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注塑成型工(gōng)藝一般包括:填充、保壓、冷卻、脫模等4個階段(duàn),這4個(gè)注塑(sù)成型工藝階段直(zhí)接決定著製(zhì)品的成型質量,而(ér)且這4個注塑成型工藝階段是一個完(wán)整的連續過程。
1、注塑成型工藝填充階段
(1)填充是整個注塑(sù)循環過程中的(de)第一步,時間從模具閉合開始注塑算起,到模具型腔填充到大約95%為止(zhǐ)。理論上,填充時間越(yuè)短,成型效率(lǜ)越高(gāo),但(dàn)是實(shí)際中,成型時間或者注塑速度要受到很多(duō)條件的製約。
(2)高速填充。高(gāo)速填充時(shí)剪(jiǎn)切率較高,塑料由於剪切變稀的作用而存在(zài)粘度下降的情形,使整體流動阻力(lì)降低;局部的粘滯加(jiā)熱影響也會使固化層厚度變薄。因此在流動控製階段,填充行為往往取(qǔ)決(jué)於待填充的體積大(dà)小。即在流動控製階段,由於高速填(tián)充,熔體的剪切變稀效果往往很大,而薄壁的冷卻作用並(bìng)不明顯,於是(shì)速率的效用占了上風。
(3)低速填充。熱傳導控製低速填充時,剪切率較低,局部粘度較高,流動阻力較大(dà)。由於熱塑料補充速率較慢,流動較為緩慢,使熱傳(chuán)導效應較為明顯(xiǎn),熱量迅速為冷模壁帶走。加上較少量的粘滯(zhì)加熱現象,固化層厚度較厚(hòu),又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。
由於噴泉流動的原(yuán)因,在流動波(bō)前麵的(de)塑料高分子鏈排向(xiàng)幾乎平行流動波前。因此兩(liǎng)股塑料熔膠在(zài)交匯時,接觸麵的高分子鏈互相平行;加上兩股熔膠(jiāo)性質各異(在模腔中滯留(liú)時間不同,溫度、壓力也不同),
造成熔膠(jiāo)交匯區域在微觀上結構強度較差。在光線下(xià)將零件擺放適(shì)當的角度用肉眼觀察,可以發現(xiàn)有明顯的接合線產生,這就是熔接痕的形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀,同時由(yóu)於微觀結構的(de)鬆散,易造成(chéng)應力集中,從而使(shǐ)得該部分的強度降低而發生斷裂。
一般而言(yán),在高(gāo)溫區產生熔接的熔接痕強(qiáng)度較佳,因(yīn)為高溫情形(xíng)下,高分子鏈活動性較佳,可以互相穿透纏繞,此(cǐ)外高溫度區(qū)域兩股熔體的溫度較為接近,熔體的熱性質幾乎相同,增(zēng)加了熔接區域的強(qiáng)度;反之在低(dī)溫區域,熔接(jiē)強度較差。
2、注塑成型工藝保壓階段
保壓(yā)階段的作用是持續施加壓力,壓實(shí)熔體,增加塑料密(mì)度(增密),以補償塑料的(de)收縮行為。
在保壓過程中,由於模腔中已經填滿塑料,背壓(yā)較高。在保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能慢慢地向前(qián)作微小移(yí)動,塑料的流動速度也較為緩慢,這時的流動稱作保壓流動。由於在保壓階段,塑料受模壁冷卻固(gù)化加快,熔體粘度增加也很快,因此模具型腔(qiāng)內的阻力(lì)很大。
在保壓的後期,材料密(mì)度持續(xù)增大,塑件也逐漸成型,保壓階段要一直持續到澆口固化封口(kǒu)為止,此時保壓階段的模腔壓(yā)力(lì)達(dá)到(dào)最高值。
在保(bǎo)壓階段,由於壓力相當高,塑料呈現部分可壓縮特性。在壓力(lì)較高區域,塑料較為密實(shí),密(mì)度較高;在壓(yā)力較低區(qū)域,塑(sù)料較為疏鬆,密度較低,因此(cǐ)造成密度分布隨位置及時間發生變化。
保壓過程中塑料流速極低,流(liú)動不再起(qǐ)主導作用;壓力為影響保壓過程(chéng)的主要因素(sù)。保壓過程中(zhōng)塑料已經充(chōng)滿模腔(qiāng),此時逐漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質(zhì)。模腔中的壓力借助塑料傳遞至模壁表麵,有撐開模具的趨勢,因此需要適當的鎖模力進行(háng)鎖模(mó)。
漲模力在(zài)正常情形下會微微將模具撐開,對於(yú)模具的排氣具有幫助作用;但(dàn)若漲模力過大,易造成成型品毛邊、溢(yì)料,甚至撐開模具。因此(cǐ)在選擇注塑機時,應選擇具有足夠(gòu)大鎖模力的注塑機,以防止漲模現象並能有效進行保壓。
3、注塑成型公寓(yù)冷卻階段
在注(zhù)塑成型模具中,冷卻係統的設計非常重要。這(zhè)是(shì)因(yīn)為成型塑料製品隻有冷卻(què)固化(huà)到一定剛性,脫模後才能避免塑料製品因受(shòu)到外力而產生變(biàn)形。由於冷卻時間占整個成型周期(qī)約70%~80%,因此設計良好的冷卻係(xì)統可以大幅縮短成型時間,提高注塑生產率,降低成本。設計不當的冷卻係統會使成型時間拉長,增加成本;冷卻不均勻更會進一步造成塑料製(zhì)品的(de)翹曲(qǔ)變形。
根據實驗,由熔體進入模具的熱量大體分兩部分散發,一部分有5%經輻射、對流傳遞(dì)到大氣中,其餘(yú)95%從熔體傳導到模具。塑料製品在模具中由於冷卻水(shuǐ)管的作用,熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經模架傳至冷(lěng)卻水管,再通過熱對流被冷卻液帶走。少數未被冷卻水帶走的熱(rè)量則繼續(xù)在模具中(zhōng)傳導,至接觸外界後散溢於空氣(qì)中。
注塑成型的成型周期由合模時間、充(chōng)填時間、保壓時間、冷卻時間及(jí)脫模時間組成。其中以冷卻(què)時間所占比重最大(dà),大約為70%~80%。因(yīn)此冷卻時間將直接影響塑料製品成型周期長短及產量大小。脫模階段塑(sù)料製品溫度應冷(lěng)卻至低於塑料(liào)製(zhì)品的熱變形溫度,以防止塑料製品因殘餘應力導致(zhì)的鬆弛現象或脫模(mó)外力所造成的翹曲及變形。
影響製品冷卻速率的因素有:
(1)塑料製品設計(jì)方麵(miàn)。主要是塑料製品壁厚。製品厚度越大(dà),冷卻時間(jiān)越長。一般而言,冷卻時間約與塑料製品厚度的平方(fāng)成正(zhèng)比,或是與最大流道(dào)直徑的1.6次方成正比。即塑料製品厚度加倍,冷卻時間增加4倍。
(2)模(mó)具材料及其冷(lěng)卻方式。模具(jù)材料,包括模具型芯、型腔材料以及模架材料對冷卻速度的影(yǐng)響很大(dà)。模具材(cái)料熱傳導係數(shù)越高,單位時間內將熱量從塑料傳遞而出的效果越佳,冷(lěng)卻時間也越短。
(3)冷卻水管配置方式。冷卻水管越靠近模腔,管徑越大,數目越多,冷卻
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