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      注塑人必看 | 科學注塑成型理論,圖文并茂

      注塑匯

      國內專注注塑業咨詢培訓服務,致力于注塑業的降本增效

      疫情以后,注塑行業向何處走?


      一、注射成型的黏度


      首先了解下一些定義


      • 牛頓流體:一種流體,其粘度不受施加于它的剪切速率的影響。當剪切變化時,粘度保持不變。


      • 非牛頓流體:一種粘度隨剪切速率變化而變化的流體。當剪切變化時,粘度不會保持不變。


      • 流變學:非牛頓流體流體流動的研究。

      所有的塑料都是非牛頓流體。


      這意味著在一定的剪切速率范圍內,它們的粘度不會保持不變。


      從嚴格意義上講,塑料的流變行為是非牛頓力學和牛頓力學的結合。在較低的剪切速率下,塑料是非牛頓的,但隨著剪切速率的增加,塑料趨向于表現出牛頓的行為。


      這是因為隨著剪切速率的增加,聚合物分子開始相互分離,并開始沿著流動方向排列。參考如下:


      黏度曲線對注塑成型工藝的重要性


      在注塑成型過程中,材料在型腔充填階段受到大量剪切力的影響。


      剪切速率與注射速度成正比。如果剪切速率位于曲線的非牛頓區域,那么剪切速率的微小變化將引起粘度的大位移。


      這將使模具填充不一致從而影響量產制品。因此,在這一區域內尋找曲線的牛頓區域并設定注入速度(因此是剪切速率)是很重要的。


      可以使用注塑機獲得任何模具的粘度曲線。剪切速率對粘度的影響遠大于溫度。因此,只要實際熔體溫度在推薦范圍內,在成型過程中就會得到類似的粘度曲線。


      二、型腔平衡


      當塑料通過流道進入型腔時,熔體具有一定的溫度、壓力和速度。所有這三個變量都是時間相關的,這意味著每一個變量的值將在短時間內發生變化,直到填充結束為止。


      例如,熔體溫度隨時間下降。如果熔體溫度280℃的注入,一秒鐘后,熔體溫度低于280℃。每個注塑成品的最終尺寸和質量部分取決于溫度、壓力和速度。


      考慮一個一腔模具


      填充結束時的熔化溫度為450華氏度,塑料壓力為8000磅/平方英寸,塑料進入型腔的速度為4.5英寸/分鐘?,F在,如果溫度下降到400華氏度,零件會收縮得更少,產生的零件現在比以前的零件大。類似地,如果填充壓力和速度的結束改變,部件的尺寸和/或結束將會改變。


      現在考慮一個兩腔模具,每個模腔都有相同的穴位尺寸:


      如果兩個腔體沒有充滿相似的填充條件,那么根據上面的討論,我們知道從每個腔體產生的兩個零件將是不同的。


      這就是需要進行型腔平衡測試的原因。


      三、壓力降


      • 當塑料流過機器和模具的不同部分時,由于阻力和摩擦作用,在塑料的流動前端處施加壓力的損失。


      • 此外,當塑料撞擊模具的壁時,開始冷卻,增加塑料的粘度,需要額外的壓力來推動塑料。


      • 在壁上形成的塑料表層減少了塑料流的橫截面積,這也導致了壓降。


      模塑機具有有限的可用的最大壓力量來以設定的注射速度推動螺桿。以設定的注射速度推動螺桿所需的壓力決不能超過最大可用壓力。在這種情況下,這個過程變得壓力有限。


      在工藝開發過程中,了解每個部分的壓力損失有助于確定整體壓力損失和壓力下降部分。然后可以對模具進行修改以減少這種壓力下降并實現更好的一致的流動。


      四、保壓和工藝過程窗口


      將塑料注入空腔可以分為兩個主要階段。


      • 第一階段是注射階段。在注塑階段,模腔完全充滿熔融塑料。


      • 第二階段是補縮階段。補縮階段在注射階段之后。補縮壓力必須填充到模腔中,塑料等同于塑料冷卻過程中發生的體積收縮,因為塑料會撞擊模具的冷壁。


      在大多數情況下,補縮和保持階段不區分,統稱為保壓階段。


      理想的保壓壓力是通過評估模具的工藝窗口來確定的。


      處理窗口也被稱為成型面積圖。這是可以接受的部件被模制的區域。窗口越大,允許成型波動的范圍就越大。如下:



      這個過程被設置在這個窗口的中心,這樣窗口內的任何變化都會產生可接受的部分。 


      五、澆口封閉


      塑料通過澆口進入空腔。只要澆口不凍結,塑料就可以進入型腔或離開型腔。


      因此必須施加保壓,直到澆口被凍結。


      進行一個非常簡單的測試來確定保壓時間:


      稱量不同保壓時間的樣品稱重,隨著保持時間的增加,越來越多的塑料進入腔體增加重量。但是,一旦澆口凍結,塑料就不能進入型腔,零件重量保持不變。這被稱為澆口凍結時間或澆口封閉時間。見下圖:



      上圖中,9秒后零件重量保持不變。保壓時間設定為比澆口密封時間高一秒,以確保澆口在每次澆注期間都被凍結。在下圖的情況下,時間設置為10秒。這將確保一致性,任何小的變化將得到補償。


      六、注射成型冷卻


      塑料一旦接觸到模具的墻壁,就開始冷卻。


      模具一直關閉,直到冷卻時間結束。然后模具打開,零件被彈出。在模具打開之前,零件必須達到塑料可接受的頂出溫度。


      如果零件在達到可接受的頂出溫度之前被噴射,部件太軟,在頂出過程中會變形。而過度冷卻時間只是浪費機器時間和利潤。


      確定合適的冷卻時間很復雜。


      在厚截面的部分,很難測量最厚部分中心的內部溫度。在模具的某些部分,很難得到足夠的冷卻。


      冷卻時間的變化也會影響收縮。



      在上圖中,尺寸A(藍色)不受cooing時間范圍試驗的影響。然而,尺寸B(紅色)隨著冷卻時間的變化而變化。尺寸B的目標值為0.135。所以我們可以在17秒左右設定冷卻時間。

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