[發明專利]一種單一熔體多次注射的成型方法

有效

• 申請號: 201710991709.6
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107571465B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 王韜;顏悅;郎建林;葛勇;厲蕾
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B29C45/37
• 分類號: B29C45/37;B29C45/80;B29C45/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發明屬于橡塑注射成型技術領域，涉及一種適用于低應力厚壁精密產品開發的注射成型新技術，具體是一種單一熔體的多次注射成型方法。本發明采用低速低壓下多次多階段注射的方式有效地完成了厚壁精密產品的熔體充填和密實化過程，使用了單一流道及澆口，保證了成型的連續性，產品的厚度尺寸可以通過多次注射實現精密控制，且多次注射的熔體會釋放掉之前預制型坯的部分應力，產品的整體殘余應力低。本發明沒有使用多色注射機，簡化了模具結構，節約了設備和模具成本，為一種經濟簡單的工藝方法，高質量地完成了厚壁低應力產品的開發，達到了本發明的目的。

技術領域

本發明屬于橡塑注射成型技術領域，涉及一種適用于低應力厚壁精密產品開發的注射成型新技術，具體是一種單一熔體的多次注射成型方法。

背景技術

深海探測與航空航天領域的觀測視窗、石油石化領域的輸油管件以及環保領域的大型水處理濾板等特殊產品對力學性能、光學性能和尺寸精度都提出了較高要求，相應的材料選擇和成型制造方法均面臨挑戰。由于密度低、比強度高、尺寸可控等特點，塑料在上述產品開發上應用的越來越多。針對高強度和高耐壓的環境要求，塑料產品在設計上需要增加厚度滿足使用，但這也給成型制造帶來了一系列問題，其中主要包括質量控制和成型周期等。厚度在(1-4)mm以下的塑料產品通常采用傳統注射成型工藝來制造，成型周期多控制在1分鐘以內，材料的固化收縮則是通過注射機螺桿進行保壓注料以實現補償，但這一保壓過程會引入過大的殘余應力，后期極易發生應力變形與開裂。注射壓縮成型將壓縮過程取代傳統的保壓過程，實現了大面積的精密模壓補縮，有效降低了產品的殘余應力，成型的產品厚度可增大至20mm左右，適用于外形簡單的產品。專利CN01816518.4和EP0144622分別利用了“吹脹”和“回擠”的方法進行了厚壁光學元件的成型，在保證產品表面質量的同時極大地降低了殘余應力，但受限于產品幾何特征和工藝特點，制造周期比較長。為進一步降低成型周期和提高生產效率，專利US20140332991A1將異質多層注射的概念擴展到同質多層注射，在厚壁LED光學組件上得到成功應用，成型周期降低至原始的1/3，但其采用的多色注射機與旋轉式多腔模具設計與制造復雜，使用與維護成本高。

雖然上述方法在成型不同厚度的產品上具有各自的優點，但在成型厚壁，特別是厚度大于20mm的超厚壁低應力精密產品時仍存在一系列的瓶頸：一、材料的收縮使得產品表面存在凹陷，特別是低模溫下形成的邊緣凝固層使得注射壓縮成型后期的壓縮動作失效；二、壓縮或者多層注射的流動均存在不連續性，在產品的表面極易產生冷流痕；三、模具型腔的溫度需要接近材料的玻璃化轉變溫度，以保證材料的流動與復制性，相應的成型周期延長，能耗增加；四、需要具有特殊功能的注射機、周邊輔助設備和復雜的模具系統，成型制造成本高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有厚壁精密產品注射成型技術的缺陷與不足，提供一種適用于小批量厚壁低應力產品開發與制造的單一熔體多次注射的成型方法。

本發明是這樣實現的

該方法通過將高溫熔體在低于常規注射的速度和壓力下多次注射到一個可變尺寸的模具型腔中，其中型腔由動模鑲件、定模鑲件和封料模板組成，型腔尺寸通過動模鑲件的精確定位進行控制，注射澆口的厚度大于型腔初始厚度；

在成型的第一階段，根據產品的投影面積建立初始鎖模力，型腔厚度尺寸小于最終成型的產品，高溫熔體由側面在低于常規注射的速度和壓力下注入型腔并完全充滿，形成預制型坯；

在成型的第二階段，鎖模力下降至小于初始鎖模力1/2以下，熔體在低于常規注射的速度和壓力下第二次注入并覆蓋于預制型坯上，鎖模力與注射壓力協同作用使得模具型腔擴張；

在成型的第三階段，鎖模力呈梯度式上升至大于初始鎖模力，動模鑲件向定模側移動，壓縮熔體充填整個型腔，型腔尺寸減小，壓縮動作持續到冷卻結束；

在成型的第四階段，產品充分冷卻，模具開模，產品由封料模板頂出，自動或者手動取出后進行表面保護。