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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,這4個注塑(sù)成(chéng)型(xíng)工藝階段直(zhí)接決定著製品的成(chéng)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、注塑成型工藝填充階段
(1)填充是整個注塑循環過程中的第一步,時間從模具閉合開始注(zhù)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(dù)要(yào)受(shòu)到很多條件的製約。
(2)高速填充。高(gāo)速填充時剪切率(lǜ)較高(gāo),塑料(liào)由於(yú)剪切變稀的作用而存在粘度下降的情形,使整體(tǐ)流動阻力降低;局部的粘滯加熱影響也會使固化層(céng)厚度(dù)變薄。因(yīn)此在流動控製階段,填充行為往往取決於待填充的體積大小(xiǎo)。即在流動控製階段,由於高(gāo)速填充,熔體的剪切變(biàn)稀效果往往很大,而薄(báo)壁的冷卻作用並(bìng)不明顯,於是速率的效(xiào)用占了上風。
(3)低速填(tián)充。熱傳導控製低速填充(chōng)時,剪切率較低,局部粘度較高(gāo),流動阻力較大。由於熱塑料補充速率較慢,流動較為(wéi)緩慢,使熱傳導效(xiào)應較(jiào)為明顯,熱量迅速為冷模壁帶走。加上(shàng)較少量的粘滯加(jiā)熱現象,固化層厚度較厚,又(yòu)進一步增加壁部較(jiào)薄處的流動阻力。
由於噴泉流動的原因,在流動波前麵的塑料高(gāo)分子鏈排向(xiàng)幾乎(hū)平行流動波前。因此兩股塑料(liào)熔膠(jiāo)在交匯時,接觸(chù)麵的高分子鏈互相平行;加(jiā)上兩股(gǔ)熔膠性質各異(在模腔中滯留時間不同,溫度、壓力也不同),
造(zào)成熔膠交匯區域(yù)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(yǎn)觀察,可(kě)以發(fā)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(jiàn)外觀,同時由於微觀結構的鬆散,易造成應力集中,從而使得該部分的強度降低而(ér)發生斷(duàn)裂。
一般而言,在高溫區產生熔接的熔接痕(hén)強度較佳,因為高溫情形下,高分(fèn)子鏈活動性較佳,可以互(hù)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(tǐ)的熱(rè)性質幾乎相(xiàng)同,增加了熔接區域的強度;反之在低溫區(qū)域(yù),熔(róng)接強度較差。
2、注塑成型工藝(yì)保(bǎo)壓階段(duàn)
保壓階段的作(zuò)用是持續施加(jiā)壓(yā)力,壓實熔體,增加塑料密度(增(zēng)密),以補償塑料的收縮行為。
在保壓過程中,由於模(mó)腔中已經填滿(mǎn)塑料,背壓較高(gāo)。在保壓壓實過程中,注塑機螺(luó)杆僅能慢慢地向前作微小移動,塑料的流動速度也較為緩(huǎn)慢,這時的流動稱作保壓流動。由於(yú)在保壓階段,塑料受模壁冷卻固化加快,熔體粘度增加也很(hěn)快,因此(cǐ)模具型(xíng)腔內的阻力很大。
在保壓的後期,材料密度持續增大,塑(sù)件也逐漸(jiàn)成型,保壓階段(duàn)要一直持續到(dào)澆(jiāo)口固化封口為止,此時保壓階段的模腔壓力達到最高值。
在保壓階(jiē)段,由於壓力相當高,塑料(liào)呈現部分(fèn)可壓縮特性。在壓力較高區域,塑料較為密實(shí),密度較高;在壓力較低區域,塑料較(jiào)為疏鬆,密度較低,因此造成密度分布隨位置及時間發生變(biàn)化。
保壓過程中塑料流速(sù)極低,流動不再(zài)起主導作用;壓力為影響保壓(yā)過程的主要因素。保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質。模腔中的壓力借助塑(sù)料傳遞至模(mó)壁表麵,有撐開模具的趨(qū)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(wēi)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(zào)成成型品毛邊、溢料,甚至撐開模具。因(yīn)此在(zài)選擇注塑機時,應選擇具有足夠(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、注塑成型公寓(yù)冷卻階段
在注塑成型模具中,冷卻係統的設計非常重要。這是因為成型塑料製品隻有冷卻固(gù)化到一定剛性,脫(tuō)模後才能避免塑料製(zhì)品因受到外力(lì)而產(chǎn)生變形(xíng)。由於冷卻時間占整個成型周期約70%~80%,因此設計良好的冷卻係統可(kě)以(yǐ)大(dà)幅縮短(duǎn)成型(xíng)時間,提高注塑生產率,降低成本。設計不當(dāng)的冷(lěng)卻係統會使成型時間拉長,增加成本;冷卻不均勻更(gèng)會進一步造成塑料製品的翹曲變形。
根據實驗,由(yóu)熔(róng)體進(jìn)入模具的熱量(liàng)大體分兩(liǎng)部分散發,一部(bù)分有5%經輻射、對流傳遞到大(dà)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(guǎn)的作用,熱量由模腔中的塑料通過熱傳導(dǎo)經模架傳至冷(lěng)卻水(shuǐ)管,再通過熱對(duì)流被冷卻(què)液帶走。少數未(wèi)被冷卻水(shuǐ)帶走的熱量則繼(jì)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(jí)脫模時間(jiān)組成。其中(zhōng)以(yǐ)冷卻時間所占比重最大,大約為(wéi)70%~80%。因此冷卻時間將直接影響塑料製(zhì)品成型周期長短及產量(liàng)大小。脫模階段(duàn)塑料製品溫度應冷卻至低於塑料製品的熱變形溫度(dù),以防止塑料製品因殘餘應力導致的鬆弛現象或脫模外力(lì)所造成的翹曲及變形。
影響製品冷卻速率的因素(sù)有:
(1)塑料製品設計方麵。主(zhǔ)要是(shì)塑(sù)料製品壁厚。製品厚度越大,冷卻時間越長(zhǎng)。一般而言,冷卻時間約與塑料製品厚度的平方成正比,或是與最大流道直徑(jìng)的1.6次方(fāng)成正比。即塑(sù)料製品厚度(dù)加倍,冷卻時間增加4倍。
(2)模具材料及其冷卻方式。模具(jù)材料(liào),包括模具型芯、型腔材料以及模架材料對冷(lěng)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(guǒ)越佳,冷卻時(shí)間也越(yuè)短。
(3)冷卻水管(guǎn)配置方式。冷卻水管越(yuè)靠近模腔,管徑越大,數目越多,冷卻
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