气体辅助注射制品滞留痕缺陷的形成及防治

第３２卷第１期　吉林大学学报（Ｉ学版）　Ｊｏ￣ｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎ￣ｏｇｙ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｗ．３２　Ｎ１２．１　Ｊ锄２００２　２００２年１月　文章编号：１６７１—５４９７（２００２）０１—００８３—０４　气体辅助注射制品滞留痕　缺陷的形成及防治　梁继才，李　义，李笑明，付沛福　（吉林大学辊锻工艺研宄所．吉林长春　１３００２５）　摘要：介绍了气俸辅助注射成型的标准成型过程、成型周期和技术优势。给出了气体辅助成　型工艺中高压气体注入的时间．压力控制曲线。最后讨论了气体辅助成型制品中滞留痕缺陷　的形成原因和防治方法。　关键词：气体辅助注射成型；制品；滞留痕　中图分类号：ＴＧ３８６　文献标识码：Ａ　随着电视机（特别是大屏幕彩色电视机）和汽车（特别是轿车）注射件的大规模化和国产化，消除注　射件缩痕、降低注射压力．实现一件成型变得越来越重要。气体辅助（以下简称“气辅”）注射成型技术是　实现这一目标的重要方法ｎ１。但是，气辅技术与其它新兴技术一样，也有其实际应用的复杂性和技术　难点。本文首先概述气辅注射成型技术，然后分析气辅注射制品滞留痕缺陷的形成原因和防治方法。　气体辅助注射成型技术概述　１．１气辅成型标准工艺过程Ｉ　气辅技术的标准工艺过程主要包括４个阶段：①熔体短射阶段（见图ｈ）。将高分子熔体注射到模　具型腔内．直至充满型腔的６ｏ％～９５％．具体注射量因产品而异．需经ＣＡＥ分析和实验确定；②气体注　射阶段（见图ｔｂ）。把高压惰性气体（一般为　）注入熔体的芯部．熔体流动前沿在高压气体的推动下　继续向前流动．最终充满整个型腔。高压气体取代熔体在制件内部形成中空截面；④气体保压阶段（见　图１ｃ）　气体保持较高的压力水平．使制件在均匀的保压压力作用下逐渐冷却。在冷却阶段．气体由匈　向外施压，保证制品外表面紧贴模壁．并通过气体二次穿透从内部补充因熔体冷却凝固带来的体积收　缩。从图中可以看到二次穿透的情况。气体保压一般包括高压保压和低压保压两个阶段；④排出气聿　和制件顶出阶段（见图ｌｄ）。经过高低压冷却．制件具有了足够高的刚度和强度，此时排出气体，制件进　一步冷却，随后顶出。利用回收装置可以使一部分气体重复使用，其余排入大气。　气辅注射成型周期可分为如下６个阶段（如图２所示）：　（１）塑料充填阶段。这一阶段与传统注射成型相同．只是在传统注射成型时熔体充满整个型腔，而　１．２气体辅助注射成型周期　在气辅成型时熔体只充满局部型腔，其余部分要靠气体补充。　（２）切换延迟时间阶段。该阶段是塑料熔体注射结束到气体注射开始的延迟时间。这一过程非常　短暂。　收稿日期：２００１一呻＿２６　基盎项目：吉林省科学拄术厅高拄术产业化资助项目（２００１０３２９）　作者简介：梁继才（１９６０一）．男，吉林德惠＾．吉林大学副教授．博士研究生。　维普资讯 http://www.cqvip.com

８４・　吉林大学学报（５－学饭）　第３２卷　（Ｂ）熔悻檀射　（ｂ）气体注射　ｆｃ）　悼保睚　（ｄ）捧出气体和制件璜出　图１　气辅技术的标准工艺过程　Ｆｉｇ　１　Ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｃｅｅ￣ｏｆ　ｇａｓ－￣ｉｓｔｅｄ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ　（３）气体注射阶段。该阶段是从气体开始注　射到整个型腔充满的时间。这一阶段相对于整个　成型周期来说是很短的，但对制品的质量却非常　重要，控制不好会产生许多成型缺陷，如气穴、吹　穿、注射不足和气体向较薄部分渗透等。　（４）保压阶段。气体压力保持不变或略有升　高使气体在塑料熔体内部继续穿透（称为二次穿透）以补偿塑料冷却引起的材料收缩。由于气体　是由内向外施压，可以保证制品外表面紧贴模壁。　（６　（５）气体释放阶段。气体入口压力降为０。　（６）顶出阶段。当制品冷却到具有一定的刚　ｉ．强度后开模顶出。　