Сайт И.А. Барвинского
 

    Перейти в раздел:  

 

Все публикации

Предыдущая страница:
Классификация термопластичных материалов

Следующая страница:
Литье тонкостенных изделий

  

Литье термопластичных материалов с газом

Барвинский И.А.

Опубликовано: 01.2000. Обновлено: 7.06.2008.
  

     Литье пластмасс с использованием газа получило широкое распространение с начала 1990-х годов и в настоящее время является одной из наиболее популярных литьевых технологий /3/. По оценке /1/ в 2005 году 15-20% литьевых производств США применяли литье с газом.
     В англоязычной литературе для этой технологии чаще всего используют термины "gas-assisted injection molding" (GAIM), injection molding gas-assist (IMGA), "gas-assist molding" (GAM), "injection gas pressure" (IGP) или "gas injection technology" (GIT) /3, 41-42/.
     
     Литье с газом дает расширенные возможности конструктору изделия по сравнению с обычным литье под давлением. В частности эта технология позволяет получать изделия, которые трудно или невозможно получить обычным литьем: толстостенные и полые изделия, а также изделия с большой разнотолщинностью /3, 6, 8/. 
     Все технические решения в области литья с газом подпадают под действие патентов /3, 19/. Сейчас основными патентами в этой области обладают фирмы Cinpres Gas Injection (Великобритания), Bauer Compressors (США), Melea (Гибралтар)/GAIN Technology (США), Battenfeld (Германия), Epcon Gas Systems (США), Uniloy Milacron (США) и др. 
     Изготовители оборудования для литья с газом имеют контракты или образуют альянсы с конкретными компаниями, владеющими патентами. Это необходимо учитывать при приобретении оборудования.
     
     Во всех обсуждаемых в данной статье вариантах технологии, газ образует внутри изделия сплошные полости, или получаются "монолитные" изделия без полостей. Литьевые технологии, позволяющие получать с помощью газа вспененную структуру, будут рассмотрены в отдельной публикации.  

Особенности процесса, оборудование и материалы

     В обычном литье под давлением уплотнение полимера в формующей полости происходит за счет давления, создаваемого в гидроцилиндре узла впрыска литьевой машины (стадия выдержки под давлением). Давление передается в дальние области отливки через остывающий полимер, при этом на утолщениях, например, из-за наличия ребер или бобышек, появляются утяжки или внутренние усадочные полости. Недоуплотнение и неравномерное уплотнение создают неравномерность усадочных процессов, приводят к короблению, высоким остаточным напряжениям, дефектам текстуры. Недостаточное уплотнение может быть причиной низкого качества спаев.
     При литье с газом уплотнение полимера происходит за счет давления газа непосредственно на область изделия или вблизи этой области, поэтому процесс уплотнения проходит легче, чем в обычном литье под давлением. Литье с газом позволяет получить изделия с хорошим качеством поверхности, без утяжек и коробления, с минимальным уровнем остаточных напряжений, т.е. с высокой стабильностью размеров /2-4, 6, 13, 15, 32, 43/.

     В ряде вариантов литья с газом (при подаче газа через литниковую систему и др.) уплотнение изделия выполняется только за счет давления газа. В крупногабаритных или сложных по конструкции изделиях это может приводить к недоуплотнению части изделия. Подобные явления не проявляются, если основной процесс уплотнения производится при обычной подпитке полимером из материального цилиндра литьевой машины, а давление газа обеспечивает дополнительное уплотнение в проблемных областях.  

     Большинство вариантов литья с газом относится к технологии литья при низком давлении. Заполнение полости полимером при литье с газом не требует высокого давления из-за большой толщины так называемых газовых каналов - утолщений, внутри которых движется газ. Типичное
давление газа находится в пределах 50 - 200 атм., тогда как при обычном литье выдержка под давлением проводится при давлении в материальном цилиндре литьевой машины 300 - 800 атм. Использование малого давления значительно снижает требования к пресс-форме. 

