1、蒸汽高光注塑技術應用探討目錄1蒸汽模技術的基本原理2蒸汽模技術所涉及的設備3蒸汽模技術中的關鍵技術4蒸汽模技術的優勢5蒸汽模成型的主要影響因素一、蒸汽模技術的基本原理蒸汽模成型技術的成型工藝過程是: 模具合模后，首先在加熱冷卻管道內通入高溫蒸汽，把模具溫度提高到一個高的設定值，然后注射塑料熔體，在保壓轉入冷卻后，用氣壓吹走通道內的殘留蒸汽，開始注入冷水，使模具溫度快速下降到一個設定值，再向加熱冷卻管道內通入空氣，把冷水完全吹走，開模取制件，然后進入下一次注塑循環。一、蒸汽模技術的基本原理該技術利用蒸汽輔助系統以及在模具中設置的加熱冷卻管道，有效調節和控制注塑模具的溫度場，實現模具溫度快速升高和

2、降低，改善了注塑工藝條件，能使熔融塑料在充模時達到最佳流動狀態，有效消除了傳統注塑工藝中出現的由于流動性能下降、冷卻不均導致的熔接痕、銀絲紋等各種缺陷，可降低塑料制件表面的粗糙度值，可以免去后續的噴涂工藝，從而降低了成本，縮短了生產周期!二、蒸汽模技術所涉及的設備蒸汽模技術對注塑機沒有特殊要求，一般的注塑機都能滿足要求2.1 蒸汽模具蒸汽模具對塑件質量的影響主要包括: 模具材料、模具設計與制造等兩方面。1) 模具材料模具材料需要有較好的拋光性、耐腐蝕性、耐磨性、熱強度、韌性和低的熱膨脹系數等。其中，拋光性、耐腐蝕性、熱強度、熱膨脹系數對高光模具尤為重要。如果模具拋光性差、表面粗糙度大，或被腐蝕

3、或注塑時有水分沉積，就無法進行高光澤制件成型；溫度的快速變動對模具材料的熱強度、熱膨脹系數也有更高的要求。在蒸汽模技術中，注塑模具由于受長期的快速加熱與冷卻，且溫度呈現周期性變化，故模具材料在使用過程中很容易發生熱疲勞失效，從而導致型腔表面出現龜裂，無法保證制件的成型質量。為預防模具成型零部件的熱疲勞失效過早發生，必須研究蒸汽模技術中模具成型零部件材料的熱疲勞性，并選擇合適的模具材料及熱處理方法，從而保證模具的精度及使用壽命。二、蒸汽模技術所涉及的設備2）模具設計與制造蒸汽模具除了型腔表面質量要求高以外，模具溫度的動態變化將導致模具結構比普通模具復雜得多，其中模具內部管道的設計與制造是影響模具

4、質量、生產周期和模具成本的關鍵。由于該技術對模具加熱、冷卻管道的特殊要求，必須研究在保證模具使用強度和剛度的條件下，有效地設置加熱、冷卻管回路，分析管道的位置、直徑和有效長度，從而最大程度地提高熱交換特性。此外，模具在制造和裝配過程中，必須嚴格保證加工精度和表面質量，特別是保證分型部分的配合間隙在塑料溢邊值的范圍之內，以防止制件形成飛邊!經蒸汽模成型的塑件表面極其光亮，無熔接痕、銀絲紋、翹曲等缺陷。二、蒸汽模技術所涉及的設備2.2 模具溫度控制系統模具溫度控制系統包括: 冷卻塔、蒸汽鍋爐、壓縮機、高光溫度控制柜等生產設備。該溫度控制系統有時也可用高光蒸汽模溫機代替。高光溫度控制柜是系統非常關鍵

