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注塑成型工藝一(yī)般包括:填充、保壓、冷(lěng)卻、脫模等4個階(jiē)段,這4個(gè)注塑成(chéng)型工藝階段直接決定著製品的成型質量,而且這4個注塑成型工藝階段是一個完整的連續過程。
1、注塑成型工藝填充階段
(1)填充(chōng)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(jù)型腔(qiāng)填充到(dào)大約95%為止。理論上,填充時(shí)間越短,成型效(xiào)率(lǜ)越高,但是實際中,成型時間(jiān)或(huò)者注塑速度要受到很多條件的製約。
(2)高速填充。高速填充時剪切率較高,塑料由於剪切變稀的作用(yòng)而存在粘度(dù)下降的情形,使整體流動阻力降低;局(jú)部的粘(zhān)滯加熱(rè)影響也會使固化層厚度變薄。因此在流動控製(zhì)階段(duàn),填充行為往往取(qǔ)決於待填充的體積大小。即在流動控製階段,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明顯,於是速率的效用占了上風。
(3)低速填充。熱傳(chuán)導控製低速填充時,剪切率較低,局部粘(zhān)度較高,流動(dòng)阻力較大。由於熱塑料補充速率較慢,流動較為緩慢(màn),使熱傳導效應較為明顯(xiǎn),熱量迅速為冷模壁(bì)帶走。加上較少量的粘滯加熱現象,固化層厚度較(jiào)厚,又進一步增加壁部較(jiào)薄處的流動阻(zǔ)力。
由於噴泉流(liú)動的原(yuán)因,在流動波前麵的塑料高分子(zǐ)鏈排向幾乎平行(háng)流動波前。因此兩股塑料熔膠在交匯時(shí),接觸麵的(de)高分子鏈互相平行;加上兩股熔(róng)膠性質各異(在模腔中(zhōng)滯(zhì)留時間不同(tóng),溫(wēn)度、壓力也不同),
造成熔膠交匯區域在微觀上結構強(qiáng)度較差。在(zài)光(guāng)線下將零件擺放適當的角度用肉眼觀(guān)察,可(kě)以發現有(yǒu)明顯的接合線產(chǎn)生,這就是熔接痕(hén)的形成機理。熔接(jiē)痕不僅(jǐn)影響塑件外觀,同時由於微觀結構的鬆散(sàn),易造成應力集中,從而使得該(gāi)部分的強度降(jiàng)低而發生斷裂。
一般而言,在高溫區產生(shēng)熔(róng)接的熔接痕強度(dù)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,此外高溫度區域兩(liǎng)股熔體的溫(wēn)度較為接近,熔體(tǐ)的熱性質幾乎相同,增加了熔接區(qū)域的強度;反之在低溫區域,熔接強(qiáng)度較差。
2、注塑成型工(gōng)藝保壓階段
保壓階段的作用是持續施加壓力,壓實熔體(tǐ),增加塑料密度(增(zēng)密),以補償塑(sù)料的收縮行為。
在保壓過程中,由於模腔中已經填(tián)滿塑料,背(bèi)壓較高。在(zài)保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能慢慢地向前作微小移動,塑料的流動速度(dù)也較為緩慢,這時的流動稱作保壓流動。由於在保壓階段,塑料受(shòu)模壁冷卻固化加(jiā)快(kuài),熔體(tǐ)粘(zhān)度增加也很快,因此模具型腔內的阻力很大。
在保壓的後期,材料密度持續增大,塑件也逐漸成(chéng)型,保壓階段要一直持續到(dào)澆口固化封(fēng)口(kǒu)為止(zhǐ),此時保壓階段的模腔壓力達到最高值(zhí)。
在保壓階段,由於壓(yā)力相當(dāng)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;在壓力較低(dī)區域,塑料較為疏鬆(sōng),密度較低,因此造成密度分布隨位置及時間(jiān)發(fā)生變(biàn)化。
保壓過程中(zhōng)塑料流速極低,流動不再起主(zhǔ)導(dǎo)作用;壓力為影響保壓過程的主要因素。保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐(zhú)漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質(zhì)。模(mó)腔(qiāng)中的壓力借助塑料傳(chuán)遞至模壁表麵,有撐開模具的趨勢,因此(cǐ)需要適當的鎖(suǒ)模力進行鎖模。
漲模力在正常情形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,易造成成型品毛邊、溢料,甚至撐開模具。因此在(zài)選擇(zé)注塑機時(shí),應(yīng)選擇具有足(zú)夠大鎖模力的注塑(sù)機,以防止漲模現象並能有(yǒu)效進行保壓。
3、注塑成型公寓冷卻階段
在注塑成型模具(jù)中,冷卻係統的設(shè)計非常(cháng)重要。這是因為成型塑料製品隻有(yǒu)冷卻固化到一定剛性,脫模後才能(néng)避免塑料製品因受到(dào)外力而產生(shēng)變形。由於冷卻時間占整個成型周期約70%~80%,因此設計良好(hǎo)的冷卻係統可以大幅(fú)縮短成型時間,提高注塑生產(chǎn)率,降低成本。設計不當的冷卻係統會使成型時間拉長,增加成(chéng)本;冷卻不均勻更會進一步造成塑料製品(pǐn)的翹曲變形。
根據實驗,由熔體進入模具的熱量大(dà)體分兩部分散發,一部分有5%經輻射、對流傳遞(dì)到大氣中,其餘(yú)95%從熔體傳導到模具。塑料製品在模具(jù)中由於冷卻水管的作用,熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經模架傳至冷卻水管,再通過熱對流被冷卻液帶走。少數未被冷卻水帶走的熱量(liàng)則繼(jì)續(xù)在模具中傳導,至接觸外界後散溢於空氣中。
注塑成型的成型周期由合模時間、充(chōng)填時間、保壓時間、冷卻時間及脫模時間(jiān)組成(chéng)。其中以冷卻時間所占比重(chóng)最大(dà),大約為70%~80%。因此冷卻(què)時間將直接影響塑料製品成(chéng)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(liào)製品的熱變形溫度,以防止塑料製品因殘餘應力導致的鬆弛現象或(huò)脫模外力所造成的翹曲及變形(xíng)。
影響製品冷卻速率的因素有:
(1)塑(sù)料製品(pǐn)設計方麵。主要是塑料製品壁厚。製(zhì)品厚度越大(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正比,或是與最大(dà)流道直(zhí)徑的(de)1.6次方成正比。即塑料製(zhì)品厚度加倍,冷卻時間增(zēng)加4倍。
(2)模具材料(liào)及其冷卻方式。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。模具材料熱傳導(dǎo)係數越高,單位時間內將熱量(liàng)從塑料傳遞而出(chū)的效果越(yuè)佳,冷卻時間也越短。
(3)冷卻水(shuǐ)管配置方式(shì)。冷卻水管越靠近模腔,管徑越大(dà),數目越多,冷卻
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