     При литье с газом применяются обычные литьевые машины, и это является одной из причин популярности этой технологии. Одно из преимуществ литья газом - возможность использования литьевых машин с существенно меньшим усилием замыкания, что дает большой экономический эффект при литье крупногабаритных изделий.
     В качестве газа обычно применяется азот, который имеет низкую цену, инертен и доступен /3, 6, 15/. При небольших объемах производства источником газа являются баллоны с азотом, при больших - специальные генераторы азота. Перед окончанием цикла литья азот откачивают из изделия и используют в следующих циклах. В некоторых вариантах технологии вместо азота используют сжатый воздух. Однако кислород, содержащийся в сжатом воздухе может взаимодействовать с расплавом ряда полимеров.
     В зависимости от типа используемого оборудования процесс литья с газом может проводится в двух вариантах /3-4, 15/: с управлением давлением газа (pressure-control process) и с управлением объемом подаваемого газа (volume-control process). 

   
Материал изделия для литья с газом

     Большая часть термопластичных материалов может применяться для литья с газом /21, 30/. Литье с газом используется для изготовления деталей из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, полистирола общего назначения, ударопрочного полистирола, АБС, смеси АБС и поликарбоната, смеси АБС и полиамида, поливинилхлорида, полиамидов, полибутилентерефталата, полиэтилентерефталата, поликарбоната, полиацеталей, полифениленоксида, синдиотактического полистирола, термопластичных полиуретанов, полиэфирсульфона, полиэфиримида, ароматических полиэфиркетонов и др. материалов /3, 9, 15, 38/. 
     Большое влияние на ход процесса литья с газом оказывают реологические, теплофизические и механические свойства полимера.
     При литье с подачей газа в расплав полимера существенно различается поведение аморфных и кристаллизующихся полимеров. Для кристаллизующихся материалов характерен узкий температурный диапазон затвердевания полимера, что облегчает управление процессом /3/. 
   

Технологии литья с подачей газа в расплав полимера (internal gas-assisted injection molding)

     Существует несколько разновидностей технологии литья с подачей газа в расплав полимера, которые могут быть классифицированы по особенностям проведения технологического процесса, по месту подачи газа, по типам получаемых изделий.
     Учитывая особенности технологического процесса, выделяют ряд разновидностей технологии литья с подачей газа в расплав полимера (основные разновидности рассмотрены ниже). Для получения одного и того же изделия часто могут применяться различные варианты процесса. Выбор варианта обычно диктуется областью действия патента для фирмы, выпускающей оборудование.
     Впуск газа может осуществляться в сопло литьевой машины, в холодноканальную литниковую систему (в разводящий или центральный литник) или непосредственно в полость формы. 
     В технологии компании Uniloy Milacron (structural web molding, SW, multi-nozzle gas-assist injection molding) полимер и газ подаются в форму через систему сопел литьевой машины /3, 8, 51/. Эта технология применяется для получения крупногабаритных изделий.
    При подаче газа в центральный литник или в сопло машины, последнее, как правило, должно быть оснащено запорным клапаном, для предотвращения попадания газа в материальный цилиндр /3, 13/. По данным /2/ в некоторых случаях могут применяться и сопла без клапана. При подаче газа в разводящий литник запорный клапан обычно не требуется - остывание полимера в центральном литнике обычно препятствует продвижению воздушного пузыря к материальному цилиндру. Для надежности также применяют пережимы - локальное утоньшение на разводящем литнике. 
    В полость формы газ может подаваться с помощью специального устройства - газовой иглы (инжектора). Тонкий кольцевой зазор газовой иглы пропускает газ, но является преградой для расплава полимера. Другим вариантом является подача газа через пористые вставки
/34/. Конец газовой иглы должен располагаться на одной трети - половине толщины газового канала /48/. Определенные преимущества дает подача газа в бобышку.
     Технологии литья с подачей газа в расплав полимера эффективны для получения изделий следующих типов /3, 15, 18, 22, 35, 44/:

    - Толстостенные и полые изделия (разнообразные ручки, клюшки для гольфа, вешалки для одежды, подлокотники офисных кресел и т.д.);
    - Крупногабаритные изделия (автомобильные бамперы и панели приборов, корпусные детали телевизоров, мониторов, компьютеров, медицинского оборудования, оргтехники, бытовой техники, пластмассовая мебель, панели, тара, и т.д.); 
    - Небольшие детали с высокими требованиями к качеству наружной поверхности, содержащие утолщения, ребра, бобышки.
   
