Dieser Blogbeitrag erklärt, was gasunterstütztes Spritzgießen ist und wie es funktioniert!
Das Prinzip des gasunterstützten Spritzgießens
Das Prinzip ist die Verwendung von relativ niedrigem Druck Inertgas (Stickstoff ist in der Regel wegen seiner niedrigen Kosten und Sicherheit verwendet werden, und auch die Rolle des Kühlmittels, mit einem Druck von 0,5 bis 300 MPa), um einen Teil des Harzes in den Hohlraum der traditionellen Formverfahren zu ersetzen, um den Druck zu erhalten, um eine bessere Leistung des Produkts zu erreichen.
Vorteile des gasunterstützten Spritzgießens
Das Gasinnendruck-Spritzgießen überwindet die Einschränkungen des herkömmlichen Kunststoffspritzgießens und Schaumspritzgießens und bietet folgende Vorteile:
Gute Leistung der Teile
(1) Beseitigung von Poren und Vertiefungen durch vernünftiges Öffnen von Gaskanälen in den Bewehrungsstäben und Laschen, die an den Verbindungsstellen unterschiedlicher Wandstärken der Teile angebracht sind, und Einleiten von Gas nach dem Einspritzen des Unterseitenmaterials.
Sie gleicht die Schrumpfung der Schmelze während des Abkühlprozesses aus und vermeidet die Entstehung von Poren und Vertiefungen.
Bei diesem Verfahren ist zu berücksichtigen, dass es in der Lage ist, dicke Geometrien auszufüllen, die bei einem herkömmlichen Gussverfahren zu Einfallstellen führen würden.
(2) Verringerung von Eigenspannungen und Verformungen Während des Abkühlungsprozesses des Teils wird ein kontinuierlicher Gaskanal von der Gasdüse bis zum Ende des Materialflusses ohne Druckverlust gebildet, und der Luftdruck ist überall gleichmäßig, wodurch Eigenspannungen verringert und Verformungen des Teils verhindert werden.
(3) Erhöhung der Festigkeit des Bauteils Durch die Konstruktion der hohlen Verstärkung und der Laschen am Bauteil ist das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht um etwa 5 höher als bei ähnlichen massiven Bauteilen, und das Trägheitsmoment des Bauteils erhöht sich erheblich, wodurch die Festigkeit des Bauteils erhöht wird.
(4) Zur Verbesserung der Flexibilität des Designs gas-unterstützte Injektion kann verwendet werden, um Produkte mit ungleichmäßiger Wandstärke zu bilden, so dass das Original muss in mehrere Teile der separaten Formteil Produkte aufgeteilt werden, um eine einzige Formteil zu erreichen, um die Montage von Teilen zu erleichtern.
Zum Beispiel, ein ausländisches Unternehmen ursprünglich produziert Dutzende von Metallteilen wie der Hauptteil, die Form der komplexen Auto-Türverkleidungen, durch die GAI M-Technologie und die Verwendung von Kunststoff-Legierung Materialien zu erreichen, eine einzige Form.
Geringe Kosten
(1) Beim gasunterstützten Spritzgießen in den dickeren Produktbereichen wird ein Hohlraum gebildet und dadurch Rohmaterial eingespart; das Gewicht des Fertigprodukts lässt sich um 10 % bis 50 % verringern
(2) Senkung der Anlagenkosten: Gasinnendruck-Spritzgießen benötigt weniger Einspritzdruck und Schließkraft als gewöhnliches Spritzgießen (25 % bis 50 % Einsparung) und spart zugleich bis zu 30 % Energie.
(3) Relativ kürzere Formgebungszykluszeit aufgrund der Entfernung dickerer Teile des Kernmaterials, wodurch die Kühlzeit um bis zu 50% reduziert wird.
Aufgrund dieser Vorteile eignet sich das gasunterstützte Spritzgießen für große flache Produkte wie Tischplatten, Türen, Bretter usw.; große Gehäuse wie Haushaltsgeräte, Fernseher, Büromaschinen usw.; Strukturteile wie Sockel, Armaturenbretter, Stoßstangen, Scheinwerferabdeckungen und andere Innen- und Außenteile von Kraftfahrzeugen.
