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注塑成型工藝一般包括:填充、保(bǎo)壓、冷卻、脫模等4個階段,這4個注塑成型工藝階段直接決定(dìng)著製品的成型質量,而且這4個注塑成型工藝階段是一個完整的連續過程。
1、注塑成型工藝(yì)填充階段
(1)填充是整個注塑循環過程中的第一步,時間從(cóng)模具閉合開始注塑算(suàn)起,到模具型腔填(tián)充到大約95%為止。理論(lùn)上,填充時間越短,成(chéng)型效率越(yuè)高,但是實際中,成型時間或(huò)者注塑(sù)速(sù)度要(yào)受到很多條件的製約。
(2)高速(sù)填充。高速填充時剪切率較高(gāo),塑料由於剪切變稀的作用而存在粘度下降的(de)情形,使整體流動(dòng)阻(zǔ)力降低;局部的粘滯加熱影響也會使固化層厚度變薄。因此在流動控製階段,填充行為往往取決於待(dài)填充的體積大小。即在(zài)流動控製階段,由於高速填充,熔體的剪切變稀效果往往很大,而薄壁的冷卻作用並不(bú)明顯,於是速率的效用占了上風。
(3)低(dī)速填充。熱傳導控製低(dī)速填充時,剪切率較低,局部粘度較(jiào)高,流動阻力較大。由於熱塑料補充速率較慢,流(liú)動較為(wéi)緩慢,使熱傳導效應較(jiào)為明顯(xiǎn),熱量迅速為(wéi)冷模壁帶走。加上較少量的粘滯加熱現象,固(gù)化層厚度較厚(hòu),又進一步增加壁部較薄(báo)處的流動阻(zǔ)力。
由於噴泉流動的原因,在流動波(bō)前麵的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前。因此(cǐ)兩股塑料熔膠在(zài)交匯時(shí),接觸麵的(de)高分子(zǐ)鏈互相平行;加(jiā)上兩股熔膠性質各異(在模腔中(zhōng)滯留時間不同,溫度、壓力也不同),
造成熔膠交匯(huì)區域在微觀上結構強度較差。在光線下將零件擺放適當的(de)角度(dù)用(yòng)肉眼觀察,可以發現有明顯(xiǎn)的接合線產生,這就(jiù)是熔接痕的(de)形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀,同時由(yóu)於微觀結構的鬆散,易造成應(yīng)力集中,從而使得該部分的強度降低而(ér)發(fā)生斷裂。
一(yī)般而(ér)言,在高溫區產生熔接的熔接痕強度較佳,因為高溫(wēn)情形下,高分子(zǐ)鏈活動性(xìng)較佳,可以互相穿透纏繞,此外高溫度區域兩股熔體的(de)溫度較為接近,熔體的熱性質幾乎相同,增加了熔接區域的強(qiáng)度;反之在低溫區域,熔接強度較差。
2、注塑成型工藝保壓階段
保壓階段的作用是持續施加壓力,壓實熔體,增加塑料密度(增密),以補償塑料的收縮行為。
在保壓過程中,由於模腔中(zhōng)已經填滿塑料,背壓較(jiào)高。在保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能慢慢(màn)地向前作微小移動,塑料的流動(dòng)速度也較為緩慢,這時的流動稱作保壓(yā)流動。由於在保壓階段(duàn),塑料受模壁冷卻(què)固(gù)化加(jiā)快,熔體粘度(dù)增加也很快,因此模具型腔內的阻力很大。
在保壓(yā)的後期,材料密度持續增大,塑(sù)件也逐漸成型,保壓階段要一直持續(xù)到澆口固化封(fēng)口為止,此時保壓階段的模腔壓力達(dá)到最高(gāo)值。
在保壓階段,由於壓力相當高,塑料呈現部分可壓縮特性。在壓力較高(gāo)區域,塑料較(jiào)為密實,密度較高(gāo);在壓力較低區域,塑料較為疏鬆,密度(dù)較低,因此造成密度分布隨位置及時間發生變化(huà)。
保壓過程中塑料流速極低,流動不(bú)再起主導作用;壓(yā)力為影響保壓過程的主(zhǔ)要因素。保(bǎo)壓過程中(zhōng)塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化的熔體(tǐ)作為傳(chuán)遞壓力的介質(zhì)。模腔中(zhōng)的壓力(lì)借助塑料傳遞至模壁(bì)表麵,有(yǒu)撐開模具的趨勢,因此需要適當的(de)鎖模力進行鎖模。
漲(zhǎng)模(mó)力在正常情形(xíng)下(xià)會(huì)微微將模具撐開,對於模具(jù)的排氣具有(yǒu)幫助(zhù)作用;但若漲(zhǎng)模力過大,易造成成型品毛邊、溢料,甚(shèn)至撐(chēng)開模具。因此在選擇(zé)注塑機(jī)時,應選(xuǎn)擇具有(yǒu)足夠大鎖(suǒ)模力的注塑機(jī),以防止漲模現象並能有效(xiào)進行保壓(yā)。
3、注(zhù)塑(sù)成(chéng)型公寓冷卻階段
在注塑成型模具中,冷卻係統的設計非常重要。這是因為成型塑料製品(pǐn)隻(zhī)有冷卻固化到一定剛性,脫模後才能(néng)避免(miǎn)塑料製品因受到外(wài)力而產生變形。由於冷卻(què)時間占(zhàn)整(zhěng)個成型周期約70%~80%,因此設計良好的(de)冷卻係統可以(yǐ)大幅縮短成型時間,提(tí)高注塑生產(chǎn)率,降低成本。設計不當的冷卻係(xì)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品的翹曲變形。
根據實(shí)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(duì)流傳遞到大氣中,其餘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(yòng),熱量由模腔(qiāng)中(zhōng)的塑(sù)料通過熱傳導經模架(jià)傳至冷卻水管,再通過熱對流被冷卻(què)液帶走(zǒu)。少數未被冷卻水帶走的熱量則繼續在模具中(zhōng)傳導,至接觸外界後散(sàn)溢於空氣中(zhōng)。
注塑成型的成型周期由合(hé)模時間、充填時間(jiān)、保壓時間、冷卻時間及脫(tuō)模時間組成。其中(zhōng)以冷卻時間所占比重最大,大約為70%~80%。因此冷卻時間(jiān)將直接影響塑料(liào)製品成型周(zhōu)期長短及產量大小。脫模階段塑料製品溫度應冷卻至低於塑料製品的熱變(biàn)形溫度,以防止塑料製品因殘餘應力導致的鬆弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變形(xíng)。
影響製品冷卻速率的因(yīn)素有:
(1)塑料製品設計方(fāng)麵(miàn)。主要是塑料製品壁(bì)厚(hòu)。製品厚度越大,冷卻時間越長。一般而言,冷卻時間約與塑料製品厚度的(de)平方成正比,或是與(yǔ)最大流道直徑的1.6次方成正比。即塑料製品厚度加倍,冷卻(què)時間增加(jiā)4倍。
(2)模具材料及(jí)其冷卻方式。模具材料,包括(kuò)模具型芯、型(xíng)腔材料以(yǐ)及模架材料(liào)對冷卻速度的影響(xiǎng)很大。模具材料熱傳導係數越高,單位時間內(nèi)將熱量從塑(sù)料傳遞而出的效果越佳,冷(lěng)卻時間也越短(duǎn)。
(3)冷卻水管配置方式。冷卻水管越靠近模腔,管徑越(yuè)大,數目越多,冷卻
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