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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(mó)四個(gè)階段,這四個階段直接決定著製品的成型質量,而且這四個階段是一(yī)個完整的連續過程。
一
填充階段
填充是整個注塑(sù)循環(huán)過程中的第一(yī)步,時間從模具閉合(hé)開始注塑算起,到模具型腔填(tián)充到大約(yuē)95%為止(zhǐ)。理論上,填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很多條件的製約。
充(chōng)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受到很多條(tiáo)件的製約。
高速填充時剪切率較高,塑料由於剪切變(biàn)稀的(de)作用而存在粘度下降的情形(xíng),使整體流動阻力降低;局部的粘滯(zhì)加熱影響也會使固(gù)化曾厚度變薄。因此在流動(dòng)控製階段,填充行為往往取決於(yú)待(dài)填充的體積大小。即在流動控製階段,由於高速填充,熔體的(de)剪切變稀效果往往很大,而薄壁的冷(lěng)卻作用並不明顯,於是(shì)速率的效用占了上風。
低速填充,熱傳導控製低速填(tián)充時,剪切率(lǜ)較低,局部粘(zhān)度較高,流動阻力較大。由於熱塑料補充速率較慢,流動較為緩慢,使熱傳導效應較(jiào)為明顯,熱量迅(xùn)速為冷(lěng)膜壁帶走(zǒu)。加上較少量的粘滯加(jiā)熱現象,固(gù)化層厚度較厚,又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。
由於噴泉流(liú)動的原因,在流動波前麵的塑料高分子鏈排向幾乎平行流(liú)動波前。因(yīn)此兩股塑(sù)料熔膠在(zài)交匯時,接觸麵的高分(fèn)子(zǐ)鏈互(hù)相平行;加上兩股熔膠性質各異(在膜腔中滯留時(shí)間不同,溫度、壓力也不同),造成熔膠交匯區域在微觀上結構(gòu)強度(dù)極差。在光線下(xià)將零件擺放適當的角度用肉眼觀察,可以發現有明顯的(de)結合線產(chǎn)生,這就是熔(róng)接(jiē)痕的形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀,同時由於微觀結構(gòu)的鬆散,易造成應力集中,從而使得部分的強度降低而發生(shēng)斷(duàn)裂。
一般而言,在高溫區產生熔(róng)接的熔接痕強度極佳,因此(cǐ)高溫情形下,高分子鏈活動性較佳,可以互(hù)相穿透纏繞,此外高溫度(dù)區域兩股熔體的溫度較為接近,熔體的(de)熱性質幾(jǐ)乎相同,增加了熔接區域的強度,反之在低溫區域(yù),熔接強度較差。
二
保壓階段
保壓階段的作用是持(chí)續施加壓力,壓實熔體,增加塑(sù)料密度,以補償塑料的收縮行為(wéi)。在保壓過程(chéng)中,由於模腔中已經填(tián)滿塑料,背壓較高。
在保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能(néng)慢(màn)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,塑料受模壁冷卻固化加快,熔體粘度增(zēng)加也很快,因此模具型腔內的阻力很大。
在(zài)保壓的後期(qī),材料密度持續增大,塑料也逐漸成型,保壓階段要一直持續到澆口固(gù)化封口為止,此(cǐ)時保壓階段的模腔壓力(lì)達到最高值。
在保壓階段,由於壓力相當高,塑料呈現(xiàn)部分可壓縮(suō)特性。在壓(yā)力較高的區域,塑料較為密(mì)實,密度較高;在壓力較低(dī)區域,塑料較為疏鬆,密度較低,因此造成密度(dù)分布隨為(wéi)止及時間發生變化。
保壓過程中塑料流速較(jiào)低(dī),流動不再起主導作用;壓力為影響保(bǎo)壓(yā)過程的主要因素。
保壓過程中塑(sù)料(liào)已經充滿模腔,此時逐(zhú)漸固化的熔(róng)體作為傳遞壓力(lì)的介質。
模腔(qiāng)中的壓力借助塑料傳遞至膜壁表麵,有撐開模具的(de)趨勢,因此需要(yào)適當的索(suǒ)模力進行索模,漲模(mó)力(lì)在正常情(qíng)形下會微微將模具撐開,對於模具的排氣具有(yǒu)幫助作用;
但若漲模力過大,易(yì)造成成型品毛邊、溢料,甚至撐開模具。因(yīn)此在選(xuǎn)擇注塑機時,應選擇具有足夠大索模(mó)力的注塑機,以防止漲模現(xiàn)象並(bìng)能有效進行保壓。
三
冷卻(què)階段
在注塑成型模具中,冷卻係統的設計非常重要。這是因為成型塑料製品隻有(yǒu)冷卻固化(huà)到一定剛性,脫模後才能避免塑料製品因受到外力而產生變形。
由於冷卻時間占整個成型周期約70~80%,因此設計良好的(de)冷卻係(xì)統(tǒng)可以大幅度(dù)縮(suō)短成型時間,提高注塑生產率,降低成本。設計不當的(de)冷卻係統會使成(chéng)型時間拉長,增(zēng)加成本(běn);冷切不均勻會更進一步造成塑料製品的翹曲變形。
根(gēn)據實驗,由熔體進入模具的熱量大體分兩部分散發,一部分有5%經輻射、對流傳遞到大氣中,其中95%從熔體(tǐ)傳導到模具。塑(sù)料製品在模具中由於冷卻水管的作(zuò)用,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(bèi)冷卻液(yè)帶走。少數未(wèi)被冷卻水帶走的熱量(liàng)則繼(jì)續在模具中傳導,至接觸外界後散佚在空(kōng)氣中。
注塑成型的成型首期由合模時間(jiān)、填充時間、保(bǎo)壓時間、冷卻時間及(jí)脫模(mó)時間組成。其中以冷卻時間所占比重最(zuì)大,大約為70~80%。因此冷卻時間將直接影響塑料製品成型周期長短及產量大小。
脫模階段塑料製品溫度應冷卻至低於塑料製品的熱(rè)變形(xíng)溫度,以(yǐ)防止塑料製品因殘餘應力導致的鬆弛現(xiàn)象或脫模外力(lì)所造成的翹曲及變形。
四
脫模階段
脫模是一個注塑(sù)成型循環中的最後一個環(huán)節。雖然製品已經冷卻成型,但脫模(mó)還是對製品的質量有很重要的影響,脫模方式(shì)不當,可能會導致產品在脫模時受力不均,頂出時引起產品變形等缺陷。
脫模的方式主要(yào)有兩種:頂杆脫模和脫料板脫模。設計模具(jù)時要根據產品的結構特點選擇合適的脫模方式(shì),以保證產(chǎn)品質(zhì)量。
對於選用頂杆脫模的模具,頂杆的設置應盡量均勻,並且位置應選在脫模阻力最大(dà)以及塑件強度和剛度(dù)最大的地方,以免塑件變形損壞 。
而脫料板則一(yī)般用於深腔薄壁容器以及不允許有推杆痕跡的透明製(zhì)品的脫模,這種結構特點是脫模裏大且均勻,運動(dòng)平穩,無明顯的遺留痕跡。
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