㈠ 模具温度对注塑成型有哪些影响呢
模具温度对注塑当然有影响,模具冷塑料流动性差,对注塑压力有影响,容易注不全,模具热,无冷却水流动,会造成脱模时间长,影响工作效益,所以一般调整水流量保证模具在一定的温度范围。
㈡ 李工您好,请问橡胶模的排气槽设计有什么要点
槽,使气体导向模具外。因此在模穴分当无法由模穴部分的周边完全将模穴内的空气或气体排出时,则下列方法。 利用顶出梢
利用顶出梢与顶出梢孔的间隙在空气闭锁的部分设置顶出梢是很有效的方法。梢与梢孔的间隙当梢直径是5…10MM时,间隙约0.02~0.03左右,较小直径时采用0.01~0.02MM左右。
利用梢与梢孔间隙的方法最简单,但溢料进入间隙部分的话,成为圆筒状薄的溢料而使间隙阻塞。其对策如图10在顶出梢的侧面加工出1/2~1倾斜角度的斜面,不但可以提高排气温效果,而且可以自动地清除溢料。
二.利用模心梢的方法。
当制品的某一部分有较深的浮凸物或补肋的话,在模具上成为深的袋装部分,使气体闭锁于内,产生填充不良与烧焦。在此部分设置顶出梢可以有效的排出气体,依情形而定,如图11所示,也可以在模心梢的周围设置间隙,以进行排气。 三.利用层状的嵌入件
高度高的补强肋的排气法如图12所示,可制成薄板嵌入模具内,气体由薄板的间隙排出,此种构造称为积层构造。图14也是采用同样的考虑方法,由数组套组合而成,由间隙排出气体的构造例。 上述这些方法皆可有效排出气体,但是要避免制品上残留排气沟痕迹,另外依模具构造而定,有时候会造成冷却水孔设置上的困难。 5利用特殊方法的排气
一.利用LOGIC SEAL 方法
LOGIC SEAL 法是美国LOGIC DEVIEE 公司开发出来的模具冷却水循环系统,冷却水路负压,使冷却水循环,因此虽然水路中有些缝隙不会漏水。利用LOGIC SEAL 的模具冷却方法,在后面讲座,这个特微是利用模具构成部分的些微间将气体由冷却水路导出的排气方法。这种排气方法称为WATER LINE VENTING,以下介绍2.3个例子。
15是在容器状的制品模穴及底部插入排缺模心,气体经由设于模心的微小孔导入冷却水路,这个模心的主要部分如图所示,以烧结方式制成,不必担心冷却与泵隙排出,并由冷却水路排出气体。此时冷却与泵浦的吸入侧相连接而成负压,因而气体由冷却水 吸收而排出外部。采用这种方式的排气也可应用在CORE PIN排气法或层状嵌入件气法中。
另外以烧结合金制成的排气模心如图所示,虽然不采用LAGIC SEAL系统,但也能用来排气。但此时因为烧结金属的热传导不佳,由于耐压强度弱,有可能产生变形。 利用真空吸引的排气法。
这是利用真空泵浦使模穴内变成高度的真空状态,瞬间排出气体的方法。图20是其概略图,但是此图是移处成形法的应用例,应用于热可塑性胶塑的射出成形法时采用完全方法进行。
此图的例子是来自模穴的过排气沟,导入深的引导。然后与真空泵浦的吸引管连接。吸引管经过操作,从真空槽与真空泵浦连接,仅用真空泵浦时需一段时间来长疝真空度,否则模穴内无法达到足够的真空度,而这个真空朝是必备之物,另外中模具的分割面上,必需装上矽橡胶这种耐热性的密封热圈,才能达到密封状态,实际成形时,首先关闭模具,打开操作阀,使 模穴成为真空吸引方法是最接近理想的排气法,自早就已了解,但是设备费用高,模具构造也很复杂。至今实际上尚末达到真正的实用化,而最近塑胶成形品的高密化的问题已经有很大的CLOSE UP,因此利用真空吸引的法渐渐受到大家的嘱目。
利用真空吸引的排气法优点是右以防止从前的排气问题造成的填充不良,烧焦等现象,若从成形品的高精密化方面来看,利用真空吸引法将可以提高模穴对成形品的转写精度,并可提升尺寸精度。 在TECHNOPLUS公司,以此点为着眼,在该公司的射出成形机SIM-4749K中装上可以达到5*10TORR真空步行的真空,利用这个真空装置及该成形机所具有的高射出率,右以成形聚缩醛制齿轮,达到JIS 级的高精度。这个齿轮节圆直径120MM,模数1,因此利用真空装置与高度射出,不仅可以提高转写精度,在外观上也不会发生流痕,与结合线问题。
排气孔
