一种抗温差冲击防裂式PC注塑工艺

技术领域

本发明涉及注塑技术领域，更具体地说，涉及一种抗温差冲击防裂式PC注塑工艺。

背景技术

随着塑料工业和汽车工业的迅猛发展，出于经济性、安全性、环保性的考虑，汽车用塑料的品种和应用范围不断扩大。由于塑料的优越性能，在汽车设计中大量采用塑料，不仅可以实现汽车结构轻量化、安全、防腐、造型和舒适性等设计性能的要求，还有利于成本，节约能源。塑料在汽车上的应用主要分为三类：外饰件、内饰件、功能结构件。外饰件：以塑代钢，可减轻汽车重量，达到节能的目的；内饰件：以安全、环保、舒适为应用特征，用可吸收冲击能量和震动能量的弹性体和发泡塑料制造仪表板、座椅、头枕等制品，可以减轻碰撞时对人体的伤害，提高汽车的安全系数；功能结构件：多采用高强度工程塑料，制造燃油箱、发动机和底盘上的一些零件，以减轻重量，降低成本，简化工艺。

PC材料因可以满足汽车零部件对材料韧性、强度、耐热、透光等方面高性能的要求，在汽车工业零部件上应用尤为广泛，汽车车灯光导、内灯罩等厚壁件均已普遍采用PC材料代替。

现有工艺中采用退火处理的方法可有效消除壁厚相对较均匀的PC注塑件产品内应力而引起的开裂，但对壁厚不均的PC注塑件产品现有工艺并不能很好地消除其内应力，在温差较大的环境下仍会出现开裂现象，严重影响产品质量并缩短使用寿命。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种抗温差冲击防裂式PC注塑工艺，可以实现在传统注塑工艺的基础上，创新性的引入逆变消裂球在注塑后混合于原料中，基于外界磁场作用下对原料进行二次搅拌，以提高PC原料的流动性，并掺入碳化硅粉末来有效抵御外界温差，改善PC原料的收缩性，在冷却成型后逆变消裂球直接预留于产品内，并且利用其吸热特点精确感知到外界的温度变化，然后触发相反的动作，在产品受热膨胀时逆变消裂球整体收缩，在产品受冷收缩时逆变消裂球整体膨胀，从而有效抵消产品因温差变化带来的内应力开裂现象，显著提高产品在不同环境下的强度，延长产品使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种抗温差冲击防裂式PC注塑工艺，包括以下步骤：

S1、取PC原料在60-80℃的加热条件下烘干至含水率低于0.3％；

S2、注塑机料筒温度设定230-250℃，注射压力50-80MPa，模温120-130℃，保压时间1-3秒；

S3、在注塑模具上新设的投料口中投入体积占比为5-10％的逆变消裂球，并施加旋转的匀强磁场，迫使逆变消裂球在原料内进行二次搅拌后均匀分布；

S4、通过先水冷至80℃后空冷的方式进行冷却，冷却成型时间为40-50s；

S5、冷却成型后进行自动脱模，取出制品后进行切边修整即得成品。

进一步的，所述步骤S1中PC原料中混合有质量占比1.2-1.5％的碳化硅粉末。

进一步的，所述步骤S2中注射机上有四组热流道且温度分别为190℃、210℃、210℃、180℃，对应的四段注射压力分别为60MPa、80MPa、75MPa和65MPa。

进一步的，所述步骤S2中注塑模具在注塑之前采用丙酮进行清洗，并涂刷上一层脱模剂。

进一步的，所述逆变消裂球包括磁动球和连接于磁动球上的多个逆变棒，且逆变棒均匀插设于磁动球上，所述磁动球内开设有多个与逆变棒相对应的温变槽，所述温变槽内镶嵌连接有感温换气球，所述磁动球外端开设有多个与温变槽连通的迁移孔，且逆变棒贯穿迁移孔并与感温换气球连接，磁动球作为基体提高与PC原料的结合力，同时为逆变棒的伸缩提供支撑，逆变棒则用来显化感温换气球温度变化带来的相反动作，在产品受热膨胀时逆变棒收缩，在产品受冷收缩时逆变棒膨胀，从而辅助产品有效抵消产品因温差变化带来的内应力开裂现象。

