摘要:在将塑料粒子转变为塑料制品的成型过程中,塑料往往受到高温、高压作用,在高剪切速率下流动成型,不同的成型条件和工艺,会对制品质量带来不同影响,注塑成型由塑料原料、注塑成型机、模具和注塑成型工艺四个方面组成。
在将塑料粒子转变为塑料制品的成型过程中,塑料往往受到高温、高压作用,在高剪切速率下流动成型,不同的成型条件和工艺,会对制品质量带来不同影响,注塑成型由塑料原料、注塑成型机、模具和注塑成型工艺四个方面组成。
如塑料原料正确选定,注塑机的技术参数和模具结构均符合注射成型条件要求,那加工制品质量优劣就直接与注射成型工艺有关。
制品的质量有内材质量和外观质量,内材质量主要是机械强度等方面,而内应力的大小直接影响制品机械强度高低,产生内应力主要原因由制品结晶度和塑料成型中分子的取向性等决定的。
制品外观质量就是制品表面质量,但内应力大造成制品翘曲变形也会影响外观质量问题。制品的外观质量有:制品不足,制品凹痕,熔接痕、飞边、气泡、银丝、黑点、变形、裂纹、分层脱皮和变色等,均与成型温度、压力、流量、时间和位置有关。
1. 成型温度:有料筒温度、塑化温度、喷嘴温度、模具温度和塑料干燥温度等
料筒温度:就是塑料熔融温度,料筒温度设定过高,塑料熔融后粘度低,在同等注塑压力和流量下,注射速度快,成型制品易飞边,银丝、变色和发脆。
料筒温度过低,塑料塑化不良,粘度高,在同等注射压力和流量下注射速度慢,成型制品易不足,熔接痕明显,尺寸不稳定和制品中有冷块。
喷嘴温度:喷嘴温度设定高,喷嘴易流涎,造成制品中有冷料丝。喷嘴温度低造成模具浇注系统发生堵塞。注射压力要增大,才能注射出塑料,但即使能成型制品中有冷料块。
模具温度:模具温度高,注射压力和流量可设低一点,但在同等压力的流量下,制品乃易飞边,翘曲变形,制品粘模顶出困难等。模具温度低,在同等注射压力和流量下,制品成型不足,气泡、熔接痕等。
塑料干燥温度:各种塑料有不同的干燥温度。同一种材料,用不同的干燥设备,干燥的温度和时间也有所不同,如果材料的干燥不充分,注塑制品易有银丝和气泡,制品强度也会下降。
在逆止阀、快接单向阀阀体的应用上,苏州维本工程塑料耐高温高压、强韧耐磨、高光洁度、耐腐蚀性工程塑料Wintone Z63,可以帮助解决传统的POM材料不耐高温高压的问题。另外,Z63材料不含甲醛,非常环保,与常规的POM相比,Z63材料除了耐高温高压的性能之外,还具有更优异的韧性、耐磨性和表面光洁度。
2. 成型工艺压力:有预塑背压、注塑压力、锁模压力、保压、托模和中子压力、射台压力等。
预塑背压:背压高储料密度高,在相等储料容积内储料量多。背压低储料密度低,储料少。在设定储料位置后,再做较大幅度调节背压,必须注意重新设定储料位置,否则易造成制品飞边或不足。
注射压力:不同品种塑料有不同的熔融粘度,非结晶型塑料随塑化温度变化而粘度变化较大。注射压力是根据塑料的熔接粘度和塑料流程比而设定的。如注射压力设定太低,制品射不足,凹痕、熔接痕及尺寸不稳定。注射压力太高制品飞边,变色和粘模顶出困难。
锁模压力:根据模具型腔的投影面积大小和注射压力高低而定。锁模压力不足制品易飞边,重量增加。锁模力过大,开模就困难。一般锁模压力设定不超过120par/cm2。
保压:当注射结束即继续给螺杆一个压力叫保压,这时模具型腔内制品尚没有冻结。保压可继续给模具型腔补塑,确保制品饱满。保压、压力设定过高,对托模和抽插芯带来阻力大,制品易顶白,顶翘曲,另外模具流道浇口易被补充塑料胀紧,浇口断在流道内。压力过低制品有凹痕及尺寸不稳定。
