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注塑成型工艺一般包括:填充、保压、冷却、脱模等4个(gè)阶段,这4个(gè)注塑成型工艺阶(jiē)段直接决定着制品的成型质量,而且这4个注塑成型工艺阶段是一个完整(zhěng)的连续过程。
1、注塑成型工艺填充阶段
(1)填充是(shì)整个(gè)注塑循环过程(chéng)中的(de)第一步,时间从模具闭合开始注塑算起,到模具型腔填充到大约95%为止。理论上,填充时间越短,成型效率越高,但是实际中,成型时间或者注塑速度要受到很(hěn)多条(tiáo)件(jiàn)的制约。
(2)高速填充。高速填(tián)充时剪切率较(jiào)高,塑料由于剪切变稀的作(zuò)用而存在粘度下降的情形,使整体流动阻力降低;局部的粘滞加热影响也会使固化层厚度变薄(báo)。因(yīn)此(cǐ)在流动控制阶段,填充行(háng)为(wéi)往往取决于待填充的体积大小。即在流动控制阶段(duàn),由于高速填充,熔体的剪切变(biàn)稀效果往往很大,而薄壁的冷却作用并(bìng)不明显,于是速率的效用占了上风。
(3)低速填充(chōng)。热(rè)传导控(kòng)制低速填充时,剪(jiǎn)切率较低,局部粘度较高,流动(dòng)阻(zǔ)力较大。由于热塑料补充速率较慢,流动较为(wéi)缓慢,使(shǐ)热传导效应较为明显,热量迅速为冷模壁带走。加上较少量的粘滞加热现象,固化层厚度较厚,又(yòu)进一步增加壁部较薄处的流动阻力。
由(yóu)于喷泉流动的原(yuán)因,在流动(dòng)波(bō)前面的塑料高分子链排向几乎平行流动波前。因此两股塑料熔胶在交汇时,接触面的高分(fèn)子链(liàn)互相平(píng)行;加上(shàng)两股熔胶性质各(gè)异(在模腔中滞留时间不同,温(wēn)度、压力也不同),
造成熔胶交汇(huì)区域在微(wēi)观上结构强(qiáng)度较差。在光线下将零件摆放适当的角度用肉眼观察,可以发现有明显的接合线产生,这就是熔接痕的形成机理。熔接痕不(bú)仅影响(xiǎng)塑件外观,同时(shí)由于微观结构的松散(sàn),易(yì)造成应力集中,从而使得该部分(fèn)的强度降低而发(fā)生断裂。
一般而言,在高温区产生熔接的熔(róng)接痕(hén)强度较佳,因为高(gāo)温情形下,高分子链活动(dòng)性较佳,可以互相穿透缠(chán)绕,此外高(gāo)温度区域两股熔体的温度较为接近,熔体的热性质几(jǐ)乎相同,增加(jiā)了熔接区域的强度;反(fǎn)之在(zài)低温区域,熔接强(qiáng)度较(jiào)差。
2、注塑成型(xíng)工艺保压阶(jiē)段
保压阶段的作用是持续施加压力,压实熔(róng)体,增加塑料密度(增密),以补偿塑料(liào)的收(shōu)缩行为。
在(zài)保压过程中,由于模腔中已经填(tián)满塑料,背压较高。在保压压实过程中,注塑(sù)机螺杆仅能慢慢地向前作微小移动,塑料的流动速度也较为缓慢,这时的流动称作保(bǎo)压流动(dòng)。由于在保(bǎo)压阶段(duàn),塑料受模壁冷却固(gù)化加快,熔体粘(zhān)度增加也很快,因此模具型腔内的阻力很大。
在保压的后(hòu)期,材料密度持续增大,塑件也逐渐成型,保压阶段要一(yī)直持续到浇口(kǒu)固(gù)化(huà)封(fēng)口为止,此时保压阶(jiē)段的模腔压力达(dá)到最高值。
