水辅注塑在注塑成型的应用
水辅注塑在注塑成型的应用
水辅注塑技术是一种先进的注塑成型工艺，它通过将高压水注入模腔来推动熔胶形成空腔，具有冷却效率高、生产周期短等优点。本文详细介绍了水辅注塑的原理、应用及其与气辅注塑技术的对比，展示了其在汽车零部件、消费品和工业品领域的广泛应用。
水辅注塑是自气辅注塑后又一项得到成功研发和应用的先进注塑成型工艺，其成型原理与气辅注塑的相似。
水辅注塑成型技术先将一段熔胶注入模腔，随后利用增压器或空气压缩机产生高压水，经过活塞式喷嘴将高压水注射到已填充有熔胶的模腔内，利用水的压力推动挤压熔胶，形成空腔，最终冷却成型制品。
图1 整合活塞注射单元的注塑机
水的高粘度及不可压缩性使水的前端形成一个坚实的界面，挤压和掏空模腔内熔胶，水的前端同时也起到冷却模腔内熔胶的作用。
在一些应用中，制品成型后会使用压缩气体将水从流道中挤出以使组件完全脱潮。以下动画展示了使用水辅注塑技术制造中空管道的过程。
水辅和气辅注塑对比
尽管水辅和气辅注塑成型的原理基本相同，基于目前的发展状况，多数观察者认为水辅注塑不会取代气辅注塑，采取何种工艺取决于实际应用需求和模具的选择。
和气辅注塑工艺相似的原理使水辅注塑具备气辅注塑的优点，如可减少或消除制品翘曲、避免凹痕、节省原料、降低制品内应力和减小锁模力外。此外，在生产直径较大的导管类制品时，水辅注塑技术还可使制品的壁厚更薄、截面更均匀，内表面更光滑。
此外，水的热导率比氮气高40倍，水的热容比氮气大4倍。在生产厚壁制品时，和采用氮气的气辅注塑工艺相比，水辅注塑因水的快速冷却效能，所需的冷却时间比气辅注塑减少30-75%，大幅缩短了生产周期。
图2 三种注塑成型工艺效果的对比
水辅注塑的应用
水辅注塑成型技术主要用于成型各类管状或棒状制品，以及厚度不均匀的复杂制品，领域涉及消费品部件、工业品部件和汽车零部件的制造等。其中一些过去采用气辅注塑成型技术生产的管状制品，现在已使用更适合的水辅注塑成型技术进行生产。
消费品部件
办公家具的手柄、托架、家电的把手、玩具、超市手推车、割草机扶手（图3）等。
图3 割草机的扶手使用了水辅注塑技术
工业品部件
运输用条板箱、大型储料桶、储物箱和独轮车的车架（图4）等。
汽车零部件
发动机的冷却水管、废气管、机油管、机油标尺套管、气门室罩盖、后视镜支架、后视镜外壳、行李支架、门把手、座椅调节把手和踏板（图1）等。
图5 使用水辅注塑技术生产的汽车踏板
水辅注塑的发展
对水辅注塑成型技术的需求主要来自于汽车用空心制品的供应商。20世纪70年代初期已有人提出采用注射液体，如水、油或聚合物溶液成型空腔制品的方法。由于当时技术还不成熟，水的使用效果还不够令人满意，加上气辅注塑成型技术的出现和广泛应用等原因使水辅注塑成型技术被暂时搁置。
但生产直径较大的导管类制品时，气辅注塑成型技术存在制品壁厚较大，生产周期较长等不足。一些生产气辅注塑设备的供应商为满足市场需求，对其原有的气辅注塑设备进行改造，以适应水辅注塑工艺的应用需要，其中的代表包括 PME 公司、联合气体系统公司（Alliance Gas Systems）和 Maximator 公司等。
此外，注塑机制造商也积极参与到水辅注塑成型技术的研发和应用中，其中较为成熟的技术包括Battenfield的Aquamold，Engel的Watermelt和欧洲Ferromatik Milacron的AquaPress等。
水辅注塑成型工艺的研发和应用在欧洲已较为成熟，而我国在这方面基本还处于空白阶段，因此很有必要深入学习和研究欧洲的先进工艺和应用实例，结合已有的对气辅注塑成型工艺的研究经验，逐渐掌握并应用这项技术以满足市场需要。