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和气辅工艺一样,水辅注塑先将一段短的熔体注入模腔,随后将水注入,挤迫树脂熔体使工件成型。在一些应用中,使用压缩气体将水从流道中挤出以使组件完全脱潮。研究及应用表明,水辅能生成更薄更均匀的腔壁,这意味着材料的节省。另外,较之气辅注塑,水辅能生产更大的且有更光滑内壁的流道。 * ~4 _; @) s" Y8 `3 r9 l
和采用氮气的气辅注塑相比,水辅的主要好处在于水的快速冷却效能。水的热导率比氮气高40倍,水的热容比气体大4倍。对厚壁工件而言,水辅与气辅相比冷却时间可减少30-70%。 % ]+ p! z1 |3 Y0 z2 O# h4 t' s1 S
气体和水的主要区别是气体可被压缩而水则不能。水较高的粘度及不可压缩性使水前端形成一个坚实的界面,起着挤锤的作用将工件掏空。水的前端同时也起到冷却填入模腔的熔体的作用。
9 O2 N% w# z7 m) o |* e这项技术已有5年实际应用的历史并已进入商业化阶段,其工艺和应用技术仍在不断发展中。水辅成型产生均匀的壁截面并能划一地产出凹陷及翘曲较少的工件。它的应用已从把手和汽车冷却管等扩展到运输用条板箱、玩具和大型储料桶等。
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水辅和气辅注塑成型的比较:
( h, B' C- X# i; l尽管水辅和气辅注塑成型原理相同,大多数观察者认为水辅不会取代气辅。采取何种工艺取决于应用和模具。
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5 h8 s8 \& g7 x0 }水辅与气辅相比所具有的优点:
4 y8 q; _, k; F' L$ J• 显著缩短工件冷却时间。
2 ~& K- v2 Y% ]8 D• 使更大的工件截面成为可能。
, c4 M0 ~2 b* T! U% A• 内壁光滑。
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• 均匀冷却使工件变形较小。
9 l/ I8 q0 V; `+ x* R• 壁截面均匀。
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• 成本较低,水作为施压介质容易获得。. o3 T a( P/ C7 }/ b8 |) @
! l1 y* J, | x7 [5 q$ N& `水辅的潜在缺点:
8 R/ d0 _. x) G• 漏水问题
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• 工件需脱水
+ y7 p4 u) V4 Z, [# V* S• 注水机体积较大
0 S4 b1 P% ^0 X2 p8 T• 并非适用所有工件。
. X" c2 M( _" B: \水辅注塑技术发展很快。喷嘴改良后提高了密封性能,减少了漏水。用于注水和注气的喷嘴也可用作工件内腔积水的导出口。新型供水容器形状更为优化,提高了压力、容量、取心工艺控时等性能。
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用于水辅成型的材料
7 d j3 c$ y. O3 L F& [几家材料供应厂商正在开发适用于水辅工艺的材料。取得较大进展的是以聚酰胺(尼龙)类材质取代汽车发动机舱中用于流体传输的管线和金属部件。这类特种材质经改性获得较慢的晶化速度,避免早凝和穿孔(或起毛)。新型聚酰胺材质为聚酰胺-6或聚酰胺-6/6类,且多含有玻璃纤维或玻璃纤维-矿物填料。基于聚酰胺6/6的材质对乙二醇冷却液有更好的抗蚀性。
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一些加工厂家将聚丙烯用在水辅工艺中,另外一些厂家则正在评估非填充型丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙缩醛及聚对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)等基料的相关应用。 o b; O5 F0 C* {; I
应用前景 2 F$ ~% M- ^7 }% g. x2 }
水辅注塑成型技术主要在欧洲得到发展,这意味着在欧洲这一技术的商业应用比在北美或亚洲更为领先。它的应用涉及车用部件、消费品部件及工业用部件。典型的应用有手柄、顶架、摇杆盖、车门组块、铲子、托架、椅子和办公家具等。这些管状组件中有些过去采用气辅成型技术生产,但用水辅技术更为适合。 2 F3 G$ V+ G) p% e4 z& J4 `0 d
法国Lavans-lès-St.-Claude的Smoby SA公司生产的三轮车把和前轮支叉是采用水辅注塑成型的一个范例。这套车把-前叉三组件由聚丙烯制成。车把重约400克,前叉重约350克。壁厚为20-40毫米。使用Battenfeld公司的Aquamold系统,水辅的应用使其成型周期较之气辅注塑成型减少了约40%。 / R( R9 I( A" V% H4 }
BMW公司的机油油尺现正采用Engel公司的Watermelt水辅工艺生产。此标管长450毫米,有着15毫米的外径和6.5毫米的壁厚。油尺由杜邦公司的水辅注塑尼龙制成。紧密容忍度要求油尺公隙不超过1毫米。 |