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Airmould及Airmould Contour氣輔工藝
Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件工藝是由Battenfeld公司開發(fā)的具有專利的氣體輔助注塑件技術(shù)，此外，Battenfeld公司還提供Airmould Contour表面壓力氣體輔助注塑件工藝。除了提供上述兩種工藝的設(shè)備和機(jī)器構(gòu)件外，Battenfeld公司還提供特殊的咨詢服務(wù)，以幫助客戶挑選并優(yōu)化適用于每種應(yīng)用的工藝技術(shù)。 不論是Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件工藝，還是Airmould Contour表面壓力氣體輔助注塑件工藝，其目的都是為了提高成型部件的質(zhì)量。一般，采用這兩種工藝可以達(dá)到以下效果： ● 更好的表面質(zhì)量——熔體收縮的影響（凹痕）得到了消除； ● 更好的尺寸穩(wěn)定性——大大降低了成型部件的內(nèi)應(yīng)力，從而使部件不會發(fā)生變形。 ● 根據(jù)產(chǎn)品的幾何形狀以及所選擇的氣體注塑件工藝，使得縮短成型周期、降低合模力、減少注射量以及成型工藝步驟等成為可能。 此外，Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件工藝還可減輕部件的重量，從而減少對原料的消耗。 Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件 Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件是將氣體注射入熔體中。其工藝過程大體是：首先，一種特定量的熔體被注入型腔，然后，在熔體中注入氮氣。通過注射入氣體，使型腔完全充滿。利用氣體保壓的功能，借助于氣體壓力來消除塑料材料的收縮。 氣體是通過機(jī)器的噴嘴或者通過設(shè)置在流道或注塑件模具內(nèi)的Airmould的吹針被注入產(chǎn)品中的。隨著型腔的完全填充，氣體保壓一直維持到注塑件模具完全冷卻并達(dá)到空間穩(wěn)定。整個氣道中均勻的氣體壓力抵消了體積的收縮。在注塑件模具開模前，氣體壓力被降低，氮氣被釋放到空氣中。 通常，該工藝生產(chǎn)的成型產(chǎn)品沒有收縮痕，并且產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力也得到了降低。因此，該工藝適用于大多數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。 除了上述描述的工藝過程以外，在注射入氣體使型腔完全填充的工藝過程中，有幾種工藝方法可供選擇，這其中包括了特殊的注塑件模具技術(shù)以及特殊的設(shè)備和控制系統(tǒng)。這幾種工藝方法主要包括： ● 不完全填充工藝。該工藝被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)部壓力輔助注塑件工藝。如圖1所示，型腔首先被一定量的熔體填充（1），接著氣體注入（2），氣體轉(zhuǎn)移熔體，從而完成型腔的完全填充。保持氣體壓力，使保壓貫穿整個冷卻過程（3）。然后，在開模以前氣體釋放（4）。如果氣體注射是通過Airmould設(shè)備的噴嘴，氣體的回流道就會被密封。 圖1● 完全填充工藝。如圖2所示，首先型腔被熔體完全填充（1），然后注入氮氣，并提供保壓（2），這樣可立即抵消收縮（3），并形成中空氣道。氣體注射通過型腔內(nèi)的注射模塊達(dá)到。在開模前釋放氣體壓力（4）。 圖2● 溢出工藝。