模具在末射出成形前,成形空间中含有空气,在材料填满成形空间时,其间之气体必须排出,末排出之空气,会造成压缩之空气而产生热,而且足够热会使材料烧。末燃烧之空气则会造成气泡。若成形空间中之空气无法顺利从顶出销或心型周围以及分模面上排出时,就必须另设排气孔。如图15所示通常排气孔均设在浇口相对侧,有时位于材料最后填满的位置。但成形品型状的设计也是气泡产生与否的重要因素,因此成型品必须保持曲线,如果在成形时,材料末能扫过整个成型空间,则气泡之发生将是无可避免的。 无流道模具
无流道模具是将注道,流道加热或保持材在熔融状态,使流道系统内之材料,保持在流动状态下,在每次射出成型完型毕后,使流道系统乃残留于模具内,只取出成型品,故称无流道模具。 无流道模具由于不必将流道部取出,故有下列优点: (1) 可节省不必要之废料部,可节省材料。 (2) 缩短材料往流道系统充填的时间,减短成形机关闭模具的作动行程,同时也省去流道取出之
时间,故可缩短成型周期。
(3) 流道不必取出,浇口自动分离,可全自动成型操作。无流道模有上述之优点,但有其限制。
1. 有熔融状态易热分解,成形温度范围小的材料不适用此类模具,但有充分之设计,可使用。 2. 无流道模具通常构造较复杂,温度控制装置相当,生产量不多时,不合算。 无流道模具之种类,大体可分为:1.延长喷嘴方式;-4滞液式喷嘴方式;
3. 绝热流道方式,4.加热流道方式。前二个方式之无流道模具一次只能成形一件成型品,除非使用多喷嘴成型机,后二个方式则一次可成型多个形品。如图年示为各类流道方式。 模具的温度控制
温度控制的必要性
在射出成形中,射出于模具内之熔融材料温度,一般在150~350度之间,但由于模具之温度一般在40~120度之间,所以成形材料所带来的热量会逐渐使模具温度长高。另一方面由于加热缸之喷嘴与模具之注道视套直接接触,喷嘴处之温度高于模具温度,亦会使模具温度上升。假使不设法将多余之热量带走,则模具温度必然继续上升,而影响成形品的冷却固化。相反地,若从模具中带走信太多的热量,使模具温度下降,亦会影响成形品的品质。故不管在生产性或成形品的品质上,模具 的温度控制是有其必要性的。兹分述述如下。 1. 就与成形性成形效率而言
模具温度高时,成形空间内熔融材料的流支性改善,可促进充填。但就成形效率而言,模具温度宜适度减低,如此,可缩短材料冷却固化的时间,提高成形效率。
-4.就成形品的物性而言
通常熔融材料充填成形空间时,模具温度低的话,材料会迅速固化,此时为了填充,需要很大的成形压力,因此,固化之际,施加于成形品的一部分压力残留于内部,成为所谓的残留应力。对于PC或变PPO之类硬质材料,此残留应力大到某种程度以上时,会发生应力龟裂现象或造成成成形品变形。
PA或POM等结晶性塑胶之结晶化状态显著取决于其冷却其冷却速度,冷却速度愈慢时,所得结果愈好。由上可知,模具温度高,虽不利于成形效率,但却常有利于成形品的品质。
2. 就防止成形品变形而言。
成形品肉厚大时,若冷却不充分的话,则其表面发生收缩下陷,即使肉厚适当,若冷却方法不良,成形品各部份的冷却速度不同主话,则会因热收缩而引起翘曲等变形,因而须使模具各部分均匀冷却。
温度控制的理论要素。
模具的温度调整,对成形品的品质,物性及成形效率大有影响,冷却孔的大小与其分布为重要的设计事项。
热在空气中,主要藉辐射 和对流来传播,在固体或液体中主要藉传导来传导。固体的热传导也 因物质的不同而有所差异,而表不同物质的交界处也有界膜传热系数。在液体中,热的传导因传 热 管的大小,流速,密度,粘度等而民,热计算公式很复杂,需要很多假定,不易求解。但最近由于电脑的发展等已容易计算,可行理论解析。
1. 模具温度控制所需的传热面积
熔融材料的热量约5%,因辐射或对流而尚失于空气中,95%传导于模具。假定材料带入的热量全部传播到模具,其热量为Q.则 Q=S*G*(CP*(T1-T2)+L) (KCAL/HR) S:每小时的射出数(次/HR)
G:每次射 出材料的重量(KG/次) CP:材料的比热(KCAL/KG.℃) T1:材料的温度。(℃
他:取出时的成形品温度,即模具温度。 L:熔解潜热(KCAL/KG) 现设: CP(T1-T2)+L=A S*G=M
则 Q=M*A(KCAL/HR)
M:每小时射出于模具的材料重量 A:材料1KG的全热量
