對于塑料制品設(shè)計(jì)者來說，模腔內(nèi)部壓力是令他們頭痛的“一號敵人”由于壓力的存在，模具會(huì)由于受熱而變形，甚至某些部件也會(huì)因此而斷裂。如何來更好地解決這一問題呢？

　　3D Shapes公司主席兼設(shè)計(jì)顧問Mark Howards認(rèn)為，氣體輔助系統(tǒng)可以解決壓力的問題。事實(shí)上，氣體輔助系統(tǒng)可以自動(dòng)糾正很多由于模腔內(nèi)部壓力引起的問題。借助于對目標(biāo)的有限元分析技術(shù)，氣體輔助系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成一個(gè)非常精確的氣體輔助系統(tǒng)組件。Howards采用Moldflow軟件完成了對上述組件的分析，分析結(jié)果表明，這些組件可以有效克服由于模腔內(nèi)壓力的存在而產(chǎn)生的一系列問題。

原理

　　事實(shí)上，在模制品的生產(chǎn)中一定會(huì)產(chǎn)生壓力。一般說來，模腔內(nèi)的壓力產(chǎn)生于微小的收縮，并且它的影響是累加的，這種累加效應(yīng)最終將會(huì)導(dǎo)致次品的產(chǎn)生。Howards解釋說，通常當(dāng)部件第一次從模具中被取出時(shí)，能夠抵制模內(nèi)壓力對制品結(jié)構(gòu)的影響。塑料制品只有在高溫的情況下才會(huì)引起微小的形變或者產(chǎn)生裂紋。在實(shí)際應(yīng)用中，所有的模參數(shù)都會(huì)引起微小的形變，從而產(chǎn)生模內(nèi)壓力。當(dāng)這些力一起作用于同一部件時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很大的額外應(yīng)力。作用于部件上的力導(dǎo)致了壓力的產(chǎn)生。當(dāng)壓力很小時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。但是如果壓力足夠大，模內(nèi)壓力就變成了一個(gè)必須要考慮的因素，因?yàn)樗屯饬Φ穆?lián)合作用將超過制品所能承受的最大值，最嚴(yán)重的后果是導(dǎo)致產(chǎn)品的斷裂。

氣體輔助的分析

　　1、改進(jìn)后的熔點(diǎn)

　　首先，抵抗壓力的氣體輔助系統(tǒng)采用了改善流動(dòng)性的方法。如果能夠應(yīng)用大型導(dǎo)流桿設(shè)計(jì)，那么這種成型過程就會(huì)更加理想化，因?yàn)檫@些導(dǎo)流桿會(huì)成為很好的氣體通道。

　　氣體通道也可以開在一些不明顯的部位，比如肋部或一些交匯點(diǎn)處。傳統(tǒng)的導(dǎo)流桿由于不夠大，無法提供足夠的流動(dòng)性。因此，新的設(shè)計(jì)是在一個(gè)交匯點(diǎn)設(shè)有2、3個(gè)氣體通道。對于大型的零件，在其拐角處的氣體通道對于熔點(diǎn)的改善會(huì)有更大的作用。

　　氣體輔助系統(tǒng)也可能改變澆注口的數(shù)量和融合線。這是因?yàn)闈沧⒖谠缴?，其熔點(diǎn)曲線越接近。這也是影響原料澆注方式和融合強(qiáng)度的一個(gè)因素。

　　2、降低澆注壓力

　　通過多路澆注，氣體輔助系統(tǒng)有助于降低制品成型所必須的壓力。首先，導(dǎo)流桿提供了一個(gè)無阻力的通道。在測試中，采用傳統(tǒng)方式需要的最大注射壓力為7800psi，而新方法只要5300psi。其次，這些氣體會(huì)填滿空洞，從而使零件在注塑過程中達(dá)到了最大的注射壓力和最大的投影面積，因此氣體輔助系統(tǒng)則有利于減小注射壓力和投影面積。

　　投影面積的減少是由于樹脂注射量的減少，而鎖模力是由注射壓力和投影面積的乘積確定的。由于完全注滿模腔所需要的注射壓力通常是最大壓力的25%，所以在這個(gè)例子中，注滿所用的氣壓是1500psi，這使鎖模力從175t降到了75t。

　　3、降低剪切力

　　高剪切力將引起聚合物大分子鏈更大的取向，這會(huì)影響到最終制品的表面光潔度，并且會(huì)加大由于熱變形而產(chǎn)生的收縮。如果提供了低阻力的氣體通道，則氣體輔助系統(tǒng)可以有效地降低剪切力。

