Airmould及Airmould Contour氣輔工藝
Airmould內部壓力氣體輔助注塑件工藝是由Battenfeld公司開發的具有專利的氣體輔助注塑件技術，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備和機器構件外，Battenfeld公司還提供特殊的咨詢服務，以幫助客戶挑選并優化適用于每種應用的工藝技術。 不論是Airmould內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量。一般，采用這兩種工藝可以達到以下效果： ● 更好的表面質量——熔體收縮的影響（凹痕）得到了消除； ● 更好的尺寸穩定性——大大降低了成型部件的內應力，從而使部件不會發生變形。 ● 根據產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內部壓力氣體輔助注塑件 Airmould內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。 氣體是通過機器的噴嘴或者通過設置在流道或注塑件模具內的Airmould的吹針被注入產品中的。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到空間穩定。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，該工藝生產的成型產品沒有收縮痕，并且產品的內應力也得到了降低。因此，該工藝適用于大多數的應用領域。 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以及特殊的設備和控制系統。這幾種工藝方法主要包括： ● 不完全填充工藝。該工藝被認為是標準的內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的注射模塊達到。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），如果需要可進行保壓。然后注入氮氣（2），熔體被氣體從型腔轉移到溢流區。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），氣體轉移熔體使之返回料筒。接著關閉設備噴嘴，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束（3），以抵消收縮。 圖5● 多種發泡工藝，該工藝整合了帶有Airmould的多組分注塑件成型技術。如圖6所示，伴隨著一定量表面材料的注射，內芯材料也被注入。但內芯材料的數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，可根據產品的幾何形狀和使用的原料來決定應選用哪種工藝方法。 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內部壓力氣體輔助注塑件的派生工藝，它開創了氣體輔助注射的新的應用領域。在傳統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筋的背面產生縮痕。同Airmould相比，Airmould Contour工藝中，氮氣不是被注入熔體內部，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），氮氣將保壓壓力應用于一個選定的區域，從而避免了在成型部件的加強筋表面產生縮痕。在開模前氣體壓力得到釋放。 圖7由于Airmould Contour工藝可避免部件產生縮痕和變形，因此可應用于采用傳統注射工藝或Airmould內部壓力氣體輔助注塑件工藝很難實現的產品幾何形狀。Airmould Contour 工藝特別適用于薄壁、棒狀產品，或者是非結晶的塑料原料。 作為一家擁有60多年的注塑件成型技術經驗的公司，Battenfeld在氣體輔助注塑件技術方面具有20多年的經驗積累，并能夠將Airmould技術與其他特殊工藝技術進行有效結合，例如與模內裝飾工藝、多組分技術、再注塑件技術等的結合，從而賦予成型部件良好的外表質量。 Airmould模塊系統 Airmould模塊系統適用于Battenfeld的Airmould內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。該系統包括4個基本組成部分，即氮氣發生器、氮氣壓縮器、氣體壓力控制、氣體注射吹針。 1、SE系列氮氣發生器 SE系列氮氣發生器（如圖8所示）通過一種多膜系統從周圍空氣中過濾出氮氣。該氮氣發生器是可移動的，因此可以被放置在注塑件機和氮氣壓縮器的旁邊，也可離開它們一段距離。其標準性能范圍從130 L/min到500 L/min，可按客戶要求定做。其優點是：高性能、高穩定性；配置有冷卻干燥設備，從而可減少剩余的潮氣；可從周圍空氣中產生氮氣；費用低，占地面積小，易于維護保養。 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，既可放置在注塑件機旁也可遠離注塑件機。它通過帶螺紋接口的高壓軟管或鋼管與注塑件機聯接。氮氣經氮氣壓縮器壓縮后其工作壓力一般為300bar。Battenfeld提供多種不同規格的DE氮氣壓縮器，其標準性能范圍從130L/min到500L/min，其他的規格可以按要求定做。該氮氣壓縮器的優點是：高性能、低成本；占地面積小；一臺氮氣壓縮器能夠同時向多臺注塑件機提供氣體；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組成，這個電子控制系統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，固定式控制系統最多可以控制4套壓力控制模塊和1套可實現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聯接?？梢苿涌刂葡到y通過標準的Battenfeld Airmould接口與注塑件機的控制系統連接，它也與其他品牌的注塑件機相匹配。 如果氣體只是通過一個Airmould設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的單點壓力控制器，并通過Airmould接口直接與注塑件機聯接。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聯接。 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。帶觸摸屏的可移動式控制系統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設備的UNILOG B4控制系統一起，可進行控制系統安全確認；超過100組的數據設定儲存；可在軟盤上進行外部數據儲存。 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行控制。這些模塊都是尺寸很小、很緊湊的系統，能安裝在距離機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接，氣體壓力通過高精度閥進行控制。不論輸出壓力大小如何，由于壓力控制模塊的特殊設計，可保證壓力控制和壓力監控的絕對精確。 由于在很多應用中，氣體注射只是單點的，因此Battenfeld專門開發了單點壓力控制器（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，也不需要移動式的控制系統。單點壓力控制器的編程是通過一個手持式程序器實現的。一般，每臺注塑件機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的注塑件機兼容外，也與其他品牌的注塑件機兼容。 當使用特殊原料時（例如：有填充料或特殊添加劑，混合型材料，增強型材料等）或者在高熔點的情況下，揮發性氣體物質可能會隨著壓力卸載而釋放，并以液態或固態形式出現。為此，采用高速放氣閥可以減少凝結物的形成。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物的產生，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壓力控制系統具有以下優點： ● 所有的Airmould組成都很緊湊而且已經模塊化； ● 系統可以升級； ● 可與其他品牌的設備兼容，因此比較靈活； ● 由高精度閥控制的壓力調節保證了利用Airmould工藝的穩定性； ● Airmould壓力調節模塊和單點壓力控制模塊的外形尺寸小，結構緊湊，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，并保證最快的響應時間； ● 需要電力及氮氣支持，無需壓縮空氣或液壓系統； ● 簡單、方便的參數設定以及工藝過程檢測； ● 采用高速排氣閥，減少了凝結物的堆積。 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噴嘴的設計適用于通過設備噴嘴注入氮氣，從而使氮氣被注入到塑料原料的內部，同時還可阻止氮氣在注入過程中進入料筒。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）適用于對現有注塑件機的簡單改裝，其主要優點是尺寸緊湊。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，其優點是：結構緊湊而細小；采用側面氣體注射；可通過相應的手段調整刺入深度；當注塑件模具處于開模狀態時，可在不拆除吹針的情況下對其進行清潔。 目前Battenfeld已經開發出了一系列固定式注射吹針，外徑有3mm、5mm和8mm，具有不同的標準長度?？赏嘶厥阶⑸浯滇樣梢粋€可退回吹針控制模塊進行控制，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動氣缸。
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