RU2191114C1 - Die-casting process using gas flow impact gas supplying method - Google Patents
Die-casting process using gas flow impact gas supplying method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191114C1 RU2191114C1 RU2001108883A RU2001108883A RU2191114C1 RU 2191114 C1 RU2191114 C1 RU 2191114C1 RU 2001108883 A RU2001108883 A RU 2001108883A RU 2001108883 A RU2001108883 A RU 2001108883A RU 2191114 C1 RU2191114 C1 RU 2191114C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- pressure
- mold
- mpa
- product
- Prior art date
Links
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки материалов в пластическом состоянии для получения изделий преимущественно из полимерных материалов, в частности в автомобильной промышленности: деталей кузова, панелей, бамперов, консолей, ручек, деталей внутренней и внешней отделки, элементов внутреннего интерьера, решеток, пустотелых жестких конструкций и т.п., а также электробытовых деталей, например корпусов телевизоров, компьютерных мониторов, крышек панелей, несущих каркасов и др., и предметов мебели, упаковки и т.п. The invention relates to the field of processing materials in a plastic state to obtain products primarily from polymeric materials, in particular in the automotive industry: body parts, panels, bumpers, consoles, handles, parts for interior and exterior decoration, interior elements, grilles, hollow rigid structures and etc., as well as household appliances, such as TV cases, computer monitors, panel covers, supporting frames, etc., and furniture, packaging, etc.
Известен способ литья под давлением с использованием сжатого газа, заключающийся в том, что нагретую полимерную композицию впрыскивают под давлением в полость формы, инжектируют в композицию газ для заполнения полости. При этом используют газ с относительно высоким давлением при хранении, а введение газа в форму осуществляют при относительно более низком давлении по сравнению с исходным и понижают давление этого газа до еще более низкого значения, которое сохраняется при сбрасывании давления в форме. Отформованное полимерное изделие охлаждают, форму вентилируют, размыкают полуформы и извлекают изделие из формы (US 5039463, кл. В 29 С 45/00, опубл. 13.08.1991). A known method of injection molding using compressed gas, which consists in the fact that the heated polymer composition is injected under pressure into the mold cavity, gas is injected into the composition to fill the cavity. In this case, a gas with a relatively high pressure is used during storage, and the introduction of gas into the mold is carried out at a relatively lower pressure than the original one and the pressure of this gas is reduced to an even lower value, which is maintained when the pressure is relieved in the mold. The molded polymer product is cooled, the mold is vented, the half-molds are opened and the product is removed from the mold (US 5039463, class B 29 C 45/00, publ. 13.08.1991).
Недостатком этого способа является то, что при его осуществлении требуются относительно большие расходы газа высокого давления, а максимальное давление ограничено усилием смыкания формы термопластавтомата. The disadvantage of this method is that its implementation requires a relatively high flow rate of high pressure gas, and the maximum pressure is limited by the clamping force of the mold.
Известен способ формования пластмассовых изделий с применением дополнительного газа, заключающийся в том, что в форму впрыскивают определенное количество расплавленного полимера, достаточное для образования изделия, полимер проходит по литниковому каналу до полости формы, затем в форму подают порцию газа под давлением так, что количество газа и его давление достаточны для входа газа в названный канал, но не достаточны для входа в полость. Эту порцию газа удерживают под давлением до отверждения полимера внутри полости формы, а затем сбрасывают давление (US 4948547, кл. В 29 С 45/00, опубл. 14.08.1990). A known method of molding plastic products using additional gas is that a certain amount of molten polymer is injected into the mold, sufficient to form the product, the polymer passes through the sprue channel to the mold cavity, then a portion of gas under pressure is fed into the mold so that the amount of gas and its pressure is sufficient for gas to enter the named channel, but not enough to enter the cavity. This portion of the gas is kept under pressure until the polymer has cured inside the mold cavity, and then the pressure is released (US 4948547, class B 29 C 45/00, publ. 08/14/1990).
Недостатком его является то, что относительно низкие давления газа не позволяют сформировать пространственно сложные изделия. Its disadvantage is that relatively low gas pressures do not allow the formation of spatially complex products.