所谓融解潜热是材料的相变化产生的热量,亦即材料从料体变成完全固体时,从材料出的热量。以单位重量表示。表1所示为各种材料在成形条件下,1KG材料在成形条件下,1KG材料的全热量。 热量QWW 模具传到冷媒,此时冷却管的传热面积为A,则 A=Q/HW*ΔT(M²) A:传热面积(²具:冷却管的界膜传热系数。(KCAL/M²*HR*℃) ΔT:模具与冷媒的平均温度差(℃)
冷却管的界膜传热系数HW在冷却水流的埸合为:
HW=λ/D*(DVE/U) (CP*U/λ)ª(a=0.3)(kcal/m²*hr*℃) λ:冷媒的热传导率(KCAL/M*HR*℃) D:管径(发:流速(M/HR) E:密度(KG/M³) U:粘度(KG/M*HR)
CP:比热(KCAL/KG*℃) 冷却用水量
在成形作业中为了控制模具温度,经常在设有冷却水管,但其入水温度与出水温度及冷却水量等必须详加考虑,为了再利用或循环模具送出的温水,须选定冷却水温度调整机或热交换机降低入水温度。若入水温度与出水温度之差太大时,亦即冷却水夺走模具中的热量太多,则不利于模具的温度分布,而影响成形品的品质,此时,宜增快流速或增高注入压力,或增加流量。表为各冷却孔径的水量限度。
一般带入模具的热量冷却带出模具外的水量可计算如下: W=MA/K(T3-T4)
W:每小时流出的冷却水量(KG/HR)
M:每小时射入于模具的材料重量(KG/HR) A:材料1KG的全热量(表5.5) T3:水的温度(℃) T4:入水温度(℃)
0.8
K值之决定:
冷却水管在型模板中或心型中时 K=0.64 冷却水管在固定侧固定板或承板中时 K=0.50 使用铜管之冷水管时 K=0.10
2. 模具加热器能量
加热 流道模具之加热流道件通常使用插入式加热器来控制其温度。非加热 流道模具在成形高融点材料或肉厚较厚,流动距离长,面积大之成形品时,经常需将模具加热,此时亦可使用加热器将模具加热以利成形。加热器之 能量可计算如下,现设加热的材质为高碳钢。比热0.115KCAL/KG.则
P=0.115TW/860N
P:每小时所需电力(KW/HR)
T:模具温度或加热流道件重量(KG) W:模具重量或加热流道件温度(℃) N:效率(%)
此式所需上升起点以0℃作基准,而且加热器之密度接度,绝热材之热效果依情状而异,N值以50%计。
模具的冷却他加热
一般模具,通常以常温的水来泠却,其温度控制水的流量调节,流动性的低融材料大都以此方法成形。但有时为了缩短,成形周期取决于冷却时间,此种情形为了提高效率,经常也以冷水冷却,但用冷水冷却时,大气中的水分会凝聚于成空间表面,造成成形品缺陷,须加以注意。
成形高融材料或肉夺取较厚,流动距离长的成形品,为了防止充填不足或应变的发生,有时对水管通温水。成形低融点成形材料时,成形面积大或大型成形品时,也会将模具加热,此时用热水或热油,蔌用加来控制模具温度模具温度较高时,需考虑模具滑动部位的间隙,避免模具因热膨胀而作动不良。一般中融成形材料,有时因成形品的品质或流动性而使用加热方式来控制模具温度,为了使材料固化为最终温度均匀化,使用部份加热方式,防止残留变。 以上所,模具的温度控制是利用加热的方式来调整的。 冷却管路的分布
欲提高成形效率,获得应变少的成形品时,模具构造须能以对变于成形空间的形状或肉厚,进行均匀的高效率冷却。在模具加式冷却管时,管数目,大小及配置极其重要。如图1所示,相同的成形空间,加式相近的大泠却管加工远离的小泠却路,探讨热 的传导路径。现在大管通入59.83℃的水,小管路通入45℃的水,求温度斜度,求连结等温曲线,即得图1,可见模具成形空间表面的温度分布,大管路是每周期有60~60.05℃的温度变化,而小管路,则有53.33…60℃的温度变化。 模具成形阀间表面的温度分布,因水管的大小,配置,水温而异,上示图之6.67℃(60-53.33)温度差在某一成形条件止也许充分,但残留之内部应力,对尺寸精度高的成形品,可能造成成形应变或经时变,热传导率愈高时,模具成形空间的表面动少,传导率 低时,表面温度变化大。 通常熔融材料充填成形空间 时,浇口附近温度高,离浇口愈远处的温度愈低, 若将成形品分割成若干部份,则该部份的热量正比于体积。