　4、填充壓力

　　一個(gè)傳統(tǒng)的模塑制品往往還會(huì)受到相當(dāng)大的填充壓力。在傳統(tǒng)成型工藝中，它通常占最大注射壓力的80%。而在氣體輔助系統(tǒng)中，它只占最大注射壓力的25%。氣體注射可以在注塑的結(jié)束階段或者快速注塑的開始階段進(jìn)行。當(dāng)氣體進(jìn)入零件后，它會(huì)找到阻力最小的路徑，然后擠壓原料直到所有的空間都被完全充滿。在這個(gè)過程中，氣體會(huì)在產(chǎn)生填充壓力的點(diǎn)和需要填充壓力的點(diǎn)之間建立最短的傳遞路徑。使用氣體輔助系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)零件的氣體進(jìn)口和被填充的部分之間已經(jīng)冷卻凝結(jié)時(shí)，填充還可以繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)闅怏w提供了原料的通路。

　　因此，應(yīng)用氣體輔助系統(tǒng)，使得填充壓力更低，填充路徑更短，同時(shí)延長了原料可流動(dòng)的時(shí)間。并且，氣體輔助系統(tǒng)還可以消除零件核心的細(xì)小裂紋。

　　5、更均衡的溫度

　　在逐漸變冷的過程中，由氣體輔助系統(tǒng)生產(chǎn)的零件會(huì)更快填充滿。對于大型零件來說，這種注塑速度上的優(yōu)勢會(huì)對制品不同部分之間的溫度差產(chǎn)生很大的影響。在傳統(tǒng)的模制品中，溫度高的部分會(huì)產(chǎn)生較大的收縮，從而擠壓已經(jīng)冷卻的部分。氣體輔助可以在制品內(nèi)部造成比較大的空洞，從而減少冷熱部分之間的溫度差。這些空洞可以使產(chǎn)品不僅僅從外部冷卻，氣體通道同樣可以起到冷卻的作用。所以在注塑結(jié)束后，制品整體的溫度將比較均衡，從而改善了產(chǎn)品的質(zhì)量。對于塑料制品設(shè)計(jì)者來說，模腔內(nèi)部壓力是令他們頭痛的“一號敵人”。由于壓力的存在，模具會(huì)由于受熱而變形，甚至某些部件也會(huì)因此而斷裂。如何來更好地解決這一問題呢？


　　3DShapes公司主席兼設(shè)計(jì)顧問MarkHowards認(rèn)為，氣體輔助系統(tǒng)可以解決壓力的問題。事實(shí)上，氣體輔助系統(tǒng)可以自動(dòng)糾正很多由于模腔內(nèi)部壓力引起的問題。借助于對目標(biāo)的有限元分析技術(shù)，氣體輔助系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成一個(gè)非常精確的氣體輔助系統(tǒng)組件。Howards采用Moldflow軟件完成了對上述組件的分析，分析結(jié)果表明，這些組件可以有效克服由于模腔內(nèi)壓力的存在而產(chǎn)生的一系列問題。

原理

　　事實(shí)上，在模制品的生產(chǎn)中一定會(huì)產(chǎn)生壓力。一般說來，模腔內(nèi)的壓力產(chǎn)生于微小的收縮，并且它的影響是累加的，這種累加效應(yīng)最終將會(huì)導(dǎo)致次品的產(chǎn)生。Howards解釋說，通常當(dāng)部件第一次從模具中被取出時(shí)，能夠抵制模內(nèi)壓力對制品結(jié)構(gòu)的影響。塑料制品只有在高溫的情況下才會(huì)引起微小的形變或者產(chǎn)生裂紋。在實(shí)際應(yīng)用中，所有的模參數(shù)都會(huì)引起微小的形變，從而產(chǎn)生模內(nèi)壓力。當(dāng)這些力一起作用于同一部件時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很大的額外應(yīng)力。作用于部件上的力導(dǎo)致了壓力的產(chǎn)生。當(dāng)壓力很小時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。但是如果壓力足夠大，模內(nèi)壓力就變成了一個(gè)必須要考慮的因素，因?yàn)樗屯饬Φ穆?lián)合作用將超過制品所能承受的最大值，最嚴(yán)重的后果是導(dǎo)致產(chǎn)品的斷裂。

