气辅降压技术

東方車主

于塑料制品设计者来说，模腔内部压力是令他们头痛的“一号敌人”。由于压力的存在，模具会由于受热而变形，甚至某些部件也会因此而断裂。如何来更好地解决这一问题呢？
1 N5 s0 T) T4 t( L( @+ ?
3D Shapes公司主席兼设计顾问Mark Howards认为，气体辅助系统可以解决压力的问题。事实上，气体辅助系统可以自动纠正很多由于模腔内部压力引起的问题。借助于对目标的有限元分析技术，气体辅助系统可以被设计成一个非常精确的气体辅助系统组件。Howards采用moldflow软件完成了对上述组件的分析，分析结果表明，这些组件可以有效克服由于模腔内压力的存在而产生的一系列问题。
) _3 v& b2 i% H% m3 x
+ i" x! K# J9 a* Z7 ^
原理

事实上，在模制品的生产中一定会产生压力。一般说来，模腔内的压力产生于微小的收缩，并且它的影响是累加的，这种累加效应最终将会导致次品的产生。Howards解释说，通常当部件第一次从模具中被取出时，能够抵制模内压力对制品结构的影响。塑料制品只有在高温的情况下才会引起微小的形变或者产生裂纹。在实际应用中，所有的模参数都会引起微小的形变，从而产生模内压力。当这些力一起作用于同一部件时，就会产生很大的额外应力。作用于部件上的力导致了压力的产生。当压力很小时，不会产生明显的影响。但是如果压力足够大，模内压力就变成了一个必须要考虑的因素，因为它和外力的联合作用将超过制品所能承受的最大值，最严重的后果是导致产品的断裂。
0 l4 K( t8 G; `) v* r0 \气体辅助的分析
; n9 D, I. U5 r: Z+ P9 z
) b2 p) g! M, A- d1、改进后的熔点

% D- ?( y- }4 E/ p首先，抵抗压力的气体辅助系统采用了改善流动性的方法。如果能够应用大型导流杆设计，那么这种成型过程就会更加理想化，因为这些导流杆会成为很好的气体通道。
5 W* C3 g4 x1 W$ F8 h  c
. W% k$ `" F! T: a气体通道也可以开在一些不明显的部位，比如肋部或一些交汇点处。传统的导流杆由于不够大，无法提供足够的流动性。因此，新的设计是在一个交汇点设有2、3个气体通道。对于大型的零件，在其拐角处的气体通道对于熔点的改善会有更大的作用。
$ V  |5 `. S% D( i" W' R) m. j# @
" Q+ l9 v$ i) r" s+ M- V* q9 X气体辅助系统也可能改变浇注口的数量和融合线。这是因为浇注口越少，其熔点曲线越接近。这也是影响原料浇注方式和融合强度的一个因素。

2、降低浇注压力
9 W8 R! T, _- }9 m. a' Y
4 r% i6 Y) m9 R通过多路浇注，气体辅助系统有助于降低制品成型所必须的压力。首先，导流杆提供了一个无阻力的通道。在测试中，采用传统方式需要的最大注射压力为7800psi，而新方法只要5300psi。其次，这些气体会填满空洞，从而使零件在注塑过程中达到了最大的注射压力和最大的投影面积，因此气体辅助系统则有利于减小注射压力和投影面积。

0 S- e: s  f( T投影面积的减少是由于树脂注射量的减少，而锁模力是由注射压力和投影面积的乘积确定的。由于完全注满模腔所需要的注射压力通常是最大压力的25%，所以在这个例子中，注满所用的气压是1500psi，这使锁模力从175t降到了75t。

3、降低剪切力
. H& i: n' J- M/ v7 G
9 Z! [: [: v* x/ S. e, o高剪切力将引起聚合物大分子链更大的取向，这会影响到最终制品的表面光洁度，并且会加大由于热变形而产生的收缩。如果提供了低阻力的气体通道，则气体辅助系统可以有效地降低剪切力。
/ p* p# C5 m2 q: F$ s& G3 ]* Z
6 o2 U* y4 u1 \' }, w) x" m/ |- A4、填充压力

4 L8 d% m/ d/ ^' N3 t% p" B一个传统的模塑制品往往还会受到相当大的填充压力。在传统成型工艺中，它通常占最大注射压力的80%。而在气体辅助系统中，它只占最大注射压力的25%。气体注射可以在注塑的结束阶段或者快速注塑的开始阶段进行。当气体进入零件后，它会找到阻力最小的路径，然后挤压原料直到所有的空间都被完全充满。在这个过程中，气体会在产生填充压力的点和需要填充压力的点之间建立最短的传递路径。使用气体辅助系统时，当零件的气体进口和被填充的部分之间已经冷却凝结时，填充还可以继续进行，因为气体提供了原料的通路。
" c. ~0 \* c- [( H
3 n) R# [: A  U4 S; z1 S3 T因此，应用气体辅助系统，使得填充压力更低，填充路径更短，同时延长了原料可流动的时间。并且，气体辅助系统还可以消除零件核心的细小裂纹。

- _$ N0 X; k8 S" H5、更均衡的温度
& l1 |% g9 `. m  r9 X1 v! c
在逐渐变冷的过程中，由气体辅助系统生产的零件会更快填充满。对于大型零件来说，这种注塑速度上的优势会对制品不同部分之间的温度差产生很大的影响。在传统的模制品中，温度高的部分会产生较大的收缩，从而挤压已经冷却的部分。气体辅助可以在制品内部造成比较大的空洞，从而减少冷热部分之间的温度差。这些空洞可以使产品不仅仅从外部冷却，气体通道同样可以起到冷却的作用。所以在注塑结束后，制品整体的温度将比较均衡，从而改善了产品的质量。