Известен также способ литья под давлением с дополнительной подачей сжатого газа, заключающийся в том, что в полость формы впрыскивают расплавленный термопласт в количестве, достаточном для образования изделия, затем в полость формы вводят сжатый газ, полученное полое изделие охлаждают ниже температуры охлаждения термопласта, в результате чего изделие принимает окончательную конфигурацию. Из газовой полости, образовавшейся внутри изделия, выпускают газ, снижая давление в этой полости от первого значения до второго. Во время охлаждения и отверждения формовочного материала, находящегося в относительно вязком состоянии, в газовой полости поддерживают второе давление, после отверждения материала давление внутри полости уменьшают до атмосферного (US 5112563, кл. В 29 С 45/00, опубл. 12.05.1992). There is also a known method of injection molding with an additional supply of compressed gas, which consists in injecting molten thermoplastic in an amount sufficient to form an article into the mold cavity, then injecting compressed gas into the mold cavity, the resulting hollow article is cooled below the thermoplastic cooling temperature, as a result bringing the product to its final configuration. From the gas cavity formed inside the product, gas is released, reducing the pressure in this cavity from the first value to the second. During cooling and curing of the molding material, which is in a relatively viscous state, a second pressure is maintained in the gas cavity, after curing of the material, the pressure inside the cavity is reduced to atmospheric (US 5112563, class B 29 C 45/00, publ. 12.05.1992).
Недостатком этого способа является то, что при реализации этого способа требуется значительное время для получения окончательной конфигурации, что в свою очередь экономически не целесообразно. The disadvantage of this method is that when implementing this method, considerable time is required to obtain the final configuration, which in turn is not economically feasible.
Известен способ формования пластмассовых изделий с дополнительной подачей газа, заключающийся в том, что в полость формы впрыскивают первую порцию расплавленной полимерной композиции, которой недостаточно для образования изделия, после чего в полость подают сжатый газ, давление и количество которого достаточны для того, чтобы прекратить течение первой порции расплавленной полимерной композиции. Одновременно с подачей сжатого газа в полость начинают подавать вторую порцию расплавленной полимерной композиции. Сумма первой и второй порций является достаточной для получения изделия. После завершения подачи второй порции в полость продолжают подавать сжатый газ, обеспечивающий распределение в полости всего количества полимерной композиции, при этом давление газа внутри изделия поддерживают до отверждения изделия в полости формы (US 5110533, кл. В 29 С 45/00, опубл. 05.05.1992). A known method of molding plastic products with an additional gas supply is that the first portion of the molten polymer composition is injected into the mold cavity, which is not enough to form the product, after which compressed gas is supplied into the cavity, the pressure and amount of which are sufficient to stop the flow the first portion of the molten polymer composition. Simultaneously with the supply of compressed gas into the cavity, a second portion of the molten polymer composition begins to be supplied. The sum of the first and second servings is sufficient to obtain the product. After the supply of the second portion is completed, compressed gas is continued to be supplied into the cavity, ensuring the distribution of the total amount of the polymer composition in the cavity, while the gas pressure inside the product is maintained until the product is cured in the mold cavity (US 5110533, class B 29 C 45/00, publ. 05.05 .1992).
Недостатком его является то, что двухстадийная подача материала приводит к образованию дефекта "холодного спая" на поверхности изделия, устранение которого требует повышенного расхода материала. Its disadvantage is that a two-stage supply of material leads to the formation of a “cold junction” defect on the surface of the product, the elimination of which requires an increased consumption of material.
Все указанные выше способы изготовления изделий из полимерных материалов с помощью инертных газов относятся к технологиям газонаполненного литья с газовой поддержкой, так называемой "Gas Assist Injection System". All of the above methods of manufacturing products from polymeric materials using inert gases relate to gas-filled casting technologies with gas support, the so-called "Gas Assist Injection System".
В основу изобретения положена задача значительного повышения качества изделий, а именно: устраняются линии связи, удаляются следы усадки и в изделии не остаются остаточные напряжения, существенно снижается себестоимость изделий: снижается вес изделия на 10-50%, а следовательно, и уменьшается расход материала, уменьшается количество брака, снижаются расходы на форму и время цикла процесса литья на 10% и более. Кроме этого заявленный процесс литья под давлением с использованием подачи газа методом газодинамического удара позволяет получить изделия с более высокой прочностью, т.к. возможно изготовление деталей трубчатого сечения и с приливами и ребрами жесткости. The basis of the invention is the task of significantly improving the quality of products, namely: communication lines are eliminated, traces of shrinkage are removed and residual stresses remain in the product, the cost of products is significantly reduced: the weight of the product is reduced by 10-50%, and therefore the material consumption is reduced, the amount of marriage is reduced, the cost of the mold and the cycle time of the casting process are reduced by 10% or more. In addition, the claimed injection molding process using a gas flow by the method of gas dynamic impact allows to obtain products with higher strength, because it is possible to manufacture tubular sections with tides and stiffeners.
