氣輔控制在射出成型的應用

Gas-AssistantControlintheApplication

ofInjectionMoldProcess資料來源:富益成科技有限公司(VitekTech.,LTD,B.C.CANADA)報告人：林進生JasonLin何謂氣體輔助射出成形:就是在射出成形加工的融熔樹脂射出後或是在射出中，將惰性氣體(氮氣)注入樹脂內(nèi)，利用該高壓氣體壓力，將射出品的收縮或翹曲問題降至最低的成形方法可應用氣輔射出成型項目與產(chǎn)業(yè)別汽機車-

保險桿,後視鏡,儀錶板,內(nèi)飾件等家電產(chǎn)品-

電視機,投影機,冷氣機,洗衣機,電子琴,音響3C電子產(chǎn)品-

NB,PDA,LCDTV,DVD,手機,印表機,滑鼠家俱業(yè)-

桌子,椅子,棧板百貨業(yè)-

置物箱,把手等採用VITEK氣輔設備廠商實績汽機車-

亨福實業(yè)家電產(chǎn)品-

松下電器,成發(fā)塑膠,川慶塑膠,勝檳興業(yè),大城仁和興業(yè),韋翔塑膠,東桂塑膠,良盈實業(yè),嘉晉塑膠,恆嘉塑膠,海國樂器3C電子產(chǎn)品-

精泉塑膠,迎廣科技,仕欽科技,協(xié)益電子,高塑開發(fā)科技,竹永成精密試模廠-

緒茂塑膠百貨業(yè)-

華博科技氣輔射出成型的優(yōu)點

提高產(chǎn)品品質增加產(chǎn)品強度縮短產(chǎn)品製程節(jié)省生產(chǎn)成本傳統(tǒng)成型與氣輔成型射壓比較圖FlowLengthPressurePressurePressurePressurePressurePressure傳統(tǒng)成型氣輔成型氣體輔助射出成型原理(一)流程1:開始射入原料(短射)流程2:氣輔開始(第一次氣體穿透)氣體輔助射出成型原理(二)流程3:保壓(第二次氣體穿透)流程4:開模前洩放高壓氣體氣輔成型系統(tǒng)示意流程圖VITEK氮氣產(chǎn)生機的設計理念最先進壓力擺盪式(PSA)製氮法採用高效能吸附劑(CMS)，吸附能力永不衰減隨機配置數(shù)位式氧氣偵測儀

採用運作穩(wěn)定，操作簡易的PLC控制架構可靠且簡易的操作程序對吸入空氣僅需簡易的前處理節(jié)能設計，低耗電量

低保養(yǎng)成本，維護度高壓力擺盪式(PSA)與薄膜式氮氣機比較表

機型優(yōu)缺點PSA氮氣生成薄膜氮氣生成氮氣純度(%)可達99.99%以上最高99.9%空壓機型式及壓力一般油潤滑常壓6~7barg

空壓機即可有油或無油式高壓10~13barg空壓機吸附劑壽命正常保養(yǎng)與使用情況下，可無限期使用(壹年僅需更換兩支前置過濾器)使用16~18個月後性能下降30%，24個月後即須更換分子篩，而更換分子篩的費用約為機臺售價的1/3~1/2空氣/氮氣置換比例一般在99%下為3:199%下為4.5:1壓縮空氣進口溫度要求35℃由於須使水分子蒸發(fā)為最小直徑，所以必須要求至少在50℃以上空壓機平均耗電量低高保養(yǎng)方式容易困難氮氣純度及品質較好且穩(wěn)定普通潛在性污染因機臺內(nèi)部有完善的前處理設備，所以無此疑慮，故入口端之前不需再加裝冷凍乾燥機僅有簡單過濾設備，水分及油污較易進入薄膜而污染，故入口端之前必須加裝冷凍乾燥機VITEK(富益成)氣輔成型控制器設計理念

可控制兩臺注塑機可儲存1000組成型條件觸控式多彩顯示液晶螢幕中文Windows人機介面快拆式迴路模組設計斜坡式緩增壓緩降壓精密型全閉迴路控制器具備線上清除氣針功能即時壓力曲線及數(shù)值顯示具備關機狀態(tài)記憶氣輔成型控制器比較一覽表機械製造商Battenfeld(德國)GasInjecition(英國)Bauer(德國)Vitek(加拿大)軟體系統(tǒng)環(huán)境英文介面英文介面英文介面中文介面成型控制類別壓力控制壓力控制壓力控制壓力控制氣體迴路控制閥快速電磁閥快速電磁閥比例閥伺服閥控制迴路半閉型半閉型全閉型全閉型易受高壓氮氣源壓力變動的影響是是不一定否控制邏輯無無固定型PID人工智慧自調型PID緩增壓或緩降壓無無有有提供與射出機電阻尺連線無有無有快拆式迴路模組的設計有無無有迴路模組擴充的功能有無無有清除氣針功能無無有有人機介面操作性困難困難普通容易成品良率差差普通高穩(wěn)定性差差普通高即時成型壓力/時間曲線顯示無無有有VITEK(富益成)氣輔成型控制器規(guī)格型號ModelNO輸出控制壓力OutputControlPressure(bar/psi)氣輔控制迴路GasControlCircuitGCU-17/100~350/50001GCU-27/100~350/50002GCU-37/100~350/50003GCU-47/100~350/50004資料來源:〝Gas-assistedInjectionMoldingDesignandProcessingGuideforGE-PLASTICSResins〞---GEPLASTICS