(1) 冷却管的口径,间隔以入至成形空间表面的距离,对模具温度的控制有重大影响,这些关
系比的最大值如下,如冷却管口径为1时,管与管的间隔最大值为5,管与成形空间表面的最大距离为3。再者,成形品肉厚较厚处比肉厚较薄处,冷却管必须缩小间隔并且较接近成形空间表面。
(2) 为保持模具温度分布均匀,冷却水应先从模具温度较高处进入,然后循环至温度较低处再
出口中。通常注道,浇口附近的成形材料温度高,所以通冷水,温度低的外侧部份,则循环热交换的温水,此循环系统的管路连接,是在模具内加工贯窜孔,在模具外连接孔与孔。 (3) 成形PE等收缩大的材料进,因其成形收缩大,冷却管路不宜沿收缩方向设置,使生变形。
(4) 冷却管应尽量沿成形空间的轮廓来设置,以保持模具温度分布均匀。
(5) 直径细长的心形或心型销,可在其中心钻盲孔,再将入套筒或隔板进行冷却,若无法装入
套管及隔板时,热传率良好的铜合金作心型心心型销材料,或以导热管直接装入盲孔中,再以泠却水作间接之冷却,效果佳。
(6) 冷却水流动过程中不得有短捷或停滞现象而影响冷却效果,而且冷却管路尽可能使用贯窜
孔方式,以便日后方便清理。
㈢ 注塑机上怎么看模具的温度啊注塑机
不用看模具的温度,只要注进熔融塑料,根据注塑件的成型状态,就可以判断出模具温度的高低。如果注塑件没有打满,说明模具的温度低(也有可能是注射的速度过慢、压力过小);如果注塑件的毛刺大、毛刺多,说明模具的温度高(也有可能是注射的压力过大、料温过高)。如果注塑件很干净、漂亮,说明模具的温度刚合适(说明其它的各个参数都合适)。
㈣ 注塑成型调机技术问答工艺
产品发脆
产品发脆往往由于物料在注塑过程中降解或其他原因。
⑴注塑问题:
<1>料筒温度低,提高料筒温度;
<2>喷嘴温度低,提高它;
<3>如果物料容易热降解,则降低料筒喷嘴温度;
<4>提高注射速度;
<5>提高注射压力;
<6>增加注射时间;
<7>增加全压时间;
<8>模温太低,提高它;
<9>制件内应力大,减少内应力;
<10>制件有拼缝线,设法减少或消除;
<11>螺杆转速太高因而降解物料。
⑵模具问题:
①制品设计太薄;
②浇口太小;
③分流道太小;
④制品增加加强筋、圆内角。
⑶物料问题:
①物料污染;
②物料未干燥好;
③物料中有挥发物;
④物料中回料太多或回料次数太多;
⑤物料强度低。
⑷设备问题:
①塑化容量太小;
②料筒中有障碍物促使物料降解
尺寸不准
原因一:成型用胶料
胶料的流动性过强,向上收缩率有差异
原因二:注塑机及注塑条件
1.射胶压力太低
2.保压太低
3.模温不适当
4.冷却时间太短
5.锁模力不足够
原因三:产品及模具设计
1.产品的尺寸公差太严格
2.模具不够刚硬
3.入水形式和位置不当
飞边
1:锁模力不足时,模板有可能被模穴内的高压撑开,熔胶溢出,产生毛边2:塑料计量过多,过量的熔胶被挤入模穴,模板有可能被模穴内的高压撑开,熔胶溢出,产生毛边。3:料管温度太高,熔胶太稀,容易渗入模穴各处的间隙,产生毛边4:4.射压过高保压压力太大
解决方法
1.确认锁模力是否足够。
2.确认计量位置是否正确。
3.降低树脂温度和模具温度。
4.检查射出压力是否适当。
5.调整射速。
6.变更保压压力或转换位置。
以上问题都解决了,还有飞边(1)钳工研配没到位(2)钳工研合没法到位,因为此分型面处加工时缺肉太多(程序原因,刀具原因,操做者原因及磕碰等等),须烧焊
钳工最喜欢ABS等塑料的活
PP则反之
会胶线
会胶线是原料在合流处产生细小的线,由于没完全融合而产生,成品正、反面都在同一部位上出现细线,如果模具的一方温度高,则与其接触的会胶线比另一方浅。
1 提高原料温度,增加射出速度则会胶线减小.
2 提高模具温度,使原料在模具内的流动性增加,则原料会合时温度较高,使其会胶线减小.
3 CATE 的位置决定会胶线的位置,基本上会胶线的位置都进胶方向一致.
4 模具中间有油或其它不易挥发成分,则它们集中在结合处融合不充分而成会胶线,
5 受模具结构的影响,完全消除会胶线是不可能的,所以调机时不要约束在去除会胶线方面,而是将会胶线所产生的不良现象控制中最小限度,这一点更为重要.
