氣體輔助注塑應(yīng)用研發(fā)獲實(shí)質(zhì)性突破
時(shí)間:2006-07-21
新型的Mazda Lantis(馬自達(dá)-蘭迪斯)轎車的前、后保險(xiǎn)杠的制造采用了新普雷斯氣體輔助成型技術(shù)。這次采用氣體輔助注塑代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑成型來制造保險(xiǎn)桿，意味著馬自達(dá)-蘭迪斯公司通過四年的研究和醞釀終于有了結(jié)果。馬自達(dá)公司的氣體輔助注塑專利使用權(quán)，是從新普雷斯在日本的主要專利授權(quán)公司 — Mitsubishi（三菱）獲得的。
汽車行業(yè)早就意識(shí)到了采用氣體輔助注塑技術(shù)能釋放塑件內(nèi)部的巨大內(nèi)應(yīng)力。如果能應(yīng)用于汽車行業(yè)，將極大地促進(jìn)塑料制品在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。雖然距離全塑轎車還有很長的一段距離，但一直都在朝這個(gè)方向發(fā)展。
二十多年前，汽車的前、后保險(xiǎn)桿都是采用金屬制造并固定在車身上的。近幾年來多采用混合型的，主要原因是車身外形的要求、空氣動(dòng)力學(xué)方面的原因、以及保險(xiǎn)桿正在變大，并要求與空氣吸入護(hù)欄一體化。但決定性的原因是車身尺寸和重量的增加，汽車制造商要求采用塑料制造，以降低成本。
在最近十年中，塑料保險(xiǎn)桿已采用傳統(tǒng)注塑來制造。制造程序包括通過一個(gè)簡單的高壓注塑模具先制成塑料框架，然后用一系列零部件來加強(qiáng)和支撐它。采用這種方法將使用許多配件，并要增加額外的裝配費(fèi)用。因此，科技人員一直致力于找到一種能一次完成以上步驟的成型方法。在五年前，Mazda公司的工程師在開始他們的研究工作之時(shí)，就已經(jīng)了解到氣體輔助注塑能提供這方面的幫助。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1）通過在交叉部位中央形成中空結(jié)構(gòu)能使保險(xiǎn)桿獲得較大的強(qiáng)度和剛性；
2）局部的厚壁結(jié)構(gòu)能組合到制品中而一次成型；
3）中空部分減少了內(nèi)側(cè)加強(qiáng)筋和厚壁部分所致的外側(cè)收縮凹陷程度。
馬自達(dá)工程師還發(fā)現(xiàn)，通過采用多個(gè)注射點(diǎn)和更小型的注塑機(jī)，可以制成壁厚更薄的保險(xiǎn)桿，這樣就大大減少了它的重量。在早期的實(shí)驗(yàn)中馬自達(dá)工程師發(fā)現(xiàn)，如果采用2.8mm厚的加強(qiáng)筋，那么它的彎曲強(qiáng)度將比原來的彎曲強(qiáng)度增加60％。但是，由于加強(qiáng)筋太厚導(dǎo)致表面收縮凹陷而不能采用。直到他們應(yīng)用了新普雷斯氣體輔助注塑技術(shù)之后，這種限制才得以突破。同時(shí)，馬自達(dá)工程師對(duì)材料的選用和成型條件之間的關(guān)系也十分感興趣。
氣體輔助注塑成型技術(shù)最先應(yīng)用于一種被稱為滿射的方法，這種方法推出后，首先由三菱采用。在采用這種技術(shù)時(shí)，模腔被塑料填滿，之后射入氣體。令人矚目的是，使用這種技術(shù)后，即使是不同的材料在不同的成型條件下，制品也能達(dá)到預(yù)定的要求。
實(shí)驗(yàn)是采用PP樹脂在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行，所有的成品在中空成型時(shí)，被發(fā)現(xiàn)與材料的比容和流動(dòng)特征有關(guān)。另外發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)模具中同時(shí)使用多個(gè)注射氣道時(shí)，緊靠的各個(gè)氣道中，某些氣道先形成（容易形成），某些慢形成。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，樹脂壓力較低的氣道容易進(jìn)入，而在其他氣道中，較高的樹脂壓力隨著冷卻而降低，這種壓力的下降程度甚至比已掏空的氣道中的樹脂壓力下降得還多。馬自達(dá)的工程師發(fā)現(xiàn)，糾正這種現(xiàn)象的方法是改變氣道的設(shè)計(jì)。氣道之間的差異消除了，以上的問題也得到了解決。馬自達(dá)的工程師發(fā)現(xiàn)，糾正這種現(xiàn)象的方法是改變氣道的設(shè)計(jì)。氣道之間的差異消除了，以上的問題也得到了解決。