Auswahl von Materialien für das gasunterstützte Spritzgießen
Theoretisch eignen sich alle Thermoplaste, die in herkömmlichen Spritzgießverfahren verwendet werden können, auch für das Gasinnendruck-Spritzgießen, einschließlich einiger gefüllter Harze und verstärkter Kunststoffe.
Einige Kunststoffe mit sehr guter Fließfähigkeit, die schwer zu füllen sind, wie z. B. thermoplastisches Polyurethan, lassen sich nur schwer formen; Harze mit hoher Viskosität erfordern einen hohen Gasdruck und stellen eine technische Herausforderung dar, und Verstärkungsmaterialien aus Glasfasern können für die Geräte abrasiv sein.
Da beim gasunterstützten Formverfahren die Wanddicke und die Oberflächenfehler der Teile weitgehend durch die Eigenschaften der Rohstoffe bestimmt werden, hat eine Änderung der Prozessparameter keinen großen Einfluss auf sie, so dass die Auswahl der Formrohstoffe äußerst wichtig ist.
Wie bei Strukturschaum kann fast jedes thermoplastische Material in einer gasunterstützenden Anwendung verwendet werden, einschließlich - Polycarbonat - Polyphenylenoxid - PPO (Noryl) - Polybutylenterephthalat - PBT (Valox) - Acrylnitril-Butadien-Styrol - ABS.
PA (Polyamid) und PBT (Polybutylenterephthalat) besitzen eine besondere kristalline Stabilität und eignen sich besonders für das gasunterstützte Spritzgießen;
PA6, PA66 und PP werden ebenfalls häufig für das gasunterstützte Formen verwendet; bei einigen teilkristallinen Harzen weist die Innenseite des Formteils in der Nähe des Luftkanals aufgrund der relativ langsamen Abkühlungsgeschwindigkeit keine offensichtliche amorphe Grenzschicht auf, aber auf der Außenseite entsteht aufgrund der schnellen Abkühlung der Formwand eine amorphe Grenzschicht, die die Qualität des Produkts beeinträchtigt.
Bei glasfaserverstärkten Kunststoffen wird eine leichte molekulare Orientierung an der Formwand erzeugt, und die maximal formbaren hochfesten Teile können aus Harzen mit einem hohen Elastizitätsmodul in einem bestimmten Abstand unter der Formwand (ca. 1 mm von der Außenfläche des Produkts) entlang der Materialflussrichtung ausgewählt werden, und geeignete Harzmaterialien sollten entsprechend den Anforderungen der Teile und den spezifischen Formungsbedingungen im tatsächlichen Produktionsprozess ausgewählt werden.
Gestaltung von Gaskanälen in gasunterstützten Spritzgussteilen
Das Design des Gaskanals ist einer der kritischsten Designfaktoren in der Gasinnendrucktechnik, der nicht nur die Steifigkeit des Produkts, sondern auch sein Verarbeitungsverhalten beeinflusst. Da er den Strömungszustand des Gases vorgibt, wirkt er sich auch auf den Fluss der Schmelze während der ersten Einspritzphase aus, und eine vernünftige Auswahl des Gaskanals ist für das Formen hochwertigerer Produkte unerlässlich.
Geometrie der gemeinsamen Gaskanäle
Bei großen, verstärkten Plattenteilen wird die Substratdicke beim gasunterstützten Spritzgießen im Allgemeinen mit 3–6 mm angesetzt; bei Teilen mit kürzerem Gasströmungsweg oder kleineren Abmessungen kann sie auf 1,5–2,5 mm reduziert werden.
Die Wandstärke der Bewehrung kann bis zu 100%-125% der Wandstärke des Teils betragen, mit dem sie verbunden ist, ohne eine Vertiefung zu bilden.
