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用于汽车精密零件生产的泡沫成型技术

时间:2007/5/21 9:33:38

 

为北美汽车工业服务的嵌入模压成型商和组件供应商从Trexel Group公司的MuCell微孔发泡成型工艺里找到了许多新的好处。

在微孔发泡成型工艺里,把超临界的二氧化碳或者氮气注入到熔体中,产生的微气泡可以降低熔体的黏度和零件的密度。与注塑成型精密零件相比,这种工艺最经常被提到的优越性是能够减少材料的用量、减轻重量和缩短操作周期时间。

然而,对于嵌入成型而言,微孔发泡最主要的优点是改善了像探头和表头这些复杂装置的精度和尺寸稳定性。所显示出来的效果包括降低了废品率、缩短了组装时间和零件的质量更好。

节省材料和缩短周期时间当然受欢迎,但是这还不是大多数情况下采用微孔发泡工艺加工敏感零件的主要原因。最近,Tricon公司采用MuCell发泡工艺成功地制成一个嵌入成型的鼓风机壳体,此鼓风机用于管理和控制送往克莱斯勒面包车后排座位的热风。加工商是一家金属嵌入成型制品商,是最近在底特律汽车工程师协会(SAE)展览会上发布了这一微孔成型新工艺的少数几家参会厂商之一。

Delphi公司新的空气流量计是经过发泡的,以改进尺寸稳定性和零件一致性,从而更便于组装。

另一家厂商是密执安州Flint市的Delphi Automotive Systems公司,该公司采用类似的方式开发微孔发泡工艺。这种工艺可显著减少由于零件不均匀收缩所引起的变形,提高一致性,组装也更容易。

行业报道说,对于嵌入成型而言,变形是一个特别具有挑战性的问题,因为尺寸稳定性受到金属嵌入件与它外面模塑的塑料之间收缩率不相同的影响,还与金属嵌入件在零件设计里的位置有关。而且,金属嵌入件的成本一般都比所使用的塑料高得多,以至由于发泡而节省的树脂相对来说不必过多考虑。

结果更可以预计

Delphi公司新的空气流量计是用Ticon公司提供的30%玻纤和矿物质增强PBT制造的一种两个部件的装置。它的零件包括一个金属探头,此探头必须精确地就位在一个嵌入模塑PBT的支座里。而且,把空气流精确地引至流量计的管线是通过一个复杂的、成型在内的滑动锁紧装置与支座相连接的。这些零件的精确度很关键,因为空气流量计调节车辆的空气与燃油的比例,使每加仑燃油行驶里程最优化,以减少尾气排放量。

若不采用微孔发泡工艺,要获得精确测量空气流量所需的尺寸稳定性和零件一致性会是很难的。 在组装整个系统时,各零件的一致性和尺寸稳定性改善后,就可以采用更有效的组装方法,从而为大大降低成本铺平了道路。

一个具体的挑战是,支座要经受很宽广的温度循环(从-40°F~200°F)。在使用致密模压成型件的情况下,温度循环将导致用于零件定位的“O”形环开裂,而发泡的产品被证明能够抵御开裂。至于空气管线,微孔发泡可使管道的同心度更好,因此有助于提高其精确度。Delphi公司报告说,致密空气管道典型的偏心度为2°~3°,而微孔发泡管的偏心度只有0.5°。因为零件的尺寸更容易预测,Delphi的模塑制品商就能够更快和更低成本地细调他们的生产模具了。

Delphi公司还得到了更多传统意义上的益处,但是,这仅限于不降低精度和性能的程度。密度的降低被保持在一个中等(10%或者更小)的程度。对于像这件零件这种断面较厚的零件,微孔发泡通常会使冷却时间延长,因此,最终的结果是整个操作周期并没有缩短。

Tricon公司的情况是,微孔发泡使平直度得以改进,这对于把鼓风机底板转换成Trexel公司的工艺来说是很关键的。这个8in的零件在其南卡莱罗纳州Johnoville市的Wellman公司提供的矿物质/玻纤填充尼龙6/66掺混料成型件里面镶嵌有一个金属连接器。然而,在致密模塑件的情况下,平直度沿着零件长度方向的变化达到0.06in。而在MuCeu发泡零件上,平直度的变化减小了7倍,为0.008in。此外,Tricon公司节省了大约10%的物料,同时操作周期时间也缩短了15%。锁模力的大大减小使Tricon公司可以在小一点的注塑机上生产这种零件。

对电子元件更温和

Tricon公司的Terrel说,他的公司今后预计将在涉及半导体和其它敏感装置的封装方面更多采用微孔发泡工艺。他说,Trexell公司工艺的一个在很大程度上尚未开发的好处是成型过程中熔体温度降低了大约100°F,这与熔体黏度降低结合在一起,被看成为模压成型商减少电气零件封装过程中的整个热冲击和机械冲击开辟了道路。

Trexel公司的营销副总裁Danial Szczurko补充说,更好地了解微孔发泡对机械性能影响的方式也有助于模压成型商更巧妙地利用这种工艺的优点。Ticona公司的研究表明,低水平的发泡所引起30%玻纤增强PBT性能的降低是非常小的。密度减小10%至多导致刚性和韧性降低4%。Ticona公司说,PPS和其它树脂也与此类似。因为许多汽车零件的设计都有一个安全余量,本文的资料使嵌入成型商在适当降低密度的同时,减少对零件性能造成不利影响。 (

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