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產(chǎn)品中心

塑料成型

時間:2019-01-29    

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注塑成型工藝是指將熔融的原料通過加壓、注入、冷卻、脫離等操作制作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?!撃5?個階段。

填充是整個注塑循環(huán)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;但是在實際生產(chǎn)中,成型時間(或注塑速度)要受到很多條件的制約。
高速填充。高速填充時剪切率較高,塑料由于剪切變稀的作用而存在粘度下降的情形,使整體流動阻力降低;局部的粘滯加熱影響也會使固化層厚度變薄。因此在流動控制階段,填充行為往往取決于待填充的體積大小。即在流動控制階段,由于高速填充,熔體的剪切變稀效果往往很大,而薄壁的冷卻作用并不明顯,于是速率的效用占了上風(fēng)。
低速填充。熱傳導(dǎo)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,流動較為緩慢,使熱傳導(dǎo)效應(yīng)較為明顯,熱量迅速為冷模壁帶走。加上較少量的粘滯加熱現(xiàn)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,接觸面的高分子鏈互相平行;加上兩股熔膠性質(zhì)各異(在模腔中滯留時間不同,溫度、壓力也不同),造成熔膠交匯區(qū)域在微觀上結(jié)構(gòu)強度較差。在光線下將零件擺放適當?shù)慕嵌扔萌庋塾^察,可以發(fā)現(xiàn)有明顯的接合線產(chǎn)生,這就是熔接痕的形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀,而且其微觀結(jié)構(gòu)松散,易造成應(yīng)力集中,從而使得該部分的強度降低而發(fā)生斷裂。

一般而言,在高溫區(qū)產(chǎn)生熔接的熔接痕強度較佳。因為高溫情形下,高分子鏈活動性相對較好,可以互相穿透纏繞,此外高溫度區(qū)域兩股熔體的溫度較為接近,熔體的熱性質(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

保壓階段的作用,壓實熔體,增加塑料密度(增密),以補償塑料的收縮行為。在保壓過程中,由于模腔中已經(jīng)填滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過程中,注塑機螺桿僅能慢慢地向前作微小移動,塑料的流動速度也較為緩慢,這時的流動稱作保壓流動。由于在保壓階段,塑料受模壁冷卻固化加快,熔體粘度增加也很快,因此模具型腔內(nèi)的阻力很大。在保壓的后期,材料密度持續(xù)增大,塑件也逐漸成型,保壓階段要一直持續(xù)到澆口固化封口為止,此時保壓階段的模腔壓力達到最高值。
在保壓階段,由于壓力相當高,塑料呈現(xiàn)部分可壓縮特性。在壓力較高區(qū)域,塑料較為密實,密度較高;在壓力較低區(qū)域,塑料較為疏松,密度較低,因此造成密度分布隨位置及時間發(fā)生變化。保壓過程中塑料流速極低,流動不再起主導(dǎo)作用;壓力為影響保壓過程的主要因素。保壓過程中塑料已經(jīng)充滿模腔,此時逐漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質(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,因此需要適當?shù)逆i模力進行鎖模。漲模力在正常情形下會微微將模具撐開,對于模具的排氣具有幫助作用;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(yīng)選擇具有足夠大鎖模力的注塑機,以防止?jié)q模現(xiàn)象并能有效進行保壓。

在新的注塑環(huán)境條件下,我們需考慮一些新的注塑工藝,比如說氣輔成型,水輔成型,發(fā)泡注塑等


冷卻階段

在注塑成型模具中,冷卻系統(tǒng)的設(shè)計非常重要。這是因為成型塑料制品只有冷卻固化到一定剛性,脫模后才能避免塑料制品因受到外力而產(chǎn)生變形。由于冷卻時間占整個成型周期約70%~80%,因此設(shè)計良好的冷卻系統(tǒng)可以大幅縮短成型時間,提高注塑生產(chǎn)率,降低成本。設(shè)計不當?shù)睦鋮s系統(tǒng)會使成型時間拉長,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(jù)實驗,由熔體進入模具的熱量大體分兩部分散發(fā),一部分有5%經(jīng)輻射、對流傳遞到大氣中,其余95%從熔體傳導(dǎo)到模具。塑料制品在模具中由于冷卻水管的作用,熱量由模腔中的塑料通過熱傳導(dǎo)經(jīng)模架傳至冷卻水管,再通過熱對流被冷卻液帶走。少數(shù)未被冷卻水帶走的熱量則繼續(xù)在模具中傳導(dǎo),至接觸外界后散溢于空氣中。
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70%~80%。因此冷卻時間將直接影響塑料制品成型周期長短及產(chǎn)量大小。脫模階段塑料制品溫度應(yīng)冷卻至低于塑料制品的熱變形溫度,以防止塑料制品因殘余應(yīng)力導(dǎo)致的松弛現(xiàn)象或脫模外力所造成的翹曲及變形。


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