     Литье с газом применяют для получения тонкостенных корпусных изделий (корпуса мобильных телефонов и т.д.). Ввиду того, что литье подобных изделий связано с рядом особенностей, в частности, используется более высокое давление газа, для него часто применяется особый термин "тонкостенное литье с газом" (thin-wall gas injection molding) /5/. Известны примеры литья с газом изделий с основной толщиной 0.75 мм /3/.
     При литье с газом обычно не используются горячеканальные литниковые системы (исключением может являться литье с газом тонкостенных изделий), т.к. потери давления при впрыске полимера в изделиях с газовыми каналами небольшие. Это существенно снижает стоимость пресс-формы. Если все-таки горячеканальное литье применяется, впуски полимера и газа должны производиться в разные части изделия и горячеканальные сопла должны иметь запорный клапан /3, 7/.
     Технологии литья с подачей газа в расплав полимера имеют ряд недостатков. Один из них - неравномерная толщина стенки полимера. Наибольшая неравномерность толщины наблюдается на поворотах газовых каналов: слой полимера минимален с более горячей внутренней стороны газового канала. 
     При подаче газа в литьевую полость вблизи газовой иглы обычно наблюдаются резкое изменение толщины слоя полимера, а на поверхности изделия - дефекты текстуры. Это учитывают при выборе точки ввода газа.
     Движение газа в расплаве полимера (газ движется по пути наименьшего сопротивления) очень чувствительно к малейшему изменению вязкости полимера, которое определяется многими факторами. По сравнению с обычным литьем  процесс литья с газом накладывает большие требования к стабильности характеристик материала изделия, работы литьевой машины, термостатированию пресс-формы.
     Во многих случаях литье с газом позволяет уменьшить время цикла литья, в первую очередь это относится к толстостенным деталям /3, 15, 39/. Однако необходимо учитывать, что время охлаждения изделия (основная часть времени цикла) определяется в первую очередь максимальной толщиной полимера. Если, например, в газовых каналах остаются участки, в которые газ не проходит, это ведет к значительному увеличению времени цикла, что снижает экономическую эффективность процесса.
     При литье с газом предпочтительно применение одноместных пресс-форм, т.к. использование нескольких гнезд нередко ведет к повышению нестабильности процесса.
     В некоторых случая при использовании прозрачных или полупрозрачных материалов газовые каналы могут ухудшать внешний вид изделия /3/.
     Литье с газом позволяет получать изделия с более высоким высоким качеством поверхности по сравнению с технологиями вспенивания /3, 6, 8, 51/. Однако нередко при литье с газом проблемой является неравномерный блеск изделий /15/.
    

Литье с полным впрыском - компенсационный процесс (full-shot process, compensation process)

     В данном варианте технологии литьевая полость заполняется расплавом на 100%, после чего подается газ. Давление газа "компенсирует" усадку полимера при охлаждении, прижимая полимер к формующим поверхностям. 
     Существуют две разновидности процесса. В первой - все изделие уплотняется за счет давления газа /2/. Во второй - газ подается локально
в определенную область изделия /3, 16/. При этом основная часть изделия уплотняется, как и в обычном процессе литья под давлением, за счет давления полимера (стадия выдержки под давлением). Газ создает дополнительное давление в проблемных областях с повышенной объемной усадкой и обеспечивает хорошее качество поверхности изделия.
  

Литье с неполным впрыском полимера (blow up process, short-shot process)

     При литье с неполным впрыском (рис. 1) /2-3, 13, 39/ в пресс-форму подается расплав полимера, но после заполнения изделия на 50 - 70% для толстостенных и 90 - 95% для крупногабаритных деталей впрыск полимера прекращается, и в полость формы подается газ. Газ вытесняет расплав полимера из горячих внутренних областей полости в незаполненные участки, обеспечивая полное оформление и уплотнение изделия.
  

   Рис. 1. Схема процесса литья с газом при неполном впрыске полимера /14/

     К моменту подачи газа на поверхности отливки формируется корка из застывшего полимера, которая препятствует выходу газа наружу. Толщина корки определяется несколькими факторами, важнейшим из которых является "время задержки" (delay time) - промежуток времени между остановкой впрыска полимера и началом подачи газа.
     Одной из проблем в данном процессе является след на изделии на линии остановки полимера (hesitation line, change-over mark, switchover mark)) /3, 13, 16, 40/. Часто след можно устранить с помощью особого технологического режима подачи газа.
     В определенных условиях газ может прорвать фронт потока расплава и выйти наружу (gas blow-out) - это приводит к дефекту поверхности изделия. Кроме того резкое понижение давления газа ухудшает уплотнение полимера /7/.