Процесс литья под давлением с использованием подачи газа методом газодинамического удара назван: "Gas dynamic shock process" и разработан И.М. Антоновым. The injection molding process using gas injection by the method of gas dynamic impact is called: "Gas dynamic shock process" and was developed by I.M. Antonov.
Поставленная задача решается тем, что процесс литья под давлением осуществляется с использованием подачи газа методом газодинамического удара и заключается в том, что в полость формы, сжатой давлением смыкания Р, подают расплавленный материал под давлением Р1, а операцию подачи газа в полость формы осуществляют во время подачи материала методом газодинамического удара для равномерного распределения материала по внутренней поверхности формы, при этом газ подают в течение времени t2, равного 0,01-5,0 с, с давлением Р2 до 1000 МПа.The problem is solved in that the injection molding process is carried out using gas supply by the method of gas dynamic impact and consists in the fact that molten material is fed under pressure P 1 into the mold cavity, compressed by the closing pressure P, and the gas supply to the mold cavity is carried out in the time of feeding the material by gas-dynamic shock for uniform distribution of the material on the inner surface of the mold, while the gas is supplied for a time t 2 of 0.01-5.0 s, with a pressure of P 2 up to 1000 MPa.
При этом величина давления Р смыкания формы может находиться в пределах 50-200 МПа, а величина давления P1 материала - в пределах 30-50 МПа.In this case, the pressure P of the closing of the mold can be in the range of 50-200 MPa, and the pressure P 1 of the material is in the range of 30-50 MPa.
Кроме этого, материал, из которого изготавливается изделие, может представлять собой термопласт, а в качестве газа можно использовать пар. In addition, the material from which the product is made can be a thermoplastic, and steam can be used as gas.
Указанные параметры газодинамического удара получены экспериментальным путем применительно к таким материалам, как термопласты, т.е. термически пластичным материалам, позволяющим многократное использование и многократное фазовое превращение. К таким материалам относятся: полиэтилен, полипропилен, полиамид, поликарбонат, АБС пластик и др. The indicated parameters of gas-dynamic impact were obtained experimentally with respect to materials such as thermoplastics, i.e. thermally plastic materials allowing multiple use and multiple phase transformation. Such materials include: polyethylene, polypropylene, polyamide, polycarbonate, ABS plastic, etc.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата. These signs are significant and interconnected causal relationship with the formation of a set of essential features sufficient to achieve a technical result.
Газодинамический удар, представляет собой процесс с волновым механизмом передачи давления. Поскольку газовая волна обеспечивает точную и почти мгновенную передачу давления по всей полости, образованной внутри расплавленной полимерной массы, достигается эффект равного давления во всех точках формируемого изделия при подаче газа в течение очень короткого времени, которое равно 0,01-5,0 с при очень высоком давлении до 1000 МПа. Gas-dynamic shock is a process with a wave mechanism of pressure transmission. Since the gas wave provides accurate and almost instantaneous pressure transmission over the entire cavity formed inside the molten polymer mass, the effect of equal pressure at all points of the formed product is achieved when the gas is supplied for a very short time, which is 0.01-5.0 s at very high pressure up to 1000 MPa.
По сравнению с известными способами заявленный процесс литья под давлением изделий из полимерных материалов с использованием подачи газа методом газодинамического удара позволяет:
во-первых, значительно повысить качество изделий:
- полностью исключить дефекты на поверхности изделия,
- уменьшить или полностью исключить остаточные внутренние напряжения,
- уменьшить коробления и поводки,
- повысить точность линейных размеров изделия;
во-вторых, снизить себестоимость изделий:
- снизить расход материала,
- уменьшить длительность производственного цикла,
- возможность получения более прогрессивной конструкции изделия;
в-третьих, снизить инвестиционные затраты:
- позволяет снизить усилие запирания на литейной машине (термопластоавтомате - ТПА) и, следовательно, использовать ТПА меньшей размерности,
- снизить износ форм за счет уменьшения износа подвижных частей,
- снизить стоимость форм за счет упрощения и, в конечном итоге, отказа от горячеканальных систем,
- снизить стоимость форм за счет использования более дешевых материалов.Compared with known methods, the claimed process of injection molding of products from polymeric materials using gas supply by gas dynamic shock allows you to:
Firstly, significantly improve the quality of products:
- completely eliminate defects on the surface of the product,
- reduce or completely eliminate residual internal stresses,
- reduce warpage and leashes,
- increase the accuracy of the linear dimensions of the product;
secondly, to reduce the cost of products:
- reduce material consumption,
- reduce the duration of the production cycle,
- the possibility of obtaining a more advanced product design;
thirdly, reduce investment costs:
- allows you to reduce the locking force on a casting machine (thermoplastic automatic machine - TPA) and, therefore, to use TPA of a smaller dimension,
- reduce mold wear by reducing the wear of moving parts,
- reduce the cost of forms due to simplification and, ultimately, the rejection of hot runner systems,
- reduce the cost of forms through the use of cheaper materials.
