CN105014079A - 一种用于增加陶瓷、金属成型制品密度的注塑成型方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于增加陶瓷、金属成型密度的注塑成型方法及系统，包括：入料口；连接入料口的填充装置，接收并加工原料并将原料注入模具中；连接填充装置的模具，用于注塑填充；连接模具的温控模块，温控模块包括发热片和冷水泵，为模具的模芯加热或制冷；连接模具的锁模装置，控制模具的打开和关闭程度；连接模具的测温模块，检测模具内的模芯的实时温度；安装到模具的压力传感器，检测模具的模腔内的实际压力值；分别连接填充装置、温控模块、锁模装置、测温模块的PLC控制模块，PLC控制模块存储有第一预设值、第二预设值、第一预设条件和第二预设条件的数据。实施本发明，可以提高陶瓷、金属成型品的密度，均匀的填充模腔而降低制品的内应力。

Description

一种用于增加陶瓷、金属成型制品密度的注塑成型方法及系统

【技术领域】

本发明涉及注塑技术领域，具体的，涉及一种增加陶瓷、金属密度的注塑成型方法及系统。

【背景技术】

注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、模腔内压力检测系统、安全监测系统等组成。传统的金属、陶瓷注塑方式是：设定恒定的模具温度，设定多段不同速度不同压力的填充过程，模具在填充前起高压顶住模具，多段的填充后还要保持一定的压力进行填充后保压。该方法存在严重的缺陷，主要在于：成型制品密度低和不均匀的填充内应力导致脱脂和烧结后容易变形以及开裂，容易导致产品尺寸不稳定及表面外观不良、薄壁和薄厚不均匀的产品没有办法实现、容易产生内应力变形和后变形、夹水线明显、填充过程中排气不良导致制品烧焦，传统注塑成型工艺的陶瓷、金属制品不利于脱脂和烧结工艺，抛光后可见多气孔，多麻点，开裂，整体生产的成本高，效率低而且良率低。

因此，亟需一种有利于脱脂和烧结工艺，增加陶瓷、金属成型品的密度和保证填充过程的均匀性而降低制品的内应力，使陶瓷原料分子量分布均匀。陶瓷、金属成型品没有内应力，使抛光后没有或减少气孔，没有或减少麻点，减少陶瓷、金属制品脱脂过程中开裂现象，提高生产效率，降低生产成本，提高生产良品率。

【发明内容】

本发明第一方面提供一种用于增加陶瓷、金属成型制品密度的注塑成型系统，包括：入料口，用于放入原料；连接所述入料口的填充装置，用于接收并加工处理所述原料并将所述原料注入模具中；连接所述填充装置的所述模具，用于注塑；连接所述模具的温控模块，所述温控模块包括发热片和冷水泵，分别用于为所述模具的模芯加热或制冷；连接所述模具的锁模装置，用于控制模具的打开和关闭程度；连接所述模具的测温模块，用于检测所述模具内的模芯的实时温度；安装到所述模具的压力传感器，用于检测模具的模腔内不断变化的实际压力值；分别连接所述填充装置、所述温控模块、所述锁模装置、所述测温模块的PLC控制模块，所述PLC控制模块存储有第一预设值、第二预设值、第一预设条件和第二预设条件的数据。作为一种优选方案，所述原料为陶瓷，或金属，或陶瓷与金属的混合物。

