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注塑成型工藝(yì)一般包括:填充、保壓(yā)、冷卻、脫模等(děng)4個階段,這4個注塑成(chéng)型工藝階段直接決定著(zhe)製品的(de)成型質量,而且(qiě)這4個注塑成型工藝階段是(shì)一(yī)個完(wán)整的連續過程。
1、注塑成型工藝填充(chōng)階段
(1)填充是整個注(zhù)塑循環過程中的第一步,時間從模具閉合開始注塑(sù)算起,到模具型腔填充到大約95%為止。理論上,填充時(shí)間越(yuè)短,成型效率越高,但是實際中,成型時間或者(zhě)注塑速度要受到很多條件的製約。
(2)高速填充。高速填充時剪切率較高,塑料由於(yú)剪切變稀的(de)作用而存在粘度(dù)下降的情形,使整體流動阻力(lì)降低;局部的粘滯加熱影響也會(huì)使固化層厚度變薄。因此在流動(dòng)控製階段(duàn),填充行為往往取決於待填充的體(tǐ)積大小。即(jí)在流動控製階段,由於(yú)高速填充(chōng),熔體的剪切變(biàn)稀效果(guǒ)往往很大,而薄壁的冷卻作(zuò)用並不明顯,於是速(sù)率的效用占(zhàn)了上風。
(3)低速填充。熱傳導控製低(dī)速填充時,剪切率較(jiào)低,局部粘度較高,流動阻力較大。由於(yú)熱塑(sù)料補充速率較慢,流(liú)動較為緩慢,使熱(rè)傳導效應(yīng)較為明顯,熱量迅速為冷模壁(bì)帶走。加上較少量的粘滯加熱現象,固化層厚度較厚(hòu),又進一步增加壁部較薄處的流動(dòng)阻力。
由於噴泉流動的原因,在流動波前麵的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前。因此兩股塑料熔膠在交(jiāo)匯時,接觸麵的高分子鏈(liàn)互相平行;加上兩股熔膠性質各異(yì)(在模腔中滯留時間不同,溫度、壓(yā)力也(yě)不同),
造成熔膠(jiāo)交(jiāo)匯區域在微觀上結構強度較差。在光線下將零件擺放適當的角度用肉眼觀察,可以發現有明顯的接合線產(chǎn)生,這就(jiù)是熔接痕的形成機(jī)理。熔接痕不僅影響塑件外觀,同時由於微觀結構的鬆散,易造成應力集中,從而使得該部分的強度降低(dī)而發生(shēng)斷裂。
一般而言(yán),在高溫區產生熔接的熔接痕強度較佳,因為高溫情形下,高分子鏈活動性較佳,可以互相穿透纏繞,此外高溫度區域兩股熔體的溫度(dù)較為接近(jìn),熔體(tǐ)的熱性質幾乎相同,增加了熔(róng)接區域的強度;反之在低溫區域,熔接強度較差。
2、注塑成型(xíng)工藝(yì)保壓階段
保壓階段的作用是持(chí)續(xù)施(shī)加壓力(lì),壓實熔體,增加(jiā)塑料密度(增密),以(yǐ)補償塑料的收縮行為。
在保壓過程中,由於模(mó)腔中已(yǐ)經填滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能慢慢地向(xiàng)前作微(wēi)小移(yí)動(dòng),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(liào)受模壁冷(lěng)卻固化加快,熔體粘度增加也很快,因此模具型腔內的阻力很大。
在保壓的後期,材料(liào)密度持續增大,塑件也逐漸(jiàn)成型,保壓階段要一直持續到澆(jiāo)口固化封口為止,此時保壓階段的模腔壓力達到最高值。
在保壓階段,由於(yú)壓力相當高,塑料呈現部分可壓(yā)縮(suō)特性。在壓力較高區域(yù),塑料較為密實,密度較高;在壓力較低區域,塑料(liào)較為疏鬆,密度較低,因此造成(chéng)密度分布隨位置及時間發生變化。
保壓過程中(zhōng)塑料流速極低,流(liú)動不再起主導(dǎo)作(zuò)用;壓力為影響保壓過程的主要因素。保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化的熔(róng)體作為傳遞(dì)壓力的介質。模腔中的壓(yā)力借助塑料傳遞至模(mó)壁表麵,有撐開模具的趨勢,因此(cǐ)需要適當的鎖模力進行鎖模。
漲模(mó)力在正常情形下會微微(wēi)將(jiāng)模具撐開,對於模具的排氣具有幫助作用;但若漲模力過大,易造成成型品毛(máo)邊、溢(yì)料,甚至(zhì)撐開(kāi)模具。因此在選擇注塑機時,應選擇具有足夠大鎖模(mó)力的注塑機,以防止漲模現象並能有效進行保壓。
3、注塑成型公寓冷卻階段
在注(zhù)塑成型模具中,冷(lěng)卻係統的設(shè)計非常重要(yào)。這是因為成型(xíng)塑料製品(pǐn)隻有冷卻(què)固化到一定剛性(xìng),脫模後才能避免塑料製品因受(shòu)到(dào)外力而產(chǎn)生變形。由於冷卻時間占(zhàn)整(zhěng)個成型周期約70%~80%,因此設計(jì)良好的冷卻係統可(kě)以大(dà)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(què)不均勻更會進一步造成塑料製品的翹曲變形。
根據實驗,由熔(róng)體進入模具的熱量大體分兩部分散發,一部分有5%經輻射、對流傳遞到大氣中,其餘95%從(cóng)熔體傳(chuán)導到模具。塑料製品在模具中由於冷卻水管的作用,熱(rè)量由模腔中的塑料通過熱傳導經模架傳至冷卻水管,再通過熱對流被(bèi)冷卻液帶走。少數(shù)未被冷卻水帶走的熱(rè)量則繼續在模具中傳導(dǎo),至接觸外界後散溢於空氣中。
注塑成型的成型周期由合模時間、充(chōng)填時(shí)間(jiān)、保壓時間、冷卻時間及脫模時間組成。其中以冷卻時間所占(zhàn)比重最大,大約為70%~80%。因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(zhì)品溫度應冷卻至低於(yú)塑料製品的熱變形溫度,以防止(zhǐ)塑(sù)料製品(pǐn)因殘餘應力導致的(de)鬆弛現(xiàn)象或脫模外力所造成的翹曲及變形。
影響製品冷(lěng)卻速率的因素有:
(1)塑料製品設計方麵。主要是塑(sù)料製品(pǐn)壁厚。製(zhì)品厚度越大,冷卻時間(jiān)越長。一般而言,冷卻時間約與塑料製品厚度(dù)的平方成正比,或是與最大流道直徑的1.6次方成正比。即(jí)塑(sù)料製(zhì)品厚度加(jiā)倍,冷卻時間增加4倍(bèi)。
(2)模具材料及其冷卻方式。模具材料,包括模具型芯(xīn)、型腔材料以(yǐ)及模架材料(liào)對冷卻速度的影響(xiǎng)很大。模具(jù)材料熱傳導係數越高,單位(wèi)時間內將熱量從塑料傳遞而出的效果越佳,冷卻時間也(yě)越短。
(3)冷卻水管配置方式(shì)。冷卻水管越(yuè)靠近(jìn)模腔,管徑越大,數目越多,冷(lěng)卻
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