  
Литье с полным впрыском с применением прибыли (overflow process, side cavity process, spill-over process, overspill process, blow-out process)

     Проблема следа на изделии  может быть решена при 100% заполнении формующей полости расплавом перед подачей газа. Расплав полимера из внутренних областей изделия вытесняется газом в прибыль. Между изделием и прибылью устанавливают запорный клапан, который сначала находится в закрытом состоянии. Прибыль открывается после заполнения изделия, но перед подачей газа /2-3, 16/
     Объем прибыли должен быть адекватным конструкции изделия /7/. При маленькой прибыли невозможно добиться хорошего уплотнения изделия. При слишком большой прибыли газ может прорвать фронт расплава. Слишком толстая прибыль также может вызвать проблемы. Предпочтительнее увеличивать длину и ширину прибыли, чем толщину.
     Введение прибыли увеличивает расход материала и повышает себестоимость изделия. 

   
Литье с полным впрыском с вытеснением расплава полимера в материальный цилиндр литьевой машины (push back process, blow back process, back-to-screw process)

      Еще одним вариантом технологии литья с газом является процесс со 100% заполнением изделия расплавом, при котором подача газа производится в противоположную от впуска полимера часть изделия /2-3, 15, 16/. Газ вытесняет расплав полимера из внутренних областей изделия в материальный цилиндр литьевой машины. При этом газ не должен попасть в цилиндр литьевой машины. 

   
Процесс с дополнительным уплотнением (plastic expulsion process)

     В процессе, разработанном компанией Cinpres Gas Injection, называемом "plastic expulsion process" (PEP), газ подается перед открытием клапана прибыли /26/. Это позволяет улучшить уплотнение изделия. Данная технология может также предусматривать вытеснение расплава полимера в цилиндр литьевой машины. 
   

Литье со смещением знаков (core-pull process, core-back process, retractable core process, local process)

     В процесс литья с газом со смещением знака /2-3, 15/ после впрыска полимера открывается дополнительная полость за счет смещения подвижного знака пресс-формы. Эта полость заполняется полимерным материалом, под действием давления газа.
    Данный процесс применяется главным образом для изготовления отливок небольшой толщины с небольшими по объему толстостенными полостями /3/.

  
Литье с охлаждением газа (kool gas)

     В технологии разработанной компанией Warwick Manufacturing Technology, азот перед подачей в полость формы охлаждают жидким азотом /26/. Это позволяет уменьшить время охлаждения изделия на 10-40%. Разработан вариант технологии, обеспечивающий поток охлажденного газа через полость, позволяющий уменьшить время цикла на 60%. Однако данный вариант требует больших затрат.

   
Особенности литья с газом крупногабаритных изделий. Принципы конструирования газовых каналов

