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冷熱循環(huán)的電機(jī)模具注塑技術(shù)

2024-06-13 管理員 閱讀 767

 熱/冷循環(huán)電機(jī)模具注塑工藝可極大提高注塑部件的表面質(zhì)量,另外由于減少了上漆、打磨等消除表面瑕疵的二次加工工序,從而降低整個加工成本。在某些情況下,上漆或粉末涂覆皆可省去。熱/冷模注塑還可提高玻纖增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性材料的表面光潔度,用在對制品表面有高光澤要求的場合。利用該技術(shù)可獲得的其他優(yōu)點包括:降低模塑應(yīng)力、減少或消除漩紋、熔接縫等缺陷,并提高熔體的流動長度,生產(chǎn)出薄壁制品。   

  對于聚碳酸酯、PC/ABS混料、PC/PBT混料而言,利用熱/冷循環(huán)電機(jī)模具進(jìn)行注射加工非常成功,應(yīng)用于加工電視機(jī)外殼、聚光板、車載音響部件、筆記本電腦外蓋等都達(dá)到了表面質(zhì)量問題最少化。   

  1、工作原理   

  傳統(tǒng)注塑機(jī)也可以利用熱/冷循環(huán)電機(jī)模具注塑工藝,首先,需要安裝一個特殊的輔助系統(tǒng)裝置,以實現(xiàn)電機(jī)模具表面的快速加熱和冷卻。需要用到過熱水和蒸汽,有部分系統(tǒng)需外置一個鍋爐,以產(chǎn)生蒸汽,另外的一些系統(tǒng)則在控制裝置內(nèi)形成蒸汽。沙伯公司設(shè)在亞太地區(qū)的研發(fā)中心使用了蒸汽,而設(shè)在美國麻省的聚合物加工研發(fā)中心則利用了一個過熱水系統(tǒng),由德國Single Temperiertechnik公司出品的裝置可提供高達(dá)200℃的過熱水。   

  為了有效地控制加工過程,必須在緊靠著電機(jī)模具的外表面裝配多個熱電偶,以監(jiān)控溫度。電機(jī)模具、注塑機(jī)、熱/冷控制裝置必須要求智能化連接,從而實現(xiàn)加工過程的穩(wěn)定性。沙伯公司自行研制出了每個部件的智能化控制裝置。   

  在注塑循環(huán)周期的初始階段,蒸汽或過熱水循環(huán)流動,加熱電機(jī)模具表面,使模溫比樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高出10℃~30℃左右。當(dāng)達(dá)到該設(shè)定溫度后,注塑機(jī)獲得信號,將塑料熔體注入模腔內(nèi)。待模腔充滿后即完成注射,冷卻水循環(huán)流入電機(jī)模具,將塑料部件快速冷卻定型,然后頂出制品。設(shè)有一個閥門開關(guān),輪流轉(zhuǎn)換通入蒸汽或過熱水,或是冷卻水。在部件冷卻之后,打開電機(jī)模具并頂出部件,系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開關(guān)重新轉(zhuǎn)為電機(jī)模具加熱階段。   

  2、電機(jī)模具設(shè)計的要點   

  決定熱/冷循環(huán)電機(jī)模具注塑工藝在整個循環(huán)加工周期內(nèi)能否成功的因素不僅與加工材質(zhì)有關(guān),同時也與電機(jī)模具的設(shè)計樣式和結(jié)構(gòu)有關(guān)。加熱和冷卻電機(jī)模具所需的時間由鋼材的厚薄而定,對于熱交換循環(huán)來說,最好是將鋼材的厚度最小化。型腔與型芯可采用鑲嵌組裝的方式,優(yōu)于在模板上切割開挖的方式,這樣就能減小模板厚度。為了減小熱量損失和提高熱效率,這些嵌件可以在型腔和型芯的托模板上盡量使用氣隙和隔絕材料進(jìn)行裝配。   

  除了需減小電機(jī)模具鋼材用量之外,還需考慮電機(jī)模具冷熱交替的影響,電機(jī)模具制造所用的材質(zhì)需有較高的導(dǎo)熱系數(shù),如銅鈹合金或其他有較高導(dǎo)熱性能的合金材料,以縮短加熱和冷卻電機(jī)模具表面所需的時間。另外,冷卻水通道設(shè)計要靠近電機(jī)模具表面,從而加快響應(yīng)時間。然而,在大多數(shù)情況下,這點會受到塑料制品幾何形狀的制約。設(shè)計采用保型冷卻的方式就非常合理有效,即冷卻水管道的布置根據(jù)塑料部件的表面形狀而設(shè)計。   

  保型冷卻有幾種不同的工藝技術(shù),如激光燒結(jié)、金屬直接鍍覆等等。沙伯公司與Fast4M制模公司合作,開發(fā)了一種層壓制模工藝,該工藝名為Fast-Form。這項電機(jī)模具制造技術(shù)是利用一疊鋼材薄片,分別用激光切割和粘結(jié)上銅材而成。這種工藝具有成本低、方便綜合采用保型技術(shù)和貫通冷卻水管道、設(shè)計大面積的排氣區(qū)域等特點。   

  3、技術(shù)優(yōu)點   

  熱/冷循環(huán)電機(jī)模具注塑技術(shù)可極大地改善注塑部件的外觀質(zhì)感,最具突出效果的是采用無定型樹脂加工的部件,包括的樹脂種類有:PC樹脂、PC/ABS混料、PC/PBT混料。當(dāng)電機(jī)模具表面溫度高于某種無定型樹脂的Tg之后,在注射階段,樹脂熔體不會結(jié)成一層皮,并且熔體可自由移動。其結(jié)果是:當(dāng)熔體碰到電機(jī)模具表面時不會凍結(jié),這點與傳統(tǒng)的注塑工藝有所區(qū)別。   

  在充模時,有一層薄薄的聚合物熔體逸出,留在墊模板的外表面,由此增加了部件的光澤度、降低表面粗糙度。研究結(jié)果顯示,如果部件的光澤度提高50%~90%,對于玻纖增強(qiáng)材料來說,表面粗糙度指數(shù)-Rmax可提高70%,相對于未填充材料的指數(shù)還要提高20%。   

  熱/冷電機(jī)模具注塑工藝對改善熔接痕的寬度和可見度有著積極的影響。曾經(jīng)在同一電機(jī)模具上進(jìn)行了3種不同材料的加工對比測試,結(jié)果顯示,采用傳統(tǒng)注塑工藝加工而成的制品,其表面的熔接痕寬度大約在6~13微米之間,在熱/冷電機(jī)模具上注塑得到的制品完全看不見熔接痕,而且檢測不出其寬度。這個巨大的優(yōu)點可省卻上漆等二次加工工序,特別適用某些特殊場合。  

  制品內(nèi)殘存的注塑內(nèi)應(yīng)力可引起部件翹曲,甚至縮短部件的使用壽命。傳統(tǒng)注塑的部件存在的內(nèi)應(yīng)力很高。四氯化碳屬于一種已知的可引起塑料部件產(chǎn)生應(yīng)力開裂的溶劑。采用熱/冷循環(huán)電機(jī)模具加工的塑料部件內(nèi)應(yīng)力較低,使用這種溶劑也不會造成部件應(yīng)力開裂,從而可省去部件使用前需進(jìn)行的退火處理工序。