[发明专利]一种基于压力测量的外部气体辅助注塑成型方法及设备

说明书

本发明公开了一种基于压力测量的外部气体辅助注塑成型方法及设备，该方法基于外部气体辅助注塑成型过程中型腔压力和聚合物冷却凝固层的关系提出依据压力测量和产品质量数据进行注气时间的控制，方法的实现需要利用辅助注塑成型装置，该装置包括注塑模具、压力测量系统、气体注入及控制系统等。本发明通过将压力测量引入外部气体辅助注塑成型，将型腔压力变化和成型过程中冷却凝固层厚度变化及其对缩痕深度的影响联系起来，得到一整套可以合理判断注气时间的方法及其设备，解决现有方法判断注气时间方法的复杂性和注气时间判断的不准确性等问题，降低外部气体辅助注塑成型应用的难度，同时也提高了产品质量。

技术领域

本发明属于外部气体辅助注射成型技术领域，具体涉及一种基于压力测量的外部气体辅助注塑成型方法及设备。

背景技术

近年来，随着注塑成型技术的迅速发展，社会各界对注塑产品的要求越来越高，在要求注塑产品更轻、更薄的同时，还希望注塑产品能够拥有比较好的表面质量，并且达到一定的强度、刚度要求。然而，传统注塑成型生产的制品有许多缺陷，如某些带加强筋注塑制品会产生缩痕，从而影响表面质量；翘曲变形也会改变注塑制品的形状等。

为了解决传统注塑成型所存在的问题以及满足社会和工业上的特殊需要，许多关于注塑成型的改良技术不断涌现，比如快速变模温、气体辅助注射、微发泡等注塑成型技术。外部气体辅助注射成型（简称：“外辅”）就是其中的技术之一。外辅是在内部气体辅助注塑技术的基础上提出的一种改良方法，在熔体完全填充型腔后，将一定压力的气体从外辅设备中均匀注入到模具型腔表面与充填阶段形成的塑料凝固层之间，并保持一定的压力。气体在该塑件表面建立起保护层，完成注塑成型的保压和冷却过程。该技术能消除缩痕、减少翘曲变形、提高产品精度，高效的生产出良好表面质量的产品，同时大大降低保压压力，从而可以采用合模力较小的注塑机生产较大尺寸而变形小的产品，达到降低生产成本的目的。此外，外辅不需要传统气体辅助注射成型所必须具备的较大尺寸气道结构，可不改变产品结构，反而可以进一步改善产品各部分壁厚来改善强度、节省材料，技术适应面广。

塑料在热与力的作用下，从室温的玻璃态经历高弹态转变为粘流态，注入具有一定形状的封闭模腔，然后在模腔内逐渐冷却，从粘流态返经高弹态转回玻璃态，最后形成与模腔形状一致的制品。在注塑成型中，型腔压力是时刻改变的。熔体刚注入型腔时，型腔压力会急剧上升，直至注塑结束达到峰值。塑料从粘流态冷却至玻璃态的过程中，各个聚集状态在厚度方向上是分为若干层的，熔融塑料首先接触到较低温度的模具型腔，在表面形成冷却凝固层。随着成型过程的进行，冷却凝固层向内逐渐推进，同时塑料也从熔融状态冷却至固态，在这一过程中塑件体积减少，塑料与型腔之间的空隙体积变大，型腔内的压力下降。因此，塑料保压冷却的过程中，冷却凝固厚度变大的同时，型腔表面内的压力会下降。型腔表面压力的变化与冷却凝固层的厚度变化直接相关。

在外辅成型中，气体注入时间要与冷却凝固层厚度相匹配。保压冷却的前期，冷却凝固层温度较高，厚度相对比较薄，因此强度较低，若此时在模具型腔表面和冷却凝固层之间注入气体，带压力的气体会导致塑件表面凹凸不平甚至击穿塑件，无法达到高质量表面塑件的要求。而随着保压冷却的进行，温度逐渐降低，冷凝层逐渐变厚，强度不断上升。如果外部气体注入时间过晚，由于绝大部分的熔体已经冷却到塑料的玻璃态温度之下，从外部注入的带压力气体对冷却凝固层已基本没有推动作用，达不到外部辅助注塑要求的气体保压效果。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于压力测量的外部气体辅助注塑成型方法及成型设备，它能解决现有设备判断注气时间方法的复杂性和注气时间判断的不准确性以及外辅成型设备容易现气体击穿塑件或者无法显著消除缩痕等问题。

所述的一种基于压力测量的外部气体辅助注塑成型方法，其特征在于包括以下步骤：

1）采集成型过程中的型腔与塑件表面之间的压力信息