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在注塑生產過程中,模具溫度是影響部件質量高低的一個重要因素。一般而言,設置較高的模溫通常可獲得較高的部件表麵質量。冷/熱循(xún)環模具注塑技術是在注(zhù)塑循環過程中,利用熱循環控製模具溫度的一種方法。該技(jì)術(shù)要求模具表麵的加熱溫度要在塑料的玻璃化轉變溫度(Tg)之上,以利(lì)於注塑,然後(hòu)快速冷(lěng)卻模溫,使部件冷(lěng)固,以便於頂出。
熱/冷循環模具注塑工藝可極大提高注塑部件(jiàn)的表麵質量,另外由(yóu)於減少了上漆、打磨等消除表麵瑕疵的二次加工工序,從而(ér)降低整個(gè)加(jiā)工成本。在某些情況下,上漆或粉末(mò)塗覆皆可省去(qù)。熱/冷模注塑還(hái)可提高玻纖增強結構性材料的表(biǎo)麵光(guāng)潔度,用在對製品表麵有高光澤要求的場合。利用該(gāi)技(jì)術可獲得的其他優點包括:降(jiàng)低模(mó)塑應力、減(jiǎn)少或消除(chú)漩紋、熔接縫等缺陷,並提高熔體的流動長(zhǎng)度(dù),生產出薄壁製品。
1、工作原理
傳統注塑機也可以利用熱/冷循環模具注塑工藝,首先,需要安裝一個特殊的輔助係統裝置,以實現模具表麵的快速加熱和冷卻。需要用(yòng)到過熱水和蒸汽,有部(bù)分係統需外置一個鍋爐,以產生蒸汽,另外的一些係統則在(zài)控製裝置內形成蒸汽。
為了有效地控製加工過程,必須在緊靠著(zhe)模(mó)具的外(wài)表(biǎo)麵裝配多個熱電偶,以(yǐ)監控溫度。模具、注塑機、熱/冷控製裝置必須要(yào)求智能化(huà)連接,從而實現加工過程的穩定(dìng)性。
在注塑循(xún)環周期(qī)的初始階段,蒸汽或過熱水循環流動,加熱模具表麵,使模溫比樹脂的玻璃化轉變溫度高出10℃~30℃左右。當達到該設定溫度後,注塑機獲得信號,將塑料熔體注入模腔內。待模腔充滿後即完成(chéng)注射,冷(lěng)卻水循環流(liú)入模具,將塑(sù)料部(bù)件(jiàn)快速冷卻定型,然後頂出製品。設有一個閥門開關,輪流轉換(huàn)通入蒸汽或過熱水,或(huò)是冷卻水。在部件冷卻之後,打開模具並頂出部(bù)件,係統轉換開關重新轉為模具加熱階段。
2、模具(jù)設計的(de)要點
決定熱/冷循環模(mó)具注塑工藝在整個循環加工周期內能否成功的因素不僅與加工(gōng)材質有關,同時也與模具(jù)的設計樣式和結構有關。加熱和冷卻(què)模具所需的時間由鋼(gāng)材的厚薄(báo)而定,對(duì)於熱交換(huàn)循環來說,最好是將鋼材的厚(hòu)度最小化。型腔與型(xíng)芯可(kě)采用鑲嵌組裝的方式,優於在模板上切割開挖的方式,這樣就能減小模板厚度。為了減小熱量(liàng)損失和(hé)提高熱效率,這些(xiē)嵌件可以在(zài)型腔和型芯的托模板上盡量使用氣隙和隔(gé)絕材(cái)料進行裝配。
除了需減小模具鋼材(cái)用量(liàng)之外,還需考慮模具冷熱交替的影響,模具製造(zào)所用的材質需有較高的導熱係數,如銅鈹合金或(huò)其他有較高導熱性能(néng)的合金材料,以縮短加(jiā)熱和冷卻模具表麵所需的時間。另外,冷卻水通道設計要靠近模具表麵,從而加快響應時間。然而,在(zài)大多數情況下,這點會受到塑料製品(pǐn)幾何形狀的製約。設計采用保型冷卻(què)的方(fāng)式(shì)就非常合理有(yǒu)效,即冷卻水管道的布置根據塑(sù)料部件的表麵形狀(zhuàng)而設計(jì)。
3、技術優點
熱/冷循環(huán)模(mó)具注塑技(jì)術可極大地改善注塑部件的外觀質感,最具突出(chū)效果(guǒ)的是采用無定型樹脂加工的部件,包(bāo)括的樹脂種(zhǒng)類(lèi)有:PC樹脂、PC/ABS混料(liào)、PC/PBT混料(liào)。當模(mó)具表麵溫度高於某種無定型樹脂的Tg之後,在注射階段,樹脂熔體不會結成一層皮,並且熔體可自由移動。其結果是:當(dāng)熔體碰到模具(jù)表麵時不(bú)會凍結,這點與傳統的注塑工藝有(yǒu)所區別。
在充模時,有一層薄薄的聚合物(wù)熔體逸出,留在(zài)墊模板的外表麵(miàn),由此增加了部(bù)件的光澤度、降低表(biǎo)麵(miàn)粗糙度。研究結果(guǒ)顯(xiǎn)示,如果部件的光澤度提高50%~90%,對於玻纖增(zēng)強材料來說,表麵粗糙度指數-Rmax可提高70%,相對於未(wèi)填充材料的指數還要提高20%。
熱/冷(lěng)模具注塑工藝對改善熔接痕的寬(kuān)度和可見度有著積極的影響(xiǎng)。曾經在同一模具上進行(háng)了3種不同材料的加工對比測試,結果顯示,采(cǎi)用傳統(tǒng)注塑(sù)工藝加工(gōng)而成的製(zhì)品,其表麵的熔接痕寬度大約(yuē)在6~13微米之間(jiān),在熱/冷模具上注塑得到的製品完(wán)全看不見熔接痕,而且檢測不出其寬度。這個巨大的優點可省卻上漆等二次加工工序,特別適用某些特(tè)殊場合。
製品內殘存的注塑內應力可引起部件翹曲,甚至縮短部件的使用壽命。傳統注(zhù)塑的部件存在的內應力很高。四氯化碳屬於一種已知的可引(yǐn)起塑料部件產生應力開裂(liè)的溶劑。采用熱/冷循環模具加工(gōng)的塑料部件內(nèi)應力較低,使用這種溶劑也不會造成部件應力開裂,從而可省去部件使(shǐ)用前需進(jìn)行的退火處理(lǐ)工序。
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