На фиг. 1 изображен график распределения давлений по времени, где Р - давление смыкания формы, P1 - давление материала, Р2 - давление газа.In FIG. 1 shows a graph of the distribution of pressures over time, where P is the form closing pressure, P 1 is the material pressure, and P 2 is the gas pressure.
Заявленный технологический процесс заключается в следующем. В пресс-форму впрыскивается расплав полимерного материала. Его подача прекращается, когда он заполнит 50-60% объема формы (для полого изделия) или 90-95% (для монолитного изделия). Затем в форму под высоким давлением до 1000 МПа со сверх коротким временем впрыска от 0,01 до 5,0 с (аналогично волновому источнику) подается инертный газ (в большинстве случаев азот). Волны газа со сверхвысокими пиками давления способствуют заполнению материалом всего объема формы и дополнительно уплотняет его. The claimed process is as follows. A molten polymer material is injected into the mold. Its submission is terminated when it fills 50-60% of the mold volume (for a hollow product) or 90-95% (for a monolithic product). Then, an inert gas (in most cases nitrogen) is fed into the mold under high pressure up to 1000 MPa with an extremely short injection time from 0.01 to 5.0 s (similar to a wave source). Gas waves with ultra-high pressure peaks contribute to filling the entire mold volume with the material and additionally compacts it.
В полых изделиях, получаемых таким методом, хорошо сочетаются стенки различной толщины и обеспечивается высокое качество лицевой поверхности. In hollow products obtained by this method, walls of various thicknesses are well combined and high quality of the front surface is ensured.
Возможны два варианта подачи газа:
- управляемым давлением газа, т.е. с использованием компрессора и клапанного механизма быстрого срабатывания или
- с управляемым объемом подаваемого газа, т.е. с использованием поршневого дозирующего компрессора импульсного действия.There are two options for gas supply:
- controlled gas pressure, i.e. using a compressor and a quick-release valve
- with a controlled volume of gas supplied, i.e. using a piston metering compressor of pulsed action.
Примеры реализации настоящего способа. Examples of the implementation of this method.
Пример 1. Example 1
При изготовлении из полипропилена пустотелого стержня, имеющего следующие размеры: диаметр - 15 мм и длину - 480 мм, в двухместную форму при давлении смыкания Р= 80 МПа подается расплавленный полипропилен, температура которого t1=210oС, а давление P1=60 МПа в количестве 50% от полного объема, затем подается азот с давлением Р2=50 МПа в течение t2=0,7 с.In the manufacture of a hollow core made of polypropylene, having the following dimensions: diameter - 15 mm and length - 480 mm, molten polypropylene is fed into a double form at a closing pressure of P = 80 MPa, whose temperature is t 1 = 210 o С and pressure P 1 = 60 MPa in an amount of 50% of the total volume, then nitrogen is supplied with a pressure of P 2 = 50 MPa for t 2 = 0.7 s.
Вес стержня, полученного известным способом, составляет 80 г, а полученного заявленным способом 51,8 г. При этом характерными особенностями являются высококачественная поверхность и поперечная жесткость. The weight of the rod obtained in a known manner is 80 g, and that obtained by the claimed method is 51.8 g. At the same time, high-quality surface and lateral rigidity are characteristic features.
Полученное изделие на 40% легче монолитного, а время рабочего цикла уменьшилось на 20%, в результате себестоимость изделия снизилась на 30%. The resulting product is 40% lighter than monolithic, and the working cycle time decreased by 20%, as a result, the cost of the product decreased by 30%.
