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注(zhù)塑成型工藝一般包括(kuò):填充、保壓、冷卻、脫模等4個階段,這4個注塑成型工藝階段直接決定著製品的成型(xíng)質量,而且這4個注塑成型工藝階段是一個完整的連(lián)續過程。
1、注(zhù)塑成型(xíng)工藝填充階段
(1)填充是整個注塑循環過程中的第一(yī)步,時間從模具閉合開始注塑算起,到模具型(xíng)腔(qiāng)填充到大約95%為止。理論上,填充時間越短,成型(xíng)效率越高(gāo),但是實際中,成型時間或者注塑(sù)速(sù)度要受到很(hěn)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,使整體流動阻力降低;局部的粘滯加熱影響(xiǎng)也會使固化層厚(hòu)度變薄。因此在流動控製階段,填充行為(wéi)往往取決於待填(tián)充的體積大小。即在流(liú)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(fēng)。
(3)低速填充。熱(rè)傳導控製低速填(tián)充時,剪切率較(jiào)低,局部粘度較高,流動阻力較(jiào)大。由於熱塑料補充(chōng)速率較慢,流(liú)動較為緩慢,使熱傳導效應(yīng)較為明(míng)顯,熱量迅速(sù)為冷模壁帶走。加上較少量的粘滯加熱(rè)現象,固化層厚度(dù)較厚,又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。
由於噴(pēn)泉流動的原因,在(zài)流動波前麵的塑料高分(fèn)子(zǐ)鏈排向(xiàng)幾乎平行流動波前。因此兩股塑料熔膠在交匯時,接觸麵的高分子鏈互相(xiàng)平行;加上兩(liǎng)股熔膠性質(zhì)各異(在模(mó)腔(qiāng)中(zhōng)滯(zhì)留時間不同(tóng),溫度、壓力也不同),
造(zào)成(chéng)熔膠交匯(huì)區域在微觀上(shàng)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(fā)現有明顯的接合線產生,這就是熔接痕的形成機理。熔接(jiē)痕不僅(jǐn)影響塑(sù)件外觀,同時由於微觀結構的鬆散,易造成應力集中(zhōng),從而使得該(gāi)部分的強度降低而發生斷裂。
一般而(ér)言,在高(gāo)溫區產生熔(róng)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(yù)兩股熔體的溫度較為接近,熔體的熱性質幾(jǐ)乎相同,增加了熔接區域的強度;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(yā)階段的作用是持續(xù)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(wéi)。
在保壓過程中,由於(yú)模腔中已(yǐ)經填滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過程(chéng)中,注塑機螺杆僅(jǐn)能慢慢地向(xiàng)前作微小移動,塑(sù)料的流動速(sù)度也較為緩慢,這時的(de)流動稱作(zuò)保壓流動。由於在保壓階段,塑料受模(mó)壁冷卻固化加快,熔體粘度增加也很快,因此模具型(xíng)腔內的阻力很大。
在保壓(yā)的後(hòu)期,材料密度持續增大,塑件也逐漸成型,保壓階(jiē)段要一直持續(xù)到澆口固化封口為止,此時保壓階(jiē)段的模腔壓(yā)力達到最高值。
在保壓階段(duàn),由於壓力相當高,塑料呈現部分可壓縮特性。在(zài)壓力較(jiào)高區域,塑料較為密實,密度較高;在(zài)壓(yā)力較低區域(yù),塑料較為疏鬆,密度較低,因此造成密度分布隨位置及時間發生變(biàn)化(huà)。
保壓過程中塑料流速極低,流(liú)動不再起主導作用;壓力為(wéi)影響保壓過程(chéng)的主要因素。保壓過程中塑料已(yǐ)經充滿模腔(qiāng),此時逐漸固化(huà)的(de)熔(róng)體作為傳遞壓(yā)力的介質。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(suǒ)模力進行(háng)鎖(suǒ)模。
漲模力在正常情形下會微微將模具撐開,對(duì)於模具的(de)排氣具有幫助作用;但若漲模力過(guò)大,易造(zào)成成型(xíng)品毛邊、溢料,甚至撐(chēng)開模具。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(xíng)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(wéi)成型塑料製品隻有冷卻固化(huà)到一定剛性(xìng),脫模後才能避免塑料製品因受到外力而產生變形(xíng)。由於冷卻時間(jiān)占整個成型(xíng)周期約70%~80%,因此設計良好的冷卻係統可(kě)以大幅縮短(duǎn)成型時間(jiān),提高注塑生產率,降低成本。設計不當的冷卻係統(tǒng)會使成型時間拉長,增加成本;冷卻不均勻更會進(jìn)一步造成(chéng)塑料(liào)製品的翹曲變形。
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、對流傳遞到(dào)大氣中,其餘95%從熔體傳導到模具。塑料製(zhì)品在模具中由於冷卻(què)水管的作用,熱量由模腔中的塑料通過(guò)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(de)熱量則繼續在模具中傳導,至接觸外界後(hòu)散(sàn)溢於空氣中。
注塑(sù)成型的成型周期由合模時間、充填時間、保(bǎo)壓時間、冷卻時(shí)間及脫模(mó)時間組成。其中以冷卻時間所占比重最大,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。脫模階段塑料製品溫度應冷(lěng)卻(què)至低於塑料製品的熱變形溫度,以防止塑料製品因殘餘應力導致的鬆(sōng)弛現象或脫(tuō)模外力所造成的翹曲(qǔ)及變形。
影響製品冷卻速率的因素有:
(1)塑料製品設計方(fāng)麵。主要是塑料製品壁(bì)厚。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平(píng)方成正比,或是與最大流道直徑(jìng)的(de)1.6次方(fāng)成正(zhèng)比。即塑料製品厚度加倍,冷卻時間增加4倍。
(2)模具材料及其冷(lěng)卻方式。模具材料,包括模具型芯(xīn)、型腔材料以及模架材料對(duì)冷卻速(sù)度的影響(xiǎng)很大。模具材料熱傳導係數(shù)越高,單位時(shí)間內將熱量從塑料傳遞而出的效果越佳,冷卻時間也越短。
(3)冷卻水管配置方式。冷卻水管越靠近模腔,管(guǎn)徑越大,數目(mù)越多,冷卻
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