托模和中子压力,设定托模和中子压力原则是根据模具型腔面积大小和抽插芯的芯子投影面积大小,以及成型制品的几何形状复杂程度等的综合情况来设定压力大小。一般只要将托模和中子油缸压力设定在能推动制品即可。
3. 流量:关系到注塑成型机速度,有螺杆转速、注射速度、托模和中子速度等。
螺杆转速:除调节预塑流量外,主要受预塑背压影响。如预塑流量调得大,预塑背压又高,随螺杆旋转,塑料在料筒内剪切力大,塑料分子结构易被割断,制品有黑点和黑条纹,影响制品外观质量和强度,并且料筒加热温度不易控制。预塑流量设定过低,预塑储料时间延长,会影响成型周期。
注射速度:对注射速度要设定合理性,否则影响产品质量,注射速度过快,制品带有气泡,烧焦、变色等。注射速度过慢制品成型不足,有熔接痕等。
托模和中子流量:不宜设定过大,否则顶出和抽芯动作过快,造成顶出和抽插芯不稳,制品易顶白。
4.时间设定:在注射成型工艺中有干燥时间、注射和保压时间、冷却时间等。
干燥时间:就是对塑料原料的烘干时间,各种类别塑料均有最佳干燥温度和时间。ABS塑料的干燥温度80~90℃,时间2小时。ABS塑料一般24小时,吸水量0.2~0.4%,而能注塑成型的含水量0.1~0.2%。
注射和保压时间:电脑注射机的控制方法均设有多级注射可分级调压、调速和调注射塑料量。使射入模具型腔塑料速度达到恒速,并提高成型制品的外观和内材质量。
所以注射工艺常用位置控制,不用时间控制,保压是用时间控制,如保压时间较长,制品密度大,重量就是重,内应力大,脱模困难,易顶白,成型周期延长。保压时间太短,制品易产生凹痕,尺寸不稳定。
冷却时间:是保证制品定型稳定,是将注射入模具型腔内的塑料成型成制品后有足够冷却定型时间,否则开模时制品易翘曲变形,顶出易变形和顶白。冷却时间过长,延长成型周期,而不经济。
5. 位置控制:部分注塑机有移模位置、托模位置、储料和注塑位置控制。
移模位置是从开模到闭模锁紧整个移动距离叫移模位置。移模最佳位置只要能将制品顺利取出即可。开模距离过大,成型周期要长。
托模位置只要控制从模具中顶出的位置能方便取下制品即可。
储料位置:首先要保证成型制品的一次注射塑料量,其次要控制料筒内的存料量。储料位置控制超过一次注射量过多,制品易飞边,反之制品成型不足。
料筒存料量过多,塑料停留在料筒内时间长,制品易掉色,并影响成型制品强度。反之影响塑料塑化质量,并在保压时无料补充到模具中,制品成型不足有凹痕。
所以注射成型制品的质量,涉及制品设计、塑料材质、模具设计与加工质量、注塑机的选择和工艺调整等。
工艺调整必须全面统筹兼顾。如制品尺寸变化大,可着手从塑料原料上考虑,是结晶塑料还是非结晶塑料,塑料分子量的大小等。是结晶塑料和大分子塑料,要考虑制品结晶度和分子取向,制品形状对成型时的流动变化,而引起制品内应力变化和大小,造成制品收缩变化。
在开水器电磁阀、咖啡机电磁阀、耐高温自来水电磁阀、洗碗机电磁阀等各类电磁阀耐高温水解塑胶阀体的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z63耐高温水解、强韧耐磨、高光洁度、耐腐蚀性材料,可以帮助解决传统的尼龙和POM材料不耐高温热水水解的问题。
模温影响成型周期及成形品质,模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度,在模具设计及成形工艺的条件设定上,重要的是不仅维持适当的温度,还要能让其均匀的分布。
不均匀的模温分布,会导致不均匀的收缩和内应力,因而使成型口易发生变形和翘曲。提高模温可获得以下效果:
