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注塑成型工藝一般包括:填充、保壓、冷卻、脫模等(děng)4個階段,這4個注(zhù)塑(sù)成型工藝階段直(zhí)接決定著製品的成型質量,而且這(zhè)4個注塑(sù)成型工藝階段是一個完整的連續過程。
1、注塑成型(xíng)工藝(yì)填充階(jiē)段
(1)填充是整個注塑循環(huán)過程中的第一步,時間從模具(jù)閉合開始注塑算起,到模具型腔填充到大約95%為止。理論上,填充時間越短,成型效率越高,但是實際中,成型時間或者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(qiē)率較高,塑料(liào)由於剪切變稀(xī)的作用而存在粘度下降的情形,使整體流(liú)動阻力降低;局部的粘滯加熱影(yǐng)響也會使固化層厚度變薄。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積大小。即在流動控製(zhì)階段,由於(yú)高(gāo)速填充,熔體的剪切變稀效果往往很大(dà),而薄壁的冷卻作(zuò)用(yòng)並不明顯,於是速率的(de)效(xiào)用占了上風。
(3)低(dī)速(sù)填充。熱傳導控製低速填充時,剪切(qiē)率較低,局部粘(zhān)度較高,流動阻(zǔ)力(lì)較大(dà)。由(yóu)於熱塑料補充速(sù)率較慢,流動較為緩慢,使熱傳導效應較為明(míng)顯,熱量迅速為冷模壁帶(dài)走。加上較少量的粘(zhān)滯加(jiā)熱現象(xiàng),固化層厚度較(jiào)厚,又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。
由於噴(pēn)泉(quán)流動的原因,在流動(dòng)波(bō)前麵的塑料高分(fèn)子鏈(liàn)排向幾乎平行(háng)流動波(bō)前。因此兩股(gǔ)塑(sù)料熔膠在交(jiāo)匯時,接觸麵的高分子鏈互相平行;加上兩股熔膠性質各異(在模腔中滯留(liú)時間不同,溫度、壓力也不同),
造成(chéng)熔膠交匯區域在(zài)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,可以發現有明顯的接合線產生,這(zhè)就是熔接痕的形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀,同時由於微觀結構的鬆散,易(yì)造成應力集中,從而使得(dé)該部分的強度降低而(ér)發生斷裂(liè)。
一般而言,在高(gāo)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(dòng)性較佳,可以互相穿透纏繞,此(cǐ)外高溫度區域兩股熔體的溫度較為接近,熔體的熱性質幾乎相同,增加了熔接區域的強度;反之在低溫區域,熔接強度較差。
2、注塑成型工(gōng)藝(yì)保壓階段
保壓階段的(de)作用是持續施加壓力,壓(yā)實熔體,增加塑料密度(增密),以補償塑(sù)料的收縮行為。
在保壓過(guò)程中,由於模腔中已經填(tián)滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過程中(zhōng),注塑(sù)機螺杆僅能慢慢地(dì)向前作微小移(yí)動,塑料的流動速度也較為緩慢,這時(shí)的流動稱作保壓流動。由於在保壓階段,塑料(liào)受(shòu)模壁冷卻固化加快,熔體粘度(dù)增加也很快,因此模具型腔內的阻力很大。
在(zài)保壓(yā)的後期,材料密度持(chí)續增大,塑件也逐漸成型,保(bǎo)壓階段要一直持續到(dào)澆口固化封口為止,此時保壓(yā)階段的模腔(qiāng)壓力達到最高值。
在保(bǎo)壓階段(duàn),由於壓力相(xiàng)當高,塑料呈現部分可壓縮特性。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,塑料較為疏鬆,密度較低,因此造成密(mì)度分布隨位置及時間發生變化。
保壓過程中塑料流速極低,流動不再起主導作用;壓力為影響保壓(yā)過程的主要因(yīn)素。保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化的熔體(tǐ)作為傳遞壓力的介質。模(mó)腔中的壓力借助(zhù)塑料傳遞至模壁表麵,有撐開模具(jù)的趨勢,因此需要適當(dāng)的鎖模力進行鎖模。
漲(zhǎng)模力在正常(cháng)情形(xíng)下會微微將模具撐開,對於模具的排氣具有幫助作用;但若漲模力過大(dà),易(yì)造成成型品毛邊、溢料,甚至撐開模具。因(yīn)此(cǐ)在選擇(zé)注塑機時,應選擇(zé)具有足(zú)夠大鎖模力的注塑機,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(duàn)
在注塑成型模具中,冷卻係統的設計非常重要(yào)。這是因為成(chéng)型塑料(liào)製品隻有冷卻固(gù)化到一定剛性,脫模後才能避免塑料製品因(yīn)受(shòu)到外力而產生變形(xíng)。由於冷卻(què)時間占整個成型周期約70%~80%,因(yīn)此設計(jì)良好的(de)冷(lěng)卻係統可以大幅縮短成型時間,提高注塑生產率,降低成(chéng)本。設(shè)計不當(dāng)的冷卻係統會(huì)使成型時間(jiān)拉(lā)長,增(zēng)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(dào)大氣中,其餘95%從熔體傳導到模具。塑料製品在(zài)模具中(zhōng)由於冷卻水管的作用,熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經(jīng)模架傳至冷卻水管,再通過(guò)熱對流被冷卻(què)液帶走。少數未被冷卻水帶走的熱量則繼續在模具中傳導,至接觸外界後散溢於空(kōng)氣中。
注塑成型(xíng)的成型周期由(yóu)合模時間、充填時間、保壓時間、冷卻時間及脫模時間組成。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卻至低於塑料製品的(de)熱變形溫度,以防止塑料製品因殘餘(yú)應力導致的鬆(sōng)弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變形。
影響製品冷卻速率(lǜ)的因素有(yǒu):
(1)塑料製品設計方麵。主要是塑料製品壁厚。製品厚度越(yuè)大,冷卻時間越長。一般而言,冷卻時(shí)間約與塑料(liào)製品厚度(dù)的平方成正比(bǐ),或是與最大流道直徑(jìng)的1.6次方成正比。即(jí)塑料製品厚度加倍,冷卻時間增加4倍(bèi)。
(2)模具材料及其冷卻方式(shì)。模具材料,包括模具型芯(xīn)、型腔材料以及模架材料對冷卻速度(dù)的影響很大。模具材料熱傳導係數越高,單位時間內將熱量從塑料傳遞而出的效果(guǒ)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,管徑越大,數目越多,冷卻
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