成型机 原料温度低,流动性不足射出压力低射出速度慢灌嘴冷料或太长灌嘴处变形造成 阻力大(压力损失)
模具 模具温度低模具内排气不良GATE 位置不良GATE 流道过小从GATE 到会胶线产生位置的距离过长(L/T的关系)模具温度不平衡
原料 原料流动性不良原料固化速度快原料烘干不足
另:塑性成型中缺陷是不可避免的,而且是相互联系的得,我们所能做的只是:将各种缺陷的程度降到工艺允许的范围,或是降到我们能力所能达到的范围,能否得到完美的产品就看天意了!哈哈。鄙人一点粗见。
我个人认为除了芯子造成的会胶线外,产品的厚度不均是造成会胶线的主要原因,所以要解决这类会胶线最好通过修改模具来解决。
处理交融线主要还在模具上,改进主浇口和流道的大小,试用浇口的进料方式和位置,考虑模具的排气位置,应该可以解决这种现象。一般密而多的芯子产生的胶线比较难处理,产品设计人员应该考虑产品的表明处理,比如产品表明的沙底或花纹、皮纹可以有效的掩盖胶线。
翘曲
射出时,模具内树脂受到高压而产生内部应力,脱模后,成品两旁出现变形弯曲,薄壳成型的产品容易产生变形。
1 成型品还没有充分冷却时,进行顶出,通过顶针对表面施加压力,所以会造成翘曲或变形。
2 成型品各部冷却速度不均匀时,冷却慢收缩量加大,薄壁部分的原料冷却迅速,粘度提高,引起翘曲。
3 模具冷却水路位置分配不均匀,须变更温度或使用多部模温机调节。
4 模具水路配置较多的模具,最好用模温机分段控制,已过到理想温度。
成型机 原料温度低,流动性差,保压高,保压时间长,射出压力高,射出速- 度慢, 冷却时间短
模具 模具温度低,模具上有温差,模具冷却不均匀不充分,脱模不良
原料 原料的流动性不够
还有塑料件设计问题----主要是壁厚均匀度
除了壁厚均匀度之外.
冷却系统也不可忽视
熔接痕
产品接痕通常是由于在拼缝处温度低、压力小造成。
⑴温度问题:
①料筒温度太低;
②喷嘴温度太低;
③模温太低;
④ 拼缝处模温太低;
⑤ 塑料熔体温度不均。
⑵注塑问题:
① 注射压力太低:
② 注射速度太慢。
(3)模具问题:
<1>拼缝处排气不良;
<2>部件排气不良;
<3>分流道太小;
<4>浇口太小;
<5>三流道进口直径太小;
<6>喷嘴孔太小;
<7>浇口离拼缝处太远,可增加辅助浇口;
<8>制品壁厚太薄,造成过早固化;
<9>型芯偏移,造成单边薄;
<10>模子偏移,造成单边薄
<11>制件在拼缝处太薄,加厚;
<12>充模速率不等;
<13>充模料流中断。
(4)设备问题:
①塑化容量太小;
②料筒中压力损失太大(柱塞式注压机)。
⑹物料问题:
①物料污染;
②物料流动性太差,加润滑剂改善流动性
粘模
模具:1 顶出机构不够完善
2 抛光不够(脱模方向太粗糙)
3 检查模具是否有倒勾和毛刺。
4 检查脱模机构动作先后顺序。
成形:1 注射压力太大致使撑模。
2 保压太大致使撑模。
3 料温太高致使塑料变脆。
4 模温太低。
5 射料不足。
粘模有时和设计也有很大关系,理论上要求,产品要落在动模上,但是有时会落在定模,上述的说法很对,但是如果设计时,动模的粘力没有定模大时,肯定会粘模。这也是设计时最要注意的地方。
对抛光不良,我有些体会。曾设计风轮,高约160,10多个风叶,风叶宽2,每个风叶下两个2MM顶杆,拔模斜度0.125度,顶出时,顶杆全都弯了而塑件纹丝不动,可见抱紧力多大。当时大家议论纷纷,有领导认为模具结构不合理须重新设计等等。我请教了我认为很有经验一位注塑工艺师告我道:抛光不好。我坚持了这一看法认为先再次抛光看结果再说。抛了约有三天(窄缝极难抛还要求对接处合牙)一试模顺利顶出。后来,类似的模具又交给我设计,注意了抛光,第一次试模就OK。
也可能是脱模斜度不够
包括模具冷却水道的均衡性都是非常重要的
注塑不满
注塑不满的主要原因是计量不够及熔体因冷却或流动性(熔融指数低)的原因。
解决主要是从以下方面着手:
材料
提高材料的流动性,根据流动比选择适当的熔融指数材料
模具
1.浇口加大及抛光流道,减小进胶阻力。
2.增加排气。
3.冷却水道设计预防有过冷部份
产品
1.预防有过薄的结构
工艺
1.尽可能提高注塑温度及模具温度,增加材料的流动性
2.尽可能提高注塑速度和压力,缩短产品填充时间
3.稍增加保压时间和压力,以利二次补料
4.稍增加背压(作用不太)
注塑机
检查是否堵塞。
内应力
注射模塑制品的内应力是由于成型加工不当、温度变化、溶剂作用等原因所产生的应力。其本质就是高弹变形被冻结在制品内而形成的。