作为一种优选方案，所述冷水泵通过同一条耐高压水管连接到所述模具的冷却板，所述发热片安装于所述模腔外围，用于为模芯迅速加热。

作为一种优选方案，所述填充装置包括炮筒和安装在炮筒内用于推进所述原料的螺杆。

本发明的第二方面提供一种用于增加陶瓷、金属成型制品密度的注塑成型系统，包括：入料口接收原料；填充装置接收并加工处理所述原料；温控模块控制发热片为所述模具的模芯加热，同时锁模装置控制所述模具开始关闭至PL面小于1mm间隙的位置；测温模块将模芯的实时温度信息传送至PLC控制模块；当模芯温度达到第一预设值时，PLC控制模块控制所述填充装置向所述模具填充原料；螺杆以事先设定好的均衡的压力和速度向前推移，压力传感器检测模具内模腔的实时压力并将该压力信息传送至所述PLC控制模块；PLC控制模块根据得到的所述压力检测数据控制所述锁模装置对所述模具施加或者降低锁模压力以使模腔内实际压力值与预设填充压力的差值满足第一预设条件；所述填充装置向所述模具内填充原料至饱和，即螺杆往前推移至设定位置时填充装置将该饱和的信号传送至所述PLC控制模块；PLC控制模块根据所述压力信号判断模具是否锁紧，若否，启动高压将模具锁紧，若已锁紧，进入下一步骤；控制温控模块切断发热片电源使之停止对所述模芯加热，同时温控模块控制冷水泵对模芯注入冷水使模芯迅速制冷；模芯温度下降至第二预设值并且压力传感器的压力达到第二预设条件时，测温模块将此时温度信号和压力信号传输至所述PLC控制模块；PLC控制模块控制所述温控模块停止对所述模芯制冷，同时PLC控制模块控制所述锁模装置打开所述模具，在打开模具的过程中PLC控制模块控制所述温控模块接通所述发热片电源对所述模芯加热；从模具中取出注塑成型的陶瓷或金属成型制品。

作为一种优选方案，所述第一预设值介于原料里面的混合粘合剂的软化点温度与熔化点温度之间。

作为一种优选方案，所述原料为陶瓷，或金属，或陶瓷与金属的混合物。

作为一种优选方案，所述填充装置采用螺杆注塑，填充方式为一段式填充或多段式填充，所述螺杆的速度始终不变或分段变化。

作为一种优选方案，在所述模芯加热的同时锁模装置控制所述模具开始关闭，此时锁模压力在设定的启动高压压力的60％到80％之间。

作为一种优选方案，所述第一预设条件为压力传感器测得的所述模腔内压力比所述预设填充压力的差值在3—5％或5％-10％；所述第二预设条件为所述压力传感器测得的模腔内压力恒定或测温模块测得的温度低于原料中的粘合剂的软化点温度。

实施本发明，可增加陶瓷、金属成型制品的密度，得到一种成型产品气孔少、麻点少，使陶瓷、金属成型品在脱脂过程中变形甚至开裂的现象，这种陶瓷、金属材料注塑成型方法及系统，能够提高制品的密度，提高生产效率，降低生产成本，提高生产良品率。

【附图说明】

图1是本发明提供的增加陶瓷、金属成形品密度的注塑成型系统的结构示意图；

图2是本发明提供的提高陶瓷、金属成型品密度的注塑成型方法的流程图。

【具体实施方式】

参考图1，本发明一实施例提供的一种用于增加陶瓷、金属成型制品密度的注塑成型系统，包括：入料口11、填充装置21、模具31、温控模块41、锁模装置51、测温模块61、压力传感器71以及PLC控制模快81。

入料口11用于放入原料，本实施例中为一漏斗形装置，漏斗的下端连接到填充装置21，填充装置21用于接收入料口11多的原料并将原料填充到模具31，填充装置21包括炮筒23和安装到炮筒23内用于推进挤压原料的螺杆25。

所填充的原料为金属，或陶瓷，或金属和陶瓷的混合粉末或颗粒。

模具31连接到填充装置21，用于注塑成型形成金属、陶瓷制品。温控模块41连接到模具31，用于为模具31的模芯加热或制冷。具体地说，温控模块41包括发热片43、冷水泵45以及耐高压水管47，其中发热片43安装于模具31的模腔外围，用于为模芯迅速加热；冷水泵45通过耐高压水管47连接到模具31的冷却板，使模芯冷却。

锁模装置51连接模具31，用于为模具31施加一定压力从而控制模具31的打开和关闭程度。测温模块61连接到模具31，用于检测模具31的实时温度并将该温度数据传输给PLC控制模块81，测温模块61包括热电偶。

压力传感器71安装到模具31的模腔内，用于检测模具31的模腔内实时压力值并将检测到的压力信息传送至PLC控制模块81。

PLC控制模块81分别连接填充装置21、温控模块41、锁模装置51、测温模块61，PLC控制模块81存储有第一预设值、第二预设值、第一预设条件和第二预设条件的数据。

