)等造成的缺陷成为近些年来业内的一个技术热点。
自从日本公司首先成功发展出利用蒸汽加热和快速冷却技术实现模具无痕注塑以来,行业内的竞争者又相继开发出利用加压高温水加热技术,通过模具型腔内布设电发热丝以实现急热急冷,从而生产出拥有高光洁度产品表面的塑胶件,等等其它加热技术。
现在,笔者就以本公司制造的某几型产品为例,为大家介绍其中所涉及到的技术问题的解决。
RHCM(快速热循环注塑成型技术:Rapid Heat Cycle Molding)是运用动态模温控制技术,是一种高光洁度,无熔接痕的新型塑胶注塑成型工艺,其生产的塑件可直接进入产品装配阶段,提高了生产效率,减少或消除后续喷涂,降低因喷涂而造成的环境污染。
图片所示是表示采用RHCM工艺同传统注塑工艺之前的区别对比。
根据模具加热热量的来源不同,目前人们采用的加热方式主要包括:(1)电热层加热。
这种方式由于存在难以克服的缺陷,而在实际生产过程中非常鲜见。
(2)感应加热和邻近效应加热。
(3)辐射加热。
通常采用红外灯深入模具模板之前,以加热型腔,一般用于微型注塑。
(4)被动加热法。
通常是采用微波或激光来加热,其中若采用激光加热工艺,模具的型腔需要采用透明材料制造,以使激光束可以照到塑胶熔体上。
(5)接触加热法。
这种方式是由Mr.Stumpf and Mr.Schulte两位提出来的,这种方式一般适用于具有简单形状和高热传导率的薄壁产品。
具体内容请参考他们的著作:System for regulating mold temperature。
(6)高温气体加热。
以高温氮气为加热介质,在模具闭合后,将其快速定量地通过喷嘴和流道系统引入模具型腔内部。
由于气体的比热远小于模具钢的比热,高温气体带入的热量很快被模具钢吸收,型腔壁被快速加热,并且加热的区域通常仅限于表层深度0.1mm左右。
热变温急冷急热高光无痕注塑RHCM技术优势★ 消除产品表面熔接线;★ 增强原料流动填充效果,提高生产效率★ 提高产品表面光洁度,使之达到镜面效果;★ 产品无需后序喷漆加工处理;;★ 解决加纤产品所产生的浮纤现象。
热变温急冷急热高光无痕注塑RHCM技术分类①蒸汽高光无痕辅助成型技术该工艺加热介质为高温高压的饱和蒸汽,在蒸汽热效控制器的作用下,高温高压蒸汽,冷却水以及压缩空气按顺序输入至模具,使模具相应部位的温度急速升高及降低,从而使塑料制品获得良好表面。
该技术适合于大型热变温无痕注塑成型产品,如大型平板类显示器或相似产品,系当前最为广泛使用的热变温高光无痕注塑系统技术。
高温高压蒸汽通常来自于市政、电厂等机构的商品化管道蒸汽或企业外购的工业蒸汽燃气锅炉自制蒸汽,目前很多企业通过加装小型电加热环保蒸汽发生器自制蒸汽。
蒸汽压力和温度越高,生产效率越高,同时生产的稳定性以及产品的表面高光效果越好。
目前工业化生产中,当饱和蒸汽压力达到2.2MPa时,可以适配任何高光材料的温度要求。
②电热辅助成型技术既在多功能电热控制的作用下,将内置在模具中的加热元件迅速通电加温,使模具相应部位的温度升高及降低,从而使塑料制品获得良好表面质量的成型方法。
适合于小型热变温无痕注塑成型产品,如小尺寸平板类显示器或相似产品,但其模具技术较为复杂,模具冷却问题难度较大,且模具内置电加热部件的损耗寿命问题不太稳定,目前其应用领域和普及程度比蒸汽辅助技术还有差距。
③过热水辅助成型技术在过热水热效控制器的作用下,将热水机产生的高温热水(110-120度),冷却水以及压缩空气进行顺序切换输入至模具水路,从而达到使模具相应部位的温度升高及降低的整套设备。
④热油辅助成型技术设备在热油热效控制器的作用下,将热油机产生的高温热油与常温冷油进行顺序切换输入至模具油路,从而达到使用模具相应部位的温度升高及降低的整套设备。
在上述技术设备中,蒸汽辅助成型技术和电热辅助成型技术系当前主流的高光无痕技术方向,蒸汽辅助成型技术主要针对大中型产品;电热辅助成型技术则面向小型产品,该两项技术由于其高光效果完美、加热效率高、工艺稳定性高、良品率高等显著特点,在实际生产中已几乎涵盖了目前所有批量生产的高光无痕产品。
什么是高光无痕注塑工艺?高光注塑最关键的是模具温度控制系统。
由于高光注塑与一般注塑最大区别在于模具温度的控制,而对注塑机的要求并不高。
高光注塑模具温度控制系统一般也称为高光模温机,和通用注塑机配合,在注塑的填充、保压、冷却、开合模具过程中协调动作。