     Газовые каналы выполняют при литье с газом крупногабаритных изделий несколько функции. На стадии впрыска полимера газовые каналы работают как холодноканальные литники, транспортируя расплав полимера к дальним областям изделия. В процессе с неполным впрыском после впуска газа последний вытесняет расплав полимера из внутренних областей газовых каналов (стадия вытеснения), обеспечивая 100% заполнение изделия полимером. Под действием давления газа в газовом канале происходит уплотнение полимера (стадия уплотнения). Конструкция газовых каналов должна учитывать особенности поведения полимера и газа на всех стадиях процесса.
     Форма и размеры поперечного сечения, расположение газовых каналов, места впуска полимера и газа выбираются с учетом множества факторов. Рассмотрим их подробнее.
     Объем газовых каналов должен быть таким, чтобы обеспечить возможность заполнения 80 - 95% изделия расплавом до подачи газа в процессе с неполным впрыском или 100% в процессе с полным впрыском, а также уплотнение полимера. Газ может двигаться в канале, только вытесняя из него полимер или уплотняя полимер. В процессе с неполным впрыском при малом объеме газовых каналов возникает недолив. Если объем газовых каналов слишком большой, газ не может достичь конца газовых каналов. Это приводит к утяжкам (в каналах, заполненных полимером), короблению, увеличению цикла литья.
     Необходима сбалансированность заполнения изделия расплавом /3-4, 13, 17, 25/. Нарушение данного принципа может привести к недоливу, короблению изделия. Газовые каналы должны заканчиваться рядом с теми областями изделия, которые заполняются полимером в последнюю очередь /4, 13/.
     Необходима балансировка для газа /4, 13/. Неравномерность движения газа может быть вызвана неравномерностью охлаждения полимера или другими причинами.
     Как правило, основная толщина изделия должна быть не меньше 2 мм /3/.
     Форма сечения газового канала оказывает большое влияние на движение в нем газового пузыря и соответственно на качество изделия. Идеальным считается круглое сечение газового канала /10/. Сложно получить качественные изделия с газовыми каналами прямоугольного сечения, особенно если диагональ сечения превышает 30 мм или отношение длины сечения к высоте больше 2:1 /3/ (по другим данным больше 3:1 или даже 5:1 /15/). 
     При течении полимера могут образовываться "воздушные ловушки" и линии спая: на стадии впрыска расплав полимера движется по газовым каналам быстрее, чем по более тонким областям изделия. При большой толщине газовых каналов может происходить запирание воздуха и образовываться линии спая между двумя газовыми каналами. Для предотвращения этого явления рекомендуется выбирать толщину газовых каналов в 2 - 2.5 раз больше толщины изделия /3-4, 7, 13/. Это оценочная величина и часто такая толщина газовых каналов является недостаточной. Поведение расплава в реальной пресс-форме зависит от вязкости материала, толщины изделия и др. факторов. Согласно /15, 31/ толщина газовых каналов может превышать основную толщину изделия в 4 раза, однако по другим данным /3/ предельно допустимым является 3-х кратное соотношение. Чем меньше толщина газовых каналов, тем большее давление газа должно быть использовано. 
     Впуск полимера может производиться в газовый канал или в основную стенку изделия. В первом случае облегчается заполнение крупногабаритных изделий. Во втором варианте уменьшается длина затекания, но одновременно снижается эффект ускорения течения расплава по газовым каналам /13/.
     Так как в изделии с газовыми каналами имеется большой перепад толщин, может проявляться эффект замедленного течения (hesitation effect), который повышает неравномерность заполнения и приводит к недоливу.
     Искривление газового канала приводит к уменьшению толщины слоя полимера с горячей внутренней стороны и может ослаблять изделие  /3-4, 13, 15/. Этот эффект можно предотвратить, увеличивая охлаждение канала с внутренней стороны (за счет правильного выбора формы поперечного сечения канала, расположения охлаждающих каналов).
     Попадание газа в тонкостенные части изделия (fingering) /3-4, 13, 15, 22, 40/ значительно снижает механическую прочность изделия и ухудшает внешний вид прозрачных изделий. Данный эффект часто наблюдается при расположении газовых каналов перпендикулярно направлению растекания расплава. Эффект можно устранить при увеличении времени задержки подачи газа, повышении эффективности охлаждения изделия, снижения давления газа, уменьшении основной толщины изделия. Использование специальной канавки, расположенной вдоль газового канала также является возможным решением для устранения данного эффекта. 
     Часто наличие разветвлений газовых каналов крайне негативно отражается на процессе литья. Так как движение газового пузыря сильно зависит от малейшего изменения вязкости расплава, незначительная разница температуры формы может привести к тому, что газ "не пойдет" в одну из ветвей разветвленного газового канала. Во многих случаях разветвления повышают нестабильность процесса. При использовании разветвлений необходимо принимать меры, обеспечивающие одинаковые условия охлаждения ветвей газовых каналов.
     Замкнутые газовые каналы могут создавать несколько проблем /3-4, 7, 13, 15/. Они приводят к запиранию воздуха. В месте встречи двух воздушных пузырей всегда остается слой полимера, что увеличивает время цикла. Часто давления газа недостаточно для уплотнения толстого слоя полимера, поэтому здесь возможна утяжка. По этим причинам не рекомендуется применять замкнутые газовые каналы в конструкции изделия. 
     Газовые каналы, если у них достаточная толщина стенки, повышают механическую прочность и жесткость изделия. Однако авторы работ /4, 15/ не рекомендуют пытаться использовать газовые каналы для улучшения механических характеристик изделия. Проще всего это сделать за счет системы обычных ребер.
     При впуске газа в изделие впуск обычно производят с нелицевой стороны /48/, т.к. в месте впуска газа образуется отверстие. При подаче газа через сопло это отверстие можно "заделать" впрыском дополнительной порции расплава, однако это требует специального оснащения литьевой машины /45/. Нередко используются несколько впусков газа в изделие. По мнению /7/ количество впусков газа должно быть минимальным. Для каждого впуска часто требуется отдельная газовая линия. При запитке разных впусков из одной линии, сопротивление газу во впусках может различаться, поэтому газ может проигнорировать впуск с большим сопротивлением.
     При разводке газовых каналов необходимо учитывать, что уплотнение полимера и компенсация объемной усадки происходит в данной технологии за счет давления газа. При увеличении расстояния от области изделия до газового канала эффективность уплотнения этой области уменьшается. Чем меньше текучесть материала, тем ближе должны быть газовые каналы к уплотняемой области изделия.
     В ряде случаев на лицевой стороне изделия вдоль газовых каналов может появляться след /3/. По мнению авторов работы /2/ на этот дефект большое влияние оказывает материал изделия. Использование специальных марок с уменьшенной скоростью кристаллизации/отверждения позволяет устранить этот дефект.
     Добавление или изменение газового канала может кардинально изменить характер заполнения изделия /4, 13/, это надо учитывать при доработках формы.