Пример 2. Example 2
При изготовлении каркаса усилителя панели приборов автомобиля ГАЗ3111, имеющего следующие размеры: длину - 1600 мм, ширину - 400 мм, глубину - 280 мм, а толщину стенок - 2,5 мм из материала "АБС + поликарбоната", в одноместную форму при усилии смыкания 1000 тонн (Р=90 МПА) подается расплавленный материал с температурой t1=240oС и давлением впрыска Р1=60 МПа в количестве 90% от полного объема, затем подается азот с давлением Р2=700 МПа в течение времени t2=1,2 с.In the manufacture of the car amplifier panel of the instrument panel of a GAZ3111 car, having the following dimensions: length - 1600 mm, width - 400 mm, depth - 280 mm, and wall thickness - 2.5 mm from the material "ABS + polycarbonate", in a single form with a closing force 1000 tons (P = 90 MPA) molten material is fed with a temperature of t 1 = 240 o C and an injection pressure of P 1 = 60 MPa in an amount of 90% of the total volume, then nitrogen is supplied with a pressure of P 2 = 700 MPa for a time t 2 = 1.2 s.
Полученное изделие соответствует заданным требованиям и имеет следующие характерные особенности, а именно: сложную пространственную форму с тонкостенными ребрами, бобышками, утолщениями. Изделие не имеет остаточных напряжений, короблений и поводок. The resulting product meets the specified requirements and has the following characteristic features, namely: a complex spatial shape with thin-walled ribs, bosses, thickenings. The product has no residual stresses, warpage and leash.
Изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", поскольку осуществимо с помощью известных материалов, средств производства и технологий. При производстве возможно использование традиционного литейного оборудования. Кроме этого процесс литья возможно математически моделировать на стадии проектирования изделия и пресс-формы. The invention meets the criterion of "industrial applicability" because it is feasible using known materials, means of production and technology. In production, the use of traditional foundry equipment is possible. In addition, the casting process can be mathematically simulated at the design stage of the product and mold.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001108883A RU2191114C1 (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Die-casting process using gas flow impact gas supplying method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001108883A RU2191114C1 (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Die-casting process using gas flow impact gas supplying method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2191114C1 true RU2191114C1 (en) | 2002-10-20 |
Family
ID=20247965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001108883A RU2191114C1 (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Die-casting process using gas flow impact gas supplying method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2191114C1 (en) |
-
2001
- 2001-04-05 RU RU2001108883A patent/RU2191114C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2777595B2 (en) | Injection molding method and hollow plastic product manufactured by the method | |
| US4092385A (en) | Method of producing molded parts with a smooth noncellular skin and a cellular core from foamable thermoplastic material | |
| CA2477149C (en) | Method for expansion injection molding | |
| US8663514B2 (en) | Gas-assisted co-injection molded chair | |
| US5308574A (en) | Method of injection molding with air assist for making a handle-shaped molded article | |
| US20080029918A1 (en) | Apparatus And Method For Manufacturing Plastic Products | |
| JP3174962B2 (en) | Gas utilization method for improving surface properties in plastic molding | |
| JPH06315947A (en) | Production of uniform injection molded component free from inner void and outside sinkmark and molding device therefor | |
| JP4284070B2 (en) | Mold for injection compression molding and molding method using the same | |
| CN103934951A (en) | Injection molding process for car bumpers | |
| KR101860907B1 (en) | Lightweight high-gloss injection molding machines | |
| US20100330227A1 (en) | Mold including a locking device | |
| US20100283308A1 (en) | Co-injection molded chair | |
| US7914727B2 (en) | Method and device for producing a plastic component with an internal hollow space | |
| US5252287A (en) | Method of injection molding hollow articles | |
| US6890478B2 (en) | Open mold molding | |
| RU2191114C1 (en) | Die-casting process using gas flow impact gas supplying method | |
| CN102773976B (en) | Bidirectional compression die, and implementation method and application thereof | |
| JP6529449B2 (en) | Hollow injection molding method in multi-cavity molds | |
| JP3174953B2 (en) | Gas usage in plastic molding | |
| Michaeli et al. | Injection molding: various techniques | |
| JPH0478510A (en) | Production of hollow resin product | |
| JP3151769U (en) | Hollow product molding apparatus and hollow product | |
| HU222832B1 (en) | Differentiated pressing process | |
| JPH04320817A (en) | Injection mold and manufacture for molded article |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140406 |