模具表面的加热方式是温控系统的关键技术,高光模具表面主要通过以下方式获得热量。
一是以热传导为主的加热方式,如通过模具内部管道的油、水、蒸汽、电热元件等将热量传导到模具表面;二是以热辐射为主的加热方式,如将太阳能、激光束、电子束、红外光、火焰、气体等直接辐射模具表面;三是通过自身热场加热,如通过电阻、电磁感应加热等使模具表面自身产生热量。
目前实用的加热系统有:高温油传热的油温机、高温高压水传热的高压水温机、蒸汽传热的蒸汽模温机、电热管传热的电热模温机,以及电磁感应加热系统和红外辐射加热系统等。
(l)高温油传热的油温机模具内部设计均匀的加热或冷却管道,通过油加热系统达到模具预热的功效,同时在注射过程有冷却的作用。
最高温度可达350℃。
由于油的热传导系数低,效率较低,而且产生的油气影响高光成型质量,但效果比较不理想。
但目前企业油温机比较普遍,使用经验丰富。
(2)高温高压水传热的高压水温机模具内部设计均衡的管道,不同阶段使用不同温度的水。
加热时通人高温过热水,冷却时切换为低温冷却水,实现模具表面的加热或冷却。
如将水加压,温升还可达140~180℃,升温很快。
高温高压的水温控制系统的制造厂商有:如奥德的GWS系统,由于热水可循环利用,运行成本较低,是目前国内市场上使用较多的一种,也是代替蒸汽的最佳选择。
(3)蒸汽传热的蒸汽模温机同高压水温机作用原理相似,模具内部设计均衡的管道,加热时通入蒸汽,冷却时切换为低温水,实现模具表面的加热或冷却(蒸汽加热前一般还需要用压缩空气将管道吹干)。
高温高压蒸汽加热系统可使模具表面最高温度达到160℃。
由于蒸汽相对于水,其热容较小,相对升温时间较长。
科技成果——高光快速注塑成型技术适用范围轻工行业家电、汽车、电子通讯、医疗卫生等对塑件外观要求较高的行业行业现状普通注塑工艺下,塑件成型后还需要喷涂处理,才能达到镜面要求效果。
以电视机壳为例,普通注塑(含喷涂)的能耗约为每万件23.1tce,能耗高,成型周期长,造成能源浪费和环境污染。
与普通注塑工艺相比,高光注塑工艺的能耗约为每万件11.3tce,可节能约50%,具有较大的节能潜力。
成果简介1、技术原理高光快速注塑成型技术可快速提升模温到100-120℃(普通模具只有30-60℃),提高熔体填充时的流动能力,减小注塑压力,从而减小注塑机的输出功率(8%左右);同时快速加热、快速冷却的技术特点,可缩短成型周期50%以上。
采用该技术,可一次注射成型表面完全无熔痕、高光泽度的塑件,直接作为成品使用,取消喷涂等加工环节,省去再加工所需要的能耗。
2、关键技术高光快速注塑成型技术(RHCM)主要体现在模具设计和快速模温控制2个方面:(1)高光模具设计技术高光模具设计包括管路设计和镜面设计。
通过模具内部布局合理的加热、冷却管路,提高了加热(冷却)过程的热交换效率,满足模具温度精确快速控制的要求;控制型腔表面粗糙度Ra<0.01μm(普通模具Ra=2.5μm),成型产品表面光泽度由80%提升到95%左右。
(2)快速模温控制技术通过自主开发的模温控制系统(图1),将蒸汽和冷水交替引入模具内部(图2),实现模具温度快速变化(图3)。
图1 快速注塑热循环系统简图图2 加热快速热循环系统工作流程图这种动态温度曲线可提高熔体充模的流动能力,使熔体与型腔面良好贴合,达到高光效果;可有效避免熔体流动时前端形成冷凝层,消除熔接痕等缺陷;可实现快速加热、快速冷却,提高生产效率。
3、工艺流程如图3所示,快速热循环注塑技术可根据各工艺阶段的特点,随时调整模具温度:(1)在射胶前,将模具型腔表面加热至100-120℃,开始注射;(2)在熔体填充流动过程中,模具温度始终保持在较高的数值;(3)在保压阶段后期(注塑机开始溶胶时),快速冷却已定型的聚合物熔体,使材料温度降低到热变形温度以下,便于顶出产品及开模取件。
高光注塑技术,RHCM高光无痕注塑2010-05-06 16:51:08| 分类:默认分类| 标签:|字号大中小订阅高光注塑技术又称快速热循环注塑技术使用此技术可以很好地复制模具表面的任何形状,使制品件表面无熔痕、无流痕、无流线、无缩痕;表面高光,达到镜面效果;提高塑件强度和表面硬度;使薄壁成型提高注塑流动性,提高产品品质和强度;使厚壁成型注塑周期可降低60%以上;无需后续环境污染严重喷涂工艺,可减少工艺流程,节省能源与材料。
直接降低塑料制品的成本,保护环境和操作人员的人身健康。
