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注塑——下篇

浏览次数: 日期:2013年8月2日 09:47


    以模腔压力来转换到保压被公认为能提供最稳定的注塑,但碍于模腔压力传感器十分昂贵,并且是装在模具上(不是装在注塑机上),加上多腔模具要多装个压力传感器,这种转换方法并不被广泛采用。

 

 

 

 

 

 

 

                                                            

 

                       

                        

                                           图14

 

 

 

 

取而代之,但只能接近模腔压力传感器的稳定性,有喷咀压力传感器,注射压力传感器及螺杆位置电子尺等。下图是在不同地点测量压力作为保压点转换的比较。由于压力的损失,它们的高峰从注射压至远离浇口的模腔压力是渐降的。

 

 

 

 

 

                                                                   

                                                                 

 

                      

                                          图15

 

 

 

 

下图比较螺杆位置、注射压力及模腔压力作为保压点的稳定性比较。在50个周期中,以螺杆位置作准的,产生最大的68 bar的模腔压力偏差。用注射压力的话,偏差大幅下降为21 bar。以模腔压力转保压,偏差只有3 bar

 

                                            图片库

 

 

                                    图16

 

 

 

科学注塑

倡导模腔压力转换的学派称其学说为科学注塑。

科学注塑的几个要点包括

1、即使能控制每次的注射压力(挤压及保压)曲线相同,模腔压力曲线不会相同,故成品还不够稳定。(见上图)

2、原因是塑料的黏度会有偏差,尤其是批号不同的塑料。

3、注射压力稳定只达到注塑机闭环。模腔压力稳定则达到成品闭环。                                                                                                     p-v-T

塑料从粒状的固态、在料筒内被加热及摩擦、塑化变成流体、经螺杆压缩注射入模腔、保压、冷却后开模取出的成品的整个过程,可以很科学地用p-v-T图表示。诸如成品的收缩百分率,高的注射压力如何降低收缩等,都能用p-v-T图理解。外国的塑料供货商都会提供其塑料的p-v-T图的。不同的塑料有不同的p-v-T图。

图片库  

 

 

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塑料的状态可以用压力p、比容v及温度T完全代表。

 

                                                                                            图片库

 

                                                                                       图18

 

 

 

 

 

比容是密度的倒数。密度越大,比容越小,比容的单位是cc/g

压力已在前面谈过。1 bar = 0.1 MPa

温度是容易理解的,单位是℃。

p-v-T图的水平轴是温度T,从室温到约300 ;垂直轴是比容v,在1 cc/g左右。

等温线

p-v-T图上,等温线是垂直线。注射过程基本上是个等温过程。

等压线

p-v-T图上有右上角至左下角的线多条,沿着每条等压线移动时,压力是恒定的。每条等压线均注明了该恒压的值,由最小的1 bar到最高的2000 bar10条。横跨等压线之间的过程便有压力变化。

等压线由右上角至左下角表征着热胀冷缩的物理现象。右上角代表高温及高比容(热胀)。左下角代表低温及低比容(冷缩)。

等压线的转折点右边代表流态(高温),左边代表固态(低温)。转折点代表流态及固态的热膨胀系数不相同。一般物料的流态热膨胀系数比固态时高,故其斜率亦高。

注射是一个升压过程。熔融的压力从注射开始的1 bar 升到挤压的最高压力。

保压是个恒压或降压过程。

PSK

Styronp-v-T图,以220熔融温度计算,请算出0-40 Mpa40-80 Mpa80-160 Mpa三段压力的体积弹性模数K

答案是1373 Mpa1699 Mpa2202 Mpa,后者与室温水的K值接近。

等容线

p-v-T图上,等容线是水平线。冷流道模具在冷流道凝固后的冷却,产品的塑料便经过等容的过程。


注塑周期

塑料从粒状直至到成品所经过的状态可以用p-v-T图表示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     图19

 

 

 

1.塑化

塑料在塑化时从室温1或烘料温度2的固态升温至流态温度。如背压非零,塑化时压力从大气压升至背压3。过程是图中的1-2-3线。

2.注射

注射是填充模腔,塑料的温度基本上是恒定的流态温度。在未填满模腔前,压力会因黏度所产生的阻力从背压上升。一旦模腔填满,压力会骤升至挤压压力。过程是图中的3-4线。

3.保压

保压是以更多熔融填补成品冷却收缩的空间,是个恒压或降压过程。由于是涉及冷却,温度亦下降。过程由图中的4-5线表示恒压的保压,4-5A线表示降压的保压。如模具是冷流道的,当流道凝固后,保压便可以停止。

