plastic injection processing

料加工之注塑工艺调校知识

    注塑速度的比例控制已经被注塑机制造商广泛采用。虽然电脑控制注塑速度分段控制系统早已存在,但由于相关的资料有限,这种机器设置的优势很少得到发挥。本文将系统的说明应用多段速度注塑的优点,并概括地介绍其在消除短射、困气、缩水等制品缺陷上的用途。

    射胶速度与制品质量的密切关系使它成为注塑成型的关键参数。通过确定填充速度分段的开始、中间、终了,并实现一个设置点到另一个设置点的光滑过渡,可以保证稳定的熔体表面速度以制造出期望的分子取问及最小的内应力。我们建议采用以下这种速度分段原则:1)流体表面的速度应该是常数。2)应采用快速射胶防止射胶过程中熔体冻结。3)射胶速度设置应考虑到在临界区域(如流道)快速充填的同时在入水口位减慢速度。4)射胶速度应该保证模腔填满后立即停止以防止出现过填充、飞边及残余应力。

    设定速度分段的依据必须考虑到模具的几何形状、其它流动限制和不稳定因素。速度的设定必须对注塑工艺和材料知识有较清楚的认识,否则,制品品质将难以控制。因为熔体流速难以直接测量,可以通过测量螺杆前进速度,或型腔压力间接推算出(确定止逆阀没有泄漏)。

    材料特性是非常重要的,因为聚合物可能由于应力不同而降解,增加模塑温度可能导致剧烈氧化和化学结构的降解,但同时由剪切引起的降解变小,因为高温降低了材料的粘度,减少了剪切应力。无疑,多段射胶速度对成型诸如PC、POM、UPVC等对热敏感的材料及它们的调配料很有帮助。

    模具的几何形状也是决定因素:薄壁处需要最大的注射速度;厚壁零件需要慢—快—慢型速度曲线以避免出现缺陷;为了保证零件质量符合标准,注塑速度设置应保证熔体前锋流速不变。熔体流动速度是非常重要的,因为它会影响零件中的分子排列方向及表面状态;当熔体前方到达交叉区域结构时,应该减速;对于辐射状扩散的复杂模具,应保证熔体通过量均衡地增加;长流道必须快速填充以减少熔体前锋的冷却,但注射高粘度的材料,如PC是例外情况,因为太快的速度会将冷料通过入水口带入型腔。

    调整注塑速度可以帮助消除由于在入水口位出现的流动放慢而引起的缺陷。当熔体经过射嘴和流道到达入水口时,熔体前锋的表面可能已经冷却凝固,或者由于流道突然变窄而造成熔体的停滞,直到建立起足够的压力推动熔体穿过入水口,这就会使通过入水口的压力出现峰形。高压将损伤材料并造成诸如流痕和入水口烧焦等表面缺陷,这种情况可以通过刚好在入水口前减速的方法克服上述缺陷。这种减速可以防止入水口位的过度剪切,然后再将射速提高到原来的数值。因为精确控制射速在入水口位减慢是非常困难的,所以在流道末段减速是一个较好的方案。

    我们可以通过控制末段射胶速度来避免或减少诸如飞边、烧焦、困气等缺陷。填充末段减速可以防止型腔过度填充,避免出现飞边及减少残余应力。由于模具流径末端排气不良或填充问题引起的困气,也可以通过降低排气速度,特别是射胶末段的排气速度加以解决。

    短射是由于入水口处的速度过慢或熔体凝固造成的局部流动受阻等原因产生的。在刚刚通过入水口或局部流动阻碍时加快射胶速度可以解决这个问题。

流痕、入水口烧焦、分子破裂、脱层、剥落等发生在热敏性材料上的缺陷是由于通过入水口时的过度剪切造成的。

    光滑的制件取决于注塑速度,玻璃纤维填充材料尤其敏感,特别是尼龙。暗斑(波浪纹)是由于粘度变化造成的流动不稳定引起的。扭曲的流动能导致波浪纹或不均匀的雾状,究竟产生何种缺陷取决于流动不稳定的程度。

    当熔体通过入水口时高速注射会导致高剪切,热敏性塑料将出现烧焦,这种烧焦的材料会穿过型腔,到达流动前锋,呈现在零件表面。

    为了防止射纹,射胶速度设置必须保证快速填充流道区域然后慢速通过入水口。找出这个速度转换点是问题的本质。如果太早,填充时间会过度增加,如果太迟,过大的流动惯性将导致射纹的出现。熔体粘度越低,料筒温度越高则这种射纹出现的趋势越明显。由于小入水口需要高速高压注射,所以也是导致流动缺陷的重要因素。

    缩水可以通过更有效的压力传递,更小的压力降得以改善。低模温和螺杆推进速度过慢极大地缩短了流动长度,必须通过高射速来补偿。高速流动会减少热量损失,并且由于高剪切热产生磨擦热,会造成熔体温度的升高,减慢零件外层的增厚速度。型腔交叉位必须有足够厚度以避免太大的压力降,否则就会出现缩水。

    总之,大多数注塑缺陷可以通过调整注塑速度得到解决,所以调整注塑工艺的技巧就是合理的设置射胶速度及其分段。

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