Wat is gasondersteund spuitgieten?

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!

Principe van spuitgieten met gasondersteuning

Het principe is om relatief lage druk inert gas (stikstof wordt vaak gebruikt vanwege de lage kosten en veiligheid, en ook de rol van koelvloeistof, met een druk van 0,5 tot 300 MPa) te gebruiken om een deel van de hars te vervangen in de holte van de traditionele molding proces om de druk te handhaven, om beter molding prestaties van het product te bereiken.

Voordelen van spuitgieten met gasondersteuning

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

Goede prestaties van onderdelen

(1) Poriën en depressies elimineren door redelijkerwijs gaskanalen te openen in de wapeningsstaven en lipjes die zijn aangebracht bij de verbindingen van verschillende wanddiktes van de onderdelen en door gas toe te voeren na het injecteren van het ondermateriaal.

Het compenseert het krimpen van de smelt tijdens het afkoelingsproces en voorkomt het ontstaan van poriën en depressies.

Bij dit proces moet je denken aan de mogelijkheid om dikke geometrie in te pakken die bij een traditioneel spuitgietproces zou resulteren in zinksporen.

(2) Verminder interne spanning en vervorming door kromtrekken Tijdens het koelproces van het onderdeel wordt een ononderbroken gaskanaal gevormd van de gassproeier tot het einde van de materiaalstroom zonder drukverlies en de luchtdruk is overal constant, waardoor de restspanning wordt verminderd en vervorming door kromtrekken van het onderdeel wordt voorkomen.

(3) Verhoog de sterkte van het onderdeel Door het ontwerp van de holle versterking en de lipjes op het onderdeel is de verhouding sterkte/gewicht ongeveer 5 hoger dan bij vergelijkbare massieve onderdelen en neemt het traagheidsmoment van het onderdeel aanzienlijk toe, waardoor de sterkte van het onderdeel toeneemt.

(4) Ter verbetering van de flexibiliteit van het ontwerp gas-geassisteerde injectie kan worden gebruikt om producten te vormen met ongelijke wanddikte, zodat het origineel moet worden verdeeld in verschillende delen van afzonderlijke spuitgieten producten aan een enkele vorm te bereiken, om de assemblage van onderdelen te vergemakkelijken.

Bijvoorbeeld, een buitenlands bedrijf oorspronkelijk tientallen metalen onderdelen geproduceerd als het hoofdlichaam, de vorm van complexe auto deurpanelen, door middel van de GAI M-technologie en het gebruik van kunststof legeringen om een enkele gieten te bereiken.

Lage 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) Relatief kortere gietcyclustijd door het verwijderen van dikkere delen van het kernmateriaal, waardoor de koeltijd tot 50% korter is.

Op basis van deze voordelen is injectie met gasinjectie geschikt voor het spuitgieten van grote vlakke producten zoals tafelbladen, deuren, planken enz.; grote kasten zoals behuizingen voor huishoudelijke apparaten, tv-behuizingen, behuizingen voor kantoormachines enz.; structurele onderdelen zoals bodems, instrumentenpanelen voor auto's, bumpers, koplampdeksels voor auto's en andere interieur- en exterieuronderdelen voor auto's.

Selectie van materialen voor spuitgieten met gasondersteuning

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.

Sommige kunststoffen met een zeer goede vloeibaarheid die moeilijk te vullen zijn, zoals thermoplastisch polyurethaan, kunnen moeilijk te gieten zijn; harsen met een hoge viscositeit vereisen een hoge gasdruk en zijn technisch uitdagend, en glasvezelversterkingsmaterialen kunnen schurend zijn voor apparatuur.

In het gasgeassisteerde spuitgietproces worden de wanddikte en oppervlaktedefecten van de onderdelen grotendeels bepaald door de prestaties van de grondstoffen. De procesparameters veranderen heeft daar geen grote invloed op, dus is de keuze van de spuitgietgrondstoffen uiterst belangrijk.

Materialen die gebruikt worden in Gas Assist Molding Net als bij structuurschuim kan bijna elk thermoplastisch materiaal gebruikt worden in een gas-assist toepassing waaronder - Polycarbonaat - Polyfenyleen Oxide - PPO (Noryl) - Polybutyleentereftalaat - PBT (Valox) - Acrylonitril Butadieen Styreen - ABS.