  
Литье с введением сжатого воздуха в литьевую полость (partial frame process)

     Процесс, называемый "partial frame process" (PFP) был разработан компанией Nippon Steel Chemical Co. /36/. В этом процессе после заполнения полости расплавом полимера, через специальные иглы в литьевую полость вводится один или несколько "пузырьков" сжатого воздуха диаметром 1 - 2 мм. По мере уменьшения давления расплава при остывании отливки сжатый воздух расширяется, прижимая полимер к стенкам формы и образуя внутреннюю полость.
     Данный процесс может использоваться для литья технически сложных деталей, например, корпусов телевизоров.
   

Технологии с использованием сжиженного газа и легкокипящих жидкостей (liquid gas-assisted injection molding, liquid injection process)

     Разработано несколько литьевых процессов с использованием сжиженного газа или легкокипящих жидкостей, позволяющих получить изделия из термопластичных материалов с внутренними полостями. Эти процессы применяются в относительно простых по конструкции и достаточно толстых полостях /49/. 
     В процессе HELGA (Hettinga liquid gas assist) жидкость, температура кипения которой несколько меньше температуры расплава, через сопло литьевой машины подается в полость формы, заполненную расплавом. При воздействии температуры расплава происходит вскипание жидкости с образованием полостей, подобных тем, какие образуются при литье с использованием азота. В некоторых случаях в этом процессе входное отверстие может самопроизвольно закрываться полимером /3/. 
     Большая плотность жидкости по сравнению с плотностью газа может создавать определенные преимущества этого процесса при достаточно большой толщине полости. 

   
Литье с внешним давлением газа (external gas molding, gas-assist injection molding without gas channel)

     В технологии литья с внешним давлением газа  /2-3, 16, 24, 33, 37/ процесс проводится как в обычном литье под давлением с той лишь разницей, что после впрыска полимера в полость формы подается газ. Газ подается между обратной (нелицевой) стороной изделия и стенкой формы. Процесс позволяет получить высокое качество лицевой поверхности изделия, при этом поверхность обратной стороны изделия, на которую непосредственно действует давление газа, оказывается неровной. Полость формы в этом процессе должна быть надежно уплотнена для предотвращения утечек газа.
     Литье с внешним давлением газа применяется главным образом для плоских изделий небольшой толщины, имеющих ребра с обратной стороны, или изделий с плоскими поверхностями. Так как потери давления при впрыске в этом случае достаточно высоки, здесь может использоваться горячеканальное литье.
     Иногда для повышения качества изделия литье с внешним давлением газа сочетают с литьем с подачей газа в расплав полимера.

