外部气体辅助注射成型制品加强筋表面凹痕实验分析.doc

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1、优选外部气体辅助注射成型制品加强筋表面凹痕实验分析肖清武，柳和生，黄益宾，余忠1.大学聚合物成型研究室２．师学院，省塑料制备成型重点实验室摘要：通过外部气体辅助注射成型（ＥＧＡＩＭ）工艺对不同加强筋所造成的平板表面凹痕深度进行实验研究。单因素实验揭示了模具温度、熔体温度、注气延迟时间、注气压力及注气保压时间对不同加强筋制品表面凹痕具有不同程度的影响；正交实验发现，注气延迟时间与注气压力是影响制品表面凹痕的主要因素；在工艺参数最佳化的ＥＧＡＩＭ中，与制品厚度比高达１．５的加强筋造成的凹痕深度（１．３μｍ）小于传统注塑成型中比值为０．６所造成的凹痕深度（２．３μｍ），表明ＥＧＡＩＭ优化工艺能有

2、效改善较大厚度加强筋所造成的表面凹痕、提高制品设计自由度。关键词：外部气体辅助注射成型；凹痕；加强筋；正交实验前言随着人们对３Ｃ注塑制品要求越来越轻、薄、宽，且还要具有良好的力学性能以及完美的表面质量，这就对注射成型技术提出了更高的挑战。针对具有加强筋的宽薄平板制品，在加强筋不允许设置气道的条件下，采用外部气体辅助注射成型（ＥＧＡＩＭ）可以满足人们对于３Ｃ制品的要求。ＥＧＡＩＭ是相对部气体辅助注塑成型（ＧＡＩＭ）而言的一种先进的注射成型技术，不同于部气体辅助注塑过程中将气体注入熔体部，ＥＧＡＩＭ是将气体加压在塑料制件表面与型腔之间的规定区域。相对于传统注射成型（ＣＩＭ），该技术的应用可提高

3、制品表面质量、降低注射压力与锁模力、缩短成型周期、减轻制品质量、提高制品设计自由度，近年来受到了广大学者的关注。设置加强筋的注塑制品在其表面对应位置处会12/12优选出现明显的加强筋表面凹痕，为了避免在制品表面出现凹痕，ＣＩＭ中加强筋的厚度与平板厚度的比值通常设置为０．５～０．７５。目前，对于ＣＩＭ与ＧＡＩＭ制品表面凹痕的形成和消除已有比较成熟的研究，ＣＨＥＮ等设置带不同加强筋的平板，实验证明ＥＧＡＩＭ能有效消除凹痕，并分析了注气工艺对制品收缩率的影响。少飞等探讨了ＥＧＡＩＭ中各工艺参数对加强筋所造成表面凹痕的影响规律。但关于不同厚度特别是突破常规设置比值的加强筋所造成的凹痕的研究罕见报道

4、，对ＥＧＡＩＭ工艺参数优化也缺乏系统分析。本文通过设计不同厚度比例（最大值为１．５）的加强筋宽薄平板，基于自主研发的外部气体辅助注塑设备及模具，先采用单因素法对ＥＧＡＩＭ中表面凹痕深度进行实验分析，然后以此为基础设计正交实验对表面凹痕深度进行分析优化，最后对最佳化工艺参数ＥＧＡＩＭ制品与ＣＩＭ制品进行比较分析。１实验部分１．１主要原料丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ＡＢＳ），ＰＡ－７２７，熔体流动速率（ＭＦＲ）为４．６ｇ／１０ｍｉｎ，收缩率为０．４％，密度为１．０４ｇ／ｃｍ３，中国某某奇美实业股份某某。１．２主要设备及仪器注塑机，ＪＸ－７６０ＫＡ，金星塑料机械；表面粗糙度及轮廓测量仪，ＳＶ－

5、Ｃ３２００Ｓ４，Ｍｉｔｕｔｏｙｏ公司；气体控制系统，气体通过透气钢柱体注入型腔，气缸和透气柱体装配在模具上，中拓机械某某公司；模具自制，采用镶拼结构以便更换型腔，实验设计平板长１６０ｍｍ、宽８０ｍｍ、厚（Ｔ）２ｍｍ，带８个不同壁厚的加强筋（分别为０．６Ｔ＝１．２ｍｍ，０．８Ｔ＝１．６ｍｍ，１．０Ｔ＝２．０ｍｍ，１．１Ｔ＝２．２ｍｍ，１．２Ｔ＝２．４ｍｍ，１．３Ｔ＝２．６ｍｍ，１．４Ｔ＝２．８ｍｍ，１．５Ｔ＝３．０ｍｍ），为了防止发生气体侧漏，在平板的边缘采用矩形结构，高度为６．０ｍｍ、宽为４ｍｍ，如图１所示，以Ａ－Ａ与Ｂ－Ｂ位置的表面质量作为分析对象。12/12优选2表面凹痕深度的单因素实

6、验与结果分析为了研究不同ＥＧＡＩＭ工艺参数对带不同厚度加强筋的平板制品凹痕的影响，基于表１的基本工艺参数条件设置，改变其中一个工艺参数，即利用单因素实验法对０．８Ｔ、１．０Ｔ、１．２Ｔ、１．３Ｔ、１．４Ｔ、１．５Ｔ加强筋所造成的表面凹痕深度进行分析比较。２．１模具温度的影响由图２可知，随着模具温度的升高，产品表面凹痕深度都有明显的下降趋势；当模温为６０℃时，６种不同厚度的加强筋造成的表面凹痕深度在１～１０μｍ，加强筋厚度１．２Ｔ以下所造成的表面凹痕深度可减少至４μｍ以下；而当模温从６０℃升至７０℃12/12优选时，制品表面（特别是加强筋与产品厚度比为１．２以下所对应的）凹痕深度变化趋势趋于

7、平缓。这是因为高温熔体注入型腔，当模具型腔温度偏低时，熔体会快速冷却，形成较厚的冷凝层，使得气体保压时无法有效地传递压力推挤熔体补偿加强筋背面收缩所形成的凹痕；而当模具温度较高时，熔体的冷却速度会变慢，冷凝层较薄，从而使得在气体保压阶段气体压力能更有效地推挤熔体弥补制品表面缩痕。２．２熔体温度的影响从图３可以看出，熔体温度从２００℃提高到２２０℃时，制品表面凹痕深度并没有太大的变化，加强筋厚度１．３Ｔ以下对应的表面凹痕深