Литье с газом

Литье с газом представляет собой литье расплава под давлением в полость матрицы, сопровождаемое введением инертного газа (обычно азота) в центр расплава через форсунку, центральный литник, разводящих каналов или прямо в полость матрицы. Сжатый газ расширяется в направлении наименьшего сопротивления расплава полимера. И тем самым продвигает материал по всем каналам. На рис.1 представлены варианты литья с газом, как и литье с другими жидкостями. Работа метода основана на вариациях двух принципов. Первый принцип: форма частично заполняется расплавом полимера, завершение процесса - распределение материала по всех полости формы - осуществляется с помощью сжатого газа или другой жидкости.



Рис. 1. Классификация литья под давлением с помощью жидкости.



Рис. 2. Цикл литья с помощью газа.

На рис. 2 представлен цикл литья с помощью газа, основанный на этом принципе. По второму принципу, материал заполняет форму полностью или частично, а затем переносится во вторую полость. Эта дополнительная полость может быть как боковой полостью, которую затем утилизируют, так и полостью, которая затем станет частью изделия, также она может быть емкостью для предварительного впрыска расплава перед узлом пластикации литьевой машины. В последнем случае, материал из полости используется в последующем цикле. В случае регулируемого давления газа при литье, давление либо постоянно, либо медленно возрастает, либо изменяется поэтапно. В случае контролируемого объема введенного газа, газ сначала сжимается в цилиндре, а затем вводится под давлением, образованным в результате восстановления газом своего объема в результате перемещения плунжера. Обычные установки для литья под давлением могут использоваться для литья с помощью газа при использовании дополнительного оборудования: источника газа и регулятора давления газа. Это схематично представлено на рис. 3.



Рис. 3. Пример переоборудования обычной литьевой машины для процесса литья с помощью газа.

Рис. 4. Введение газа через форсунку и его распределение по каналам.

Литье с помощью газа требует другого подхода к изделию, инструменту и процессу из-за необходимости регулирования введенного газа, расположения и размеров газовых каналов, распространение газа по форме. На рис. 4 показано введение газа через форсунку и его распределение в каналах формы.

Так как метод является универсальным и многообещающим, были разработаны некоторые альтернативные его варианты, которые сейчас доступны на практике в промышленности. Например, вместо азота можно использовать сжиженный газ, который переходит в газообразное состояние при введении в горячий материал. После заполнения формы изделие охлаждается и газ абсорбируется, что исключает необходимость удаления избыточного газа. При литье с помощью воды, вода служит дополнительным охлаждением, что снижает время охлаждения, позволяет сделать стенки более тонкими и увеличить диаметр изделия. Местный процесс введения сжатого газа на определенных толстых участках приводит к образованию маленьких пустот диаметром 1-2 мм в диаметре. Это может использоваться для снижения остаточных напряжений и удаления отметин. И наконец, внешнее литье с помощью газа. Оно основано на введении газа на определенном герметичном участке между расплавом и стенкой формы. Такое литье может использоваться в случае повышенных требований в поверхности изделия, где не могут использоваться воздушные каналы.

Преимущества литься с помощью газа:

• Увеличение жесткости изделия благодаря увеличенному поперечному сечению в полых воздушных каналах
• Снижение расхода материала
• Снижение времени охлаждения
• Великое разнообразие изделий, которые могут сочетать в себе и тонкие и более толстые участки.

Вероятно главным недостатком литья с помощью газа является неопределенность, которая все еще присутствует в промышленности в отношении патентных прав на использование процесса. Данный метод применим ко всем термопластичным материалам, а также к термореактивным полиуретанам и блочным материалам. В случае блочных материалов метод упоминается как газовая методика вакуумирования. При этом форма полностью заполнена и наружному слою позволяют отвердится, прежде чем вводится газ, который вытесняет неотвержденную сердцевину. Вытесненный материал может использоваться в следующем цикле.

Применение метода можно разделить на три категории или их сочетание:

• Трубо- и стержнеподобные изделия. Тут процесс в основном используется для экономии материала. Примеры изделий: вешалки, поручни, подлокотники кресел, душевые головки.
• Большие листоподобные структурные изделия со встроенной сеткой воздушных каналов. Процесс применяется в основном для снижения напряжений и веса, для улучшения жесткости и качества поверхности. Примеры: автомобильные панели, наружная мебель, спутниковые антенны.
• Сложные изделия, содержащие тонкие и толстые секции. Процесс в основном применяется для снижения стоимости производства объединением отдельных частей в одно изделие. Например, автомобильные двери, ТВ корпусы, автомобильные запасные части.

Рис. 5. Дверные ручки, полученные литьем с помощью газа.