参考图2，本发明提供的一种用于增加陶瓷、金属成型品密度的注塑成型方法包括：

S101，入料口接收原料，原料为金属，或陶瓷，或金属和陶瓷的混合粉末或颗粒。同时设定成型条件，第一预设值、第二预设值、第一预设条件、第二预设条件、螺杆速率等；

S103，填充装置21接收并加工处理原料；

S105，温控模块控制发热片为所述模具的模芯加热，同时锁模装置控制所述模具开始关闭至PL面小于1mm间隙的位置；

S107，测温模块将模芯的实时温度信息传送至PLC控制模块；当模芯温度达到第一预设值时，PLC控制模块控制所述填充装置向所述模具填充原料；

S109，螺杆以事先设定好的均衡的压力和速度向前推移，压力传感器检测模具内模腔的实时压力并将该压力信息传送至所述PLC控制模块；

S201，PLC控制模块根据得到的所述压力检测数据控制所述锁模装置对所述模具施加或者降低锁模压力以使模腔内实际压力值与预设填充压力的差值满足第一预设条件；

S203，所述填充装置向所述模具内填充原料至饱和，即螺杆往前推移至设定位置时填充装置将该饱和的信号传送至所述PLC控制模块；

S205，PLC控制模块根据所述压力信号判断模具是否锁紧，若否，启动高压将模具锁紧，若已锁紧，进入下一步骤；

S207，控制温控模块切断发热片电源使之停止对所述模芯加热，同时温控模块控制冷水泵对模芯注入冷水使模芯迅速制冷；

S209，模芯温度下降至第二预设值并且压力传感器的压力达到第二预设条件时，测温模块将此时温度信号和压力信号传输至所述PLC控制模块。

S301，PLC控制模块控制所述温控模块停止对所述模芯制冷，同时PLC控制模块控制所述锁模装置打开所述模具，在打开模具的过程中PLC控制模块控制所述温控模块接通所述发热片电源对所述模芯加热；

S303，从模具中取出注塑成型的陶瓷或金属成型制品。

在S105中，模芯加热的同时锁模装置控制所述模具开始关闭，此时锁模压力高于60％，不限于60—70％或者是100％高压锁模力。

在S107中，第一预设值介于原料中的粘合剂材料软化点温度与熔化点温度之间。

在S109中，本发明提供的用于增加陶瓷、金属成型品密度的注塑成型方法为一段式填充或多段式填充，填充装置21采用螺杆注塑，螺杆的速度始终不变或分段变化。填充过程中的压力可以是均衡的也可以是变化的。

在S201中，第一预设条件为压力传感器71测得的所述模腔内压力比预设填充压力的差值在3—5％或5％-10％，具体来说，螺杆匀速推进，压力传感器71不断将取得的模腔内实时压力数据传送至PLC控制模块801，PLC控制模快801通过自动计算，如果接收到的模腔内压力低于填充压力3—5％或5％-10％，那么PLC控制模快801发出指令使锁模装置51开始增加锁模力，如果接收到的模腔内压力高于填充压力3—5％或5％-10％，那么PLC控制模快81发出指令使锁模装置51开始降低锁模力。

在S209中，第二预设条件为压力传感器测得的模腔内压力恒定或测温模块测得的温度低于原料中的粘合剂的软化点温度。模腔内的实际压力值信息为模具开启的优先信号。

第一预设值/第二预设值/第一预设条件/第二预设条件以及预设填充压力均在PLC控制模块801预先设定。炮筒43的熔胶温度设定在中值，螺杆的转速和背压力在中值。

在S303步骤取出成型制品后，模具31关闭，下一个循环周期开始，在模具31关闭过程中温控模块41控制发热片43给模芯加热。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，以下这些都属于本发明的保护范围：

(1)陶瓷、金属粉状或者颗粒状原料在一个成型周期内完成以增压注塑填充方式成型属于保护范围

(2)陶瓷、金属粉状或者颗粒状原料在一个成型周期内以模芯升温直到模芯降温方式来完成制品的成型周期这个过程属于本专利保护范围。

(3)锁模压力的提高或降低

(4)模具里面模芯加热方法与方式

(5)模具里面模芯降温的方法与方式

(6)模腔内压力监控方法与方式

(7)模芯与模胚之间的隔热处理

(8)冷却水路设计变化

(9)模芯实际温度检测的方式和方法

(10)炮筒温度的变化设定

(11)因为粘合剂聚集在陶瓷成果制品的表面层有利于脱脂和烧结的良率

(12)不限于保护陶瓷和金属以增压方式注塑或者压铸形式成型(脱脂前和烧结前)

