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如何制造高品質微孔發泡零件

2011年10月18日 15:32來源: >>進入該公司展臺人氣:1882


  1)熱塑性樹脂/超臨界流體均相溶液制備系統
  
  對于注射成型,目前有兩種均相溶液制備系統,其中zui常用的系統采用往復式螺桿的塑化裝置;另一種系統為連續擠出+注射缸射出系統。兩種系統均需要配備超臨界流體輸送裝置,以控制注入到熱塑性樹脂熔體中的SCF劑量。
  
  對于采用往復式螺桿塑化裝置的注塑機,除了配備的螺桿/機筒外,背壓油路應使用數字比例背壓控制,并且能實現在塑化完成后螺桿不得后退的功能;為了保證在射出之間的均相溶液狀態,氣動或液動式針閥噴嘴是必要的。這樣在SCF控制器(FPC)上設定和調整有關注氣工藝參數后,通過SCF控制器與注塑機控制系統的通訊,就可如普通注塑機一樣進行循環往復操作,制備所需的樹脂熔體/超臨界流體的均相溶液。
  
  2)成型模具
  
  在一些情況下,例如成型均勻壁厚不發泡零件的小型模具(冷流道,或針閥式熱流道)可直接采用超臨界流體微孔發泡注射成型。但是,在大多數情況下,所獲得的效益可能不明顯,甚至有負面影響。
  
  要獲得良好的微孔發泡制品和使SCFoam技術的優勢zui大化,除考慮微孔發泡零件結構與傳統不發泡注塑零件結構設計的可能差異外,模具的澆道和排氣系統也需作相應的改變,以順應這項技術的流動填充行為。
  
  這些改變主要體現在下列幾點:1)澆道系統:短流程的冷澆道,或針閥式熱流道,或針閥式直澆道轉短流程冷澆口,禁用開放式熱嘴;2)進膠點:開設在加強筋部位,或非重要的薄壁部位;3)均衡進膠:多點進膠時,料流要均衡;4)流長比(L/T):雖然流動性獲得改善,但需考慮填充流動過程中泡孔長大所產生的負面影響;5)模具溫度:可能采用比常規注塑模具更低的模具溫度,以縮短成型周期;6)排氣系統:SCFoam技術的充型速度可快于實體注塑的充型速度,需相應增加排氣能力,避免困氣。
  
  模具的設計是實現微孔發泡注塑成型技術優勢的另一個關鍵硬件。澆道系統和排氣系統布置的核心思想是要實現在填充時型腔內壓力處于盡可能均勻的低壓狀態,形成利于泡孔成核、控制泡孔長大以及消除殘留應力梯度的填充環境。在此前提下,優化成型工藝可制造的微發泡制品。
  
  3)微孔發泡注塑成型工藝
  
  在零件結構設計和成型模具完成的基礎上,SCFoam成型工藝包括兩個部分:制備適合零件制品的熱塑性樹脂/超臨界流體的均相溶液工藝,調整注射充型參數。
  
  為在短時間內將注入的超臨界流體均勻分散到熱塑性樹脂熔體中,注氣時機筒內熔膠壓力保持穩定高于超臨界流體的臨界壓力是重要的;對于不同的樹脂材料和零件,熔膠壓力一般設定在14~20MPa之間;而超臨界流體注入的流速和劑量則根據螺桿的塑化速度和一次塑化量來進行調整,盡可能均勻地覆蓋塑化行程。這樣,通過螺桿運動所產生的機械混合以及超臨界流體在樹脂熔體中的擴散兩種方式的共同作用,使超臨界流體均勻地分散到樹脂熔體中,形成均相溶液并保持在噴嘴之前的儲料空間中。
  
  值得注意的是,雖然制成達到飽和溶解度的均相溶液對泡孔成核有益,但實際生產中,考慮到零件制品結構、模具結構、表面質量及成型效率等因素,SCF的注入量一般低于,甚至遠低于飽和溶解度所需的劑量。
  
  對于注射充型參數,與傳統注射成型有相似之處。但如果能夠實現型腔快速充填,甚至按*可控的充填速度填充,對改善零件制品內部微結構和表面質量有明顯幫助。而對于粘度下降后的均相溶液,如何匹配模具溫度和熔膠料溫度,是需要針對具體零件進行評估的。從提高成型效率或獲得更好的性能的角度出發,建議采用較低的模具溫度。
  
  4)表面質量
  
  雖然微孔發泡產品相對傳統實體注塑制品有很多優勢,但其表面常存在發泡痕等缺陷,用于外觀零件受到局限。但可結合型腔背壓、或模具快速變溫、或模內裝飾、共注等技術手段來一次成型高質量的外觀件。而如果結合模具快速變溫技術,不僅可以獲得表面無縮痕的*外觀件,而且可簡化非外觀面的筋位設計和模具設計。通過借助這些配套技術,可以拓展SCFoam技術的應用范圍,也是注塑成型廠需要進一步考慮的課題。
  
  作為一種輕量化和精密化平臺技術,超臨界流體微孔發泡注塑成型技術已獲得廣泛關注。但是,目前,國內在產的微孔發泡制品基本上都是在國外設計開發后轉到國內生產,技術還掌握在幾家具有跨國公司背景的一級供應商手中。國內該技術應用發展緩慢一是在現有產品設計結構上應用這項技術所帶來的經濟效果,難以回收國外進口設備投資;其次,國內的OEM廠商還無暇顧及如何應用這項技術優勢設計零部件;zui后,純粹微發泡制品的應用由于表面質量缺陷等受到限制。但是,隨著制品輕薄化趨勢的發展及推出具有自主產權的硬件系統和服務,我們有理由相信國內OEM廠商會設計和應用越來越多的微孔發泡產品。
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