5、的一部分，它根據模具上的溫度傳感器反饋的溫度控制著高溫蒸汽和冷卻水的切換，并與注塑機控制系統實時互換信號，從而進行熔體的注射、保壓以及開模頂出動作，以完成整個注塑過程!整個注塑成型。三、蒸汽模技術中的關鍵技術3.1 塑件結構的優化設計蒸汽模成型技術作為高光無熔痕成型技術之一，其塑件的結構設計與普通塑件不同，即需要根據高光無熔痕模具的成型特點對塑件進行優化設計，如制件的脫模斜度、圓角過渡、螺釘柱固定結構等都需要調整，以滿足高光無熔痕注塑成型的工藝要求。三、蒸汽模技術中的關鍵技術 3.2 成型過程模擬和澆注系統優化高光蒸汽模具在注塑成型過程中，模具溫度較高，且模溫在短時間內變化很大，從而導致蒸汽模

6、具的流道布局和普通模具有很大的差別。為了達到較好的成型效果，可以利用 Moldflow分析軟件對成型過程進行模擬分析，從而對澆注系統、冷卻系統等進行優化，以得到理想的填充效果和優良的成型質量，且成本較低。如圖3所示為應用 Moldflow軟件對制件的翹曲變形進行優化前后的對比。從圖3（a）可以看出，制件在Z軸方向的變形比較嚴重，翹曲現象明顯。從圖3（b）可以看出，在Moldflow軟件進行優化以后，Z軸方向的變形明顯減小，翹曲現象不明顯。三、蒸汽模技術中的關鍵技術3.3 蒸汽管道的設置與優化由于蒸汽管道和冷卻管道是共用的，因此正確設置管道尤為關鍵。而蒸汽模成型技術對蒸汽管道的排布講究合理性和有

7、效性。合理的排布管道不僅可以大大提高注塑效率，而且起到使塑件受熱和冷卻更加均勻，減少內應力和翹曲變形的作用。其設計原則是：根據塑件形狀特征來設計模具的型腔結構和環繞型腔的隨形冷卻管道，實現模腔內部熔體溫度的動態控制，使熔體在模腔中的流動達到最佳狀態。三、蒸汽模技術中的關鍵技術3）管道孔的排列與型腔形狀吻合。當塑件壁厚不均勻時應在壁厚處開設距離塑件較近、管間距較小的冷卻管道。4）采用并流流向，高光蒸汽模具進出水溫差控制在2左右。如果進出水口溫差過大，會使模具內部溫度不均，特別是塑件型腔和模板尺寸很大時。為了使塑件的冷卻速度基本一致，管道排向采用與熔體大致并流的流向，并將冷卻回路的入口設在澆口附近

8、，出口設在流動末端。蒸汽模具管道的設置主要考慮以下幾個方面：1）型腔、型芯和四面的滑塊應均勻布置蒸汽管道，不可只布置在模具的一側，應保持平衡，否則塑件兩側溫度不均勻，在保壓冷卻后會發生翹曲變形。2）管道孔間距越小，直徑越大，塑件加熱和冷卻越均勻。理想情況下管壁間距離不能超過管徑的5倍，距制件表面一般1015mm。蒸汽管道與制件的距離一般1215mm。如果管與管或制件相距太近，則在壓力作用下容易產生變形、爆裂、裂縫而損壞模具；若相距太遠，則傳熱不均勻，會導致熱量失衡，影響注塑成型。三、蒸汽模技術中的關鍵技術5）設計蒸汽管道按照精簡原則，采用二合一或三合一方式進出，如圖4所示。為防止漏水，鑲塊間拼

9、接處不應設置冷卻通道，并注意水管穿過型芯、型腔與模板接縫處的密封以及水管與水嘴連接處的密封，同時水管接頭部位的設置應不影響操作，在模具上應開通槽，用于滑塊的水管接頭。加熱和冷卻管道的設置，在不同工藝參數下會有優劣之分。以成型表面溫度的均勻性為目標函數，利用CAE軟件對加熱和冷卻通道的形狀、尺寸、數量、分布等參數進行優化，尋求最佳的加熱和冷卻效果，以確保可以快速升溫和降溫。三、蒸汽模技術中的關鍵技術3.4 熱疲勞開裂的預防高光蒸汽模具在注塑成型過程中要反復經歷高達近百攝氏度的溫差變化，容易產生熱疲勞開裂，對此需要采取預防熱疲勞開裂的措施，以保證模具的壽命和制件的精度。高光蒸汽模具的成型零件需要使