内应力会影响模塑制品的性能,还会使制品在垂直于流动方向的力学强度降低,造成塑品开裂。
内应力有取向应力、体积温度应力、与制品脱模时的变形应力。
内应力的分散与消除:
塑料材料:材料中的杂质易造成内应力,多组份塑料各组应分散均匀,排气好,造粒时颗粒就塑化均匀,制品内应力就小。
制件设计:应该力求表面积与体积之比尽量小,比值小的厚制件冷却缓慢,内应力较小,比值大的易产生内应力。
模具设计:浇口小保压时间短,制品内应力小,反之就较大。
工艺条件:工作温度影响很大。
注射模冷却系统的设计及分析
在注射成型过程中,模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等,并且对生产效率起到决定性的作用,在注射过程中,冷却时间占注射成型周期的约80%,然而,由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同,模具温度的要求也不尽相同。因此,对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上也决定了塑件的质量和生产成本。
1 模具湿度对塑件的影响
影响注射模冷却的因素很多,如塑件的形状和分型面的设计,冷却介质的种类、温度、流速,冷却管道的几何参数及空间布置,模具材料,熔体温度,塑件要求的顶出温度和模具温度、塑件和模具间的热循环交互作用等。
(1) 低的模具温度可降低塑件的成型收缩率。
(2) 模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快可以减小塑件的翘曲变形。
(3) 对于结晶性聚合物,提高模具温度可使塑件尺寸稳定,避免后结晶现象,但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。
(4) 随着结晶型聚合物的结晶度的提高,塑料的耐应力开裂性降低,因此降低模具温度是有利的。但对于高粘度的无定型聚合物,由于其耐力开裂性与塑件的内应力直接相关,因此提高模具温度和充模速度,减少补料时间有利的。
(5) 提高模具温度可以改善塑件的表面质量。
2 模具温度的确定
注射成型工艺过程中,模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑周期和塑件质量。而模具温度的高低取决于塑料结晶性、塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力和模塑周期等。
对于无定型聚合物,其熔体在注入模腔后随着温度的降低而固化,但并不发生相的转变,模温主要影响熔体的粘度,即充模速率。因此,对于熔融粘度较低和中等的无定型塑料如聚苯乙烯、醋酸纤维素等,采用较低的模具温度可以缩短冷却时间。对于熔融粘度高的塑料如聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等,则必须采取较高的模具温度以避免产生冷流痕、注不满等缺陷,同时由于其软化温度较高,提高模具温度可以调整塑件的冷却速率,使之均匀一致,以防止塑件因温度差过大而产生凹痕、内应力和裂纹等问题。
结晶性聚合物在注入模腔后,当温度降低到熔点以下即开始结晶,结晶的速率受冷却速率并最终由模具温度控制。高的模具温度将导致大的结晶速率,有利于分子的松驰过程,因此尺寸稳定但是塑件发脆,适用于结晶速率很小的塑料如聚对苯二甲酸乙二酯。低的模具温度将导致塑件中的分子结晶度的降低,对于玻璃化温度低于室温的塑料如聚烯烃类将出现后结晶现象,从而引起尺寸和力学性能的变化。适宜的模具温度区域,冷却速率适中,分子的结晶和定向也都是适中的。
3 注射模冷却系统的设计及分析
3.1注射模冷却系统设计的原则
设计冷却系统需要考虑模具的结构、塑件的尺寸和壁厚、镶块的位置、熔接痕的产生位置等。
(1) 塑件厚度均匀,冷却通道至型腔表面的距离相等,亦即冷却通道的排列与型腔的形状相吻合,塑件壁厚处冷却通道应靠近型腔,间距要小以加强冷却。一般冷却通道与型腔表面的距离大于10mm,为冷却通道直径的1~2倍。
(2) 在模具结构允许的前提下,冷却通道的孔径尽量大,冷却回路的数量尽量多,以保证冷却均匀。
(3) 为防止漏水,镶块与镶块的拼接处不应设置冷却通道,并注意水道穿过型芯、型腔与模板接缝处时的密封以及水管与水嘴连接处的密封,同时水管接头部位设置在不影响操作的方向,通常在注射机的北面。
(4) 浇口处应加强冷却。由于浇口附近温度最高,通常可使冷却水先流经浇口附近,再流向浇口远端。