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

PA6, PA66 en PP worden ook vaak gebruikt voor gasondersteund gieten; voor sommige gedeeltelijk kristallijne harsen heeft de binnenkant van het gieten in de buurt van het luchtkanaal geen duidelijke amorfe grenslaag door de relatief langzame afkoelsnelheid, maar de buitenkant produceert een amorfe grenslaag door de snelle afkoeling van de matrijswand, wat de kwaliteit van het product beïnvloedt.

Voor glasvezelversterkte kunststoffen zal er een lichte moleculaire oriëntatie ontstaan bij de matrijswand, en de onderdelen met maximale hoge sterkte bij het gieten kunnen worden geselecteerd uit harsen met een hoge elasticiteitsmodulus op een bepaalde afstand onder de matrijswand (ongeveer 1 mm van het buitenoppervlak van het product) langs de richting van de materiaalstroom, en geschikte harsmaterialen moeten worden geselecteerd op basis van de vereisten van de onderdelen en specifieke vormomstandigheden in het feitelijke productieproces.

Ontwerp van gaskanalen in spuitgietonderdelen met gasondersteuning

Het ontwerp van het gaskanaal is een van de meest kritieke ontwerpfactoren in gasondersteunde spuitgiettechnologie, die niet alleen de stijfheid van het product beïnvloedt, maar ook het verwerkingsgedrag. Aangezien het vooraf de stromingstoestand van het gas bepaalt, beïnvloedt het ook de stroming van de smelt tijdens de eerste injectiefase. Een redelijke keuze van het gaskanaal is essentieel voor het spuitgieten van producten van hogere kwaliteit.

Geometrie van gemeenschappelijke gaskanalen

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.

De wanddikte van de wapening kan oplopen tot 100%-125% van de wanddikte van het onderdeel waarmee het verbonden is zonder dat er een onderdruk ontstaat.

De geometrie van het gaskanaal moet symmetrisch of unidirectioneel zijn ten opzichte van de gate, het gaskanaal moet ononderbroken zijn en het volume moet kleiner zijn dan 10% van het hele onderdeelvolume.

Analyse van de sterkte van het onderdeel

De traditionele onderdelen met versterking zijn vaak gedeukt, kromgetrokken en vervormd, enz. Het gebruik van gasgestuurde spuitgieten 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.

Gewoonlijk is, bij dezelfde substraatdikte, de sterkte van het deel met holle brede T-vormige wapening hoger dan die van het deel met holle smalle T-vormige wapening, die hoger is dan die van het deel met holle halfronde wapening met dezelfde doorsnede.

De sterkte van het product varieert sterk met de grootte van de kracht en de vorm, hoewel het gebruik van wapening de stijfheid van het product kan verhogen, zal de sterkte van het product sterk verzwakken als er een plaatselijke spanningsconcentratie op wordt uitgeoefend.

Grootte van gaskanaal

Het ontwerp van de afmetingen van het gaskanaal hangt nauw samen met de stromingsrichting van het vulgas, dat altijd in de richting van de minste weerstand in het stromingskanaal stroomt.

Stabiele newtoniaanse vloeistof door een ronde buis met diameter D, de formule voor drukdaling is ΔP = 32μVL/D, waarbij μ de vloeistofviscositeit is, V de gemiddelde stroomsnelheid, L de lengte van de vloeistofsectie, D de diameter van de buis, omdat de volledige viscositeit van het gas zeer klein is, minder dan 0,1% van de hars en de drukdaling in de lengterichting kan worden genegeerd, zodat alleen de weerstand die wordt gegenereerd door de drukdaling van de hars moet worden beschouwd.

De pseudoplastische vloeibare stroom in een cirkelvormige formule van de buisdrukdaling en de Newtoniaanse vloeibare vorm is gelijkaardig, zodat het gebruik van de bovengenoemde formule zonder de daadwerkelijke vloeibare en gasvoorwaarden te overwegen, die op het gas dichtbij het het gieten punt van verschillende richtingen van de drukdaling ΔP worden vergeleken (d.w.z., vergelijk de grootte van elke sectie van L en D), kan kwalitatief het probleem van gas Zhu oplossen vullend richting ΔP kleine richting die de aangewezen richting van gasstroom is.

