一种齿轮微孔注塑成型用可控反压系统、注塑成型方法技术方案

本发明专利技术涉及塑料制品加工技术领域，具体涉及一种齿轮微孔注塑成型用可控反压系统、注塑成型方法。本发明专利技术可控反压系统，保证熔体注塑在模具型腔内充满反压条件下进行，降低注塑产生的内应力对齿轮性能的影响；同时，在模具型腔不同位置布置压力传感器，压力反馈系统根据监测到的压力数据将调整信号实时反馈至加压单元，通过调压阀实时调控模具型腔内压力，使得型腔内压力始终维持在稳定的状态，可有效解决传统注塑成型制品因收缩导致的严重形变问题，以及传统发泡注塑制品表面流痕的问题，成功制备得到了皮层较薄、泡孔致密度及完整度高、尺寸精度和表面质量良好的微孔注塑发泡制品。品。

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮微孔注塑成型用可控反压系统、注塑成型方法


[0001]本专利技术涉及塑料制品加工
，具体涉及一种齿轮微孔注塑成型用可控反压系统、注塑成型方法。

技术介绍

[0002]随着石油化工行业技术的迅猛发展，塑料工业迎来了广阔的发展前景，塑料产品在国民生产生活中占据着举足轻重的地位，其中注塑成型是塑料制品的主要成型方式。然而，传统注塑成型在制件冷却过程中存在着明显的收缩现象，尤其是加工温度与结晶度较高的工程塑料。由于各部位的收缩量差异将导致凹痕和翘曲等缺陷，使得制品的尺寸精度达不到使用标准，尤其对一些精度要求较高的齿轮类产品影响极大，严重制约着关键零部件的以塑代钢。
[0003]目前，塑料加工行业改善塑料制品尺寸精度的方法主要包括三种：一是通过调整模具的浇口数目和流道分布等结构因素，或是在统计大量存在收缩缺陷的样本基础上，扩充模具型腔的整体尺寸以中和制品冷却过程中的收缩量。但此方法存在局限性，且对模具设计人员的经验提出了较大挑战；另一种是在注塑原料中加入无机物来改变原料的结晶度从而达到降低制品收缩率的目的，但利用此方法提高制品尺寸精度往往以牺牲制品的其他优异性能为前提，例如无机物的加入会明显提高材料的刚性，与此同时材料的韧性会相应降低；此外，材料成本与生产工序都显著提升。在生产中多用增加制品保压时间的方式来降低制品的收缩率，但此法实现的收缩精度改善较为有限，却延长了产品的成型周期，并不适合工业上的大规模连续生产。
[0004]目前采用超临界流体作为发泡剂的微孔注射成型能够通过在制品填充过程中诱发内部气体膨胀，在一定程度上实现产品内部保压，通过气泡的膨胀作用抵消一部分材料的收缩，从而改善制品尺寸精度。然而，填充过程中熔体前沿气体的快速外溢与泡孔的迅速破裂，导致了材料泡孔结构分布不均，制品表面产生气痕的缺陷，使该方法在实际应用中存在诸多问题。因此，开发一种更平衡的注塑成型工艺，随着塑料移动通过注塑机，熔融塑料的压力得到更紧密和均匀的控制，消除不均匀的收缩，减少塑料中下沉和翘曲的内应力，生产出与模具型腔表面几乎完美匹配的最终产品，并大大提高了机械性能，成为了功能性塑料制品加工行业需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种齿轮微孔注塑成型方法，注塑过程中精准控制型腔内不同位置的熔体压力与反压压力，从而调控熔体在填充过程中的发泡行为，形成更加均一的内部泡孔结构，从而降低产品成型过程中的收缩，具备良好的尺寸稳定性。
[0006]同时，本专利技术的目的之二在于提供一种齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，包括可控反压系统，实现注塑过程中型腔内不同位置压力的精准控制，从而抑制熔体前沿泡孔
破裂，避免制品表面气体流痕的产生，同时提升产品的表面质量。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，包括用于注入熔融塑料的模具型腔、超临界流体发生器、加压单元、用于控制模具型腔压力的压力控制单元；所述压力控制单元包括压力监测单元、与压力监测单元通信连接的压力调节单元；所述压力监测单元包括用于监测模具型腔内不同位置压力的压力传感器；所述压力调节单元包括与压力传感器通信连通的压力反馈系统，与压力反馈系统通信连通的调压阀、卸压阀，调压阀连通加压单元和模具型腔。
[0009]可选的，所述压力监测单元包括用于分别监测模具型腔内齿轮轴位置、浇口位置和齿顶圆位置的压力传感器。
[0010]可选的，所述用于监测齿轮轴位置的压力传感器包括中心对称分布的第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器。
[0011]可选的，所述用于监测浇口位置的压力传感器包括中心对称分布的第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第七压力传感器。
[0012]可选的，所述用于监测齿顶圆位置的压力传感器包括中心对称分布的第八压力传感器、第九压力传感器、第十压力传感器和第十一压力传感器。
[0013]可选的，还包括用于控制超临界流体发生器达到超临界状态的控制单元；用于熔体填充过程中稳定模具型腔中反压压力稳定供给的稳压阀，稳压阀与压力反馈系统通信连通；用于控制超临界流体发生器、加压单元、压力控制单元运行参数的总控制单元。