(5)降低入水与出水的温度差,避免模具表面冷却不均匀。
(6)冷却通道要避免接近塑件熔接痕的生产位置,以免降低塑件的强度。
(7)冷却通道内不应有存水和产生回流的部位,应避免过大的压力降。冷却通道直径的选择要易于加工清理,一般为φ6~φ12mm。
3.2 注射模的冷却分析
由于实际塑件的形状往往十分复杂,因此借助于一些简化公式或经验公式来分析冷却系统的可行性存在着很大的局限性。MPI/Cool应用边界元的方法分析模具冷却系统对模具和塑件温度场的影响,优化冷却系统的布局,以达到使塑件快速、均衡冷却的目的,从而缩短注射成型的冷却时间,提高生产效率。其流程图如图1所示。
3.2.1 建模及准备阶段
输入CAD模型
网格划分
选择材料
设计浇注系统
确定浇口位置
选择注射机
确定注射工艺参数
设定分析参数
分析计算
冷却问题解决
用三维CAD软件Pro/E对塑件建模,通过IGES文件交换格式读入MPI,并转变成中性面模型,冷却系统和浇注系统在MPI中用手工或浇注系统导向模板创建
塑料齿轮的成型缺陷分析与对策
1 前言
塑料齿轮由于它的质轻、价廉,传动噪声小,不需后加工,生产工序少,又因其强度和刚度接近于金属材料,可以代替有色金属和合金,因此,它在工业上的应用正在逐步扩大,现已广泛应用于机械、仪表,电讯、家用电器、玩具产品和各种记时装置中。由于成型塑料齿轮的模具有其特殊性,因而塑料齿轮形成了一种特殊类型的注射模。
2 齿轮材料
齿轮材料纤综合考虑使用性能、工艺性能和经济性,选用聚甲醛(又称POM),该材料具有优异的综合性能,强度、刚性高,抗冲击,疲劳、蠕变性能较好,自润滑性能优良,摩擦系数小且耐摩性好,吸水小,产品尺寸稳定,适用于制造各种齿轮、传动零件或减摩零件等。
3 注射工艺
3.1 温度
注射过程中的温度主要足指熔胶温度和模具温度,因为两者都对整个注射过程有重要影响。要同时有最高的充填速度,又能保持塑件的特性,就需要有适当的熔胶温度。模温越高,填模速度越快。模温控制塑料的充填速度、成品冷却时间和成品的结晶度。实际生产中聚甲醛塑料合理的喷嘴温度和料筒见表1。
模具温度对齿轮成型周期及成品质量(如应力、系数率、尺寸公左、机械性能等)有决定性影响的参数,对POM材料而言,成型齿轮的模温控制范围为90度C~120度C。
3.2 注射压力与模温的关系
注射压力对塑料充填起决定性作用,而注塑压力与塑料温度、模具温度又是相互制约的。利用注塑绘图法,找出能止产优良成品的最佳参数组合,通过射胶压力与模具温度关系图,就可以找出合理的射胶压力和模具温度组合,如图1所示。由曲线图可知,ABCD范围内的各点,代表能生产优质产品的压力和棋具温度组合。超过CD曲线便会造成成品飞边或尺寸过大;低于AB曲线会造成成品尺寸过小或充填不满,最佳的组合在X点,因它容许有最大的参数变化范围。
4 模具结构及制造
目前,大多数注射成型齿轮的模数在lun以下,为防止齿轮变形和收缩,齿轮厚度在2~3mm左右。模 具结构如图2所示,成型齿轮注塑模采用均匀分布的3点浇门如图3所示,这样一方面町以保证齿轮的精度,另一方面可以去除点浇口废料。齿轮采用顶杆顶出,型芯采用镶件结构。
在设计齿轮模具型腔时,要正确掌握齿轮各参数的收缩状况,如果计算收缩率和实际收缩率有较大差距,则需重新制造型腔。型腔的加工精度是保证塑判齿轮精度的主要手段,该模具采用加工精度较高的精密线切割加工齿轮的型腔。对单个零件的加工精度,要注意检测零件的尺寸公左和形位公差。对成型齿轮的组合件,要求其同轴度达到0.003mm。
5 成型齿轮的主要缺陷及对策
生产实践表明,成型齿轮的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面,刘于较成熟的塑料工厂,如果使用的注射机和模具在各方面比较理想,容易获得合格的制件质量。生产过程的工艺调节是提高制件产量、质量的必要途径。调节工艺的措施、手段是各方面的,找出问题的症结所在,才能真正解决问题。成型齿轮的缺陷容易导致齿乾传动的噪声、磨损加剧、效率降低甚至传动系统的卡死现象。下面就成型齿轮注射过程中产生主要缺陷的原因及刘策分述如下:
(1)制件不满。
制件不满就是制品没有完全成型,导致这种缺陷的上要原因有:
a.进料调节不当。一是汁算装置调节得不正确;二是装料室内被压实和稍熔化的塑料形成了“料塞”,使部分塑料从装料室中跳出,部分地堵住装料室的出料口(柱塞不能椎到最前位置)。
b.射人模具中的料量太少。一是塑料温度低,塑料流动性差;二是塑模的温度低,沿成型部分左面而流过的塑料很快冷却到失去流动性,以致不能完全填满模腔的各个角落;三是注射压力不妥;四是生产周期过短,料温来不及跟上,影响充模成型。
