Czym jest formowanie wtryskowe ze wspomaganiem gazowym?

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!

Zasada formowania wtryskowego wspomaganego gazem

Zasadą jest użycie gazu obojętnego o stosunkowo niskim ciśnieniu (azot jest powszechnie stosowany ze względu na jego niski koszt i bezpieczeństwo, a także rolę chłodziwa, o ciśnieniu od 0,5 do 300 MPa) w celu zastąpienia części żywicy we wnęce tradycyjnego procesu formowania w celu utrzymania ciśnienia, aby osiągnąć lepszą wydajność formowania produktu.

Zalety formowania wtryskowego ze wspomaganiem gazowym

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

Dobra wydajność części

(1) Eliminacja porów i wgłębień poprzez rozsądne otwieranie kanałów gazowych w prętach zbrojeniowych i zakładkach ustawionych na połączeniach różnych grubości ścian części i wprowadzanie gazu po wtrysku materiału spodniego.

Kompensuje kurczenie się stopionego materiału podczas procesu chłodzenia i zapobiega powstawaniu porów i wgłębień.

Ten proces należy rozważyć pod kątem jego zdolności do upakowania grubej geometrii, która spowodowałaby ślady zapadnięcia w tradycyjnym procesie formowania.

(2) Zmniejszenie naprężeń wewnętrznych i deformacji wypaczenia Podczas procesu chłodzenia części, ciągły kanał gazowy jest tworzony od dyszy gazowej do końca przepływu materiału bez utraty ciśnienia, a ciśnienie powietrza jest wszędzie stałe, zmniejszając w ten sposób naprężenia szczątkowe i zapobiegając deformacji wypaczenia części.

(3) Zwiększenie wytrzymałości części Konstrukcja wydrążonego wzmocnienia i wypustek na części sprawia, że stosunek wytrzymałości do masy jest wyższy niż w przypadku podobnych części pełnych o około 5, a moment bezwładności części znacznie wzrasta, zwiększając w ten sposób wytrzymałość części.

(4) Aby poprawić elastyczność konstrukcji, wtrysk wspomagany gazem może być stosowany do formowania produktów o nierównej grubości ścianki, tak aby oryginał musiał być podzielony na kilka części oddzielnych produktów do formowania w celu uzyskania pojedynczego formowania, aby ułatwić montaż części.

Na przykład zagraniczna firma pierwotnie produkowała dziesiątki metalowych części jako główny korpus, kształt złożonych paneli drzwi samochodu, dzięki technologii GAI M i zastosowaniu materiałów ze stopów tworzyw sztucznych w celu uzyskania pojedynczej formy.

Niski koszt

(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) Stosunkowo krótszy czas cyklu formowania ze względu na usunięcie grubszych części materiału rdzenia, skracając czas chłodzenia nawet o 50%.

W oparciu o te zalety, wtrysk wspomagany gazem jest odpowiedni do formowania dużych płaskich produktów, takich jak blaty, drzwi, deski itp.; duże szafki, takie jak obudowy urządzeń gospodarstwa domowego, obudowy telewizorów, obudowy maszyn biurowych itp.; elementy konstrukcyjne, takie jak podstawy, tablice przyrządów samochodowych, zderzaki, osłony reflektorów samochodowych i inne części wewnętrzne i zewnętrzne samochodów.

Wybór materiałów do formowania wtryskowego wspomaganego gazem

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.

Niektóre tworzywa sztuczne o bardzo dobrej płynności i trudne do wypełnienia, takie jak termoplastyczny poliuretan, mogą być trudne do formowania; żywice o wysokiej lepkości wymagają wysokiego ciśnienia gazu i są trudne technicznie, a materiały wzmacniające z włókna szklanego mogą być ścierne dla sprzętu.

W procesie formowania wspomaganego gazem, ponieważ grubość ścianki formującej i wady powierzchni części są w dużej mierze zdeterminowane przez wydajność surowców, zmiana parametrów procesu nie ma na nie dużego wpływu, więc wybór surowców do formowania jest niezwykle ważny.

Materiały stosowane w formowaniu ze wspomaganiem gazowym Podobnie jak w przypadku pianki strukturalnej, prawie każdy materiał termoplastyczny może być stosowany w aplikacjach ze wspomaganiem gazowym, w tym: - poliwęglan - tlenek polifenylenu - PPO (Noryl) - politereftalan butylenu - PBT (Valox) - akrylonitryl-butadien-styren - ABS.