在保压阶段,由于压力相(xiàng)当(dāng)高,塑料(liào)呈现部分可压缩特性。在压力较高区域,塑料较为(wéi)密(mì)实,密度较高;在压力较低区域,塑料较为疏松,密度较低,因此造成密度(dù)分布随位置及时(shí)间发生变化。
保压过程中塑料流速极低,流动不再起主导作(zuò)用;压(yā)力为影响保压过程(chéng)的主要因素。保压(yā)过程中塑料已经充满模腔,此时逐渐固(gù)化的熔体作为传递(dì)压力的介质。模腔中的(de)压力借助塑料传递至模壁(bì)表面,有撑开模具的(de)趋势,因此(cǐ)需要适当的锁(suǒ)模力进行锁模。
涨模力(lì)在正常情形下会微微将模具撑开,对于模具的排气具有帮助作用(yòng);但若涨模力过大,易造成成型(xíng)品毛边、溢料,甚至撑(chēng)开(kāi)模具。因此在选择注塑机时,应选择具有足够大锁模力的注塑机,以防止涨模现象并能有效进(jìn)行(háng)保压。
3、注塑成型公寓冷却阶段
在注塑成型模具(jù)中,冷却系统的设计非常(cháng)重要。这是因为(wéi)成型塑料制品只有冷却固化(huà)到一(yī)定刚性,脱模(mó)后才能避免塑料制(zhì)品(pǐn)因受到外力而产生变形。由于冷却时间占整(zhěng)个成型(xíng)周期约70%~80%,因此设计(jì)良好的冷却系统可(kě)以大幅缩短成型时间,提高注塑生产率,降低成本。设计不当的(de)冷却系(xì)统会使成(chéng)型时间拉(lā)长,增(zēng)加成本;冷却不均匀更会进(jìn)一步造成塑(sù)料制品的翘(qiào)曲变形。
根据实验,由熔体进入模具的热量大(dà)体分两部分散发,一部分有5%经辐射、对流传递到大气中,其余95%从熔(róng)体传导到模具(jù)。塑料制品在模具中由于冷(lěng)却水管的作用,热量由模腔中的塑(sù)料通(tōng)过热(rè)传(chuán)导经模(mó)架传(chuán)至(zhì)冷却水管,再通过热对流被冷却液带走。少数(shù)未被冷却水带走的热量则继(jì)续在模具(jù)中传导,至接触外界后散溢于空气中。
注塑成型(xíng)的成(chéng)型周(zhōu)期由合模时间、充填时间、保压(yā)时间、冷却时间及脱模时间组成。其中以(yǐ)冷却时间所(suǒ)占比重最大,大约为70%~80%。因此冷却时间将直接影(yǐng)响塑料制品(pǐn)成型(xíng)周期长短及产量大小。脱模阶段塑料制品温度应冷却至低于塑料制品的热变形温(wēn)度(dù),以防止塑料制(zhì)品因残余(yú)应力导(dǎo)致的松弛现象或脱模(mó)外力所造(zào)成的翘曲及变形。
影响制品(pǐn)冷却速(sù)率的因素有:
(1)塑料制品设计(jì)方面。主(zhǔ)要是塑料制品壁厚(hòu)。制(zhì)品厚(hòu)度越大,冷却时间越长(zhǎng)。一般而(ér)言,冷却时间约(yuē)与塑料制品厚度的平方成正比,或(huò)是与最大流道直(zhí)径的1.6次方成正比。即塑料制品(pǐn)厚度加倍,冷却时(shí)间增加4倍(bèi)。
(2)模具材料(liào)及其冷却方式。模具材料,包括模具型(xíng)芯、型腔材料以及模架材(cái)料对冷却速度的影响很(hěn)大(dà)。模具材料热传导系数越高,单(dān)位时间内将热量从塑料(liào)传递而出的效果越佳,冷却时间(jiān)也越短(duǎn)。
(3)冷却水管配置方式。冷却水管越(yuè)靠近模腔,管径越大,数目越多,冷却
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