(13)此工艺适用于各种等级和配方的陶瓷、金属或者是金属与陶瓷的混合物材料注塑或者挤压方式成型

因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于增加陶瓷、金属成型制品密度的注塑成型系统，其特征在于，包括：

入料口，用于放入原料；

连接所述入料口的填充装置，用于接收并加工处理所述原料并将所述原料注入模具中；

连接所述填充装置的所述模具，用于注塑；

连接所述模具的温控模块，所述温控模块包括发热片和冷水泵，分别用于为所述模具的模芯加热或制冷；

连接所述模具的锁模装置，用于控制模具的打开和关闭程度；

连接所述模具的测温模块，用于检测所述模具内的模芯的实时温度；

安装到所述模具的压力传感器，用于检测模具的模腔内不断变化的实际压力值；

分别连接所述填充装置、所述温控模块、所述锁模装置、所述测温模块的PLC控制模块，所述PLC控制模块存储有第一预设值、第二预设值、第一预设条件和第二预设条件的数据。

2.根据权利要求1所述的注塑成型系统，其特征在于，所述原料为陶瓷，或金属，或陶瓷与金属的混合物。

3.根据权利要求1所述的注塑成型系统，其特征在于，所述冷水泵通过同一条耐高压水管连接到所述模具的冷却板，所述发热片安装于所述模腔外围，用于为模芯迅速加热。

4.根据权利要求1所述的注塑成型系统，其特征在于，所述填充装置包括炮筒和安装在炮筒内用于推进所述原料的螺杆。

5.一种用于增加陶瓷、金属成型制品密度的注塑成型系统，其特征在于，包括：

入料口接收原料；

填充装置接收并加工处理所述原料；

温控模块控制发热片为所述模具的模芯加热，同时锁模装置控制所述模具开始关闭至PL面小于1mm间隙的位置；

测温模块将模芯的实时温度信息传送至PLC控制模块；当模芯温度达到第一预设值时，PLC控制模块控制所述填充装置向所述模具填充原料；

螺杆以事先设定好的均衡的压力和速度向前推移，压力传感器检测模具内模腔的实时压力并将该压力信息传送至所述PLC控制模块；

PLC控制模块根据得到的所述压力检测数据控制所述锁模装置对所述模具施加或者降低锁模压力以使模腔内实际压力值与预设填充压力的差值满足第一预设条件；

所述填充装置向所述模具内填充原料至饱和，即螺杆往前推移至设定位置时填充装置将该饱和的信号传送至所述PLC控制模块；

PLC控制模块根据所述压力信号判断模具是否锁紧，若否，启动高压将模具锁紧，若已锁紧，进入下一步骤；

控制温控模块切断发热片电源使之停止对所述模芯加热，同时温控模块控制冷水泵对模芯注入冷水使模芯迅速制冷；

模芯温度下降至第二预设值并且压力传感器的压力达到第二预设条件时，测温模块将此时温度信号和压力信号传输至所述PLC控制模块；

PLC控制模块控制所述温控模块停止对所述模芯制冷，同时PLC控制模块控制所述锁模装置打开所述模具，在打开模具的过程中PLC控制模块控制所述温控模块接通所述发热片电源对所述模芯加热；

从模具中取出注塑成型的陶瓷或金属成型制品。

6.根据权利要求5所述的陶瓷、金属材料注塑成型方法，其特征在于，所述第一预设值介于原料的材料软化点温度与熔化点温度之间。

7.根据权利要求5所述的陶瓷、金属材料注塑成型方法，其特征在于，所述原料为陶瓷，或金属，或陶瓷与金属的混合物。

8.根据权利要求5所述的陶瓷、金属材料注塑成型方法，其特征在于，所述填充装置采用螺杆注塑，填充方式为一段式填充或多段式填充，所述螺杆的速度始终不变或分段变化。

9.根据权利要求5所述的陶瓷、金属材料注塑成型方法，其特征在于，在所述模芯加热的同时锁模装置控制所述模具开始关闭，此时锁模压力高于60％。

10.根据权利要求5所述的陶瓷、金属材料注塑成型方法，其特征在于，所述第一预设条件为压力传感器测得的所述模腔内压力比所述预设填充压力的差值在3—5％或5％-10％；

所述第二预设条件为所述压力传感器测得的模腔内压力恒定或测温模块测得的温度低于原料中的粘合剂的软化点温度。