氣體輔助的分析

　　1、改進(jìn)后的熔點(diǎn)

　　首先，抵抗壓力的氣體輔助系統(tǒng)采用了改善流動(dòng)性的方法。如果能夠應(yīng)用大型導(dǎo)流桿設(shè)計(jì)，那么這種成型過程就會(huì)更加理想化，因?yàn)檫@些導(dǎo)流桿會(huì)成為很好的氣體通道。

　　氣體通道也可以開在一些不明顯的部位，比如肋部或一些交匯點(diǎn)處。傳統(tǒng)的導(dǎo)流桿由于不夠大，無法提供足夠的流動(dòng)性。因此，新的設(shè)計(jì)是在一個(gè)交匯點(diǎn)設(shè)有2、3個(gè)氣體通道。對于大型的零件，在其拐角處的氣體通道對于熔點(diǎn)的改善會(huì)有更大的作用。

　　氣體輔助系統(tǒng)也可能改變澆注口的數(shù)量和融合線。這是因?yàn)闈沧⒖谠缴?，其熔點(diǎn)曲線越接近。這也是影響原料澆注方式和融合強(qiáng)度的一個(gè)因素。

　　2、降低澆注壓力

　　通過多路澆注，氣體輔助系統(tǒng)有助于降低制品成型所必須的壓力。首先，導(dǎo)流桿提供了一個(gè)無阻力的通道。在測試中，采用傳統(tǒng)方式需要的最大注射壓力為7800psi，而新方法只要5300psi。其次，這些氣體會(huì)填滿空洞，從而使零件在注塑過程中達(dá)到了最大的注射壓力和最大的投影面積，因此氣體輔助系統(tǒng)則有利于減小注射壓力和投影面積。

　　投影面積的減少是由于樹脂注射量的減少，而鎖模力是由注射壓力和投影面積的乘積確定的。由于完全注滿模腔所需要的注射壓力通常是最大壓力的25%，所以在這個(gè)例子中，注滿所用的氣壓是1500psi，這使鎖模力從175t降到了75t。

　　3、降低剪切力

　　高剪切力將引起聚合物大分子鏈更大的取向，這會(huì)影響到最終制品的表面光潔度，并且會(huì)加大由于熱變形而產(chǎn)生的收縮。如果提供了低阻力的氣體通道，則氣體輔助系統(tǒng)可以有效地降低剪切力。

　4、填充壓力

　　一個(gè)傳統(tǒng)的模塑制品往往還會(huì)受到相當(dāng)大的填充壓力。在傳統(tǒng)成型工藝中，它通常占最大注射壓力的80%。而在氣體輔助系統(tǒng)中，它只占最大注射壓力的25%。氣體注射可以在注塑的結(jié)束階段或者快速注塑的開始階段進(jìn)行。當(dāng)氣體進(jìn)入零件后，它會(huì)找到阻力最小的路徑，然后擠壓原料直到所有的空間都被完全充滿。在這個(gè)過程中，氣體會(huì)在產(chǎn)生填充壓力的點(diǎn)和需要填充壓力的點(diǎn)之間建立最短的傳遞路徑。使用氣體輔助系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)零件的氣體進(jìn)口和被填充的部分之間已經(jīng)冷卻凝結(jié)時(shí)，填充還可以繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)闅怏w提供了原料的通路。

　　因此，應(yīng)用氣體輔助系統(tǒng)，使得填充壓力更低，填充路徑更短，同時(shí)延長了原料可流動(dòng)的時(shí)間。并且，氣體輔助系統(tǒng)還可以消除零件核心的細(xì)小裂紋。

　　5、更均衡的溫度

　　在逐漸變冷的過程中，由氣體輔助系統(tǒng)生產(chǎn)的零件會(huì)更快填充滿。對于大型零件來說，這種注塑速度上的優(yōu)勢會(huì)對制品不同部分之間的溫度差產(chǎn)生很大的影響。在傳統(tǒng)的模制品中，溫度高的部分會(huì)產(chǎn)生較大的收縮，從而擠壓已經(jīng)冷卻的部分。氣體輔助可以在制品內(nèi)部造成比較大的空洞，從而減少冷熱部分之間的溫度差。這些空洞可以使產(chǎn)品不僅僅從外部冷卻，氣體通道同樣可以起到冷卻的作用。所以在注塑結(jié)束后，制品整體的溫度將比較均衡，從而改善了產(chǎn)品的質(zhì)量。