   
Литье с противодавлением (gas counterflow molding, gas counter pressure molding, counter pressure molding)

     Хорошо известный в нашей стране процесс литья с противодавлением /46-47/, получил в последнее время новое развитие в виде технологии IntelliMold, разработанной компанией MGV Enterprises (США) /50/. 
     При литье с противодавлением небольшое давление газа создается в форме перед впрыском полимера. Давление газа повышается к концу стадии заполнения. Обычно давление газа не превышает 5 - 15 атм. В качестве газа применяется сжатый воздух или азот /41/. 
     В процессе
IntelliMold используются два дополнительных датчика давления, один - установлен на сопле литьевой машины, другой - в самой дальней точке полости формы. Система управления старается уменьшить разницу показаний датчиков. 
    
По данным компании MGV Enterprises процесс IntelliMold обеспечивает более равномерное уплотнение по сравнению с обычным литьем, уменьшает неоднородность структуры литьевого изделия, в результате чего устраняются утяжки, повышается качество спаев. 
    Литье с противодавлением может сочетаться с подачей газа в расплав полимера.
Регулирование внешнего давления позволяет управлять движением газового пузыря внутри расплава.
    В отличие от рассмотренных выше литьевых технологий с использованием газа, литье с противодавлением не получило пока заметного распространения.

   
Объединение литья с газом с другими литьевыми технологиями

     Разработано множество вариантов объединения литья с газом с другими технологиями литья. 
     Среди наиболее распространенных решений можно выделить сэндвич-литье двух полимеров с газом /2, 38/, двухкомпонентное литье полимеров (один из полимеров - жесткий, другой - эластичный) с газом и др. Известны примеры объединения литья с газом с компрессионным формованием /12/, последовательным горячеканальным впуском /27/.
     Литье с внешним давлением газа может комбинироваться с литьем на пленку /11, 23/.

   
Компьютерный анализ литья с газом

     Поведение полимера и газа в полости формы определяется многими факторами и очень сильно зависит от особенностей используемой марки полимера. По этой причине в одной из публикаций /17/ эту технологию сравнили с "черной магией". Часто при литье с газом необходимо большее время для испытаний пресс-формы и запуска процесса по сравнению с обычным литьем /15/. Литье с газом требует хорошей инженерной поддержки.
     Компьютерный анализ позволяет спрогнозировать ход процесса, найти оптимальные решения по конструкции изделия и пресс-формы, оптимизировать технологический режим для полимера и газа, ускорить запуск процесса /3, 17, 20, 28-29, 31-32/.

   
Литература

     1. 50 ideas that changed plastics. No. 34 - Gas-assist molding // Plast. Technol. 2005. № 10.
     2. Airmould. Battenfeld GmbH, 2004. 22 p.
     3. Avery J. Gas-assist  injection molding: Principles and applications. Hanser, 2001. 203 p.
     4. Caropreso M., Zuber P., Ogando J. Guidelines for trouble-free gas-assist molding // Plast. Technol. 1995. March. P. 48-52.
     5. Chiang H.H. Meeting the needs of a new era with gas-assisted thin-wall molding // C-MOLD News. 1998. V. 10, № 4, Jan. 
    
6. Crawford R.J. Plastics Engineering. Butterworth Heinemann, 1998. P. 299-301.
     7. Dier P., Goralski R. Avoid these 7 tool design violations in gas assist // Inj. Mold. Mag. 2000. Jan.
     8. Fallon M. Why they're talking about gas injection molding // Plast. Technol. 1989. June. P. 70-75.
    
9. Galli E. Problem-solving designs in gas-assist molding // Inj.  Mold. Mag. 1994. Oct.
    
10. Gas assist fundamentals. Alliance Gas Systems Inc., 1997.
    
11. Gas assist: Gas in the mold finds new uses // Inj. Mold. Mag., NPE Showcase. 2000.
     1
2. Gas assist smooths out compression molding // Plast. Technol., 2001.
Apr.
     13. Gas-assisted injection molding. Design and processing guide for GE Plastics resins. GE Plastics, 1995. 19 p.
     14. Gas injection moulding with DuPont Engineering polymers. H-23259. DuPont de Nemours, 1996. 8 p.
     15. Gas injection technique. Process engineering. Plant Engineering. Design rules. -Aachen: IKV, 1996. 36 p.
     16. Gas injection technology  for the plastics processing industry. FACTOR GmbH, 2001.
     17. Gaspari J. De Gas-injection molding: 'black art' or science? // Plast. Technol. 1994. Apr. P. 44-49.
     18. Gaspari J. De Gas injection demonstrates automotive large-parts potential // Plast. Technol. 1994. Sept. P. 21, 23.
     19. Grace K. Caveat emptor // Brit. Plast. Rubb. 1993. March.

