CN104552804A - 水辅注塑成型的模具 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种水辅注塑成型的模具，涉及高分子材料成型技术领域的装置，具体是一种水辅助注射成型模具。发明主要包括动模（1a）、定模（1b）、固定在模具上并引入水流的水针机构（3）、限流元件（4a）；其中，动模（1a)和定模（1b）闭合后与水针机构（3）一起形成成型中空制品（6）的型腔（2）、溢料腔（5）、型腔（2）和溢料腔（5）之间的连接通道（4），水针机构（3）的水流输出端位于型腔（2）中，限流元件（4a）设置在型腔（2）和溢料腔（5）之间的连接通道（4）上。发明的优点是，通过在模具型腔和溢料腔之间的连接通道上设置限流元件，减少和消除了制品壁中的缩孔和缩松缺陷，并实现了制品对模具型腔轮廓的充分复制和中空部分。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料成型技术领域的装置，具体是一种水辅助注射成型模具。
技术背景
水辅助注射成型技术，是一种控制流体（水），将其注入制件特定的熔融区域以形成空心的技术。注射熔融热塑性熔体后利用水针向其芯部注射水，水的前沿作用在制件的熔融芯上，从水的前沿到熔体的过渡段，固化了一层很薄的塑料膜，推动聚合物熔体，充填模具型腔以获得中空制品。与气体辅助注塑成型技术相比， 水辅助注射成型具有冷却时间和成型周期更短、产品内表面更光滑、厚度更均匀、生产成本降低、生产效率增加等优势。
但是在水辅成型的中空制品的树脂截面中也非常容易在发现缩孔或缩松缺陷，以及制品在型腔中充填不完全缺陷。这主要是由于气体辅助成型所用的介质（一般为高压氮气）与水辅助注射成型所用的介质（水）的物理特性的区别造成；例如在气体辅助注塑成型时，在高压氮气推动熔胶形成中空时由于氮气的热容量低，中空的内壁不会立即凝固，而是从与模具型腔壁接触的制品外壁向中空内壁冷却，同时由于氮气具有压缩性，即氮气有膨胀压力推动熔胶向模具向型腔壁运动补充收缩和充分填充型腔，即使在完成中空成型后采用高压氮气保压操作也可消除缩松和型腔填充不完全等缺陷；而在采用水辅成型时，由于水的导热率是氮气的40倍，水的热容量是氮气的4倍，中空体的内壁会迅速形成坚硬的固化层，与此同时与模具型腔壁接触的外壁在模具的冷却下也迅速形成坚硬的固化层，但水具有不可压缩性，意味着在流动充填过程中如果没有足够的阻力就不能形成足够的水压来作用在树脂体上，这样就导致在两层坚硬的固化层之间后凝固部分产生缩孔或缩松等缺陷，且不能推动未凝固熔胶完全充填型腔中的薄壁结构。
在授权专利申请201210010667.0《热塑性树脂中空制品的成型方法》中，本发明人提出在熔胶填充过程中采用高压气体反向加压的方法来解决水辅成型中所存在的缩孔等问题，虽然有很好的效果，但在实施过程中发现对模具型腔的密封要求较高，实施成本较高等不足。
发明内容
本发明目的是根据上述现有水辅成型中空制品所存在的不足，提供了一种模具装置，使得水辅成型中空制品质量更高。
本发明至少包括动模1a、定模1b、固定在模具上并引入水流的水针机构3、限流元件4a；其中，动模1a和定模1b闭合后与水针机构3一起形成成型中空制品6的型腔2、溢料腔5、型腔2和溢料腔5之间的连接通道4，水针机构3的水流输出端位于型腔2中，限流元件4a设置在型腔2和溢料腔5之间的连接通道4上。
本发明的优点是，通过在模具型腔和溢料腔之间的连接通道上设置限流元件，减少和消除了制品壁中的缩孔和缩松缺陷，并实现了制品对模具型腔轮廓的充分复制和中空部分。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2使用本发明填充熔融热塑性树脂示意图；
图3本发明中限流元件放大图；
图4本发明中限流元件放大图；
图5使用本发明向熔融树脂体中注水示意图；
图6使用本发明开模前状态示意图；
图7使用本发明后加工及中空制品示意图。
具体实施方案
如图1-7示意，图中的标号分别表示：1 - 模具、1a – 定模、1b – 动模、2 - 模具型腔、3 - 水针机构、4 – 连接通道、4a – 限流元件、5 - 溢料腔、6 – 中空制品、6b – 制品溢料腔端工艺余料、6c – 制品的外部固定连接结构 、7 - 水、8 - 浇口、8a - 浇道系统、9 - 喷嘴。