Verandering van de grootte van het stromingskanaal leidt direct tot verandering van de drukval in verschillende richtingen, waardoor de stromingsrichting van het gas verandert en de kwaliteit van het spuitgietproduct wordt beïnvloed.

Ontwerp van spuitgietmatrijzen met gasondersteuning

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 spuitgieten proces, en hieronder volgen de belangrijkste overwegingen voor verschillende onderdelen van het ontwerp:

(1) Vermijd het fenomeen van injectie Hoewel er een trend is van gasinjectie naar dunwandige producten en de productie van speciaal gevormde bochten, wordt traditionele gasinjectie nog steeds gebruikt om onderdelen met een groot holtevolume te produceren, is de materiaalstroom door de poort onderhevig aan hoge schuifspanning, vatbaar voor smeltbreukfenomenen zoals injectie en kruip.

Het ontwerp kan de grootte van de inlaatpoort vergroten en de poort op de dunne producten plaatsen om de situatie te verbeteren.

(2) Holte ontwerp als gevolg van gasinjectie in het bedrag van underfill, gasinjectie druk, tijd en andere parameters moeilijk om consistente controle, dus gasinjectie vereist over het algemeen een mal holte, vooral wanneer het product kwaliteitseisen moeten hoog zijn.

In de werkelijke productie zijn er voorbeelden van vier caviteiten in één matrijs, en bij gebruik van een ontwerp met meerdere caviteiten is het nodig om het uitgebalanceerde gietsysteem te gebruiken.

(3) Bij het poortontwerp wordt meestal maar één poort gebruikt en de positie ervan moet zo worden ingesteld dat de smelt van het ondergespoten onderdeel gelijkmatig wordt gevuld met de matrijsholte en dat jetting wordt voorkomen.

Als de gasnaald in het injectormondstuk en het gietsysteem is geïnstalleerd, moet de poortmaat groot genoeg zijn om te voorkomen dat de smelt hier condenseert voordat de gasinjectie plaatsvindt.

Een van de meest voorkomende problemen bij gasondersteunde injectie is dat het gas door het bedoelde gaskanaal in de microdunne laag van het onderdeel dringt, waardoor er vinger- of bladachtige gasvingers op het oppervlak ontstaan. Zelfs een paar van zulke "vingerafdrukken" kunnen fataal zijn voor het product en moeten koste wat het kost worden vermeden.

Onderzoek toont aan dat de belangrijkste reden voor de vorming van dergelijke defecten te wijten is aan de onjuiste poortgrootte en gasvertragingstijd instellingen, en deze twee factoren vaak op elkaar inwerken, bijvoorbeeld bij het gebruik van een kleinere ondiepe mond en een kortere vertragingstijd, is het heel gemakkelijk om dergelijke nadelige gevolgen te produceren, niet alleen invloed op het uiterlijk van het product kwaliteit en sterk verminderen van de sterkte van het onderdeel.

In het algemeen kunnen we de methode gebruiken om de lengte van het gaskanaal te verkorten, de grootte van de inlaatpoort te vergroten en de gasdruk redelijk te regelen om deze ongunstige situatie te vermijden.

(4) De geometrie van de runner moet symmetrisch of unidirectioneel zijn met betrekking tot de gate, en de richting van de gasstroom en de richting van de stroom van gesmolten hars moeten dezelfde zijn.

(5) De overloopruimte om de stromingsbalans te regelen moet in de mal worden ontworpen om het ideale holle kanaal te krijgen.

Ontwikkelingsperspectieven van spuitgieten met gasondersteuning

In de afgelopen jaren is de gasondersteuningstechnologie op grote schaal gebruikt in huishoudelijke apparaten, auto's, kantoorbenodigdheden met gasondersteuning en andere industrieën, en het ontwikkelt zich in de richting van het verbeteren van de dimensionale stabiliteit van producten, productie van dunwandige producten met uitstekende oppervlakte-eigenschappen, het produceren van speciaal gevormde pijpen, het vervangen van metalen onderdelen in de auto-industrie, enz. Er wordt aangenomen dat gasinjectietechnologie nog steeds een belangrijke rol zal spelen in de toekomstige industriële productie.