在家电、汽车通讯、日用品、医疗等行业具有广泛的应用前景。
例如:平板电视机、电脑液晶显示器、空调、汽车内饰件等。
其工艺原理是:在合模前及台模过程中对模具进行加温、台模完成后,温度达到设定条件即进行注射。
注射过程中模具继续维持高温,这样可以使胶料在充模过程中保持很好的流动性。
注射完成,在保压冷却时,则对模具进行降温处理,又可以大大缩短制品的冷却时间,从而提高生产效率。
传统的做法是采用模温机对模具进行加温。
但这种方法的不足之处如下:1、无法满足高光注塑中快速升温及快速降温的需要;2、升温幅度较小,制品表面的熔接痕只能得到减轻而无法消除;3、由于塑料硬度越高,流动性越差。
因此采用此种工艺制品表面的硬度只能达到HB级无法满足实际使用需要;4、模具升温时受热膨胀,降温时又会收缩,使锁模力很不稳定。
容易造成制品打不满,烧焦,内应力大等各种缺陷。
而在此工艺基础上发展而来的蒸汽高光注塑技术则针对以上缺陷分别做了改进1、此技术在模具中开水管,需要升温时通蒸汽,需要降温时通冷水,冷却完毕后则用压缩空气将残留水分吹出,以确保能实现快速升温、降温2、以最大程度地消除熔接痕夹。
水纹缺胶等各种制品故障3、于升温幅度较大、以使用H甚至2H硬度级别的塑料,使制品表面硬度大大提高4、由于在模具内部开设管道时,只对模具内表面进行升温或降温,模具的整体膨胀较小,因此减少了由于锁模力的不稳定而带来的各种制品缺陷。
高光无痕注塑模具设计规范高光无痕注塑模具设计制造规范一、高光无痕注塑的原理:1、模具成型对温度要求较高(一般为80°~130°左右),在注塑转入保压后改用冷却水,使模具降温至60°~70°度。
在较高的模温下保压成型有利于消除熔接痕、流痕、产品内应力等缺陷。
因此模具在工作时需进行加热处理,为了防止热量损失,一般都会在定模侧加树脂隔热板。
2、模腔表面极度光亮(一般为镜面2级或更高)。
高光模具生产出的产品能够直接用于装机,无需做任何表面处理。
因此它对模具钢材及塑胶材料的要求都很高。
3、热流道系统的热咀较多。
每个热咀必须带封针且有独立的气道,经过电磁阀及时间继电器等进行单独控制,实现分时进胶,从而达到控制甚至消除熔接痕的目的。
4、模具加热的方式一般有水蒸汽加热(见图1)和加热棒加热(见图2)两种。
水蒸汽加热方式是经过特定的模温机在注塑过程中经过模具通蒸汽,从而使模具快速升温;在注塑完后改一般温水(或者冰水)使模具快速降温。
加热棒加热方式是在注塑过程中经过在内模料里面加加热棒使模具快速升温;在注塑完成后经过内模料里面的运水(常温水或者冰水)或者叠层模料底部的铝材(铝材里面通运水)使模具温度快速降温。
(图1)(图2)二、模具材料(一)产品表面普通要求的模具材料可用NK80(日本大同);(二)高光要求的产品选用S136H(瑞典)、CEANA1(日立);(三)NK80可不用淬火处理;S136应在粗加工后淬火至52度;CEANA1号本身具备42度也不需要淬火处理(建议用此材料,因不影响后续加工或改动);(四)德国葛利兹品牌中也有不错的选择:CPM40\GEST80三、模具水道设计(一)水道采用5mm-6mm大小的孔;水嘴用1\8或3\8的牙(模具侧),另一侧用3\4英制螺纹;管件材料用不锈钢管;(二)水道一侧离产品面最近不低于5mm-6mm;水道平行产品面且均匀排布(原则中心距15mm分布,);热电偶应设计在两水道中间,深度在50mm左右;且每套模具的PT100是一配一的,保持它的精确度,埋在模具模仁内,与热流道的热电偶一样,用线连接到模具外侧,转接插座,PT100要有对应的插头与其对接。
奥德模温机RHCM高光无痕注塑系统技术介绍2010-5-29 点击:29次180℃过热水“RHCM高光无痕注塑”系统技术介绍:RHCM高光无痕注塑又被称为RHCM (Rapid Heat Cycle Moulding),还有在行业中如:冷热成型,高低温注塑,急冷急热注塑,热变温注塑.高光免喷涂技术等叫法,目前行业中使用效果最好最经济的方法是采用高温过热水加热+水冷却,该技术是透过运用180℃过热水将模具表面快速升温,令成型模腔表面温度达到树脂塑料的玻璃转移温度(Tg – Glass Transition Temperature)以上,然后开始进行射出成型,当完成模腔填充过程后,立即利用水(经处理)作为冷却媒体使模具表面温度急速下降,从而改变塑料产品表面特性。