4.冷却

成品继续在模腔内冷却收缩。收缩使成品脱离与模腔的接触,但会收紧抓住模芯,故外皮的压力降至大气压力,但内里的压力会更大。脱模角小的试管形成品要很大的顶出力才能克服此收缩产生的摩擦力,使成品脱离模芯。

5.开模

当产品冷至热变型温度(HDT)以下,便能开模。开模后,成品的外部接触大气,压力便降至1 bar

6.脱模

脱模后,成品的内部接触大气,压力便降至1 bar

成品脱模后继续冷却,直至达到室温为止。过程是图中的6-7线。

收缩率

成品的收缩率在制造模具前要估算清楚,将模腔及模芯的尺寸放大一些。这个收缩率因塑料而异,但亦受挤压压力及保压压力影响。

p-v-T图,开模脱模时的比容是v6,达到室温的比容是v7

体积收缩率便是  v6 - v7/ v7 ×100%

线型收缩率便是  v6 - v7/3v7)×100%

模芯及模腔的尺寸要以线性收缩率来放大。

模芯及模腔尺寸= 室温成品尺寸×(1 +v6-v7/3v7))×100%

修正成品尺寸/重量

如成品尺寸有少许偏差,是可以用挤压压力及保压压力弥补的。

增加挤压及保压力,点45(或5A)便下降,故点6亦下降。收缩率降低,成品尺寸便大了一些。当然成品重量亦会同时增加。

直观上,这是如何解释呢?高的挤压及保压压力将更多的熔融压进模腔,冷却后尺寸自然便比低挤压及保压时大。

总结

注塑工艺并不神秘,可以用物理来理解。几个重点是:背压的作用、保压的作用、将挤压从注射末段分出来、速度主导、压力主导、保压点转换的几种方法,模腔压力图及p-v-T图。

理解注塑工艺后会对参数的设定更有目标而不是胡乱猜测,并对成品缺陷排除更得心应手。

考考您

1、一般注塑机的注射压力比世界最深的深渊压力

a.还大

b.相同

c.还小

2、高的注射压力的目的是              

3、「能控制背压」的先决条件是

a.周而复始

b.封住喷咀

c.两者均需要

4、螺杆直射(塑化及注射合拼)的优点是

a.增加塑化能力

b.降低螺杆长径比

c.降低成本

d.三者均是

 

5、螺杆压缩段的作用是

a.提高成品的收缩率

b.避免透明PC发黄

c.摩擦生热

d.三者均是

6、塑料的体积弹性模数大,代表

a.锁模力要大

b.挤压时压力骤升

c.料筒壁要大

d.三者均是

7、速度主导的过程有

a.射注(未填满时)

b.挤压

c.保压

d.塑化时的转速

8、压力主导的过程有

a.挤压

b.保压

c.塑化时的背压

d.三者均是  

9、出现毛边时,应该

a.将注射(未填满时)压力降低

b.将挤压压力降低

c.将保压压力降低

d.三者全部降低

10、切换到保压的方法以哪种最佳?

a.时间

b.位置

c.射压

d.模腔压力

11、保压的作用是

a.节省能耗

b.减少成品收缩

c.防止毛边的产生

d.三者均是

12、科学注塑

a.掀开注塑工艺的神秘面纱

b.降低塑料黏度变化的影响

c.倡导模腔压力控制

d.三者均是

13p-v-T图能协助我们

a.分析收缩率

b.更清楚地了解注塑过程

c.算出该塑料的体积弹性模数K

d.全部均是

 

答案:

 

 

 

 

 

 

 

题号

答案

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1

a

5

c

9

b

13

d

2

提高转写性

6

b

10

d

 

 

3

c

7

a

11

b

 

 

4

c

8

d

12

d

 

 

                     
 

计分规则:

每答对一题计一分。

10分或以上,您已经很了解注塑工艺了。

6-9分,您是位注塑老手,请接受新的理论。

5分以下,如想升职的话,请再仔细阅读此

所属类别: 注塑工艺

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