如圖3所示，首先，熔體完全填充型腔（1），如果需要可進(jìn)行保壓。然后注入氮氣（2），熔體被氣體從型腔轉(zhuǎn)移到溢流區(qū)。一直保持氣體壓力并貫穿整個冷卻步驟（3），以抵消收縮。在開模前釋放氣體壓力（4）。 圖3● 熔體回流工藝。如圖4所示，首先，型腔被熔體完全填充（1），如果需要可進(jìn)行保壓。然后，氮氣通過吹針在流程的末端被注入氣道（2），氣體轉(zhuǎn)移熔體使之返回料筒。接著關(guān)閉設(shè)備噴嘴，一直保持氣體壓力并貫穿整個冷卻步驟以抵消收縮（3），在開模前釋放氣體（4）。 圖4● 活動型芯工藝。如圖5所示，首先熔體注入型腔，但是由于型芯的插入而使型腔容積減?。?）。然后氮氣通過注射模塊注入型腔（2），同時型芯回縮。氣體壓力被保持到冷卻過程結(jié)束（3），以抵消收縮。 圖5● 多種發(fā)泡工藝，該工藝整合了帶有Airmould的多組分注塑件成型技術(shù)。如圖6所示，伴隨著一定量表面材料的注射，內(nèi)芯材料也被注入。但內(nèi)芯材料的數(shù)量常常不能完全填滿注塑件模具（1），隨著其后氮氣的注入，注塑件模具便可完全充滿（2）。一直保持氣體壓力并貫穿整個冷卻步驟（3），在開模前釋放氣體（4）。 圖6一般，可根據(jù)產(chǎn)品的幾何形狀和使用的原料來決定應(yīng)選用哪種工藝方法。 Airmould Contour表面壓力氣體輔助注塑件 Airmould Contour表面壓力氣體輔助注塑件是Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件的派生工藝，它開創(chuàng)了氣體輔助注射的新的應(yīng)用領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的注塑件成型工藝中，如果保壓力不夠，極容易在成型部件加強(qiáng)筋的背面產(chǎn)生縮痕。同Airmould相比，Airmould Contour工藝中，氮氣不是被注入熔體內(nèi)部，而是被注入在熔體和型腔之間。 如圖7所示，其單獨的工藝步驟為：首先，型腔被熔體完全填充（1）。接著，通過為Airmould Contour工藝而特別設(shè)計的注射模塊將氮氣注射到熔體和型腔壁之間（2）。此時，氣體壓力的作用就像是一個保壓墊，背靠型腔壁從而在相反的方向包圍著正在冷卻的塑料原料。在整個冷卻步驟中（3），氮氣將保壓壓力應(yīng)用于一個選定的區(qū)域，從而避免了在成型部件的加強(qiáng)筋表面產(chǎn)生縮痕。在開模前氣體壓力得到釋放。 圖7由于Airmould Contour工藝可避免部件產(chǎn)生縮痕和變形，因此可應(yīng)用于采用傳統(tǒng)注射工藝或Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件工藝很難實現(xiàn)的產(chǎn)品幾何形狀。Airmould Contour 工藝特別適用于薄壁、棒狀產(chǎn)品，或者是非結(jié)晶的塑料原料。 作為一家擁有60多年的注塑件成型技術(shù)經(jīng)驗的公司，Battenfeld在氣體輔助注塑件技術(shù)方面具有20多年的經(jīng)驗積累，并能夠?qū)irmould技術(shù)與其他特殊工藝技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，例如與模內(nèi)裝飾工藝、多組分技術(shù)、再注塑件技術(shù)等的結(jié)合，從而賦予成型部件良好的外表質(zhì)量。 Airmould模塊系統(tǒng) Airmould模塊系統(tǒng)適用于Battenfeld的Airmould內(nèi)部壓力氣體輔助注塑件工藝以及Airmould Contour表面壓力氣體輔助注塑件工藝。