重量三茎三三量丑　图２气辅注射成型周期　１　３气体辅助注射成形技术优势　与传统注射成型制品不同，气辅成型制品是　ｈ　ｈｅ　Ｙ　ｏｔ　Ｂ壮鹕俜叫ｔｎｌｌｅｔｚｔｌｏｎ　ｍｏｌｄｉＩ１ｇ　刮用高压气体将传统注射成型制品较厚部分掏空成型的，这种技术有如下优．　】：①可节省原材料　蝌量高达４０％；＠缩短冷却时间，可加快生产周期高达３０％，生产率大大提高；③消除制品因薄厚不匀　对在较厚部分形成的收缩痕迹，提高制品表面质量；④降低注射压力，锁模力减小达６ｏ％，注射机投资　ｔ本降低；⑤降低模腔内压力．减少模具损伤．降低模具制造成本，甚至某些产品可采用铝合金模具；⑥　・　采用如粗根、厚筋、连接板等更稳固的结构，大大增加了模具设计的自由度。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第ｌ期　梁继才等：气体辅助注射制品滞留痕缺陷的形成及防治　・８Ｓ　２气体辅助注射制品滞留痕缺陷产生的原因和解决的办法　２．１气辅注射成型气体压力控制曲线　气辅注射成型气体压力控制曲线如图３所示ｃ图中，横坐标为注射时间，纵坐标为注入熔体和气体　的控制压力。其中Ｐ０为塑料熔体注射压力，ｔｌ为熔体注射结束时刻，ｔ２为气体注射开始时刻；Ｔ　Ｊ＝ｔ２　一ｔ　为熔体注射结束、气体注射开始的延迟时间；　帅　Ｐｌ为气体预定注射压力；ｆ３为气体预定注射压力产　生的时刻；Ｐ２为气体精确控制的注射压力，也可称　至３０　为气体保压压力值；ｔ　为气体保压压力产生的时　４　２０　刻；Ｔ２＝　４一ｔ　３为气体控制压力作用时间。在这段　１０　时间内，气辅注射装置的控制单元要对注射气体进　行分阶段多级压力控制，控制精度依据产品要求和　０　１０　如　３Ｏ　加　５Ｏ　６ｏ　，Ｏ　装置的控制能力确定，图中为逐级降压，也可按要求　ｔ／ｓ　逐级升压；Ｔ３为气体保压时间；Ｐ３为注射气体压力　图３气辅注射气体时问．压力控制曲线　降至稍高于大气压力或接近于大气压力时的值；￡　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｕ　ｅ　Ｏｉ　ｔｉｍｅ－ｐｒｅ￣ｕｒｅ　ａｂｏｕｔ　为气体排放时刻。　ｇａｓ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ　２．２气辅注射制品滞留痕缺陷产生的原因　滞留痕是指熔体流动速度突然降低时注射件表面留下的相应痕迹。对于用矿物质填充的聚合物熔　体，表现为表面光泽度阴暗；对于玻纤增强的聚合物熔体，表现为表面粗糙。由图３可以看出，熔体注射　结束、气体注射开始有一段时间（Ｔ。＝ｔ：一　，称为延迟时间），在这段时间内存在着从熔体充模压力向　气体充摸压力的转换过程。在这一过程中，气体注入前，由于熔体停止注射，熔体所受的压力急剧下降．　熔体前沿流动速度随之下降，之后高压气体快速冲入，结果在注射件表面留下滞留痕。另外，如果熔体　注入口和流道的直径很小，在气体开始注入时，气体压力损失太大，导致熔体未被驱动，从而也留下滞留　痕　２．３消除气辅注射件滞留裹的方法　根据以上分析找出的解决办法为：首先缩短熔体注射结束、气体注入开始这段延迟时间，但这一延　迟时间叉不能过短，否则易产生气体吹穿。如果在熔体满射条件下缩短延迟时间，甚至采用模具喷嘴同　时注射，可以消除注射件上的滞留痕。另外，采取加大熔体注入口和流道直径的办法也会消除滞留痕．　但是如果要求将排气口封上，那么在要求大直径流道的同时，还要求尽量缩短其长度。对原材料进行改　良也能减轻滞留痕。也可用表面花纹遮盖表面粗糙度的差异。　３结论　气辅注射成型技术是为了克服传统注射成型技术的局限性而发展起来的一种新工艺，近几年才开　始进入实用阶段并向我国推广应用，受到国内外塑料加工业的极大关注，并成功地应用在汽车、电视机　等诸多生产领域，该工艺有巨大的技术优势和显著的经济效益。可以预计，这项注射成型技术必将在　我国获得广泛应用。　参考文献　［１］桨瑞风　气体辅助注射成型技术——一项向传统注　成型ｆ艺挑战曲未来技术［Ｊ］高分子通报、１９９６（４）：２２６～　２３３　维普资讯 http://www.cqvip.com

