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顺序注塑成型中的阀针控制技术发展
作者:HEINZ-JURGEN ROTTIG    来源:KUNSTSTOFFE INTERNATIONAL杂志
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顺序注塑工艺—使用阀针的顺序注塑工艺在实际生产中很难掌控,因为它必须要求有长而窄的流道,且无法同时保证表面的光洁度,高端汽车的装饰元件就是这样一个例子,流径往往可能有几米长。德国汽车承包商Gerhardi Kunststofftechnik与热流道生产公司开展合作,成功攻克这一技术难题,他们通过成功控制阀针开关来实现不同材质的交替注塑。

在顺序注塑工艺中往往会使用到阀针,并且是通过控制中心规律运作的,因而应对较长流道情况,多个顺序注塑喷嘴显而易见会比独立控制喷嘴更加高效。这使得注塑压力保持在可承受范围之内,常常发生的熔接痕问题,也可以通过使每个喷嘴充溢于模具得以解决,也就是物料是在料流流过之后才注塑进模具。采用这种工艺,一天可完成一千次顺序注塑。电脑程序可以完美流畅设定整个顺序注塑过程,而毋须另行加工设计,也降低了加工出错率。

位于北莱茵西佛里亚召尔兰特的德国汽车承包商Gerhardi Kunststofftechnik有限公司,接下了奥迪Q7散热器护栅生产的订单,当时外界几乎没有人看好。产品研发总监Drik Kieslich回忆道:“电脑程序显示这仅仅是一个普通的生产过程,普通的生产参数值,没有峰值,也毋须超常设定。”Gerhardi从事汽车行业高端装饰元件注塑生产多年,一直致力于满足客户对内饰元件日益增长的需求,近期新增电镀外饰元件的订单需求。

Gerhardi声名卓著的“亮黑”系列产品,以及超越客户期望的生产服务标准,为其赢得了市场份额。Kieslich说道:“在可视范围以内的A等级表面必须是完美无缺的,无论多么小,它的表面绝对不能有孔和点,光的反射必须能够带来材质的深层质感,”尽管质感是感官的主观感觉,往往无法精确测量并加以数据化,Kieslich强调Gerhardi不会放弃在这方面的努力,不断通过改进A级配件的洁净生产车间来提升品质,从而满足并超越客户需求。在这一工艺中最关键的是次表面抛光加工。

气泡处理工艺

奥迪Q7的散热器装饰护栅外框订单并没有使Gerhardi措手不及,也并非Gerhardi首次采用顺序注塑完成的零瑕疵产品。为了防止气泡残留,Gerhardi采用大型排气内腔来匹配流道,随后电脑程序设定便可“一招制胜”。

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元件电镀完后,质检小组要花一些时间才能检验到之前没有呈现的同一个热集中点,槽糕的是,即便仅有一个点,都无疑直接毁掉了整个元件。Dirk Kislich是一名专业的功能设计师和塑料工程师,他曾负责德国Ludenscheid塑料研究中心的工厂达两年,对注塑工艺了如指掌,他非常自豪Gerhardi为这项工艺的发展树立了业内标杆,“我们非常有信心能够成功控制每个微小的生产环节,瑕疵是不允许出现的,我们需要不断提升自己不断进步,就要对任何瑕疵零容忍。”研究表明气泡瑕疵问题是由于残留在表层下面的空气所造成的,它们经过镀铬槽加热后滞留在软化的塑料表层下。当残留在下游喷嘴流道内的少量空气被物料熔体阻挡,这个问题就会反复出现,在正处于凝固成型阶段的外层形成压缩气泡,而这些气泡只有在再次加热时才会浮现到表层。

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实用工程师Nico Schnebek是Gerhardi下属Ibbenburen工厂的质检负责人,说起实验过程,他回忆说在实验的不同阶段就是一个不断充满希望和希望落空的循环过程。“众所周知,我们一向能够满足客户的需求,所以当你习惯于设备自动运行而毋须人工控制的时候,还真的会让人有点担心发生失误。”他们试图通过调整设备设置来消除气泡,但实验结果总是不稳定,直到最终他们想到一个行之有效的方法—延迟下游注塑喷嘴的喷射时间。

