塑料成型
時間:2019-01-29
注塑成型工藝是指将熔融的原料通過加壓、注入、冷卻、脫離等操作(zuò)制作(zuò)一定形狀的半成品件的工藝過程。
塑件的注塑成型工藝過程主要包括合模-——填充——(氣輔,水輔)保壓——冷卻——開模——脫模等6個階段。
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(wèi)止。理(lǐ)論上,填充時間越短,成型效率越高;但是在實際生産中,成型時間(或注塑速度)要受到很(hěn)多(duō)條件的制約。
高速填充。高速填充時剪切率較高,塑料由于剪切變稀的作(zuò)用(yòng)而存在粘度下降的情形,使整體(tǐ)流動阻力降低;局部的粘滞加熱影響也會使固化層厚度變薄。因此在流動控制階段,填充行為(wèi)往往取決于待填充的體(tǐ)積大小(xiǎo)。即在流動控制階段,由于高速填充,熔體(tǐ)的剪切變稀效果往往很(hěn)大,而
薄壁的冷卻作(zuò)用(yòng)并不明顯,于是速率的效用(yòng)占了上風。
低速填充。熱傳導控制低速填充時,剪切率較低,局部粘度較高,流動阻力較大。由于熱塑料補充速率較慢,流動較為(wèi)緩慢,使熱傳導效應較為(wèi)明顯,熱量迅速為(wèi)冷模壁帶走。加上較少量的粘滞加熱現象,固化層厚度較厚,又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。
由于噴泉流動的原因,在流動波前面的塑料高分(fēn)子鏈排向幾乎平行流動波前。因此兩股塑料熔膠在交彙時,接觸面的高分(fēn)子鏈互相平行;加上兩股熔膠性質(zhì)各異(在模腔中滞留時間不同,溫度、壓力也不同),造成熔膠交彙區(qū)域在微觀上結構強度較差。在光線(xiàn)下将零件擺放适當的角度用(yòng)肉眼觀察,可(kě)以發現有明顯的接合線(xiàn)産生,這就是熔接痕的形成機理(lǐ)。熔接痕不僅影響塑件外觀,而且其微觀結構松散,易造成應力集中,從而使得該部分(fēn)的強度降低而發生斷裂。
一般而言,在高溫區(qū)産生熔接的熔接痕強度較佳。因為(wèi)高溫情形下,高分(fēn)子鏈活動性相對較好,可(kě)以互相穿透纏繞,此外高溫度區(qū)域兩股熔體(tǐ)的溫度較為(wèi)接近,熔體(tǐ)的熱性質(zhì)幾乎相同,增加了熔接區(qū)域的強度;反之在低溫區(qū)域,熔接強度較差。
保壓階段
保壓階段的作(zuò)用(yòng),壓實熔體(tǐ),增加塑料密度(增密),以補償塑料的收縮行為(wèi)。在保壓過程中,由于模腔中已經填滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能(néng)慢慢地向前作(zuò)微小(xiǎo)移動,塑料的流動速度也較為(wèi)緩慢,這時的流動稱作(zuò)保壓流動。由于在保壓階段,塑料受模壁冷卻固化加快,熔體(tǐ)粘度增加也很(hěn)快,因此模具型腔内的阻力很(hěn)大。在保壓的後期,材料密度持續增大,塑件也逐漸成型,保壓階段要一直持續到澆口固化封口為(wèi)止,此時保壓階段的模腔壓力達到最高值。
在保壓階段,由于壓力相當高,塑料呈現部分(fēn)可(kě)壓縮特性。在壓力較高區(qū)域,塑料較為(wèi)密實,密度較高;在壓力較低區(qū)域,塑料較為(wèi)疏松,密度較低,因此造成密度分(fēn)布随位置及時間發生變化。保壓過程中塑料流速極低,流動不再起主導作(zuò)用(yòng);壓力為(wèi)影響保壓過程的主要因素。保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化的熔體(tǐ)作(zuò)為(wèi)傳遞壓力的介質(zhì)。模腔中的壓力借助塑料傳遞至模壁表面,有撐開模具的趨勢,因此需要适當的鎖模力進行鎖模。漲模力在正常情形下會微微将模具撐開,對于模具的排氣具有幫助作(zuò)用(yòng);但若漲模力過大,易造成成型品毛邊、溢料,甚至撐開模具。因此在選擇注塑機時,應選擇具有足夠大鎖模力的注塑機,以防止漲模現象并能(néng)有效進行保壓。
在新(xīn)的注塑環境條件下,我們需考慮一些新(xīn)的注塑工藝,比如說氣輔成型,水輔成型,發泡注塑等
冷卻階段
在注塑成型模具中,冷卻系統的設計非常重要。這是因為(wèi)成型塑料制品隻有冷卻固化到一定剛性,脫模後才能(néng)避免塑料制品因受到外力而産生變形。由于冷卻時間占整個成型周期約70%~80%,因此設計良好的冷卻系統可(kě)以大幅縮短成型時間,提高注塑生産率,降低成本。設計不當的冷卻系統會使成型時間拉長(cháng),增加成本;冷卻不均勻更會進一步造成塑料制品的翹曲變形。
根據實驗,由熔體(tǐ)進入模具的熱量大體(tǐ)分(fēn)兩部分(fēn)散發,一部分(fēn)有5%經輻射、對流傳遞到大氣中,其餘95%從熔體(tǐ)傳導到模具。塑料制品在模具中由于冷卻水管的作(zuò)用(yòng),熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經模架傳至冷卻水管,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,至接觸外界後散溢于空氣中。
注塑成型的成型周期由合模時間、充填時間、保壓時間、冷卻時間及脫模時間組成。其中以冷卻時間所占比重最大,大約為(wèi)70%~80%。因此冷卻時間将直接影響塑料制品成型周期長(cháng)短及産量大小(xiǎo)。脫模階段塑料制品溫度應冷卻至低于塑料制品的熱變形溫度,以防止塑料制品因
殘餘應力導緻的松弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變形。