RHCM “高光无痕注塑”技术发展至今已近4年之多,早期是日本.韩国的3 D蒸汽无痕注塑技术在汽车.家电行业的到广泛的应用,但是由于使用的加热源是采用锅炉产生的蒸汽来给模具加热,所以采用锅炉蒸汽加热的方式会受到地方环保和安全的限制,最重要的是采用锅炉产生的蒸汽给模具加热后,蒸汽没有办法得到回收造成的高成本问题,一直一创新为企业长期发展为根源的奥德公司在2006年初就看到国内这块市场的空白,并成立了专门针对过热水的高光无痕项目研发团队,在2007年初成功推向市场,经过半年的市场考验和用户考核,奥德公司所研发的GWS高光无痕注塑模温控制系统(急速升降模温系统)获得了塑料行业的技术创新奖, 同时获得国家审批专利证书(专利号:ZL。
2008.2.0205521.0), 并得到国内知名的液晶电视及其他高光产品外壳(如惠州TCL.台湾广达集团.广州毅昌科技,无锡金悦.青岛恒佳...昆山亿盛..)等数十家生产厂家的广泛使用,使用RHCM “高光无痕注塑”技术生产LCD液晶平板电视外壳,其中主要优点是可以使树脂塑料产品外壳拥有高光泽度;消除了传统注塑成型工艺存在的熔接痕.结合线.(加波纤产品的浮纤)问题,并省却了产品二次加工的必要和有关的成本(例如:喷漆.UV…..)。
●高光无痕技术--注塑行业高级工程师周云峰先生“蒸汽无痕高光注塑”----大同机械有限公司在集团旗下明新实业“蒸汽无痕高光注塑”又被称为RHCM (Rapid Heat Cycle Molding) 成型技术的一种,技术是透过运用蒸汽将模具表面快速升温,令成型模腔表面温度达到塑料的热变型温度(HDT-Heat Deflection Temperature)以上,然后开始进行射出成型,当完成模腔填充过程后,立即利用水为冷却媒体使模腔表面温度急速冷却,从而改变塑料产品表面特性。
RHCM注塑成型技术与传统注塑成型工艺相比之下,能大大改善产品表面光泽度,解决产品表面熔接痕问题,并对提升产品表面硬度也有一定帮助。
另外,RHCM注塑成型技术也可以应用到添加纤维的工程塑料中,能够有效解决产品表面浮纤的问题。
●热变温无痕注塑成形技术一、热变温无痕注塑成形技术优势★消除产品表面熔接线,产品无需后序喷漆加工处理;★增强原料流动填充效果,提高生产效率★提高产品表面光洁度,使之达到镜面效果;★解决加纤产品所产生的浮纤现象。
可见热变温无痕注塑成型技术具有常规注塑无法比拟的优势,使得该技术在家用电器以及电子产品方面等领域有着广泛的作用,使用该技术可以免除喷漆、涂装等一系列的环节,大大节省了直接生产成本,提高了生产效率,而县城对于国家日益关注的环保问题,有着重要的实际意义。
我公司认为,该项技术在不远的将来,可能会成为继气辅技术之后的又一革命性技术方向,目前众多大型企业纷纷投入力量关注该项技术的发展,其产品将涉及液晶电视机类产品,电脑液晶显示器类产品,汽车外饰件类产品,灯具和光学仪器类产品等众多实用产品。
二、热变温高光无痕注塑技术背景自2007年至今,热变温高光无痕注塑技术应用在国内高速发展,产品领域已经涉及高端家用显示器产品,高端家用电器产品,高端电子设备以及高档汽车装饰部件等众多领域。
同时,随着热变温高光无痕注塑技术在国内的的不断应用发展,其复杂的模具制造技术也逐渐被国内模具制造企业掌握,在当前众多生产中的热变温高光无痕注塑模具中,国产模具的比例已经大幅提高,甚至一些特殊高光产品的模具制造技术理念已具备国际领先性。
高光无痕注塑成型技术高光无痕注塑成型是近年来在注塑行业中快速发展的一种新型技术。
该技术采用高光泽的塑料材料,使用精密的高光模具,利用先进的模温控制系统实现动态的温度控制,以克服表面流痕和熔接痕等不良缺陷,使产品表面达到高光亮的无痕镜面效果,提高产品强度和质量;同时,速冷可大幅缩短注射周期,提高生产效率;产品无需后续的喷涂加工,保护环境的同时有效降低了成本,是一种绿色制造技术。
广泛应用于音响等视听电器的面板、平板电视、液晶显示器、洗衣机、空调、汽车内外饰件、车灯、光学仪器等家电、汽车、通讯、医疗等行业。
高光无痕注塑成型技术采用特殊的速冷速热温控设备,在注射时快速且均匀地把模具表面加热到指定的温度(达到甚至超过塑料的粘流态温度),使物料始终保持粘流态,几乎没有冻结层,这样就会形成没有熔接线、表面良好的成型品;而在冷却时能快速转换为急剧冷却来缩短成型周期,解决翘曲、缩水问题,这就是高光无痕注射成型的技术原理。
其控制过程如图1所示。