     20. Henry E. Computer simulation of gas assisted injection moulding process // Conf. at University of Bradford, UK. 1995.
     21. Injectiom moulding hollow articles in engineering plastics // Kunstst. Eur. 1991. Apr.
     22. Johannaber F., Konejung K. Gas-Injektions-Technik beim Spritzgiessen. Bayer AG, 1993. 24 S.
     23. Kirkland C. Molding 2000 spotlights leading-edge technologies
// Inj. Mold. Mag., 2000. № 5.
     24. Knights M. External gas molding squeezes out sinks
// Plast. Technol. 2001. Nov.
     25. Knight A. Getting a grip on gas assist. Two approaches to the same product provide insight into gas-assist molding // Inj. Mold. Mag., 1996. Feb.
     26. Knights M. New methods expand roles of gas-assist molding
// Plast. Technol., 2002. № 6.
     27. Knights M. Sequential gating & gas assist team up for the first time // Plast. Technol., 2001. № 2.

     28. Lake T.G. The application of simulation software in the design of gas injection molded components // Molding' 94. 1994.

     29. Lake T. New insights into gas injection // Eur. Plast. News. 1994. Oct. P. 31-32.
    
30. Malloy R.A. Plastic part  design for injection molding: An introduction. Hanser, 1994. P. 108-114.
     31. Maniscalco M. Analyzing plastics with FEA: Part 7 // Inj. Mold. Mag. 1997. № 9.
     32. Maniscalco M. Want less stress? Step on the gas // Inj. Mold. Mag., 2005. № 3.
     33. Mapleston P. External gas new variant of low-presure injection .. Mod. Plast. Int. 1994. May. P. 25.
     34. Mapleston P. Options for gas injection multiply // Mod. Plast. Int. 1993. June. P. 27-28.
     35. Mickle J.F. Gas assisted injection molding current and future uses // Financial Post Conf., Toronto. 17 th Oct., 1989.
     36. Moore S. Gas injection process is simple, specialized, low cost // Mod. Plast. Int. 1992. Nov. P. 29-30.
     37. Ogando J. Fight sinks with external gas assist // Plast. Technol. 1998. May.
     38. Ogando J. What's behind the chrome plate? Coinjection & gas-assist molding // Plast. Technol., 1999. May.
     39. Pashea A.J. Gas-assist molding boosts bottom line for processors // Mod. Plast. Int. 1999. June. P. 69-71.
     40. Rievel A. von, Eyerer P., Knoblauch M. Oberfaechenfehler vermeiden bei der Gasinjektion // Kunststoffe. 1999, B. 89, № 7.
     41. Rosato D.V., Rosato D.V., Rosato M.G. Injection molding handbook. Kluwer Academic Publishers, 2000. P. 1219-1225.
     42.
Rosato D.V., Rosato M.G., Rosato D.V. Concise encyclopedia of plastics. Kluwer, 2000. 716 p.
     43. Smock D. Wirlpool loads dishwasher design with novel technologies // Mod. Plast. Int. 1997. Dec. P. 22-23.
     44. Snyder M.L. Gas-assist injection is focus at structural plastics conference // Mod. Plast. Int. 1994. June. P. 22, 34.
     45. Steinbichler G.G. Gasmelt. Engel Technische Information, 1992. 12 S.
     46. Семерджиев С.Г., Пиперов Н.Л., Попов Н.Т. Литье термопластов с противодавлением // Пласт. массы.  1973. № 2. С. 31-34.
     47. Семерджиев С., Пиперов Н., Попов Н. Некоторые технологические особенности изготовления изделий из термопластов литьем с противодавлением // Применение пластмасс и других прогрессивных материалов в промышленности. Тезисы н.-техн. конф. 18-19 сент. -Кишинев: Тимпул, 1973. С. 27-33.

     48. Информация компании Bayer AG.
     49. Информация компании Cheil Industries.
     50. Информация компании MGV Enterprises.
     51. Информация компании Uniloy Milacron.

    
           
Rambler's Top100 Copyright (C) Барвинский И.А., Барвинская И.Е., 2000-2017

Перепечатка публикаций сайта допускается только с разрешения авторов