該系統(tǒng)包括4個基本組成部分，即氮氣發(fā)生器、氮氣壓縮器、氣體壓力控制、氣體注射吹針。 1、SE系列氮氣發(fā)生器 SE系列氮氣發(fā)生器（如圖8所示）通過一種多膜系統(tǒng)從周圍空氣中過濾出氮氣。該氮氣發(fā)生器是可移動的，因此可以被放置在注塑件機(jī)和氮氣壓縮器的旁邊，也可離開它們一段距離。其標(biāo)準(zhǔn)性能范圍從130 L/min到500 L/min，可按客戶要求定做。其優(yōu)點是：高性能、高穩(wěn)定性；配置有冷卻干燥設(shè)備，從而可減少剩余的潮氣；可從周圍空氣中產(chǎn)生氮氣；費用低，占地面積小，易于維護(hù)保養(yǎng)。 2、DE系列氮氣壓縮器 DE系列氮氣壓縮器（如圖9所示）也是可移動的系統(tǒng)，既可放置在注塑件機(jī)旁也可遠(yuǎn)離注塑件機(jī)。它通過帶螺紋接口的高壓軟管或鋼管與注塑件機(jī)聯(lián)接。氮氣經(jīng)氮氣壓縮器壓縮后其工作壓力一般為300bar。Battenfeld提供多種不同規(guī)格的DE氮氣壓縮器，其標(biāo)準(zhǔn)性能范圍從130L/min到500L/min，其他的規(guī)格可以按要求定做。該氮氣壓縮器的優(yōu)點是：高性能、低成本；占地面積??；一臺氮氣壓縮器能夠同時向多臺注塑件機(jī)提供氣體；大容量儲氣瓶。 3、氣體壓力控制 氣體壓力控制由一個電子控制系統(tǒng)組成，這個電子控制系統(tǒng)由一個或多個壓力控制模塊或單點壓力控制模塊組合而成，它可以是固定的也可以是移動的。其中，固定式控制系統(tǒng)最多可以控制4套壓力控制模塊和1套可實現(xiàn)抽芯動作的吹針控制模塊。壓力控制模塊由一個簡單的連接接口與注塑件機(jī)聯(lián)接。可移動控制系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的Battenfeld Airmould接口與注塑件機(jī)的控制系統(tǒng)連接，它也與其他品牌的注塑件機(jī)相匹配。 如果氣體只是通過一個Airmould設(shè)備噴嘴或一個注射吹針注入到一點，則可以采用一個單獨的帶有手動控制系統(tǒng)的單點壓力控制器，并通過Airmould接口直接與注塑件機(jī)聯(lián)接。如果注塑件模具需要兩根吹針，則可以采用兩個具有手動控制系統(tǒng)的單點壓力控制器并通過一個雙電纜及Airmould接口直接與注塑件機(jī)聯(lián)接。 如果注塑件模具需要多于2根的吹針，或者需要抽芯功能，則必須使用可動注射吹針，此時可以采用移動式的UNIL-OG B4 AC型控制系統(tǒng)。帶觸摸屏的可移動式控制系統(tǒng)UNIL-OG B4 AC（如圖10所示）的主要特點是：操作簡單；實時曲線顯示，最多可顯示4套壓力控制模塊的4套實際壓力曲線值；連接便利，最多可以連接4套壓力控制模塊或4套單點壓力控制模塊；可與所有的Airmould組分兼容，如壓力控制模塊、單點壓力控制模塊、可伸縮控制模塊等；與Battenfeld設(shè)備的UNILOG B4控制系統(tǒng)一起，可進(jìn)行控制系統(tǒng)安全確認(rèn)；超過100組的數(shù)據(jù)設(shè)定儲存；可在軟盤上進(jìn)行外部數(shù)據(jù)儲存。 一般，氣體壓力最少要通過一個壓力控制模塊或一個單點壓力控制模塊進(jìn)行控制。這些模塊都是尺寸很小、很緊湊的系統(tǒng)，能安裝在距離機(jī)器或注塑件模具很近的位置。這樣氮氣的消耗量是最少的，同時也保證了精確的壓力控制。模塊間通過較短的小容量高壓管及電纜聯(lián)接，氣體壓力通過高精度閥進(jìn)行控制。不論輸出壓力大小如何，由于壓力控制模塊的特殊設(shè)計，可保證壓力控制和壓力監(jiān)控的絕對精確。 