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

PA6, PA66 i PP są również często używane do formowania wspomaganego gazem; w przypadku niektórych częściowo krystalicznych żywic wewnętrzna strona formy w pobliżu kanału powietrznego nie ma oczywistej amorficznej warstwy granicznej ze względu na stosunkowo wolne tempo chłodzenia, ale zewnętrzna strona wytworzy amorficzną warstwę graniczną z powodu szybkiego chłodzenia ściany formy, co wpływa na jakość produktu.

W przypadku tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym, na ściance formy zostanie wytworzona niewielka orientacja molekularna, a maksymalne formowanie części o wysokiej wytrzymałości można wybrać z żywic o wysokim module sprężystości w pewnej odległości pod ścianą formy (około 1 mm od zewnętrznej powierzchni produktu) wzdłuż kierunku przepływu materiału, a odpowiednie materiały żywiczne powinny być wybrane zgodnie z wymaganiami części i określonymi warunkami formowania w rzeczywistym procesie produkcyjnym.

Konstrukcja kanałów gazowych w elementach formowanych wtryskowo ze wspomaganiem gazowym

Konstrukcja kanału gazowego jest jednym z najbardziej krytycznych czynników projektowych w technologii formowania wspomaganego gazem, który nie tylko wpływa na sztywność produktu, ale także na jego zachowanie podczas przetwarzania. Ponieważ wstępnie definiuje stan przepływu gazu, wpływa również na przepływ stopu podczas początkowego etapu wtrysku, a rozsądny wybór kanału gazowego jest niezbędny do formowania produktów o wyższej jakości.

Geometria wspólnych kanałów gazowych

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.

Grubość ścianki wzmocnienia może osiągnąć 100%-125% grubości ścianki części, z którą jest połączone, bez tworzenia wgłębienia.

Geometria kanału gazowego powinna być symetryczna lub jednokierunkowa względem bramki, kanał gazowy musi być ciągły, a jego objętość powinna być mniejsza niż 10% całej objętości części.

Analiza wytrzymałości części

Tradycyjne części ze wzmocnieniem są często wgniecione, wypaczone, zdeformowane itp. Zastosowanie wspomagania gazowego formowanie wtryskowe 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.

Zwykle, przy tej samej grubości podłoża, wytrzymałość części z wydrążonym szerokim wzmocnieniem w kształcie litery T jest wyższa niż wytrzymałość części z wydrążonym wąskim wzmocnieniem w kształcie litery T, która jest wyższa niż wytrzymałość części z wydrążonym półokrągłym wzmocnieniem o tym samym przekroju.

Wytrzymałość produktu różni się znacznie w zależności od wielkości siły i jej formy, chociaż zastosowanie wzmocnienia może zwiększyć sztywność produktu, jeśli zostanie do niego przyłożona lokalna koncentracja naprężeń, znacznie osłabi to wytrzymałość produktu.

Rozmiar kanału gazowego

Rozmiar kanału gazowego jest ściśle związany z kierunkiem przepływu gazu wypełniającego, który zawsze przepływa w kierunku najmniejszego oporu w kanale przepływowym.

Stabilny płyn newtonowski przez okrągłą rurkę o średnicy D, wzór na spadek ciśnienia wynosi ΔP = 32μVL/D, gdzie μ jest lepkością płynu, V jest średnim natężeniem przepływu, L jest długością sekcji płynu, D jest średnicą rurki, ponieważ pełna lepkość gazu jest bardzo mała, mniejsza niż 0,1% żywicy, a spadek ciśnienia w kierunku długości można zignorować, a zatem należy wziąć pod uwagę tylko opór generowany przez spadek ciśnienia żywicy.

Pseudoplastyczny przepływ płynu we wzorze na spadek ciśnienia w okrągłej rurze i postać płynu newtonowskiego jest podobny, więc zastosowanie powyższego wzoru bez uwzględnienia rzeczywistych warunków płynu i gazu, porównane w oparciu o gaz w pobliżu punktu nalewania różnych kierunków spadku ciśnienia ΔP (tj. porównać rozmiar każdej sekcji L i D), może jakościowo rozwiązać problem kierunku napełniania Zhu gazem ΔP mały kierunek, który jest preferowanym kierunkiem przepływu gazu.