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可是这也会陷入两难,阀门在打开之前会受到强烈的溢流压力,结果就是当阀针开启的时候,系统的压强无法控制在700到1000bar之间,而是往往突然激增至2100bar。工艺是通过系统浮动压力进行调节的,熔体很快就填充满了浇口,然而却又带来新的问题—锯齿压力侧面和外层凝固的分层会在阀门另一边层叠起—这无意使去除瑕疵的成果打了折扣。Nico Schnebek沉思着补充道:“这些表面的变化在镀层后会非常明显。”Dirk Kislich目前是Gerhardi的专利经理兼产品研发总监,他认为这一研究并不是非常成功,他已经下定决心要解决问题的根本,他仔细研究了阀针控制阀门速度的各种可能性,目前和热流道供应商联手共同寻求解决问题的方法。

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Soft-Gate阀针速度控制系统
德国Rodermark热流道生产公司Incoe研发部总监Christian Striegel回忆起与Gerhardi的合作,感慨这是非常好的一次契机,他接到来自Gerhardi 公司的邀请去参观其公司,正值Incoe完成对其Soft-Gate阀针速度控制系统的研发,Gerhardi可以为这项技术提供了一个走出实验室投入市场的最佳机会。这套系统可以解决阀门压力不稳的问题,毋须高昂的成本,而且可以改进提升整个车间系统。Striegele与Kieslich的专家智慧果然撞击出了灵感的火花,他们很快意识到通过控制阀门速度可以消除这一生产过程的失误。

为了证明这一设想的实际操作性,他们制作了一个不对称模具,在模具的一边他们采用传统工艺,另一边则采用Soft-Gate阀针速度控制系统。他们用这种测试两种结果,从而对比两种工艺的稳定可靠性,一档商业电视节目参与了全程直播。Striegel毫不掩饰内心的喜悦,说道:“我们非常高兴能够通过这种简单的方法就攻克了生产难题。”

透明材质需要小心翼翼地处理,不然会出现显而易见的瑕疵
在液压系统中采用Incoe提供的阀针速度控制系统,会延迟喷嘴的开启时间,通常喷嘴运作方式就是每五秒钟开启和关闭。这个过程看似简单,但是却对注塑成果有着很巨大的影响。Kieslich解释道,一方面,熔溢会产生微弱的摆动,快速的喷射会形成涌流,理想的层状喷流会降低涌流的发生,制造交叉连接薄弱的装饰薄片元件时,凝固的外层不会残留额外空间;另一方面,阀针可以提前打开,因为流道会慢慢地充满,而不会产生料流不稳。那么这就对系统内部压强产生了决定性影响,直接将压强从2000bar降至800bar。

在Nico Schnebek描述新的生产流程时,已然是轻松愉悦的心情:“当我们再回到正常生产参数的情况,以往料流不稳的问题已经消除。”流道里不会再有残留的空气,在进料口另一端不会有残积,不会有再次打磨造成的锯齿表面,一切都处于自然流畅的正常运行状态。过去必须要随时为每一批新材料重新调整设置,现在这都已经成为了历史,说起新材质,Nico特别提到:“我们在生产黑色装饰外框时会使用到ABS这种新型的材料,通过使用天然颜色的框架来对其进行加工,同时毋须改变任何系统设置。”

工艺上的“喜新不厌旧”

当被问及未来何时、何地、如何运用Soft-Gate阀针速度控制系统,Dirk Kieslich很快回应道,公司从这项工艺的应用中已经获得了丰富的宝贵经验,在未来进行注塑生产时,也会进一步寻求通过使用排气和冲击系统等新方法来不断改进。但这并不代表Soft-Gate有一天会被弃置不用,Dirk再次对这项工艺在特定生产领域的重要性加以肯定。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/28/2012)
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