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注塑成型工藝一般包括(kuò):填充、保壓、冷卻、脫模等4個階段(duàn),這4個注塑成型工藝階段直接決定著(zhe)製品的成型質量,而且這4個注(zhù)塑成型工藝階段是一(yī)個完(wán)整的連續過(guò)程。
1、注(zhù)塑成型工藝填充階段
(1)填(tián)充是(shì)整(zhěng)個注塑循環過程(chéng)中的第一(yī)步,時間從(cóng)模具(jù)閉合開始(shǐ)注(zhù)塑算起,到模具(jù)型腔填充(chōng)到大約95%為止。理論上,填充時間越短,成型(xíng)效率(lǜ)越高,但是實(shí)際中,成(chéng)型時間或者注塑速(sù)度要受到很(hěn)多條件的製約。
(2)高(gāo)速填充。高速填充時剪切率較高,塑料由於剪(jiǎn)切變(biàn)稀的作(zuò)用而存在粘度下降的情(qíng)形,使整體(tǐ)流動阻力降(jiàng)低;局(jú)部的粘滯加熱影響也會使固化層厚度變薄(báo)。因此在(zài)流動控製階段,填充行為往往(wǎng)取決於待填充(chōng)的體積大小。即在流動控製階段(duàn),由於高(gāo)速(sù)填充,熔體的剪切變稀效果往往很大,而薄壁的冷卻(què)作用並不明顯,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(jiǎn)切率較低,局部粘度較高,流動阻力較大。由於熱塑料(liào)補充速率較慢,流動較為緩慢,使熱傳導效應較為明顯,熱量迅速為(wéi)冷模壁帶走。加上較少(shǎo)量(liàng)的粘滯加熱現象,固化層厚度較厚(hòu),又(yòu)進一步(bù)增加壁部較薄處的流動阻力。
由於噴(pēn)泉流動的原因,在流動波前麵的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前。因此兩股(gǔ)塑料熔膠在交匯時,接觸麵的高分子鏈互相平行;加上兩股熔膠性質各異(在(zài)模腔中滯留時間不同,溫度、壓力也不同),
造成熔膠(jiāo)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(yòng)肉眼觀察,可以發現有(yǒu)明顯的接合(hé)線產生,這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,易造成應力集中,從而使(shǐ)得該部分(fèn)的強度降低而發(fā)生斷裂。
一般而言,在高溫區產生熔(róng)接的熔接痕強(qiáng)度較佳,因為高溫情形下,高分子鏈活動性較佳,可以互相穿透纏(chán)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(jǐ)乎相同,增加了熔接區域的強(qiáng)度;反之在低溫區域,熔接強度較差。
2、注塑成型工藝保壓階段
保壓階段的作用是持續(xù)施加壓力(lì),壓實(shí)熔體,增加塑料密度(增密),以補償塑料的收縮行為。
在保壓過程中,由於模腔中已經填滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過程(chéng)中,注塑機螺杆僅能慢慢地向前(qián)作微小移動(dòng),塑料的流動速度也(yě)較為(wéi)緩慢,這時的(de)流動稱作保壓流動。由於在保壓階段,塑料受模壁冷卻固化加快,熔體粘度增加也很快,因此模(mó)具型腔內的阻力很大。
在保壓的(de)後期,材(cái)料密度持(chí)續增大,塑件也逐漸(jiàn)成型,保(bǎo)壓階段要一直持續到澆(jiāo)口固化封口為止,此(cǐ)時保壓階段(duàn)的模腔壓力達到最高值。
在保壓階段,由於壓力相當高,塑料呈現部分可壓縮特性。在壓(yā)力較高(gāo)區域(yù),塑(sù)料較為密實,密度(dù)較高(gāo);在壓力較低區域,塑料較為疏鬆(sōng),密度較低(dī),因此(cǐ)造成(chéng)密度分布(bù)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(qǐ)主導作用;壓力為影響保(bǎo)壓過程的主要因素。保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化(huà)的熔體作(zuò)為傳遞壓力的介質。模腔中(zhōng)的壓力借(jiè)助(zhù)塑料傳遞至模(mó)壁表麵,有撐開(kāi)模具的趨勢,因此需要適當的鎖模力進行鎖(suǒ)模。
漲模力在正常情形下會微微將(jiāng)模具撐開(kāi),對於模具的排氣具有幫助作用;但若(ruò)漲模(mó)力過大(dà),易造成成型品毛邊、溢(yì)料,甚至撐開模具。因此在選擇注塑機時,應選擇具有足(zú)夠(gòu)大鎖模力的注塑機,以防止漲模現象並能有效進行(háng)保壓。
3、注(zhù)塑(sù)成型公寓冷卻階段
在注塑成型模具中,冷卻係統的設計非常(cháng)重要。這是因為成型(xíng)塑料製品隻(zhī)有(yǒu)冷卻固化到一定剛(gāng)性,脫(tuō)模後才能避免塑料製品因(yīn)受到外力而產生變(biàn)形。由於冷卻時間占整個成(chéng)型周期約70%~80%,因此設計良好的冷卻係統可(kě)以大幅縮短成型時間(jiān),提高注塑生產率,降低成本。設計不當的冷卻係(xì)統會使成型時間拉長,增加成本;冷卻不均勻更會(huì)進一步造成塑料製品的翹曲變形。
根據實驗,由熔體進入模具的熱量大體分兩(liǎng)部分(fèn)散發,一部分有5%經輻射(shè)、對流傳遞(dì)到(dào)大氣中,其餘95%從熔體傳導到模具。塑料(liào)製品在模具(jù)中(zhōng)由於冷卻水管的作(zuò)用,熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經模架(jià)傳(chuán)至冷卻(què)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則繼續在模具中傳導,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、充填時間、保壓時間、冷卻時間及脫模(mó)時間組成。其(qí)中以冷卻時(shí)間所占比重最大,大(dà)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熱(rè)變形溫度,以防止塑料製品因殘餘應力導致的鬆弛現象或脫(tuō)模外力所造成的翹曲及變形。
影響製品冷卻速率(lǜ)的因(yīn)素有:
(1)塑料製品設計方麵。主要是塑料製品壁厚。製(zhì)品厚度越大,冷卻時間越長。一般而(ér)言,冷卻時間約與塑料製品厚度的(de)平方成正比,或是與最大流道直徑的(de)1.6次(cì)方成正比。即塑料製品厚度加倍,冷(lěng)卻時間增加4倍。
(2)模具材料及其冷卻方式。模具材料,包括模具(jù)型芯、型腔材料以(yǐ)及模架(jià)材料對冷卻速度的影響很大。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(chū)的效果越佳,冷卻時間也越短。
(3)冷卻水(shuǐ)管配置(zhì)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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