如图7所示的本具体实施方案中试制的一种中空制品6，所用树脂材料为尼龙66+30%玻纤增强（PA66+30%GF），树脂密度为1.35g/cm3，其中，该水管外径为20mm，期望的中空管内径为15mm±0.5mm。图1所示为按照本发明的技术方案制作的一套注塑成型模具的结构布置，包括动模1a、定模1b、水针机构3、限流元件4a等；水针机构固定在定模上，并与自制的水辅控制器连接，以能够按照所期望的水速和体积向型腔中的树脂体中注入水。当动模和定模闭合后与水针机构一起形成了模具型腔2、溢料腔5、连通型腔2和溢料腔5的连接通道4；水针机构的水流输出端位于型腔2中，当向型腔中注入熔融热塑性树脂后，该水流输出端将被熔胶完全包覆；为形成所需要的制品中空部分，水针机构的水流输出端和连接通道4在型腔2中分别布置在所成型制品中空部分两端相对应的位置或对应的引导段上。对于本实施例所生产的中空管制品6，由于对中空管两端的形状和通径有较严格的要求，由水针机构的水流输出端可直接成型中空管其中的一个端头，但中空管的另一端需要增加引导段以将水柱导出才能形成所要求的内径，该引导段可以视为模具型腔2的一部分。开设的连接通道4与该引导段连接，这样就将模具型腔2和溢料腔5连通。当注塑成型完毕，开模后切除引导段及后续连接通道和溢料腔中材料即图7中所示的工艺余料6b及浇口后就可获得最终中空管制品。
为保证完整成型中空管制品6的外部固定连接结构6c以及制品内部的致密性，模具在连接通道4上设置了限流元件4a；限流元件4a可以直接在模具中的型腔2和溢料腔5之间的连接通道4上开设出来，如图3所示；限流元件也可以是可更换的镶嵌式限流元件块，安装在连接通道4上，如图4所示；为了对在型腔中的熔融树脂建立起充分的压力，限流元件4a的通径至少小于期望的中空管通径的1/3，优选小于期望中空管通径的1/4。为减少在调整限流元件通径时的工作量，采用可更换的镶嵌式限流元件块将更方便。图2、图5至图7示意了成型过程中的几个步骤；具体成型方法如下：
闭合模具，使水针机构3处于关闭位置；向模具1的型腔2中注入预定体积的熔融热塑性树脂，所注入的熔融热塑性树脂体积能够充分填充模具型腔2，最多填充至限流元件4a的入口，已避免在注水之前限流元件被凝固的树脂堵塞；在完成向模具1的型腔2中填充预定体积的熔融热塑性树脂的同时或延迟预定时间，打开水针机构3并按预先设定的体积流速和注入体积向型腔2中的熔融热塑性树脂体中注入水7，推动芯部未凝固的热塑性树脂通过限流元件4a进入到溢料腔5，与此同时，在限流元件4a的作用下，在型腔2中的熔融热塑性树脂体中建立充分的压力，使树脂能充分复制模具型腔；在完成向型腔2中的树脂体中注入预定体积的水后，停止注水，并通过水的自重或通过压缩气体将冷却凝固后中空制品中的水排出；开模取出制品。将取出的中空树脂体用机器或工具进行后续加工将工艺余料6b及浇口切除，获得中空制品6。在本实施例中，本发明人根据上述方案，根据热塑性树脂（PA66+30GF）的物性，将动模1a和定模1b的温度设定和控制在100℃，水的温度控制在70℃，针对限流元件4a孔径大小进行了对比试验，通过解剖检查制品壁中的缩孔和缩松等缺陷以及制品中空孔的状态。试验结果如表1所示。
表1 限流元件尺寸对比试验
由表1的结果可以看出，设置限流元件和选择限流元件的通径大小，利于制品成型并获得均匀的中空流道，并减少和消除制品缩孔缩松等缺陷的出现。
虽然以上已经参照附图对按照本发明目的的构思作了详尽说明，但本领域技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，而这种改进和变换仍然应当属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.水辅注塑成型的模具，其特征是，主要包括动模（1a）、定模（1b）、固定在模具上并引入水流的水针机构（3）、限流元件（4a）；其中，动模（1a)和定模（1b）闭合后与水针机构（3）一起形成成型中空制品（6）的型腔（2）、溢料腔（5）、型腔（2）和溢料腔（5）之间的连接通道（4），水针机构（3）的水流输出端位于型腔（2）中，限流元件（4a）设置在型腔（2）和溢料腔（5）之间的连接通道（4）上。
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