深圳市科翔模具有限公司
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區第二工業區24棟A區
注塑工藝設定要考慮的7個因素如下:
一、收縮率熱塑性塑(sù)料成型收縮的形(xíng)式及計算如前所述,影響熱塑性塑料成型收縮的因素如下:
① 塑料品種(zhǒng)
熱塑性塑料成型過(guò)程中由於還存在結晶化形式的體積變化,內應力強,凍結在塑件內的殘餘應力大,分子取(qǔ)向性等因素,因此與熱固性塑料相比則收縮率較大,收縮率範(fàn)圍寬(kuān)、方向性明顯,另外成型(xíng)後(hòu)的收縮、退火或調濕(shī)處(chù)理後的收縮率一般也都比熱固性塑料大。
② 塑件特性
成(chéng)型(xíng)時熔融料(liào)與型腔表麵接觸外層立即(jí)冷卻形成(chéng)低密度的固態外殼。由於塑料的導熱性差,使塑料內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態層。所以(yǐ)壁厚、冷卻慢、高密度層厚(hòu)的則收縮大。另外,有無嵌件及嵌件(jiàn)布局、數量都直接影響料流方向、密度分布及收縮阻力大小等,所以塑件的特性對收縮(suō)大小、方向性(xìng)影響(xiǎng)較大(dà)。
③ 進料口形(xíng)式、尺寸(cùn)、分布
這些因素直(zhí)接影(yǐng)響料流方向、分布密(mì)度、保壓補縮作用及成型時(shí)間。直接(jiē)進料口、進料口截麵(miàn)大(尤其截麵較厚的)則收縮小,但方(fāng)向性大,進(jìn)料口寬及長度(dù)短(duǎn)的則方(fāng)向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。
④ 成型條件
模具溫度高(gāo),熔融(róng)料冷卻慢、密度高、收縮大,尤其對晶體料則因結晶(jīng)度高,體積變(biàn)化大,故(gù)收(shōu)縮更大。
模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關,直接影響到(dào)各部分收縮量大小及方向性。另外,保持壓力及時(shí)間對收縮也影響較大,壓力大、時間長的(de)則(zé)收縮小,但方向性大。
注塑壓力高,熔融料黏度差小,層間(jiān)剪切(qiē)應力小,脫模後彈性回跳(tiào)大,故收(shōu)縮也可適量地減小(xiǎo),料溫(wēn)高、收(shōu)縮大,但方向(xiàng)性小。因此在成型時調整(zhěng)模溫、壓力、注塑速度及冷卻時間等(děng)諸因素也可適當改變塑料收(shōu)縮情況。
模具設計時根據各種塑料的收縮範圍,塑件壁厚、形狀、進料口形式尺寸及分布情況,按經驗(yàn)確定塑件各部位的收縮(suō)率,再(zài)來計算型腔尺寸。
對高精度塑件及難以掌握收縮率時,一般宜用如(rú)下方法設(shè)計模具:
①對塑件外徑(jìng)取較小收縮(suō)率,內經取較大收縮率,以留有試模後修正(zhèng)的餘地。
②試模確定澆注係統形式、尺寸及成型條件。
③要後處理的塑件徑後處理確定尺(chǐ)寸(cùn)變化(huà)情(qíng)況(測量時必須在脫模24h 以後)。
④按實際收縮情況修正模具。
⑤再試模並可適當(dāng)地改變工藝條件,略微修正收縮值以滿足塑件要(yào)求。
二、流(liú)動性
熱塑性塑料流動性大小(xiǎo),一般可從分子量大小、熔融指數、阿基米德螺旋線流(liú)動長度、表觀黏度及流動比(流程長度/塑件壁厚)等一係列指數進行分析。
分(fèn)子量(liàng)小,分子量(liàng)分布寬,分子結構規整(zhěng)性差;熔融指數高、螺流動長度長(zhǎng)、表觀黏度小,流動比大的則流動性就好。
對(duì)同(tóng)一品名的塑料必須檢查其說明(míng)書判斷其流動性是否適用(yòng)於注塑成型。按模具設計要(yào)求大致可將常用塑料的流動性分為三類(lèi):
