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注塑成型工藝一般包(bāo)括: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(zhì)品的成型質量,而且(qiě)這4個注(zhù)塑成型工藝階段是一個完整的連(lián)續過程。
1、注塑成型工藝填充(chōng)階段
(1)填充是整個(gè)注塑循環過程中的第一步,時間從模具閉(bì)合開始注塑算起,到模具(jù)型腔(qiāng)填充到大約95%為止(zhǐ)。理論上,填充時間越(yuè)短,成型效率越高,但是實際(jì)中(zhōng),成型時間或者注塑速(sù)度要受到很(hěn)多(duō)條件(jiàn)的製約。
(2)高速(sù)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(qíng)形,使整體流動阻力降(jiàng)低(dī);局(jú)部的粘滯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(wéi)往往取決於待填充的體積大小。即在流動控製(zhì)階段,由於高速填充,熔體(tǐ)的(de)剪切變稀(xī)效果往往很大,而薄壁的冷卻作用(yòng)並不明顯,於是速率的效用占了上風。
(3)低速填充。熱傳導控製低速填充時,剪切率較低,局部粘度(dù)較高,流動阻力(lì)較大。由於熱塑料補充速率較(jiào)慢,流動(dòng)較為(wéi)緩慢,使熱傳導效應較為明顯,熱量迅速(sù)為冷模壁帶走。加上較少(shǎo)量的粘滯加熱現象,固化層厚度較厚,又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。
由於噴泉流動的原因,在流(liú)動(dòng)波前麵的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前。因此兩股塑料熔膠在交匯時,接觸麵的高分子(zǐ)鏈互相平行;加(jiā)上兩股(gǔ)熔膠性質各異(在模腔中滯留時間不同,溫度、壓(yā)力也(yě)不同),
造成熔膠交匯區域在微觀上(shàng)結(jié)構強度較差。在光線下將零件擺放適(shì)當的角度用肉(ròu)眼(yǎn)觀(guān)察,可以發現有明顯的接合線產生(shēng),這就是熔接痕的(de)形成機理。熔接(jiē)痕不僅影響(xiǎng)塑件外觀,同時由於微觀結(jié)構(gòu)的鬆散,易造成應力(lì)集中,從而使得該部分的強度降低而發生斷裂。
一般而言,在(zài)高溫區產生熔接的熔(róng)接痕強度較佳(jiā),因為高溫情形下,高分子鏈活動性較佳,可以互相穿透纏(chán)繞,此外高溫度區域兩股熔體的溫度較為接近,熔(róng)體(tǐ)的熱性(xìng)質幾乎相同,增加了熔接(jiē)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(yì)保壓階段
保壓階段的作用是持續施加壓力,壓實熔體,增(zēng)加塑料密度(增密(mì)),以補償塑料的收縮行為。
在保壓(yā)過程(chéng)中(zhōng),由於模腔中已經填滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過(guò)程中,注塑機螺杆僅能慢慢地向前作微小移動,塑料的流動速度也較為緩慢(màn),這時的流動稱作保壓流動。由於在保壓階段,塑料受模壁冷(lěng)卻(què)固化加快,熔體粘度增加也很(hěn)快,因此模具型腔內的阻力(lì)很大。
在保壓的後期,材料密度持續增(zēng)大(dà),塑件也逐漸成型,保壓階段要一(yī)直持續到澆口固(gù)化封口為止,此(cǐ)時保壓階段的模腔壓(yā)力達到(dào)最高值。
在(zài)保壓階段,由於壓力相(xiàng)當高,塑料呈現部(bù)分可(kě)壓縮特性。在壓力較高區域,塑料較為密實,密(mì)度較高;在壓力較低區域,塑料較為疏鬆,密度較低,因此造成密度分布隨位置及時間發生變化。
保壓(yā)過程中塑料流速極低,流動不再起主導作用;壓力為影響保壓過(guò)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作為傳遞壓力的介質。模腔中的(de)壓力(lì)借助塑料傳遞至模壁表麵,有撐開模具的(de)趨勢(shì),因此需要(yào)適當的鎖模力進行鎖模。
漲模力在正常情形下會微微(wēi)將模具撐開,對於(yú)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。因此在選擇注(zhù)塑機時,應選擇具有足夠(gòu)大鎖模力的(de)注塑機,以防止漲模現象並能有效進行保(bǎo)壓。
3、注塑成型公寓冷卻階(jiē)段
在注(zhù)塑成型模具中,冷卻係統的設計非常重要。這是因為成型塑料製品(pǐn)隻有冷卻固化到一定剛性(xìng),脫模後(hòu)才(cái)能避免塑(sù)料(liào)製品因受到外力而(ér)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(liáng)好的(de)冷卻係統可以大幅(fú)縮短(duǎn)成型時間,提高注塑生產率,降低成本。設計(jì)不當的冷(lěng)卻係統會使成型時間(jiān)拉長,增加成本;冷卻不均(jun1)勻更會(huì)進一步造成塑料製品的翹曲(qǔ)變形。
根據實驗,由熔體進入模(mó)具的熱量大體分兩部(bù)分(fèn)散發,一部分有5%經輻射、對流傳遞(dì)到大氣中,其餘95%從熔體(tǐ)傳導(dǎo)到模具。塑(sù)料製品在模具中由於冷卻水管的作用,熱量由模腔(qiāng)中的塑料通過熱傳導經模架傳至冷卻水管,再通(tōng)過熱對流被冷卻液帶走。少數未被冷卻水帶(dài)走的熱量則繼(jì)續在模具(jù)中傳導,至接觸外界後散溢於空氣中。
注塑成(chéng)型的成型周期由合模時間、充填時間、保壓時間、冷卻時間及脫模時間組成。其(qí)中(zhōng)以冷卻時間所(suǒ)占比重最大,大約為70%~80%。因此冷卻時間將直接影(yǐng)響塑(sù)料製品成型周期長短及產量(liàng)大小(xiǎo)。脫模階段塑料製品溫(wēn)度應冷卻至低於塑料製品的熱(rè)變形溫度,以防止(zhǐ)塑料製品因殘餘應力導致(zhì)的鬆弛現象或(huò)脫模外力所造(zào)成的(de)翹曲及變形。
影(yǐng)響製品冷卻速率的因素有(yǒu):
(1)塑料製品設計方麵。主要是塑料製品壁厚。製品厚度越大,冷卻時間越長。一般(bān)而言,冷卻時間約與塑料製品(pǐn)厚度的平方成正比,或是與最大流道直徑的1.6次方成(chéng)正比。即(jí)塑(sù)料製品厚度加倍,冷卻時間增加(jiā)4倍(bèi)。
(2)模具(jù)材(cái)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(sù)度的影響很大。模具材料熱傳導係數越(yuè)高,單(dān)位時間內將熱量從(cóng)塑料傳遞而出(chū)的效果越(yuè)佳,冷卻時間(jiān)也越短。
(3)冷卻水管配置方(fāng)式(shì)。冷卻水管越靠(kào)近模腔,管徑越大,數目(mù)越多,冷卻
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