进一步的，所述感温换气球包括一体连接的气变半球和定态半球，且气变半球与逆变棒连接并保持充气膨胀状态，可以通过对气体的控制来触发气变半球的膨胀和收缩动作，进而控制逆变棒的伸缩动作。

进一步的，所述定态半球外端包裹有一对与其相贴合的控气片，所述控气片与定态半球之间连接有储气包，所述定态半球内开设有与控气片相垂直的生长孔，所述生长孔内镶嵌连接有触发包，所述触发包左右两端均连接有迁移顶杆，且迁移顶杆与控气片之间连接，所述定态半球上还开设有一对与气变半球相连通的通气孔，触发包可以基于温度感知，并触发热胀冷缩的动作，从而利用迁移顶杆来控制气变半球与储气包之间的连通，基于气体在气变半球和储气包之间的来回流动实现逆变棒的伸缩动作。

进一步的，所述控气片与气变半球之间连接有同步拉丝，所述气变半球内顶壁与定态半球之间连接有稳定内杆，同步拉丝和稳定内杆均起到提高同步拉丝稳定性的作用，同时辅助其进行复形动作。

进一步的，所述稳定内杆为采用弹性材料制成的中空结构，且内部填充有剪切增稠液体，稳定内杆还可以对逆变棒进行支撑，在受到瞬时冲击力，剪切增稠液体会迅速变硬对逆变棒进行支撑来抵抗外力，在正常状态下或者缓慢的作用力下，剪切增稠液体仍可以保持流动特性满足稳定内杆的形变。

进一步的，所述磁动球采用顺磁性材料制成，所述逆变棒采用热稳定性高的导热材料制成，所述触发包采用热膨胀系数大于PC塑料的材料制成，磁动球可以在磁场中进行响应，迫使逆变消裂球在原料内进行搅拌分布，而在无磁场状态下磁动球不表现出磁性，避免对产品性能造成干扰，逆变棒的热稳定性可以抵抗外界温度变化带来的尺寸变化，从而精确的显化感温换气球的触发动作，自身并不会对其造成干扰，同时可以吸收产品上的热量进行传递，快速精确的触发感温换气球的动作。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现在传统注塑工艺的基础上，创新性的引入逆变消裂球在注塑后混合于原料中，基于外界磁场作用下对原料进行二次搅拌，以提高PC原料的流动性，并掺入碳化硅粉末来有效抵御外界温差，改善PC原料的收缩性，在冷却成型后逆变消裂球直接预留于产品内，并且利用其吸热特点精确感知到外界的温度变化，然后触发相反的动作，在产品受热膨胀时逆变消裂球整体收缩，在产品受冷收缩时逆变消裂球整体膨胀，从而有效抵消产品因温差变化带来的内应力开裂现象，显著提高产品在不同环境下的强度，延长产品使用寿命。

(2)逆变消裂球包括磁动球和连接于磁动球上的多个逆变棒，且逆变棒均匀插设于磁动球上，磁动球内开设有多个与逆变棒相对应的温变槽，温变槽内镶嵌连接有感温换气球，磁动球外端开设有多个与温变槽连通的迁移孔，且逆变棒贯穿迁移孔并与感温换气球连接，磁动球作为基体提高与PC原料的结合力，同时为逆变棒的伸缩提供支撑，逆变棒则用来显化感温换气球温度变化带来的相反动作，在产品受热膨胀时逆变棒收缩，在产品受冷收缩时逆变棒膨胀，从而辅助产品有效抵消产品因温差变化带来的内应力开裂现象。

(3)感温换气球包括一体连接的气变半球和定态半球，且气变半球与逆变棒连接并保持充气膨胀状态，可以通过对气体的控制来触发气变半球的膨胀和收缩动作，进而控制逆变棒的伸缩动作。

(4)定态半球外端包裹有一对与其相贴合的控气片，控气片与定态半球之间连接有储气包，定态半球内开设有与控气片相垂直的生长孔，生长孔内镶嵌连接有触发包，触发包左右两端均连接有迁移顶杆，且迁移顶杆与控气片之间连接，定态半球上还开设有一对与气变半球相连通的通气孔，触发包可以基于温度感知，并触发热胀冷缩的动作，从而利用迁移顶杆来控制气变半球与储气包之间的连通，基于气体在气变半球和储气包之间的来回流动实现逆变棒的伸缩动作。