模貝急速加热〔如I2&T!>图1:高光注塑的控制过程高光无痕注塑的技术关键点在于模温控制系统、高光泽塑料材料和高光注塑模具三方面。
(1)先进的模温控制系统模温控制系统是高光注塑成型最关键的技术,其设备由高速制热装置、快速冷却装置、控制装置组成,并能够和注塑机信号互锁,实现闭环控制。
按加热方式不同,可分为蒸汽式、电热式、热水式、高油温式和感应加热式模温控制技术,而目前使用较多的是蒸汽式和电加热式两种温控技术:①蒸汽快速模温技术:简称蒸汽模,模具的加热通过高压蒸汽实现,模具表面最高温度达到160°C甚至更高。
冷却时快速转换成低温水对模具进行冷却。
该技术需要锅炉快速产生足够量的蒸汽,但由于生产过程中蒸汽不可循环利用,致使其运行成本较高。
在2005年韩国三星电子开始使用该技术生产LCD液晶平板电视外壳。
(可否不要?)②电加热的快速模温技术:典型的为韩国NADA公司的E-MOLD(ElectricityMold)技术。
高光无痕注塑模具设计要点和模具抛光保养,高光无痕注塑的原理是什么? ...目前,绝大部分的家用电器外观零部件都是注塑成型得到的。
在注塑过程中,易出现熔接痕、气痕、变形等缺陷;高光无痕模具能够解决上述缺陷。
下面我们就一起来看看高光无痕注塑模具设计十大要素。
一高光无痕注塑的原理1.温度较高模具成型对温度要求较高(一般为80℃-130℃左右),在注塑转入保压后改用冷却水,使模具温度降至60-70℃。
较高的模温下保压成型有利于消除熔接线、流痕、产品内应力等缺陷。
因此模具在工作时需进行加热处理,为了防止热量损失,通常都会在定模侧加隔热板。
2.模腔表面极度光亮(一般为镜面2级或更高)高光模具生产出的产品可以直接用于装机(装配),无需做任何表面处理。
因此它对模具钢材及塑胶材料的要求都很高。
3.热流道系统的热喷咀较多每个热喷咀必须带封针且有独立的气道,通过电磁阀及时间继电器等进行单独控制,实现分时进胶,从而达到控制甚至消除熔接痕的目的,控制方式复杂。
4.加热方式模具加热的方式通常有水蒸气(热水)加热和电热棒(管)加热两种。
水蒸气(热水)加热方式是通过特定的温控机在注塑过程中给模具输入蒸气(热水),从而使模具快速升温;在注塑完后用冷水冷却模具,使模具快速降温。
电加热的方式与水加热温控机,在原理上是一样的,就是热源不一样,电加热是二次能源,水加热是三次能源,按原理来说电加热能源损耗少,利用率高、节能效益好。
使用方便、所以说:如果是平板(面)产品还是采用电加热方式实慧。
图:水蒸汽加热图:加热棒加热二模具材料1 .产品表面普通要求的模具材料可用:NK80(日本大同)等;2.高光要求材料选用:S136H(瑞典)、CEANA1(日本)等;3.NK80可不用淬火处理;S136H应在粗加工后淬火至52度;CEANA1本身具备42度也不需要淬火处理(建议用此钢材,因不影响后续加工或改动);4.德国葛利兹品牌中也有不错的选择:CPM40/GEST80图高光模具三模具水道设计1.水道孔径大小设计水道采用5-6mm大小的孔径;水嘴用1/8或3/8的牙(模具侧),另一侧用3/4英制螺纹(老式接法);管件材料用不锈钢管;现在我们改成一进一出,分流口最好是做在模具内,接口采用能径用DN25连接,这样热能损耗少,操作方便、接口方便。
蒸汽辅助-热变温急冷急热高光无痕注塑RHCM技术原理:
蒸汽辅助-热变温急冷急热高光无痕注塑RHCM技术是利用高温高压蒸汽作为加热介质,在模具闭合时,通过高压蒸汽的剧烈的放热反应,使模具型腔表面瞬时达到设定温度,当材料充填完毕后,通过冷却水快速降低模具温度,使产品迅速冷却,以获得产品达到非常高的表面质量效果。
目前该蒸汽辅助注塑技术凭借其完美的外观效果,稳定的生产工艺,已广泛应用在中、大型高端显示器类产品的实际生产中,系当前广泛使用的热变温高光无痕注塑系统技术。
蒸汽辅助-RHCM高光无痕模具技术简要说明:
1.模具材料选择:由于模具表面的光亮度要求,一般选择高硬度材料,并且加工后氮化处理,抛光。
2.前模水道开设要求:
水道设计时重点考虑几个因素:变温传热时的均匀性,模具强度和高的导热性。
水道距表面越近,传热好,变温效率高,但模具强度差,因此要综合考虑。
水道内径一般为φ10mm,水道中心距为20mm左右。
水道距表面5-8mm。
特殊产品还需更为贴近表面。
具体方式有多种,下面为两个例子供参考:
1