c.模具设计不合理。一是模具本身结构复杂,浇口数目不足或形式不当;二是模腔内排气措施不力,这种原因导致制件不满的现象是屡见不鲜的,消除这种缺陷的设计应开设有效的排气孔道,选择合理的浇口位置使空气容易排腺,必要时将型腔的固气区域的某个局部制成镶件,使空气从镶件缝隙逸出。
d.模具浇注系统有缺陷。一是流道太小、太簿或太长,增加了流体的阻力;二是流道、浇口有杂质、异物塑料炭化物堵塞所致;三足流道、浇口粗糙有伤痕,光洁度不足,影响物料流动。
(2)飞边。
飞边又称溢边、毛刺、披锋等,大多发生在摸具的分合位置上,导致该缺陷的主要原因有:
a.模具分型而精度差。模具分型面上粘有凸出异物、活动模板变形曲翘等。
b,模具设计和人料配置不合理。一是在不影响制件完整性前提下,流道应设置在质量对称中心上,避免出现偏向性流动;二是塑料在熔融状态下具有很高的流动性和贯穿能力,容易进入活动的或固定的缝隙,要求模具的设计制造精度较高。
c.注笛机的锁模力不足。注射成型时,由于机械上的缺陷,致使真正的锁模力不足或不恒定,也会产生飞边;另一方面由于模具本身平行度不好,也会导致锁模不紧密而产生飞边。
d.注射工艺条件差。一是塑料充模状态过分剧烈;二是加料量调得不准确。也就是说从料斗进入料筒的料量应维持一致
㈤ 模具温度控制机的加热功率选型计算方法
选择模具温度控制机(模温机),以下各点是主要的考虑因素;
1.泵的大小和能力。
2.内部喉管的尺寸。
3.加热能力。
4.冷却能力。
5.控制形式。
模具温度控制机计算方法:
A、泵的大小 :
从已知的每周期所需散热量我们可以很容易计算冷却液需要容积流速,其后再得出所需的正确冷却能力,模温控制器直流高压发生器的制造商
大都提供计算最低的泵流速公式。表4.1在选择泵时是很有用,它准确地列出了不同塑料的散热能力。 以下决定泵所需要提供最低流速的经验
法则: 若模腔表面各处的温差是5℃时, 0.75gal/min/kW @5℃温差或是 151/min/kW @5℃温差。 若模腔表面各处的温差是
1℃,则所需的最低流速需要按比例乘大五倍即是3.75gal/min/kW或是17.031/min/kW。为了获得产品质量的稳定性,很多注塑公司都应该把模
腔表面的温差控制在1-2℃, 可 是 实际上其中很多的注塑厂商可能并不知道这温差的重要性或是认为温差的最佳范围是5-8℃。计算冷却液
所需的容积流速,应使用以下的程序:
1.先计算栽一塑料/模具组合的所城要排走的热量:若以前述的PC杯模为例,则实际需要散去的热量是:
一模件毛重(g)/冷却时间(s)=208/12=17.333g/s
PC的散热率是=368J/g或是368kJ/kg
所以每周期需要散去的热量=368×17.33/1,000=6.377kW 。
2.再计算冷却所需的容积流速:按照上述的经验法则若模腔表面的温差是5℃时,
流速=6.377×0.75=4.78gal/min或是=6.377×3.41=21.751/min 若模腔表现的温差是1℃则流速=4.78×5=23.9gal/min或是=21.75× 5=108.731/min 。
3.泵流速的规定:为了得到良好的散热效果,泵的流速能力应较计算的结果最少大10%,所以需使用27gal/min或是120/min的泵。
4.泵压力的规定: 一般模温控制器的操作压力在2-5bar(29-72.5psi),由于在压力不足的情况下会影响冷却液的容积流速(
流动的阻力产生压力损失),所以泵的压力愈高,流速愈稳定。对于冷却管道很细小的模具(例如管道直径是6mm/0.236in),泵的压力便需要有
10bar(145psi)才可提供足够的散热速度(即是冷却液速度)。大体上冷却液的容积液速要求愈高,管道的直径愈少则所需要的泵输出压力愈大。
所以在一般应用模温控制器的压力应超过了3bar(43.5psi).
B、加热能力:
1.把重量500kg 的模具升 温 至 50℃所需的加热能力是3kWhr。
2.把重700kg的模具升温至65℃所需的别热能力是6.5kW/hr。总的来说,加热能力愈强,则所需的升温时间,便相应地减少了(加热能力双倍,
升温时间减少)。提供了注塑厂商一个很有用的资料,可以马上找出任何模具的加热要求,从而获得正确模温控制器的发热能力。往往就是因为
模温控制器的能力太低,引致模具不能达到最佳的温度状态。欲想知道模温控制器实际表现,我们可以比较它的实际的和计算的模具升温时间