Zmiana rozmiaru kanału przepływu bezpośrednio prowadzi do zmiany spadku ciśnienia w różnych kierunkach, co zmienia kierunek przepływu gazu i wpływa na jakość formowanej części.

Projektowanie form wtryskowych ze wspomaganiem gazowym

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 formowanie wtryskowe Poniżej przedstawiono główne kwestie dotyczące różnych części projektu:

(1) Unikaj zjawiska wtrysku Chociaż istnieje tendencja wtrysku gazu w kierunku produktów cienkościennych i produkcji łuków o specjalnym kształcie, tradycyjny wtrysk gazu jest nadal stosowany do produkcji części o dużej objętości wnęki, przepływ materiału przez bramę podlega wysokim naprężeniom ścinającym, podatnym na zjawiska pękania stopu, takie jak wtrysk i pełzanie.

Projekt może odpowiednio zwiększyć rozmiar bramy wlotowej i ustawić bramę na cienkich produktach, aby poprawić sytuację.

(2) Konstrukcja wnęki ze względu na wtrysk gazu w ilości niedopełnienia, ciśnienie wtrysku gazu, czas i inne parametry trudne do kontrolowania, więc wtrysk gazu zazwyczaj wymaga wnęki formy, zwłaszcza gdy wymagania dotyczące jakości produktu powinny być wysokie.

W rzeczywistej produkcji istnieją przykłady czterech wnęk w jednej formie, a w przypadku korzystania z konstrukcji z wieloma wnękami wymagane jest zastosowanie zrównoważonego układu zalewania.

(3) Konstrukcja bramy zazwyczaj wykorzystuje tylko jedną bramę, a jej pozycja powinna być ustawiona tak, aby zapewnić równomierne wypełnienie wnęki formy stopionym materiałem z niedowtryskiwanej części i uniknąć rozpryskiwania.

Jeśli iglica gazowa jest zainstalowana w dyszy wtryskiwacza i systemie zalewania, rozmiar zasuwy musi być wystarczająco duży, aby zapobiec kondensacji stopionego materiału przed wtryskiem gazu.

Jednym z najczęstszych problemów we wtrysku wspomaganym gazem jest to, że gaz przenika przez zamierzony kanał gazowy do mikro cienkiej warstwy części, tworząc palcopodobne lub liściaste palcowanie gazu na powierzchni, nawet kilka takich "odcisków palców" może być śmiertelne dla produktu i należy ich unikać za wszelką cenę.

Badania pokazują, że głównym powodem powstawania takich wad jest nieodpowiedni rozmiar bramki i ustawienia czasu opóźnienia gazu, a te dwa czynniki często współdziałają, na przykład przy użyciu mniejszego płytkiego ujścia i krótszego czasu opóźnienia, bardzo łatwo jest wywołać takie niekorzystne konsekwencje, nie tylko wpływają na wygląd jakości produktu i znacznie zmniejszają wytrzymałość części.

Ogólnie rzecz biorąc, możemy zastosować metodę skrócenia długości kanału gazowego, zwiększenia rozmiaru zasuwy wlotowej i rozsądnego kontrolowania ciśnienia gazu, aby uniknąć tej niekorzystnej sytuacji.

(4) Geometria kanału powinna być symetryczna lub jednokierunkowa w odniesieniu do bramy, a kierunek przepływu gazu i kierunek przepływu stopionej żywicy muszą być takie same.

(5) Przestrzeń przelewowa do regulacji równowagi przepływu powinna być zaprojektowana w formie, aby uzyskać idealny wydrążony kanał.

Perspektywy rozwoju formowania wtryskowego wspomaganego gazem

W ostatnich latach technologia wspomagania gazowego była szeroko stosowana w urządzeniach gospodarstwa domowego, samochodach, artykułach biurowych ze wspomaganiem gazowym i innych gałęziach przemysłu i rozwija się w kierunku poprawy stabilności wymiarowej produktów, wytwarzanie produktów cienkościennych o doskonałych właściwościach powierzchniowych, produkcja rur o specjalnych kształtach, zastępowanie części metalowych w przemyśle motoryzacyjnym itp. Uważa się, że technologia wtrysku gazu nadal będzie odgrywać ważną rolę w przyszłej produkcji przemysłowej.