3.热电隅埋设要点:可根据模具大小,在每边埋设1-2个热电隅(一般为K 型,实际参与控制的热电隅只有一个,其余测温只为观察)。
埋设点一般距模具表面3-5mm,热电隅孔垂直于水道,埋设时一定要确保电隅探测点与模具紧密接触,热电隅测出的温度主要用于工艺参考,
相对值的重要性大于绝对值(很多工厂实际生产时,当工艺稳定后,不用温度控制,而直接用动作时间周期来控制。
见下图:
4.模具后模:一般后模用油温机保持恒温50-600C。
基于联合收割机外罩的高光无痕注塑成型技术研究作者:李振明董征莲来源:《山东工业技术》2018年第21期摘要:联合收割机外罩产品结构属于大型薄壁类零件,外观面的要求美观,并且硬度要求要高,具有一定的耐刻划性。
高光无熔痕注塑成型技术,又叫做快速热循环注塑(RHCM),利用该技术,可以不进行后续的喷涂工序,这样既减少了因喷涂造成的环境污染,又节省了二次加工的费用,降低了生产成本,实现了塑件产品的绿色生产。
关键词:农机行业;高光无痕注塑成型技术RHCM;绿色生产DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2018.21.0510 引言随着塑料产品应用领域的不断拓展,农机行业的塑料覆盖件应用范围也越来越广泛。
据统计,到2017年底,潍坊市农机总值达到92亿元,比去年增长5%;农机总动力达到980万千瓦,比去年增长2%,拖拉机17.9万台,联合收获机2.55万台。
以联合收割机外罩为例,此产品结构属于大型薄壁类零件,外观面要求没有银纹、开裂、变形、熔接痕等注塑缺陷,而且外观精美、光洁,并且注塑件的材质硬度要求高,外观具有一定的耐刻划性。
传统的注塑工艺,目前很难满足这些要求,并且模具温度不好控制,注塑周期长,因此,新的注塑技术的引入将成为必要。
1 高光无熔痕注塑成型技术高光无熔痕注塑成型技术,是近年来新兴的一种注塑技术,又被称作快速热循环注塑(RHCM)。
这种技术是采用快速加热和快速冷却注塑模具及动态温控装置,并对模具温度实行闭环控制的注塑成型技术。
通过使用该技术,可以减少注塑件表面的熔接痕、流痕、表面浮纤等缺陷,可以不进行后续的喷涂工序,这样既减少了因喷涂造成的环境污染,又节省了二次加工的费用,降低了生产成本,实现了塑件产品的绿色生产。
2 高光无痕注塑成型技术在联合收割机外罩中的应用在成型周期方面,高光无熔痕注塑成型(RHCM)的工艺过程与传统常规注塑基本一致,都是分为合模、熔胶、射胶、保压、冷却、开模、制品取出等7 个阶段。
免喷涂高光无痕注塑成型--平板电视面板成型新技术近年来,人们已不再满足于平板电视的使用功能,对其外观的欣赏品味及绿色环保的要求越来越高。
由于以往那种先注塑电视机机壳,然后再喷涂的方法,既不环保,质量也不稳定,众多国际国内知名电视厂商如三星、夏普、长虹及海尔等纷纷摒弃了老方法,转而采用一种新型成型工艺——免喷涂高光无痕注塑成型技术。
该技术可使平板电视面板表面光泽度高且无熔接线、流痕及缩痕等缺陷,并且无需后续的喷涂工序,从而对环保及降低成本极为有利。
由于免喷涂高光注塑技术的实施离不开高光泽塑料材料、高光注塑模具、模温温控设备以及注塑机和注塑工艺的紧密配合,因此本文将从这几个方面对该技术进行阐述。
免喷涂高光泽塑料材料要实现免喷涂高光注塑,首先需要选用高光泽塑料材料。
对于此种材料的特性要求一般包括:材料的流动性应较高,以便更好地复制模具表面、降低剪切及改善熔接线;需有一定的耐刮擦性,即表面硬度要好,一般铅笔硬度在H以上;材料的热稳定性要好,不易产生挥发物。
特别是对于阻燃级材料,提高耐热性及减少挥发物可以防止腐蚀模具及减少产品表面白雾的产生;材料本身的光泽度要好;应具有优异的韧性和一定的刚性,可通过家电所要求的跌落测试和其他功能测试。
目前,免喷涂平板电视面框的注塑生产主要采用PMMA/ABS、PC/ABS或高光ABS材料。
其中,高光ABS的硬度最低,PMMA/ABS的硬度最高,铅笔硬度可达1H或以上(如图1所示)。
高光PM MA/ABS还可以做成半透效果,从而实现更炫的外观和LED光透视功能。
如今很多公司都推出了P MMA/ABS,如三星第一毛织的BF-0677F、上海锦湖日丽的HAM8541以及LG化学的XG569C等。
如果要求使用阻燃材料,则可选用无卤阻燃PC/ABS,如锦湖日丽的HAC8250NH,或者选用阻燃高光ABS,如上海锦湖日丽的HFA705G。
电视机厂商可根据产品的不同要求选用不同型号的材料。
