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1、特殊注塑工艺在汽车工业中的应用及发展注射模塑是生产汽车用塑料件的最重要的技术"大多数塑料件如风扇叶片!反光镜罩!空气分配器等等,都是用普通注射方法生产的"但也有很多产品是用特殊的注射方法来生产的,例如汽车保险杠!吸油管等"有些产品及其相应的生产技术已经相当成熟,有些则已经渡过了研究开发时期,开始进入批量生产阶段,也有些刚刚处在研发阶段"本文即根据产品和技术的发展程度,对汽车用塑料注塑件的生产方法和发展趋势进行分类介绍[1],它代表了当今国外汽车用塑料注塑件生产方法的最新现状"1成熟的工艺有些早期开发
2、用来生产汽车用塑料件的/特殊0生产技术已经完全成熟,成为了几乎是/标准化0的批量生产工艺"代表性的产品有保险杠!气囊!离合器踏板等,相应的生产工艺分别是挤注!双组分注塑!气体辅助注塑"这类产品在欧洲市场已近饱和状态"但双组分注塑和气体辅助注塑这两种方法仍然方兴未艾,在其它塑料制品的生产中发挥着重要的作用"在我国,汽车保险杠的生产已经完成了国产化的过程,而双组分注塑和气体辅助注塑仍然处在应用的初期阶段"气体辅助注塑是一种生产具有中空部位的注塑件的方法"其原理是:将一定量的熔体注入型腔后,将压缩空气注入
3、熔体中心,然后熔体在压缩空气的作用下充满型腔"气体辅助注塑具有充模压力低!制品内应力低!表面光洁等优点"理论上,可以在制品的不同部位实现任意多个中空结构"只需要配备压缩空气装置,并在模具上设置相应的注气口,就可以使用普通的收稿日期:2001O01O08注塑机实现气体辅助注塑"最近,德国亚琛工业大学的塑料加工研究所开发了水辅助注塑[2],这是气体辅助注塑的进一步发展"由于气体的热容量小!导热性差,气体辅助注塑时,制件相当于单面冷却,因而其成型周期往往比普通注塑更长"开发水辅助注塑的目的在于缩短生产厚中
4、空制件的生产周期,与气体辅助注塑相比,水冷却的效果好,可大大缩短冷却时间"水辅助注塑方法和原理与气体辅助注塑基本相同,只是用水代替气体注入熔体中心"其工艺过程是:先将熔体注满型腔,经短暂保压后,将水注入熔体中心,在水的压力下,制件中心的熔体倒流回注射系统,经过一段时间保压后,即可以减压将水排出制件"排水所需的压力可以由水的蒸发所产生,或者通过加入水中的碳酸的蒸发所产生"在注塑直径为30mm的PP中空制件的比较试验中发现,水辅助注塑的冷却时间比气体辅助注塑减少了75%[3]"另外,气体辅助注塑的新发展
5、是外气压辅助注塑"在这种技术中,所用的设备与原先的气体辅助注塑类似,但气体作用在熔体的外部"即在熔体充满整个型腔后通过设置在型腔表面的气体喷嘴将气体引入,气体的压力高达30MPa,代替保压压力作用到制件的一个表面"这种压力通过已经凝固的表面作用到仍然呈流动状态的制件内部,后者将压力均匀传递到制件的各个部位,从而避免了制件的另一面(即好的一面)的收缩凹痕的发生[4]"2成长期的产品和技术成长期的产品有汽车吸油管!带织物饰面的内饰件和前灯散射罩和车身表面部件等,相应的生产工艺技术分别是可熔型芯技术!注塑
6、复合技术和洁净生产2.1可熔型芯技术可熔型芯技术[5]是利用低熔点的金属作为注塑模具的型芯来生产形状复杂中空注塑件的技术"这种型芯状复杂中空注塑件的内部尺寸要求精确!表面要求光洁,是无法用通常的方法来实现的"可熔型芯技术的一般工艺过程如下:用低熔点金属浇铸型芯注塑熔化型芯清洁制件制品这种技术的关键是解决塑料!型芯材料!模具和将型芯熔化所用介质的相互影响,必须保证:1)塑料注射时型芯不得发生熔化;2)作型芯的金属的熔体以及用来熔化型芯的介质不会腐蚀塑料;3)在熔化型芯的温度下,制件不会发生变形"下面从
7、几个方面对技术关键做简要介绍"塑料品种,目前仅仅在尼龙66的可熔型芯注塑方面积累了一定的经验,对其他材料则知之甚少"初步的试验研究表明,尼龙6!PBT!PET!PPE!PVDF!PPA等也适合于可熔型芯注塑"型芯材料,一般采用低熔点的锌-铋合金做型芯材料,其熔点约为138e"注塑时防止型芯熔化,众所周知,尼龙66的熔点约为260e,这虽然保证了制品脱模后便于将型芯熔化,但给注塑时防止型芯熔化却造成了一定的难度"在浇口处的型芯特别容易发生熔化现象,因为浇口处不断有热的熔体将热量带给型芯,因此应避免将浇
8、口设置在可熔化的型芯处,而应该让熔体首先接触钢制的模具部分"此外,如果熔体传给型芯的热量超过了型芯本身的吸热能力(直到熔点的热容量),则型芯就会完全软化甚至熔融成为液体"可以从理论上定义一个熔化因子AI来估计熔化的危险性:AI=QpQc#$HpCc(Tmelt-T0)式中Qp)))聚合物密度Qc)))型芯密度$Hp)))聚合物的热晗差Cc)))型芯的比热Tmelt)))熔体温度T0)))型芯的熔点AI越大,则型芯的壁厚与制件的壁厚之比也应该越大,从而避免型芯过热"脱模