(5)控气片与气变半球之间连接有同步拉丝，气变半球内顶壁与定态半球之间连接有稳定内杆，同步拉丝和稳定内杆均起到提高同步拉丝稳定性的作用，同时辅助其进行复形动作。

(6)稳定内杆为采用弹性材料制成的中空结构，且内部填充有剪切增稠液体，稳定内杆还可以对逆变棒进行支撑，在受到瞬时冲击力，剪切增稠液体会迅速变硬对逆变棒进行支撑来抵抗外力，在正常状态下或者缓慢的作用力下，剪切增稠液体仍可以保持流动特性满足稳定内杆的形变。

(7)磁动球采用顺磁性材料制成，逆变棒采用热稳定性高的导热材料制成，触发包采用热膨胀系数大于PC塑料的材料制成，磁动球可以在磁场中进行响应，迫使逆变消裂球在原料内进行搅拌分布，而在无磁场状态下磁动球不表现出磁性，避免对产品性能造成干扰，逆变棒的热稳定性可以抵抗外界温度变化带来的尺寸变化，从而精确的显化感温换气球的触发动作，自身并不会对其造成干扰，同时可以吸收产品上的热量进行传递，快速精确的触发感温换气球的动作。

附图说明

图1为本发明投放逆变消裂球时的结构示意图；

图2为本发明逆变消裂球的外观示意图；

图3为本发明逆变消裂球的内部结构示意图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为本发明感温换气球低温状态下的结构示意图；

图6为本发明感温换气球高温状态下的结构示意图。

图中标号说明：

1逆变消裂球、11磁动球、12逆变棒、13感温换气球、131气变半球、132定态半球、14控气片、2温变槽、3同步拉丝、4稳定内杆、5触发包、6迁移顶杆、7储气包、8通气孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种抗温差冲击防裂式PC注塑工艺，包括以下步骤：

S1、取PC原料在60℃的加热条件下烘干至含水率低于0.3％；

S2、注塑机料筒温度设定230℃，注射压力50-80MPa，模温120℃，保压时间1秒；

S3、在注塑模具上新设的投料口中投入体积占比为5％的逆变消裂球1，并施加旋转的匀强磁场，迫使逆变消裂球1在原料内进行二次搅拌后均匀分布；

S4、通过先水冷至80℃后空冷的方式进行冷却，冷却成型时间为40-50s；

S5、冷却成型后进行自动脱模，取出制品后进行切边修整即得成品。

步骤S1中PC原料中混合有质量占比1.2％的碳化硅粉末。

步骤S2中注射机上有四组热流道且温度分别为190℃、210℃、210℃、180℃，对应的四段注射压力分别为60MPa、80MPa、75MPa和65MPa。

步骤S2中注塑模具在注塑之前采用丙酮进行清洗，并涂刷上一层脱模剂。

请参阅图2-4，逆变消裂球1包括磁动球11和连接于磁动球11上的多个逆变棒12，且逆变棒12均匀插设于磁动球11上，磁动球11内开设有多个与逆变棒12相对应的温变槽2，温变槽2内镶嵌连接有感温换气球13，磁动球11外端开设有多个与温变槽2连通的迁移孔，且逆变棒12贯穿迁移孔并与感温换气球13连接，磁动球11作为基体提高与PC原料的结合力，同时为逆变棒12的伸缩提供支撑，逆变棒12则用来显化感温换气球13温度变化带来的相反动作，在产品受热膨胀时逆变棒12收缩，在产品受冷收缩时逆变棒12膨胀，从而辅助产品有效抵消产品因温差变化带来的内应力开裂现象。

请参阅图5-6，感温换气球13包括一体连接的气变半球131和定态半球132，且气变半球131与逆变棒12连接并保持充气膨胀状态，可以通过对气体的控制来触发气变半球131的膨胀和收缩动作，进而控制逆变棒12的伸缩动作。