Die Geometrie des Gaskanals sollte in Bezug auf den Anschnitt symmetrisch oder unidirektional sein, der Gaskanal muss durchgängig sein und das Volumen sollte weniger als 10% des gesamten Teilevolumens betragen.
Analyse der Festigkeit des Teils
Die herkömmlichen Teile mit Verstärkung sind häufig verbeult, verzogen und verformt usw. Der Einsatz von Gasunterstützung Spritzguss für verstärkte Teile mit unterschiedlichen Querschnittsgeometrien gewährleistet nicht nur die Festigkeit der Produkte, sondern überwindet auch die Nachteile des herkömmlichen Spritzgießens.
Bei gleicher Substratdicke ist die Festigkeit des Bauteils mit hohler, breiter T-förmiger Bewehrung in der Regel höher als die des Bauteils mit hohler, schmaler T-förmiger Bewehrung, die wiederum höher ist als die des Bauteils mit hohler, halbkreisförmiger Bewehrung desselben Querschnitts.
Die Festigkeit des Produkts hängt stark von der Größe der Kraft und seiner Form ab. Obwohl die Verwendung von Verstärkungen die Steifigkeit des Produkts erhöhen kann, wird die Festigkeit des Produkts stark geschwächt, wenn eine lokale Konzentration von Spannungen auf das Produkt einwirkt.
Größe des Gaskanals
Die Dimensionierung des Gaskanals hängt eng mit der Strömungsrichtung des Füllgases zusammen, das immer in Richtung des geringsten Widerstands im Strömungskanal fließt.
Stabile Newtonsche Flüssigkeit durch ein kreisförmiges Rohr mit dem Durchmesser D, die Druckabfallformel ist ΔP = 32μVL/D, wobei μ die Flüssigkeitsviskosität ist, V ist die durchschnittliche Durchflussrate, L ist die Länge des Flüssigkeitsabschnitts, D ist der Durchmesser des Rohrs, weil das Gas voller Viskosität ist sehr klein, weniger als 0,1% des Harzes und der Druckabfall in der Längsrichtung ignoriert werden kann, und somit nur der Widerstand durch das Harz Druckabfall erzeugt werden muss berücksichtigt werden.
Pseudoplastische Flüssigkeitsströmung in einem kreisförmigen Rohr Druckabfall Formel und Newtonsche Flüssigkeit Form ist ähnlich, so dass die Verwendung der obigen Formel ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Flüssigkeit und Gas-Bedingungen, verglichen auf der Grundlage der Gas in der Nähe der Gießen Punkt der verschiedenen Richtungen der Druckabfall ΔP (dh, vergleichen Sie die Größe der einzelnen Abschnitte von L und D), kann qualitativ lösen das Problem der Gas Zhu Füllung Richtung ΔP kleine Richtung, die die bevorzugte Richtung der Gasströmung ist.
Eine Änderung der Größe des Strömungskanals führt direkt zu einer Änderung des Druckabfalls in verschiedene Richtungen, wodurch sich die Strömungsrichtung des Gases ändert und die Qualität des Formteils beeinträchtigt wird.
Gas-Assist-Spritzgießform-Design
Da das interne Gasinnendruck-Spritzgießen mit relativ niedrigem Einspritzdruck und geringer Schließkraft arbeitet, kann das Werkzeug neben üblichem Werkzeugstahl auch aus Zinklegierungen, geschmiedetem Aluminium und anderen Leichtmetalllegierungen gefertigt werden.
Die Werkzeugkonstruktion beim gasunterstützten Spritzgießen ähnelt der des normalen Kunststoffspritzgießens. Fehler, die durch die Gestaltung von Werkzeug und Bauteilstruktur entstehen, lassen sich nicht durch eine Anpassung der Formprozessparameter ausgleichen; stattdessen sollte die Gestaltung von Werkzeug und Bauteilstruktur rechtzeitig geändert werden.