加成形品结晶度及较均匀的结构。使成型收缩较充分,后收缩减小。提高成型品的强度和耐热性。减少内应力残留、分子配向及变形。减少充填时的流动抵抗,降低压力损失使成形品外观较具光泽及良好增加成型品发生毛边的机会。增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会。减少结合线明显的程度增加冷却时间注塑成型过程中的压力调节无论是油压式还是电动式注塑机,所有注塑过程中的运动都会产生压力。适当控制所需压力,才能生产出质量合理的成品。
压力调控及计量系统在油压式注塑机上,所有运动由负责以下操作的油路执行:
塑化阶段中的螺杆旋转。滑座料道(注嘴靠近注口衬套)注射和保压期间射料螺杆的轴向运动将基材闭合於射料杆上,直到肘杆全部延伸或活塞合模行程已完成。启动装配顶杆的以顶出部件在全电压机上,所有运动由配有永久磁铁的无刷同步电动机执行。通过机床业中一直采用的滚珠轴承螺杆,将旋转运动变换为线性运动。整个流程的效率部分取决於塑化过程,其中,螺杆起十分关键的作用。
螺杆必须确保物料熔化和均化。这一过程可借助于反压调整,以避免过热。混炼元件不能产生过高的流速,否则,会导致聚合物降解。
每一种聚合物具有不同的最大流速,如果超过这一极限,分子会拉伸,出现聚合物主链断裂现象。不过,重点仍然是在注射和保压过程中控制螺杆的向前轴向运动。後续的冷却过程,包括内在应力、公差和翘曲等方面,对於确保产品质量十分重要。这一切全由模具质量决定,对於优化冷却料道、确保有效的闭环温度调节时,尤其如此。该系统完全独立,不会干扰机械调节。
闭模和顶出等模具运动必须精确高效。通常采用速度分布曲线,以确保活动部件准确靠近。接触维持力可调整。因此可断定,在不考虑能耗和机械可靠性、附加条件相同(如模具质量)的前提下,产品质量主要决定於控制螺杆向前运动阶段的系统。在油压式注塑机上,这一调节通过探测油压而实现。
具体地说,油压通过控制板而激活一套阀门,流体通过操纵器而产生作用,并得到调节及释放。
注射速度控制包括开环控制、半闭环控制和闭环控制等选择方案。开环系统依靠共用比例阀。比例张力施加於所需比例的流体上,从而使流体在注射机筒中产生压力,让注射螺杆以一定的前向速度运动。
半闭环系统采用闭环比例阀。环路在闭合口所在的位置闭合,闭合口通过在阀门内的移动而控制油料的流量比例。闭环系统在螺杆平移速度时闭合。闭环系统中采用速度传感器(通常为电位计型),定时探测张力下降。比例阀流出的油料通过调节,可补偿出现的速度偏差。
闭环控制依靠与机器整合一体的专用电子元件。闭环压力控制能在注射和保压阶段确保压力均匀一致,以及在各个循环中确保反压均匀。通过探测出的压力值对比例阀进行调节,根据设定压力值进行偏差补偿。
一般来说,可对液压进行监控,但是,探测注嘴或模腔中的熔体压力也是另一有效方法。更加可靠的方案是通过阅读注嘴或模腔压力读数对比例阀进行管理。在压力探测的基础上增加温度探测,特别有利於流程管理。
了解物料可承受的实际压力,还有助於根据设定压力和温度条件来预测模塑件的实际重量和尺寸。实际上,通过改变保压压力值,可将更多的物料引入模腔,以降低部件收缩,符合设计公差(其中包括预设注塑收缩)。接近熔化条件时,半晶体聚合物显示出极大的比容变化。对此,过充模不会阻碍部件顶出。
苏州维本工程塑料核心牌号升级:新一代Wintone Z33 NAT耐热蠕变(负载下在更高温度下的长期耐热耐疲劳能力)、更高扭力、耐腐蚀、耐磨静音齿轮专用料。
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来源:三角梅培育