可熔型芯制造技术解析

1.可熔（可溶）型芯的性能特点

可熔（可溶）型芯分为盐制可溶型芯和低熔点合金可熔型芯两大类。早期的可溶型芯由盐、增强填充材料及粘结剂混合并压制成型，其特点是可承受较高的模塑压力；用水就可将盐芯从塑件中溶出，但存在脆性大、溶解速度慢、易造成模具磨损等缺点。改进型盐制可

图8-17 熔芯注射成型制品

a）轿车进气管（PA） b）福特3.8L汽车V6发动机上部进气管（PA66） c）通用汽车散热器底部连接管（PA+GF） d）保时捷2.5L汽车V6发动机进气管（PA） e）汽车水箱连接管（PA） f）奥迪A8发动机进气模块（PA） g）福特发动机进气管（PA66） h）汽车进气模块（PA）

溶型芯以聚合物和盐为基体添加少量流动助剂，并采用注射成型方法制成可溶型芯，之后可用碱性溶液将盐芯溶出。这种方法提高了可溶型芯的成型速率，还可消除盐芯脆性大和模具磨损的缺陷。聚合物盐制可溶型芯仍存在导热性差，溶解速率较低，生产周期长等不足。

可熔型芯通常用低熔点合金浇注成型，使用的低熔点合金种类有锡-铅-镉合金、铋-锡合金和锡-铅-锑共熔合金等。其中，锡-铅-镉合金（熔点为125～145℃）主要在早期使用，因镉在使用过程中氧化非常严重，大批量生产时金属损耗太大，提高了生产成本。铋-锡合金（熔点为138℃）是PA产品极好的可熔型芯材料，不仅价格低，且收缩率小、相转变速率快。锡-铅-锑共熔合金（熔点为187℃）可用于高熔点塑料或热固性塑料制品的注射成型。英国MCP公司提供的可熔合金材料，可根据不同用途来选择使用，用于制造可熔型芯的主要有MCP58、MCP96、MCP137、MCP187、MCP200等，其优点是可熔芯坚硬、强度高，热扩散速率高，塑件生产周期短且尺寸精确，采用感应加热方法可明显缩短型芯熔出时间；缺点是能耗高，且型芯质量较重。各类可熔（可溶）型芯材料的性能比较见表8-6～表8-8。

图8-18 复杂结构塑件组合成型制品

a）汽车燃料注入管（PA66，超声波焊接完成） b）英国戴姆勒汽车进气管（由3个塑料壳摩擦焊接完成）

2.可熔型芯浇注成型

目前常用于可熔型芯浇注成型的低熔点合金主要是BiSn138（铋质量分数为58%，锡为42%）共晶混合物，它在浇注成型时具有特别低的收缩率，而且易于使用，因此获得广泛应用。

合金的浇注过程首先是在金属容器中将其加热至浇注温度以上（150～160℃），然后注入石膏或树脂模具中，经冷却凝固后，开模取出，即可获得所需的可熔型芯，其原理如图8-19所示，浇注成型后的型芯如图8-20所示。

可熔型芯合金注入型腔的过程应均匀缓慢，避免扰流、波纹和飞溅，最好采用底部浇注的方式，而且型芯浇注时应保证整个过程均匀冷却。对于锡-铋合金型芯，还应避免型芯表面层的氧化和粗糙化，尽可能减少合金液与空气的接触。合金浇注选用的活塞泵能使底部浇注获得均匀的充模；填充速率要与填充体积的变化相一致，以保证合金液面以稳定的速率上升。

表8-6 可熔和可溶型芯性能比较(www.xing528.com)

注：测试温度为20℃。

表8-7 铋-锡合金与锡-铅-锑共熔合金性能比较

表8-8 英国MCP易熔合金的性能

图8-19 可熔型芯浇注过程

1—加热的合金储槽 2—温度传感器 3—液位传感器 4—液压熔体泵 5—溢流阀 6—合模机 7—型芯浇注模 8—截止阀 9—加热软管 10—加热管 11—加热阀

图8-20 浇注成型后的可熔型芯

a）BiSn138进气分配管可熔型芯 b）AKV30双管锡-铋合金可熔型芯

当型芯浇注模为复杂多浇口模具时，应独立控制各个浇口的合金液注入量；浇注过程中要旋转模具，避免因合金液流动不均匀造成充模不均匀。

一般50kg可熔型芯的浇注时间为2～3min，其中冷却时间占90%；型芯脱模温度在100℃左右，脱模时型芯内芯一般仍为液态，要放入专用的冷却夹具中继续冷却，以防止其因自重造成型芯变形，如图8-21所示。