①流動性好PA、PE、PS、PP、CA、聚4 甲基戊烯。
②流動性中等聚苯乙烯(xī)係列數(shù)值(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚。
③流動性(xìng)差PC、硬PVC、聚苯醚、聚碸、聚芳碸、氟塑料。
各種塑料的流動性也因各成型因素而變,主要影響的因素有如下幾點:
①溫度
料(liào)溫度高則流動性增大,但不同塑料(liào)也各有差異(yì),P S(尤(yóu)其耐衝(chōng)擊型及MFR 值較高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(如ABS、AS)、PC、CA 等塑料的流動性隨溫度變化較大。
對PE、POM,則(zé)溫度增減對其流(liú)動性影(yǐng)響較小。所以前者在成型時宜調節溫度來控製流動性。
②壓(yā)力
注塑壓力增大(dà)則熔融料受剪切作用大,流(liú)動性也(yě)增大(dà),特別是PE、POM 較為敏感,所以成型時宜調節注塑機壓力來控製流(liú)動性。
③模具結構
澆注係(xì)統的形式、尺寸、布(bù)置、冷卻係統(tǒng)設計、熔融料流動阻力(lì)(如型麵光潔度、料道截麵厚度(dù)、型腔形狀、排氣係統)等因素都直接影響到熔融料在型腔內的(de)實際流動(dòng)性,凡促使熔融料降低溫度,增加流(liú)動性阻力的(de)則流動性就降低。
模(mó)具設計時應根(gēn)據所用塑料的流動性,選用合理的結構。成型時則也可控製料溫、模溫及注塑壓力(lì)、注塑速度等因素來適當地調節填充情況以滿足成型需要。
三、結晶性
熱(rè)塑(sù)性塑料按其(qí)冷凝時是(shì)否出現結晶現象(xiàng)可劃分為結(jié)晶型塑料與非(fēi)結晶型(又稱無(wú)定形(xíng))塑料兩大(dà)類。
所謂結晶現象(xiàng)即(jí)為塑料由熔融狀態(tài)到(dào)冷凝時(shí),分子由自由移動(完全處於無次序狀態)變成停止自由運動(dòng),按略微固定的位置(zhì),並有使(shǐ)分子排(pái)列成為正規模型傾向的一種現象。
作為判(pàn)別這兩類塑料的外觀標準(zhǔn)可視塑(sù)料的厚壁(bì)、塑件的透明性(xìng)而定,一般結晶(jīng)型塑料為不透明或半透明(如POM 等),無定形塑料為透明(如(rú)PMMA 等)。
在模具設計及選擇注塑機時應注意對結晶型塑料有下列要求及注意事項。
①料溫上升到成型(xíng)溫度所需(xū)的熱量(liàng)多,要用塑化能力大的(de)設備(bèi)。
②冷卻回化時放出熱(rè)量大,要充分冷卻。
③熔融態(tài)與固態的密度差大(dà),成型收(shōu)縮大,易發生縮孔、氣孔。
④冷卻快,結晶(jīng)度低(dī),收縮小,透明度高。結晶(jīng)度與塑件壁厚有(yǒu)關,壁厚則冷卻慢,結晶(jīng)度高,收縮大,物性好。所(suǒ)以結晶型塑料應按要求必須控製模溫。
⑤各向異性顯著,內(nèi)應力大。脫模後未結晶化的分子有繼續結(jié)晶(jīng)化(huà)的傾向,處(chù)於能量(liàng)不平(píng)衡狀態,易發(fā)生變形、翹曲(qǔ)。
⑥結晶化溫度範圍窄,易發生未熔料未注入模具或堵塞進(jìn)料口。
四(sì)、熱敏性塑料及易水解塑料
熱敏性是(shì)指某些塑料對(duì)熱較為敏感,在高溫下受熱時(shí)間較長,或進(jìn)料口截麵(miàn)過小(xiǎo),剪切作用大時(shí),料溫增高易(yì)發(fā)生變色、降解、分解的(de)傾向,具有這種(zhǒng)特性的塑料稱為熱敏性塑料。
如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、POM、聚三氟氯乙(yǐ)烯等。熱敏性塑料在分解時產生(shēng)單體、氣體、固體等副產物,特別是有的分解氣體(tǐ)對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。
