膨胀注射为薄壁成型开拓新路 - 文章

膨胀注射为薄壁成型开拓新路

作者：Engel公司来源：PT现代塑料

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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)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/8/2005)


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