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注塑成型工藝(yì)一般包括:填充(chōng)、保壓、冷卻、脫模等4個階段,這4個注(zhù)塑成型(xíng)工藝階段直接決定著製品的成型質量,而且這4個注(zhù)塑成型工藝階段是一個完整的連(lián)續過程。
1、注塑成型工藝填(tián)充階段
(1)填充(chōng)是整個注塑循環過程(chéng)中的第(dì)一步,時間從模具閉合開(kāi)始注塑算起,到模具型腔填充到大約95%為(wéi)止。理論上,填(tián)充時(shí)間越短(duǎn),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(chōng)。高速填充時剪切率較高,塑料由於剪切變稀的作用而存在粘度下降的情形,使整體流動阻力降低;局部的(de)粘滯(zhì)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(wǎng)取決於待填充的體積大小。即在(zài)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(ér)薄壁的冷卻作用並不明顯,於是速率的效用占了上(shàng)風。
(3)低速(sù)填(tián)充。熱傳(chuán)導(dǎo)控製(zhì)低速(sù)填充時(shí),剪切率較低(dī),局部粘度較高,流動阻力(lì)較大。由於熱塑料補充速率較慢,流動較為(wéi)緩慢(màn),使熱傳(chuán)導效應較為明顯,熱量迅速為冷模壁帶走。加上較少量的粘滯加熱現象,固化層厚度較厚,又進(jìn)一步(bù)增加壁(bì)部(bù)較薄處的流動阻(zǔ)力。
由於噴泉流動的原因,在(zài)流動波前麵的塑料高分子鏈排向幾乎平行流(liú)動波前。因此兩股塑料熔膠在交匯(huì)時,接(jiē)觸麵(miàn)的高分子鏈互相平(píng)行;加上兩股熔膠性質各異(在模(mó)腔中滯留時間(jiān)不同,溫度、壓力也(yě)不同),
造(zào)成熔膠交匯區域在微觀上結構強度較差。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,這就是(shì)熔接痕(hén)的形成(chéng)機(jī)理。熔接痕不僅(jǐn)影響(xiǎng)塑件外(wài)觀,同時由於微觀(guān)結構的鬆散,易造(zào)成應力集中,從而使得該部分(fèn)的強度降低而發生斷(duàn)裂。
一般而言,在高溫區產生(shēng)熔接的熔接痕強度較佳,因為高溫情形下(xià),高分子鏈(liàn)活動性較佳,可以互相穿透纏繞,此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(zhī)在低溫區域,熔接強度(dù)較差。
2、注塑成型工藝保(bǎo)壓階段
保壓階段(duàn)的(de)作用是持續施加壓力(lì),壓實熔體(tǐ),增加(jiā)塑料密度(增(zēng)密),以補償塑料的收縮行為。
在保(bǎo)壓過程中,由於(yú)模腔中已經填滿塑料,背(bèi)壓較高。在保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能慢慢地向前作微(wēi)小移動,塑料的流動速度也較(jiào)為緩慢,這時(shí)的流動稱作保(bǎo)壓流動。由於在保壓階段,塑料受模壁冷卻固化加快(kuài),熔(róng)體粘度增(zēng)加也很快(kuài),因此模具型(xíng)腔內的阻力很大。
在保壓(yā)的後期,材料密度(dù)持續增大,塑件也逐漸成型,保壓階段要一直持(chí)續到澆口固化封口為止,此時保壓階段的模腔壓力達(dá)到最高值。
在保壓階(jiē)段,由於壓力相當高,塑料呈現(xiàn)部分可壓縮特性。在壓力較高區域,塑料較為密實,密度較高(gāo);在壓力較低區域,塑料較為疏鬆(sōng),密度較低,因此造成密度分布隨位置(zhì)及時間發(fā)生變化。
保壓過程中塑料(liào)流速極低,流動不再起主導作用;壓力為影響保(bǎo)壓過(guò)程的主要因素。保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化的熔(róng)體作為傳遞(dì)壓力的介質。模腔中的壓力借助塑料傳遞至模壁表(biǎo)麵,有撐開模具的趨勢,因此需要適當的鎖模力進行鎖模。
漲模力在正常情形下會微微將模具(jù)撐開,對於模(mó)具的排氣具有幫助作用;但若漲模力過(guò)大,易造成成型品毛邊、溢料,甚至撐開模具。因此在選擇注塑機時,應選擇具有足夠大(dà)鎖模力的注塑機,以防(fáng)止(zhǐ)漲模現(xiàn)象(xiàng)並能有效進行保壓。
3、注塑成型公(gōng)寓(yù)冷卻階段
在注(zhù)塑成型模具中,冷卻係統的設計非常(cháng)重要。這是因為成(chéng)型塑(sù)料製品隻有冷卻固(gù)化到一定剛性,脫模後才能避免塑料製品因受(shòu)到外力而產生變形。由於冷卻時間占整個成型周期約70%~80%,因(yīn)此設計良好的冷卻係統(tǒng)可(kě)以大幅縮短成型時(shí)間(jiān),提高注塑生(shēng)產率,降低成本(běn)。設計不當的冷卻係統會使成(chéng)型時間拉長,增加成本;冷(lěng)卻不均勻更會進一步造成塑料(liào)製品的翹曲變(biàn)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(bù)分有5%經(jīng)輻射、對流傳遞到大氣中,其餘95%從熔體傳導到模具(jù)。塑料製品在模具中由於冷卻水管的作用,熱(rè)量由模腔中的塑料通過熱傳導經模架傳至冷卻水管,再通過熱對流被(bèi)冷卻液(yè)帶走。少(shǎo)數未(wèi)被冷(lěng)卻水帶走的熱量則繼續在模具中傳導,至接觸(chù)外界後散溢於空(kōng)氣中。
注塑成型的成型(xíng)周(zhōu)期由合模時間、充填時間、保壓時間(jiān)、冷卻時間及脫模時間組(zǔ)成。其中以冷卻時間所占比重最(zuì)大,大約為(wéi)70%~80%。因此冷卻(què)時間(jiān)將直接影響塑料(liào)製品成型周期(qī)長短及產量大小。脫模階段塑料製品溫度應冷卻至低(dī)於塑(sù)料製品的熱變形溫度,以防止塑料製品因殘餘應力導(dǎo)致的鬆弛(chí)現象或脫模外力所造成的翹曲及變(biàn)形。
影響製品冷卻速率的因素有:
(1)塑料(liào)製品設(shè)計方(fāng)麵。主要是塑料製品壁厚。製品(pǐn)厚度越(yuè)大(dà),冷卻時間越長。一般而言,冷卻時間約與塑料製品厚度的平方成(chéng)正(zhèng)比,或是與最大(dà)流道直徑的1.6次方成正比。即塑料製品厚(hòu)度加倍(bèi),冷卻時間增加(jiā)4倍。
(2)模具材料及(jí)其冷卻方式。模具材料,包括模具型芯、型腔材料以及模架材料對冷卻速度的影響很大。模具材料(liào)熱傳導係數越高,單位時間內將熱量從塑(sù)料傳遞而出(chū)的效果(guǒ)越佳,冷卻時間也越短。
(3)冷卻(què)水管配置方式。冷卻水管越靠近模腔,管(guǎn)徑越大,數目越(yuè)多,冷卻
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