定态半球132外端包裹有一对与其相贴合的控气片14，控气片14与定态半球132之间连接有储气包7，定态半球132内开设有与控气片14相垂直的生长孔，生长孔内镶嵌连接有触发包5，触发包5左右两端均连接有迁移顶杆6，且迁移顶杆6与控气片14之间连接，迁移顶杆6的形状为向触发包5靠近一端直径逐渐变小，从而随着迁移顶杆6向外侧的移动，通气孔8可以与生长孔之间得以连通，提高正常状态下的气密性，不易出现提前换气动作，定态半球132上还开设有一对与气变半球131相连通的通气孔8，触发包5可以基于温度感知，并触发热胀冷缩的动作，从而利用迁移顶杆6来控制气变半球131与储气包7之间的连通，基于气体在气变半球131和储气包7之间的来回流动实现逆变棒12的伸缩动作。

控气片14与气变半球131之间连接有同步拉丝3，气变半球131内顶壁与定态半球132之间连接有稳定内杆4，同步拉丝3和稳定内杆4均起到提高同步拉丝3稳定性的作用，同时辅助其进行复形动作。

稳定内杆4为采用弹性材料制成的中空结构，且内部填充有剪切增稠液体，稳定内杆4还可以对逆变棒12进行支撑，在受到瞬时冲击力，剪切增稠液体会迅速变硬对逆变棒12进行支撑来抵抗外力，在正常状态下或者缓慢的作用力下，剪切增稠液体仍可以保持流动特性满足稳定内杆4的形变。

磁动球11采用顺磁性材料制成，逆变棒12采用热稳定性高的导热材料制成，触发包5采用热膨胀系数大于PC塑料的材料制成，磁动球11可以在磁场中进行响应，迫使逆变消裂球1在原料内进行搅拌分布，而在无磁场状态下磁动球11不表现出磁性，避免对产品性能造成干扰，逆变棒12的热稳定性可以抵抗外界温度变化带来的尺寸变化，从而精确的显化感温换气球13的触发动作，自身并不会对其造成干扰，同时可以吸收产品上的热量进行传递，快速精确的触发感温换气球13的动作。

实施例2：

请参阅图1，一种抗温差冲击防裂式PC注塑工艺，包括以下步骤：

S1、取PC原料在70℃的加热条件下烘干至含水率低于0.3％；

S2、注塑机料筒温度设定240℃，注射压力50-80MPa，模温125℃，保压时间2秒；

S3、在注塑模具上新设的投料口中投入体积占比为8％的逆变消裂球1，并施加旋转的匀强磁场，迫使逆变消裂球1在原料内进行二次搅拌后均匀分布；

S4、通过先水冷至80℃后空冷的方式进行冷却，冷却成型时间为45s；

S5、冷却成型后进行自动脱模，取出制品后进行切边修整即得成品。

步骤S1中PC原料中混合有质量占比1.3％的碳化硅粉末。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

请参阅图1，一种抗温差冲击防裂式PC注塑工艺，包括以下步骤：

S1、取PC原料在80℃的加热条件下烘干至含水率低于0.3％；

S2、注塑机料筒温度设定250℃，注射压力50-80MPa，模温130℃，保压时间3秒；

S3、在注塑模具上新设的投料口中投入体积占比为10％的逆变消裂球1，并施加旋转的匀强磁场，迫使逆变消裂球1在原料内进行二次搅拌后均匀分布；

S4、通过先水冷至80℃后空冷的方式进行冷却，冷却成型时间为50s；

S5、冷却成型后进行自动脱模，取出制品后进行切边修整即得成品。

步骤S1中PC原料中混合有质量占比1.5％的碳化硅粉末。

其余部分与实施例1保持一致。

本发明可以实现在传统注塑工艺的基础上，创新性的引入逆变消裂球1在注塑后混合于原料中，基于外界磁场作用下对原料进行二次搅拌，以提高PC原料的流动性，并掺入碳化硅粉末来有效抵御外界温差，改善PC原料的收缩性，在冷却成型后逆变消裂球1直接预留于产品内，并且利用其吸热特点精确感知到外界的温度变化，然后触发相反的动作，在产品受热膨胀时逆变消裂球1整体收缩，在产品受冷收缩时逆变消裂球1整体膨胀，从而有效抵消产品因温差变化带来的内应力开裂现象，显著提高产品在不同环境下的强度，延长产品使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。