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膨胀注射为薄壁成型开拓新路刚玉砂轮

时间:2022年12月13日

膨胀注射为薄壁成型开拓新路

膨胀注射为薄壁成型开拓新路 2011: Engel新近推出一种薄壁注射成型技术:其注射成型的一款手机电池壳只有0.17mm厚,流动路径长度为30mm。流路长度与壁厚的比值高达200:1,这样的比例用以往的高速注塑机加工是难以想象的。如今,采用Engel标准的全电机就可以成型。其模具为一模四腔,成型周期为4.9s,可以保证制件精度并具有良好的重复精度。这一令人惊奇的技术正是ENGEL X-MELT膨胀注射加工技术(expansion injection moulding process)。

X-MELT膨胀注射成型技术特别适于微型薄壁制件加工(相片提供Photo Courtesy:Engel)

特殊热流道配合全电机驱动膨胀注射加工过程采用经高压预压缩的熔体自膨胀实现高速注射,大约在29000psi的压力下熔体被压缩10%。该设备在充模时并不需要普通注塑机的螺杆前移过程。X-MELT充模过程是:当针阀打开后,受压熔体急剧膨胀,从而迅速充满模腔。整个充模过程只有几分之一秒。由于这一注塑技术具有极高的前端速度,所以特别适用于一般高速注射机难以实现的薄壁、长流路的精密制件成型。如今,X-MELT技术已可以配备热流道系统实现多腔成型,正如Engel在K2004展示的一样。要保证多型腔制件优异的一致性,最重要的就是必须保证各个型腔充模过程完全同步。Engel的设计工程师与Mold-Master的热流道专家一道通过优化热流道设计,确保所有针阀完全同步打开(通过一个单板机构连接所有针阀以实现同步动作)。事实证明,对每个针阀单独控制难以满足膨胀注塑成型过程的同步加工需要。使用X-MELT加工的另一个必要条件是螺杆驱动必须采用机电系统驱动,以保证每次预压缩熔体的体积绝对恒定,保证机器具有良好的重复精度。全电动ENGEL E-MOTION注射机正好可以满足这一要求。该系统可以允许螺杆沿轴向移动到任何需要的位置,并且在熔体压缩或膨胀过程均能精确的保持这一位置。普通的液压注射机难以实现这样高的定位精度,熔体、螺杆与液压系统的最佳平衡是实现重复准确定位的关键。X-MELT技术可以说是液压蓄能薄壁注塑技术的延伸,其成型过程中压缩和射胶完全分离,因而可以更好地实施加工过程控制,更易于保证制品加工精度以及重复精度。而且,膨胀注射成型过程具有比液压蓄能系统更显着的能量平衡效果,整个加工过程既没有无效的批量物料加速,也不需要动力推动整个液压系统运作。高精度规模化生产技术ENGEL X-MELT通过相应的改进加工过程,得以实现更高的成型精度,尤其是对小制件更为显着。典型的射胶量范围从20g到0.1g,典型的壁厚范围为0.8mm到0.1mm(流路长/壁厚可以达到400:1)。X-MELT技术可以适应多种工程热塑性塑料的加工,包括PC、PBT、LCP、PA、POM、ABS/PC等。K2004上Engel展出的配备这一技术的设备已经交付南韩Samjin公司,该公司是三星公司的一个配套供应商。该设备将用于一款手机超薄电池的大批量生产。所用的注射机为ENGEL E-MOTION 200/55全电动注射机,锁模力550kN。制件脱模采用ENGEL ERS-1系列高速机械手。脱模后再由ENGEL ERC 23/1-FH线性机械手完成堆叠。X-MELT技术回顾X-MELT技术的开发源于Engel对高速注塑机的研究过程。Engel的研究人员经过测试发现,当螺杆速度高达1000mm/s或更高时,需要相当大的能量,而熔体前端所能达到的速度则只有螺杆移动速度的1/10。高的注射压力产生的能量大部分为无效的熔体压缩所吸收。在某些高速试验中,甚至发现螺杆的行程已经完成,而熔体还几乎没有移动。Engel得出结论:既然型腔充满的关键是熔体前端速度,就未必需要高的螺杆移动速度。如果为注射模具配备一个可以承受足够高压力的阀浇口(14000-29000psi甚至更高),就可以首先把螺杆推进到注射位置对熔体预压缩。然后,当阀浇口打开后,熔体就会自行膨胀而充满模腔。因此,Engel开发出了X-MELT技术。其充模能量只需要正常情况下的1/3-1/5。并且,简化了注射速度与保压过程的确定。需要说明的是,X-MELT技术需要针对特定的材料根据压力—体积—温度关系进行调试以确定最佳的螺杆预压缩位置。此前,Engel与其他同行曾经应用过类似的预压缩技术,当时采取的方法为延迟阀浇口打开的时间来实现压缩。X-MELT与之不同之处在于,预压缩到一个固定的位置,并且在熔体膨胀过程中螺杆保持固定位置不动。Engel公司针对X-MELT技术进行了大量的实验比较,以下为典型的几种:Engel将X-MELT技术用于注射ABS/PC手机电池盒(3.2g,两腔),充模时间60毫秒,经过34800psi预压缩。部件重量的变化量不到标准蓄能注射机的一半。Engel还对于一个壁厚在0.4-0.5mm的四腔3.2g电池盒与标准蓄能设备进行比较。熔体在34825psi下预压缩,充模时间60毫秒;传统的蓄能式注射机充模时间为80毫秒,注射速度为1000mm/s。X-MELT注塑件的尺寸变化为±0.03%,而蓄能注射的压力为±0.07%。在另一次演示中,该技术用于成型一个计算器的PBT键盘架,一模两腔,单件重量为8-9g,测试尺寸为79×63mm×0.8mm(厚)。经过29000-36000psi的预压缩,采用一种特殊的针型阀浇口以及潜伏浇口设计,充模周期为40-50毫秒。多次测试表明,这一技术比较适合重量在50g以下的微型制件,如电子连接器等。对于多腔加工而言,熔体预压缩与型腔距离越短越好,以避免不必要的压力损失,因而采用适应高压力的热流道系统更有利于此系统发挥作用。这成为Engel与Mold—Master合作推出ENGEL X-MELT注射成型技术的根本动力。随着制件精度要求的不断提高,Engel更把高精度微型制件进一步小型化,将微型制件的范围缩小到20g以下。(end)

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