吉林大学学报（Ｉ学版）　ｉ２］孙志斌．气体辅助注射成蛩装置及其关键技术研究【Ｄ］长春：吉林大学辊锻工艺研究所．２００１．　［３］粱继才．孙志斌，付沛福，等．气体辅助注射成型装置【Ｊ］．电加工与横具，２０００（２）：３６～３８．　第弛卷　ｆ　４］　Ｒｕｓｈ　Ｋ　Ｃ　Ｇ￣ｓ－ｓｓａｉｓｔｅｄ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏ　ｎｇ——ａ　Ｈｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚｅｄ［Ｊ］Ｐｌａｓｔｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９８９（７）：３５　—３８　ｆ５］ＣｌａｒｋＣＩ　，Ｗｉ］ｌｉａｍｚＲ，Ｄｉｘｏｎ　Ｊ　Ｓ，ｅｔ　ａｔ　Ｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔ￣ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ　ｏｆ　ｇａｓ－ａｓｓｉｓｔｅｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ［Ｊ］ｐｌａｓｔｉｃ　Ｅｎｇｉｎｃ￣ｒｉｒｔｇ．１９９６（４＞：３５～３７．　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｄｅｔａｉｎｅｄ　Ｓｃｏｒｅ　Ｄｅｆｅｃｔ　ａｂｏｕｔ　Ｇａｓ－ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　ＬＩＡＮＧＪｉ・ｃａｉ，ＬＩ　Ｈ。ＬＩＸｉａｏ－ｍｉｎｇ，ＦＵＰｅｉ－ｆｕ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＲｏｌｌ－ｆｏｒｇｉｎｇ　Ｔ￣ｈｎｏｌｏｇｙ．Ｊｉｔｉｎ　Ｕｎｉｗｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｌｍｔｒａｅｔ￣Ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓ￣ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｒｅ　ｔｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｓｍｎｄａｒｄ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｍｏｌｄｉｎｇ　ｃｙｃｌｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈ・　ｎｉｑｕｅ　ａｄｖａｎｍｇｅ；ｔｏ　ｓｈｏｗ　ｔｉｍｅ—ｐｒ　Ⅻｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ￣ｕＴｖｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｇａｓ，ａｎｄ　ｔｏ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｄｅｔａｉｎｅｄ　ｓｃｏｒｅ　ｄｅｆｅｃｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｇａｓ－ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ；ｐｒｏｄｕｃｔ；ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　邹广田教授当选为中科院院士　２００１年１２月９日，在中国科学院增选的５６名院士中，我校高压物理学科的邹广田教授成为数学　物理学部１０名新增院士之一，他是我省此次惟一入选的院士。　邹广田教授现任吉林大学超硬材料国家重点实验室主任，国际高压科学与技术协会副，　学位委员会物理学与天文学学科评议组成员，中国物理学会高压物理专业委员会主任．美国（金刚石沉　积科学与技术＞杂志国际科学顾问，乌克兰（超硬材料＞杂志编委，中国（高压物理学报）副主编，（物理学　进展）、（中国物理快报）等５种学术刊物编委。邹广母教授是我国研究地核和地幔中物质的早期研究人　之一。他建立的高压物理实验室是国际上前５个获得百万大气压的实验室之一。现在已发展成为超硬　材料国家重点实验室。