据预测,在不远的将来,电视机厂商将更倾向选择用于超薄LED 电视的高刚性增强材料,如锦湖日丽的HCG25X0FR。
因为这样既可以满足薄型设计的刚性要求,又可以保持高光外观。
高光注塑模具高光注塑模具从设计、钢材选用到模具加工都要比普通模具有着更高的要求。
模具设计方面要考虑耐高温设计、适用水路设计及安装匹配等因素。
水道需确保快速升温和降温,并使模具温度均匀,一般采用贴近型腔的随形水道,并在背面增加隔热层或利用空隙隔热(如图2所示)。
模具浇口设计要尽可能地减少熔接线,并有利于排气及减少剪切。
对采用油加热模温机的模具,浇口尺寸要开得比较大,对其他行位、配合和导向等部位要考虑高温的要求,并注意隔热或冷却及配合。
由于模具内表面要求达到非常高的光洁度(镜面效果),因而模具钢材要选用抛光性好、高纯度、高镜面度及热变形小的优质钢,如瑞典ASSAB的S136、日本大同的NAK80。
如果成型阻燃高光材料,模具钢还需耐腐蚀性好,最好用S136 SUP或同等级的钢材。
对于高光模具的保养,要注意在使用中及时清洁模具分型面及排气槽,以免造成排气不良。
此外,应该不定时用专用清洁布或纸清洁模具镜面部分,特别是注塑阻燃高光料时,必须清除粘附在模面的析出物,以免出现白雾等外观不良。
注塑完成后还要用专用清洗剂清洗型腔,并喷专用防锈油。
模温控制技术精确控制模温是实现免喷涂高光注塑成型的一大关键,目前使用较多的温控技术有如下几种:1.用油加热的高温模温机。
模温可被始终维持在恒定温度,优点是成本低、使用方便,但在模具设计上要考虑好熔接线的处理,同时对材料的流动性要求也相对更高。
该种模温机主要应用于对外观要求稍低的产品。
2.蒸汽加热的快速模技术。
这是较早用于塑料高光无痕成型的一种技术,其工艺原理是:在合模前及合模过程中对模具进行蒸汽加温,合模完成后,温度达到设定条件即可进行注射;注射过程中模具继续维持高温,这样可使胶料在充模过程中保持很好的流动性;注射完成,在保压冷却时,用低温水对模具进行降温处理,以便缩短制品的冷却时间,提高生产效率。
该工艺需要锅炉快速产生足够量的蒸汽,并能够和注塑机信号互锁,实现闭环控制,另还要求材料耐热性及相容性好。
采用该技术,模温可以达到很高的温度,不存在熔接线问题,同时可以提高产品表面硬度。
但由于锅炉投入较大,限制了该技术的使用。
为此,目前市场上出现了无需锅炉的快冷快热一体机。
3.电加热的快速模技术。
这一技术以韩国NADA公司的E-MOLD(Electricity Mold)系统为代表(如图4所示),可实现超高温模具的温度控制,是快速加热冷却成型技术的最新进展。
该技术利用电加热在短时间内把模具的表面温度加热到很高,然后在几十秒之内又能把温度下降到50℃以下,从而帮助高光注塑成型顺利完成。
E-mold技术使用方便,由控制器控制模温,利用冷水来进行模具冷却。
当模具开模取制品时,型芯开始加热。
加热区域的温度并不是始终如一,而是根据浇口等位置的设计来决定。
当模具关闭时,加热完成,同时射胶注塑开始。
通过瞬间加热,升高模温,使得射胶时溶胶的流动性大大提高,从而可以较低的压力成型。
较低的注塑压力意味着降低了制品的内应力,进而使得制品的耐热性和后加工性得到了提高。
更重要的是,树脂流动性提高,压力降就会减少,使得产品不易出现冷料而导致表面出现熔接线、流痕等缺陷,大大提高了产品质量。
E-mold技术目前已被广泛用于家电产品外壳的成型,尤其对于平板电视的前框、装饰框、底座及后框的成型,已日渐成为主流。
4.其他模温控制技术。
包括高频电磁感应加热系统、红外辐射加热系统以及采用韩国TITAN技术的高压水温机在内的其他模温控制系统,也在高光注塑成型中得到了应用。
它们虽然加热方式不同,但控制原理大同小异,并各有优缺点。
注塑机及注塑工艺免喷涂高光注塑技术对注塑机的要求不高,但对机器的反应灵敏度及稳定性要求较高,以便能够实时快速反馈信号,并与模温控制设备协调工作。
注塑机最好配备塑化能力强的螺杆,同时要求螺杆对材料的剪切尽可能小。
高光注塑工艺控制根据不同产品和模具结构及模温设备的不同而有着较大差异,但一般应遵循以下原则:尽量采用高的模具温度,采用蒸汽加热模具或E-MOLD技术时,模具局部区域可以达到150℃或更高;为了更好地复制模具表面,成型温度应适当高一些,注塑压力应尽可能大一点;为顺利排气,需要采用多级注塑速度;任何工艺的调整如螺杆转速、不同阶段的注塑速度等,都要考虑减少材料的剪切。
