Was ist gasunterstütztes Spritzgießen?

Gas Assisted injection molding is a process that uses gas to help push plastic material into the mold. This makes the process faster, more efficient, and results in a higher quality product.

Gas-Assisted Injection Molding (GRIM) is a new type of injection molding process, which has been widely used abroad in recent years and is increasingly used in China.

Gas-assisted injection molding is a process that uses pressurized gas to help injection molded parts cool faster and cure more quickly.

Gas assist molding is a low-pressure plastic injection molding process where pressurized nitrogen gas is injected into the mold, pushing the molten plastic into the mold extremities, while hollowing out thicker sections in the part.

This blog post will discuss what gas-assisted injection molding is and how it works!

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

Gas-assisted injection molding overcomes the limitations of traditional plastic injection molding and foam molding and has the following advantages:

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) Save raw materials by gas-assisted injection molding in the thicker parts of the product to form a cavity, which can reduce the weight of the finished product by up to 10% to 50%

(2) Reduce equipment costs gas-assisted injection requires less injection pressure and clamping force than ordinary injection molding (25% to 50% savings) while saving energy by up to 30%.

(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

In theory, all thermoplastics that can be used in conventional injection molding methods are suitable for gas-assisted injection molding, including some filled resins and reinforced plastics.

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 (polyamide) and PBT (polybutylene terephthalate) have unique crystalline stability and are particularly suitable for gas-assisted injection molding;

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

For large plate parts with reinforcement, the thickness of the substrate is generally taken as 3-6 mm for gas-assisted injection molding, which can be reduced to 1.5-2.5 mm for parts with a shorter gas flow distance or smaller sizes.

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 oft verbeult, verzogen und verformt usw. Die Verwendung von gasunterstützten Spritzgießen for reinforced parts with various cross-sectional geometries not only ensures the strength of the products but also overcomes the shortcomings of traditional injection molding.

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

Since internal gas-assist injection molding uses relatively low injection pressure and clamping force, the mold can be made of zinc-based alloy, forged aluminum, and other light alloy materials, in addition to the general mold steel.

The mold design of the gas-assisted injection molding process is similar to that of normal plastic injection molding. The defects caused by the design of the mold and part structure cannot be compensated by adjusting the parameters of the molding process, but the design of the mold and part structure should be modified in time.

design principles required in general plastic injection molding are still applicable in the gas-assisted Spritzgießen Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Überlegungen zu den verschiedenen Teilen des Entwurfs:

(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 ist die Gasdrucktechnik in Haushaltsgeräten, Kraftfahrzeugen, gasdruckunterstützten Büroartikeln und anderen Industriezweigen weit verbreitet und entwickelt sich in Richtung einer Verbesserung der Dimensionsstabilität von Produkten, Herstellung dünnwandiger Produkte mit hervorragenden Oberflächeneigenschaften, zur Herstellung von Rohren mit besonderen Formen, als Ersatz für Metallteile in der Automobilindustrie usw. Es wird davon ausgegangen, dass die Gasinjektionstechnik auch in Zukunft eine wichtige Rolle in der industriellen Produktion spielen wird.