Die beim allgemeinen Kunststoffspritzgießen erforderlichen Konstruktionsprinzipien sind auch beim gasunterstützten Spritzgießen weiterhin anwendbar Spritzguss Prozess, und die folgenden sind die wichtigsten Überlegungen für verschiedene Teile des Designs:
(1) Vermeiden Sie das Phänomen der Injektion Obwohl es einen Trend der Gasinjektion in Richtung dünnwandige Produkte und die Herstellung von speziellen geformten Biegungen, traditionelle Gasinjektion ist immer noch verwendet, um große Hohlraumvolumen Teile, die Materialfluss durch den Anschnitt unterliegt hohen Scherspannungen, anfällig für Schmelzbruch Phänomene wie Injektion und Kriechen.
Die Konstruktion kann die Größe des Einlassschiebers angemessen erhöhen und den Schieber an den dünnen Produkten anbringen, um die Situation zu verbessern.
(2) Cavity Design aufgrund von Gas-Injektion in Höhe von underfill, Gas-Injektion Druck, Zeit und andere Parameter schwer zu kontrollieren konsequent, so Gas-Injektion erfordert in der Regel eine Form Hohlraum, vor allem, wenn das Produkt Qualitätsanforderungen hoch sein sollte.
In der realen Produktion gibt es Beispiele für vier Kavitäten in einer Form, und bei der Verwendung eines Mehrkavitäten-Designs ist es erforderlich, die Anordnung des ausgewogenen Gießsystems zu verwenden.
(3) Bei der Anschnittkonstruktion wird in der Regel nur ein Anschnitt verwendet, dessen Position so gewählt werden sollte, dass die Schmelze des untergespritzten Teils gleichmäßig in den Formhohlraum gefüllt wird und ein Abspritzen vermieden wird.
Wenn die Gasnadel in der Einspritzdüse und im Gießsystem installiert ist, muss die Anschnittgröße groß genug sein, um zu verhindern, dass die Schmelze hier vor der Gaseinspritzung kondensiert.
Eines der häufigsten Probleme bei der gasunterstützten Injektion besteht darin, dass das Gas durch den vorgesehenen Gaskanal in die mikrodünne Schicht des Teils eindringt und auf der Oberfläche finger- oder blattartige Gasabdrücke bildet; schon wenige solcher “Fingerabdrücke” können für das Produkt fatal sein und sollten unbedingt vermieden werden.
Die Forschung zeigt, dass der Hauptgrund für die Bildung solcher Defekte ist aufgrund der ungeeigneten Gate-Größe und Gas-Verzögerungszeit Einstellungen, und diese beiden Faktoren oft interagieren, zum Beispiel bei der Verwendung eines kleineren flachen Mund und eine kürzere Verzögerungszeit, ist es sehr einfach, solche negativen Folgen zu produzieren, nicht nur auf das Aussehen der Produktqualität und stark reduzieren die Stärke des Teils.
Im Allgemeinen können wir die Länge des Gaskanals verkürzen, die Größe des Einlassventils erhöhen und den Gasdruck angemessen steuern, um diese ungünstige Situation zu vermeiden.
(4) Die Geometrie des Kanals sollte in Bezug auf den Anschnitt symmetrisch oder unidirektional sein, und die Richtung des Gasflusses und die Richtung des Flusses der Harzschmelze müssen gleich sein.
(5) Der Überlaufraum zur Regulierung des Strömungsgleichgewichts sollte in der Form gestaltet werden, um den idealen Hohlkanal zu erhalten.
Entwicklungsperspektiven des gasunterstützten Spritzgießens
In den letzten Jahren wurde die Gasunterstützungstechnologie in großem Umfang in Haushaltsgeräten, Automobilen, Bürobedarfsartikeln mit Gasunterstützung und anderen Branchen eingesetzt und entwickelt sich in Richtung einer Verbesserung der Dimensionsstabilität von Produkten. Herstellung dünnwandiger Produkte B. mit hervorragenden Oberflächeneigenschaften, zur Herstellung speziell geformter Rohre, zum Ersatz von Metallteilen in der Automobilindustrie usw. Man geht davon aus, dass die Gasinjektionstechnologie auch in Zukunft eine wichtige Rolle in der industriellen Produktion spielen wird.
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