结语随着平板电视技术的进一步发展,更薄、更时尚和更环保将是未来的产品设计方向。
为此,免喷涂高光无痕注塑成型技术将会得到更多的应用,并随着塑料材料、模具以及注塑设备和成型技术的发展而得到不断完善。
(end)光注塑技术又称快速热循环注塑技术高光注塑技术又称快速热循环注塑技术使用此技术可以很好地复制模具表面的任何形状,使制品件表面无熔痕、无流痕、无流线、无缩痕;表面高光,达到镜面效果;提高塑件强度和表面硬度;使薄壁成型提高注塑流动性,提高产品品质和强度;使厚壁成型注塑周期可降低60%以上;无需后续环境污染严重喷涂工艺,可减少工艺流程,节省能源与材料。
直接降低塑料制品的成本,保护环境和操作人员的人身健康。
在家电、汽车通讯、日用品、医疗等行业具有广泛的应用前景。
例如:平板电视机、电脑液晶显示器、空调、汽车内饰件等。
其工艺原理是:在合模前及台模过程中对模具进行加温、台模完成后,温度达到设定条件即进行注射。
注射过程中模具继续维持高温,这样可以使胶料在充模过程中保持很好的流动性。
注射完成,在保压冷却时,则对模具进行降温处理,又可以大大缩短制品的冷却时间,从而提高生产效率。
传统的做法是采用模温机对模具进行加温。
但这种方法的不足之处如下:1、无法满足高光注塑中快速升温及快速降温的需要;2、升温幅度较小,制品表面的熔接痕只能得到减轻而无法消除;3、由于塑料硬度越高,流动性越差。
因此采用此种工艺制品表面的硬度只能达到HB级无法满足实际使用需要;4、模具升温时受热膨胀,降温时又会收缩,使锁模力很不稳定。
容易造成制品打不满,烧焦,内应力大等各种缺陷。
而在此工艺基础上发展而来的蒸汽高光注塑技术则针对以上缺陷分别做了改进1、此技术在模具中开水管,需要升温时通蒸汽,需要降温时通冷水,冷却完毕后则用压缩空气将残留水分吹出,以确保能实现快速升温、降温2、以最大程度地消除熔接痕夹。
水纹缺胶等各种制品故障3、于升温幅度较大、以使用H甚至2H硬度级别的塑料,使制品表面硬度大大提高4、由于在模具内部开设管道时,只对模具内表面进行升温或降温,模具的整体膨胀较小,因此减少了由于锁模力的不稳定而带来的各种制品缺陷。
要生产出高品质的高光制品,需要注塑机、模具、温控设备高光制品专用塑料、以及锅炉、冷却装置等方面相配合。
1、塑机的配置:(1)锁模机构刚性要好;由于整个生产过程中要不停地升温和降温。
因此要求注塑机的锁模机构必须刚性、强度要好、以确保锁模力的准确与稳定。
从而保证制品的表面质量(2)选用大锁模的注塑机:使用此工艺时由于无法再使用气体辅助注射,因此生产制品所需要的锁模力会比较大。
(3)根据情况选用较小的射胶量:如生产生产平板电视机、液晶显示屏外框等产品时,不需要较大射胶量,在选择注塑机时尽量选择小射胶量的注塑机。
制品实际重量在注塑机理论射胶量的30%~80%之间最佳。
如机器射胶量过大,胶料在料筒内停留时间长容易分别分解,制品表面会产生银丝等缺陷。
(4)配备专用螺杆生产高光制品所用到的塑料硬度较高,其熔融指数相对较低,因此要求螺杆塑化要好。
同时螺杆的剪切又不能太大,否则胶料会容易分解。
2模具的配置:(1)模具内表面要求非常高的光洁度,以确保制品的表面质量(2)模具内部开设管道必须合理,以确保可以快速升温和降温(3)模具内部的管道应该导热性能良好(4)由于生产过程中需要不停加温及降温,模具选用的钢材要好.(5)在使用过程中要尤其注重模具的保养,确保干燥,无尘。
3温控设备的配置:(1)温度控制要非常准确,这是制品质量的重要保证;(2)温控设备的反应要非常快以保证较高的生产效率。
4、专用塑料:生产表面质量较高的产品时,常用的塑料有ABS、PC+ABS或PMMA+ABS。
其中,ABS的硬度最低,PMMA+ABS的硬度最高,可达H、甚至2H。
但硬度越高,熔融指数也相对越低。
流动性会变差,因此可根据生产需要选取适当的塑料。
蒸汽无痕高光注塑技术目前在国内尚属于一项先进的生产工艺。
由于这一技术大大改善了制品的表面质量和表面强度,并可取消后续的喷涂或喷漆等工艺、既保护了环境和操作人员的人身健康,又因减少工艺流程,省去了昂贵的二次加工费用,在大幅度降低生产成本的同时,节省能源与材料。
随着塑料件的应用日趋广泛,以及人们对于环保,安全的意识逐渐增高,蒸汽无痕高光注塑技术必将成为未来注塑技术领域的又一颗灿烂新星。