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塑膠的注塑成型工藝過(guò)程主要包括填充、保壓、冷卻、脫模四個階段(duàn),這四個(gè)階段直(zhí)接決定著製品的成型質量,而且這四個(gè)階段是一(yī)個完整的連續過程。
一
填充階段(duàn)
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(xíng)時間或者注塑速度要(yào)受到很多條件的製約。
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要受到(dào)很(hěn)多條件(jiàn)的製約。
高速(sù)填充時剪切率較高,塑料(liào)由於剪切變稀的作用而存在粘度(dù)下降的情形,使整體流動阻(zǔ)力降低;局部的粘滯加熱影響也會使固化曾厚度變薄(báo)。因(yīn)此在流動控製階(jiē)段,填充行為往(wǎng)往取決於待填充的(de)體(tǐ)積大(dà)小。即在流動控製(zhì)階段,由於高速填充,熔(róng)體的剪切變稀效果(guǒ)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。
低速填充,熱傳導控製低速填充時(shí),剪切率較低,局部粘度較高,流動阻力較大。由於熱塑料(liào)補充速率較慢(màn),流動較為緩慢,使熱傳導效應(yīng)較為明顯(xiǎn),熱量迅速(sù)為冷膜壁帶走。加上(shàng)較少量的(de)粘滯加熱現象,固化層厚度較厚,又進一步增加壁(bì)部較薄處的流(liú)動阻力。
由於噴(pēn)泉流動的原因,在(zài)流動波前麵的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前。因此兩股塑料熔膠在交匯時,接觸麵的高分子鏈互相平行;加上兩(liǎng)股熔膠性質各異(在膜(mó)腔中滯留時間不同,溫度、壓力也不同),造(zào)成熔膠交匯區域在微觀上結構(gòu)強度極差。在(zài)光線下將零件擺(bǎi)放適當的(de)角度用肉眼觀察,可(kě)以發現有明顯的結(jié)合線產生,這就是熔接痕的形成機理。熔接(jiē)痕不(bú)僅影響塑件外觀,同時由於微觀結構的鬆散,易(yì)造成應力集中,從而使得部(bù)分的強度降低(dī)而發(fā)生斷裂。
一般而言,在高溫區產(chǎn)生熔接的熔接痕(hén)強度極佳,因此高溫情形下,高分子鏈活動性較佳,可以互相穿透纏繞,此外高溫度區域兩股熔體的溫度較為接近,熔體的熱性質幾乎相同,增(zēng)加了熔接區域的強度(dù),反之在低溫區域,熔接強度較差。
二
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,以補償塑(sù)料的收縮行為。在保(bǎo)壓過程中,由於模腔中已(yǐ)經填(tián)滿塑料,背壓較高。
在保壓壓實過程中,注塑機(jī)螺杆僅能慢慢地向前做微小移動,塑料的流動速度也較為緩慢,這時的流動稱作保壓流動。由於在保壓階段,塑料受模(mó)壁冷卻固化加快,熔體粘度增加也很快,因此(cǐ)模具型(xíng)腔內的阻力很大。
在保(bǎo)壓的後期,材料密度持續增大,塑料也逐漸成型,保壓階段要一直持續(xù)到澆口固化封(fēng)口為止,此時保壓階段的模腔壓力達到最高值。
在保(bǎo)壓(yā)階段,由於壓力相當高(gāo),塑料呈現(xiàn)部分可壓縮特性。在壓力較高的區域,塑料較為密實,密度較高;在壓力較低區域,塑料較為疏鬆,密度較低,因(yīn)此造成密(mì)度分(fèn)布隨為止及時間發生(shēng)變化。
保壓過程中塑料流速較(jiào)低,流動(dòng)不再起主(zhǔ)導作用;壓力為影響保壓過程的主要因素。
保壓過(guò)程中(zhōng)塑料已經充(chōng)滿模腔,此時逐(zhú)漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質。
模腔中(zhōng)的壓力借助塑料傳遞至膜壁表麵,有撐開模具的趨勢,因此需要適當的索模力進行索模,漲模力在正常情形(xíng)下會微微將模具撐開,對於模具的排氣(qì)具有幫助作用;
但若漲模力過(guò)大,易(yì)造成成型品毛邊、溢料,甚至撐開(kāi)模具(jù)。因此在選擇注塑機時,應選擇具有足夠大索模力的注塑機,以防止漲模現象並能有效進行保壓。
三
冷卻階段
在注塑成型(xíng)模(mó)具(jù)中(zhōng),冷(lěng)卻係統的設計非(fēi)常重要。這是因為成型塑料製品隻有冷卻固化到一定剛性,脫模後才(cái)能避免塑料製品因受到外力(lì)而產生(shēng)變形。
由於冷卻時間占整個成型周期約70~80%,因此設計良好的冷卻係統可以大幅度縮短成型時間,提高注塑生產率,降低(dī)成本。設計不(bú)當的冷(lěng)卻係統會使成型時間拉長,增加成本;冷切不(bú)均勻會更進一步造成塑(sù)料(liào)製品的翹(qiào)曲變形。
根據實驗,由熔體進入模具(jù)的(de)熱量大體分兩部分散發,一部分有5%經輻射、對流傳遞到(dào)大氣中,其中95%從熔體傳導到模具。塑料製品在(zài)模具中由於冷卻水管的作(zuò)用,熱量由模腔中的塑料通(tōng)過熱傳導經模架傳至冷卻水(shuǐ)管,再通過熱對流被冷卻液帶走。少數未被冷卻水帶走的(de)熱量則繼續在模具中傳導,至接觸外界後散佚在空(kōng)氣中。
注塑成(chéng)型的成型首期由合模時間、填充時間、保壓時間、冷卻時間及脫模時間組(zǔ)成。其(qí)中以冷卻時間所占比重最大,大約為70~80%。因此冷卻時間將直接影響(xiǎng)塑料製品成型周期長短(duǎn)及產量大(dà)小。
脫模階段塑料(liào)製品(pǐn)溫度應冷卻至(zhì)低於塑料(liào)製品的熱變(biàn)形溫度,以防止(zhǐ)塑料製品因殘餘應力導致的(de)鬆弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變形。
四
脫(tuō)模階(jiē)段
脫(tuō)模是一個注塑成(chéng)型循環中的最後(hòu)一個環節(jiē)。雖然製品已經冷卻成型(xíng),但脫模還(hái)是對製品(pǐn)的質量有很(hěn)重要(yào)的(de)影響,脫模方式不(bú)當,可能會導致產品在脫模(mó)時受力不(bú)均,頂出時引起產品變形等缺陷。
脫模的方式主(zhǔ)要有兩種(zhǒng):頂杆(gǎn)脫模和脫(tuō)料板脫模。設計模具時要根(gēn)據產品的結構特(tè)點選擇合適的脫模方(fāng)式,以保證產品質量。
對(duì)於選用頂杆脫模的模具,頂杆的設置應盡量均勻,並且位(wèi)置應選在脫模阻力最大以及塑件強度和剛度最大(dà)的地方,以免(miǎn)塑件變形損壞 。
而脫料板則一般用於深腔薄壁容器以(yǐ)及不允許有推杆痕(hén)跡的透明製品的脫模,這種結構特點(diǎn)是脫模(mó)裏大且均勻,運動平穩,無明顯的遺(yí)留痕跡。
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