[0014]可选的，所述超临界流体发生器为高压氮气发生器，以氮气作为超临界流体物理发泡剂，作为加压模具型腔气体的介质；加压单元为空气压缩机，通过控制单元控制为模具型腔提供微孔发泡条件；空气压缩机、高压氮气发生器与模具型腔之间还设置有加压阀；所述调压阀还连通高压氮气发生器和模具型腔，调压阀由总控制单元控制；调压阀、加压阀、稳压阀，综合连通空气压缩机、高压大气发生器与模具型腔，实现模具型腔内气体的加压和稳压过程；卸压阀还连通高压氮气发生器和模具型腔，由总控制单元控制其开启和关闭，用于回收模具型腔气体卸压时排出的高纯度氮气。
[0015]一种齿轮微孔注塑成型方法，使用上述齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，包括启动加压单元、压力控制单元，设置模具型腔反压压力和反压时间，启动超临界流体发生器将物理发泡剂加工至超临界状态，与聚合物熔体混合后，在注塑压力作用下注入模具型腔，保持模具型腔中压力稳定供给至反压时间结束；压力控制单元根据模具型腔内不同位置压力增加情况，通过动态卸压维持模具型腔内压力稳定且低于泡孔成核临界压力，但高于泡孔破裂临界压力，直至聚合物熔体填充稳定；聚合物熔体填充完成后，卸压，去反压，使泡孔进一步膨胀，即完成。
[0016]可选的，所述聚合物熔体为聚酰胺66；注射速度为8～15mm/s，注射压力为2000～2500bar，冷却时间为30～60s；模具型腔温度为70～90℃；超临界流体占所述聚合物熔体的质量分数为0.2％～0.8％，超临界流体压力为150～200bar；反压压力15～20MPa，反压作用时间26～32s，控制卸压速率为1～5MPa/s。
[0017]本专利技术在传统注塑机的基础上引入能够为模具型腔提供反压条件的可控反压系统，保证熔体注塑在模具型腔内充满反压条件下进行，在模具型腔不同位置布置压力传感
器，压力反馈系统根据监测到的压力数据将调整信号实时反馈至加压单元，通过调压阀实时调控模具型腔内压力，使得型腔内压力始终维持在稳定的状态，降低注塑产生的内应力对齿轮性能的影响。克服传统反压设备的反压压力变动范围较大且很难精确调控，存在反压压力低于临界泡孔破裂压力而使泡孔破裂、反压压力高于临界成核压力而抑制制品发泡等不利情况的缺陷。
[0018]本专利技术通过在传统微孔注塑发泡的基础上引入了一套可实时监测并精准调控的可控反压系统，通过控制压力传感器监测模具型腔内不同位置在填充过程中的压力变化，利用型腔压力监测单元和压力反馈单元的协同作用，快速调控型腔内不同位置的反压压力，使得熔体在发泡过程始终处于合适的压力环境下，型腔内压力始终高于气泡破裂压力，低于气泡成核临界压力，熔体在填充过程中持续形成泡核且有效按了填充过程中熔体前沿的气泡破裂，从而使制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，其特征在于，包括注入熔融塑料的模具型腔、超临界流体发生器、加压单元、用于控制模具型腔压力的压力控制单元；所述压力控制单元包括压力监测单元、与压力监测单元通信连接的压力调节单元；所述压力监测单元包括用于监测模具型腔内不同位置压力的压力传感器；所述压力调节单元包括与压力传感器通信连通的压力反馈系统，与压力反馈系统通信连通的调压阀、卸压阀，调压阀连通加压单元和模具型腔。2.如权利要求1所述的齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，其特征在于，所述压力监测单元包括用于分别监测模具型腔内齿轮轴位置、浇口位置和齿顶圆位置的压力传感器。3.如权利要求2所述的齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，其特征在于，所述用于监测齿轮轴位置的压力传感器包括中心对称分布的第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器。4.如权利要求3所述的齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，其特征在于，所述用于监测浇口位置的压力传感器包括中心对称分布的第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第七压力传感器。5.如权利要求4所述的齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，其特征在于，所述用于监测齿顶圆位置的压力传感器包括中心对称分布的第八压力传感器、第九压力传感器、第十压力传感器和第十一压力传感器。6.如权利要求1~5任一项所述的齿轮微孔注塑成型用可控反压系统，其特征在于，所述超临界流体发生器为高压氮气发生器；加压单元为空气压缩机；空气压缩机、高压氮气发生器与模具型腔之间还设置有加压阀；所述调压阀还连通高压氮气发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：米皓阳，冯宇腾，顾来法，刘春太，
申请(专利权)人：宁波双林汽车部件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：