須用特製的切斷式

(shut-off)噴嘴所有氣道須和料頭連接，氣道設計易受限制不適用於熱澆道模具修改較容易進氣位置(一)由射嘴進氣資料來源:〝Gas-assistedInjectionMoldingDesignandProcessingGuideforGE-PLASTICSResins〞---GEPLASTICS

可減少水口料氣道須和流道/澆口連接不適用於熱澆道仍須切斷式噴嘴，防止氣體逆流進氣位置(二)由流(澆)道系統(tǒng)進氣資料來源:〝Gas-assistedInjectionMoldingDesignandProcessingGuideforGE-PLASTICSResins〞---GEPLASTICS

可多點進氣各氣道可分開獨立控制氣道設計可變性大產(chǎn)品表面留氣嘴孔進氣位置(三)由模穴進氣氣道設計注意要點一氣道設計注意要點二氣道設計最佳起始比例(2~4倍)柱狀產(chǎn)品設計原則塑料儘量從一端進膠，進氣點位置接近澆口，可調整進氣點位置，使氣體穿透均勻澆口和進氣口可位於產(chǎn)品中間，但須注意加工精密，維持兩邊平衡充填柱狀產(chǎn)品設計原則氣道轉角處採用大圓角柱狀產(chǎn)品設計原則柱狀產(chǎn)品設計原則多模穴模具除了注意多穴流動充填平衡之外，尚須考慮重力對充填的影響柱狀產(chǎn)品設計原則利用溢料井可提高氣輔掏空率，進而控制掏空率，並克服成品陰陽痕的產(chǎn)生開始氣輔前之融膠充填圖氣體穿透分佈圖柱狀產(chǎn)品設計原則氣針可置於模穴外部的一個小模穴內(nèi)，經(jīng)過一小澆口進入主模穴，如此可避免氣針在成品表面留下太大的痕跡板狀產(chǎn)品設計原則氣針位置須配置在塑料澆口附近，使氣體順箸塑流方向推動熔融塑料往成品的末端充填(a)(b)(c)板狀產(chǎn)品設計原則氣道配置未指向波前充填末端，易造成氣體滲透到薄壁板狀產(chǎn)品設計原則塑料澆口和進氣點位置須適當安排，使氣體一次穿透和二次穿透皆可到達每一條氣道末端板狀產(chǎn)品設計原則進氣點和澆口需距離20mm以上，以避免氣體回滲主流道，或用小澆口防止回滲板狀產(chǎn)品設計原則避免主氣道分叉，避免閉路式氣道當氣道分叉時，氣道末端可成階梯式縮小，以阻止氣道加速板狀產(chǎn)品設計原則氣輔CAE模流分析-融膠波前流動圖氣輔CAE模流分析-氣輔流動分布圖氣輔CAE模流分析-案例研究一開始氣輔前之融膠波前壓力分佈(氣道直徑=0.2“)低壓處塑料和氣體入口氣道氣體穿透至薄壁,氣道直徑為0.2“(2:1比例)氣體滲透到薄壁開始氣輔前之融膠波前壓力分佈(氣道直徑=0.6“)低壓力處從澆口引出之箭頭方向顯示塑流之跑道效應氣體滲透到薄壁更嚴重氣體穿透至薄壁的情形更嚴重,氣道直徑為0.6“(6:1比例)可接受的氣體穿透狀況氣體穿透至薄壁的情形明顯改善,氣道直徑為0.4“(4:1比例)氣體有更直接的通路往低壓處穿透已無氣體穿透薄璧現(xiàn)象,使用氣道直徑為0.4“和新的氣道配置氣輔CAE模流分析-案例研究二氣輔成型汽車門把塑料澆口進氣點可能的進氣點可能的進膠點0.5"肉厚處0.18"一般肉厚原始設計澆口和進氣點位置之氣體滲透狀況氣體在厚的把手處穿透氣體滲透至薄壁處進氣點塑料澆口氣體大致都停留在薄壁處原始設計澆口和新的進氣點位置之氣體滲透狀況塑料澆口進氣點氣體大致穿透在肉厚處新的澆口和新的進氣點位置之氣體穿透狀況無溢料井vs.有溢料井滿射無溢料井氣體穿透位置滿射有溢料井氣體穿透位置控制閥較遲打開溢料井有溢料井與無溢料井設計之氣體穿透狀況比較塑料澆口進氣點氣輔成型條件建議設定值短射量70~80%氣輔觸發(fā)螺桿距射出末端約2cm延遲時間=1.0秒1st保壓壓力=105bar1st增壓斜率=200bar/sec1st保壓時間=5秒2nd保壓壓力=150bar2nd增壓斜率=200bar/sec2nd保壓時間=10秒3rd保壓壓力=0bar3rd增壓斜率=40bar/sec3rd保壓時間=15秒儘量採用緩降壓排氣及增加排氣的時間氣輔射出成型製品的缺陷滲透(Permeation)或手指紋(Fingerin