10、用耐腐蝕的淬硬材料，一般采取鑲拼結構，并預留熱膨脹間隙，可有效解決型腔熱疲勞開裂問題，從而提高模具的使用壽命。四、蒸汽模技術的優勢與普通的注塑模技術相比較，蒸汽模技術有以下明顯優勢:1）能消除制件表面的熔接線、熔接痕和銀絲紋等缺陷。蒸汽模技術可以使模具溫度在短時間內上升到當成型模具溫度較高時，塑料熔體的流動性及充填性能都較好，從而消除制件表面的熔接線、熔接痕、銀絲紋等缺陷，能明顯改善制件的表面質量。蒸汽模技術使模具溫度快速升高和降低，熔體在充模過程中，熔融端也發生氣泡，但是由于模具表面溫度仍高于塑料熱變形的溫度，因此氣泡在接觸模具表面后未固化，同時樹脂壓力壓縮氣泡，消除表面部分氣泡，從而消除銀

11、絲紋。圖圖6 蒸汽模技術消除銀絲紋的原理圖蒸汽模技術消除銀絲紋的原理圖四、蒸汽模技術的優勢2）應用蒸汽模技術，成型塑件具有天然光澤（可以達到鏡面光澤的程度），提高了表面的光澤度，改變了塑件的表面質量，塑件可無需再進行人工打磨、噴涂和拋光。而傳統的注塑模技術需要應用多種后處理工藝來進行表面處理，需花費大量的時間，因此，應用蒸汽模技術可以節省大量的后處理時間，提高生產效率。圖7 傳統注塑模技術與蒸汽模技術的制件表面質量比較上圖為傳統注塑工藝下的制件，其表面出現纖維，從電鏡圖中可以明顯地看出，材料成型過程中流動性不強，光澤度較低；下圖為經蒸汽模技術得到的高光注塑制件，材料在注塑過程中流動性較好，其表

12、面光澤、無纖維。四、蒸汽模技術的優勢3）減小殘余應力，防止表面翹曲。蒸汽模技術能夠實現模具溫度快速升高和冷卻，使得熔體受熱冷卻更加均勻，從而減小了塑件的殘余應力，防止翹曲變形。4）模具溫度高，塑料熔體在模具型腔中的流動性好，因此，非常有利于薄壁塑件( 可薄至0.5mm以下) 的注塑成型。5）介質環保，可以實現回收。通過專門配置的加熱與冷卻設備，利用蒸汽作為加熱介質，利用冷卻水作為冷卻介質，使用完的冷卻水可以實現回收利用，非常環保。五、蒸汽模成型的主要影響因素5.1 塑料材料蒸汽模技術適用于各種制件，但是并不是所有的塑料都可以采用該技術，一般適用成型ABS、PS、PC、PMMA等大多數工程塑料，尤其適合成型添加玻璃纖維的增強塑料。可根據生產需要選取適當的塑料品種，如在電視機行業，前殼塑膠材料一般是HIPS和ABS。作為常用的兩種機殼材料，盡管ABS的成本會大一些，但成型出的制件在耐沖擊性、表面光澤度以及硬度方面都HIPS好，所以在生產高光制件時，通常選用ABS。5.2 注塑周期在一個注塑周期中，開模、閉模、注射及保壓時間一般遠小于塑件的冷卻固化時間，且通常已經處于最低值，因此說，縮短注塑周期的關鍵是降低塑件的冷卻固化時間，而影響這兩者變化的最重要因素是模具型腔表面溫度。因此，降低模具溫度可使這一時間顯著減小，從而提高塑件的生產效率。五、蒸汽模成型的