因此,模具設計(jì)選擇注(zhù)塑機及成型(xíng)時都應(yīng)注意(yì),應選用螺杆式注塑機,澆注係統截麵宜大,模具和料筒(tǒng)應(yīng)鍍鉻,不得有滯料,必須嚴格控製成型(xíng)溫度,也可在塑料中加入穩(wěn)定劑,減弱其熱敏性能。
有的塑料(如PC)即使含有少量水分,但在高溫(wēn)、高壓下也會發生分解,這(zhè)種性能稱為(wéi)易水解性,對此必須預先加熱幹燥。
五、應力開(kāi)裂及熔體破(pò)裂
有的塑料對應力敏感,成型時易產生內應(yīng)力並質脆易裂(liè),塑件(jiàn)在外力作用(yòng)下或在溶劑作用下即發生開裂現象。
為此,除了在原料內加入添加劑提高抗開裂(liè)性外,對(duì)原料應注意幹燥,合理地選擇成型條件,以減少內應力和增加抗裂性。
並應選擇(zé)合理的塑件形(xíng)狀,不宜設置嵌件等措施來盡量減少應力集中。
模具設計時應增大脫模斜度,選用(yòng)合理的進料口及頂出機構(gòu),成型(xíng)時應(yīng)適(shì)當地調節料溫、模(mó)溫、注塑(sù)壓力及冷卻時間,盡量避免塑(sù)件過與冷脆時(shí)脫模,成型後塑件還宜進行後處(chù)理提高抗開裂性,消(xiāo)除內應力並(bìng)禁止與溶劑接觸。
當一(yī)定流動速率的聚合物(wù)熔體(tǐ),在恒溫下通過噴嘴孔時其流速超過(guò)某值後,熔體表麵發生明顯(xiǎn)橫向的裂紋稱為熔體破(pò)裂,有(yǒu)損塑件外觀及物性。
故在(zài)選用熔體流動速率高的聚合物時,應增大噴嘴、澆道、進(jìn)料口截麵,減少(shǎo)注塑速度,提高料溫。
六、熱性能及冷卻速度
各種塑料有不同(tóng)的比熱容、熱(rè)導率、熱變形溫度等熱性能。比熱容高的塑化(huà)時(shí)需要熱量大,應選用(yòng)塑(sù)化能力大(dà)的注塑機。
熱變形溫度高,塑(sù)料的冷卻時間短,脫模早,但脫模後要防止冷卻變形。
熱導率低的塑料冷(lěng)卻(què)速度慢(如離子聚合物等冷卻速度(dù)極慢),故(gù)必須充分冷卻,要加強模具冷卻效果。熱澆道模(mó)具適用於比熱容低(dī)、導熱率高的塑料。比熱容大、導熱率低、熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑(sù)料則不利於高速成型,必須選用適當的注塑機及加強模具冷卻。
各種塑料按其種(zhǒng)類特性(xìng)及塑(sù)件形狀要求,必須保持適當(dāng)的冷卻速度。所以模具(jù)必須(xū)按成型要求設置加熱和冷卻係統,以保持(chí)一定模溫。當模溫升高時應予以冷卻(què),以防止塑件脫模後(hòu)變形,縮短成型周期,降(jiàng)低結晶度。
當塑(sù)料餘熱不足以(yǐ)使模具保持一定溫度時,則模(mó)具應設有(yǒu)加熱係統(tǒng),使模具保持在一定(dìng)溫(wēn)度(dù),以控製冷(lěng)卻速度(dù),保證流動性,改善填充條件,或用以控製塑件使其緩慢冷卻,防止厚(hòu)壁塑件內外冷卻不均勻及提高(gāo)結(jié)晶度(dù)等(děng)。
對流動性好、成型麵積大、料溫不均的則按塑件成型情況,有時需加熱或冷(lěng)卻交替使用或局部加熱與冷卻並用。為(wéi)此模具應設有相應的冷卻或加熱係統。
七、吸濕性
塑料中因有各種添加劑,使其對水分有不(bú)同的親(qīn)疏程度
所以塑(sù)料大致可分(fèn)為吸濕、黏附水分(fèn)及不吸水也不易黏附水分兩種,料中含水量(liàng)必須(xū)控製在允許範圍內,否則在高溫、高壓下水分變成氣體(tǐ)或發生水解作用,使樹脂起泡、流動性下降、外觀及力學性能不良。所以吸濕性塑料必須按(àn)要求采用適當的加熱方法及規範進行預熱,在使用時(shí)防(fáng)止再吸濕。
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