由于在很多應(yīng)用中，氣體注射只是單點的，因此Battenfeld專門開發(fā)了單點壓力控制器（如圖11所示），它可提供兩種操作模式，包括：壓力控制模塊功能和獨立的單點壓力控制功能。在“獨立的單點壓力控制功能”模式下，既不需要固定式的控制系統(tǒng)，也不需要移動式的控制系統(tǒng)。單點壓力控制器的編程是通過一個手持式程序器實現(xiàn)的。一般，每臺注塑件機(jī)通過氣輔接口最多可連接2臺單點壓力控制器。該單點壓力控制器除了與Battenfeld的注塑件機(jī)兼容外，也與其他品牌的注塑件機(jī)兼容。 當(dāng)使用特殊原料時（例如：有填充料或特殊添加劑，混合型材料，增強(qiáng)型材料等）或者在高熔點的情況下，揮發(fā)性氣體物質(zhì)可能會隨著壓力卸載而釋放，并以液態(tài)或固態(tài)形式出現(xiàn)。為此，采用高速放氣閥可以減少凝結(jié)物的形成。在這種模塊中，氣體壓力由高精度閥控制，隨后氣體被直接排入周圍空氣中。由于氣體是通過一個安裝有消音器的獨立的閥而非控制閥被排出的，因此大大減少了凝結(jié)物的產(chǎn)生，排氣速度也更快。如果采用大氣流量的高速排氣閥，則可明顯縮短周期時間。 總之，Airmould壓力控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： ● 所有的Airmould組成都很緊湊而且已經(jīng)模塊化； ● 系統(tǒng)可以升級； ● 可與其他品牌的設(shè)備兼容，因此比較靈活； ● 由高精度閥控制的壓力調(diào)節(jié)保證了利用Airmould工藝的穩(wěn)定性； ● Airmould壓力調(diào)節(jié)模塊和單點壓力控制模塊的外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，可安裝在離氣體注射很近的位置，從而可最大程度地減小氣體的消耗量，并保證最快的響應(yīng)時間； ● 需要電力及氮氣支持，無需壓縮空氣或液壓系統(tǒng)； ● 簡單、方便的參數(shù)設(shè)定以及工藝過程檢測； ● 采用高速排氣閥，減少了凝結(jié)物的堆積。 4、氣體注射 氣體注射可采取兩種方式： ● 通過Airmould噴嘴，與熔體一道在噴嘴處注入； ● 通過Airmould注射吹針，與塑料注射分開，單獨注射。 Airmould噴嘴的設(shè)計適用于通過設(shè)備噴嘴注入氮氣，從而使氮氣被注入到塑料原料的內(nèi)部，同時還可阻止氮氣在注入過程中進(jìn)入料筒。目前有兩種型號的Airmould噴嘴——開放式和鎖閉式。開放式Airmould噴嘴（如圖12所示）適用于對現(xiàn)有注塑件機(jī)的簡單改裝，其主要優(yōu)點是尺寸緊湊。如果工藝中要求使用鎖閉式噴嘴，可在開放式噴嘴的頭部安裝一個鎖閉針或十字螺栓鎖閉噴嘴。 圖12氣體注射吹針包括固定式和可退回式兩種類型。固定式注射吹針（如圖13所示）被安裝在注塑件模具中，一般位于脫模方向，其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊而細(xì)??；采用側(cè)面氣體注射；可通過相應(yīng)的手段調(diào)整刺入深度；當(dāng)注塑件模具處于開模狀態(tài)時，可在不拆除吹針的情況下對其進(jìn)行清潔。 目前Battenfeld已經(jīng)開發(fā)出了一系列固定式注射吹針，外徑有3mm、5mm和8mm，具有不同的標(biāo)準(zhǔn)長度。可退回式注射吹針由一個可退回吹針控制模塊進(jìn)行控制，該模塊最多可控制4×2可退回式注射吹針，并帶有電子終端位置監(jiān)測。如果吹針的安裝方向與脫模方向不一致，那么在脫模前需要先將吹針退出。出于這個目的，吹針上安裝有氮氣驅(qū)動氣缸。
