塑料材料在生活中所占比例越來越高，而對(duì)于其質(zhì)量的要求也越來越高，注塑成型作為重要的生產(chǎn)手段，對(duì)技術(shù)的提高也越來越迫切，而注塑成型制品的影響因素較多，但注塑成型加工工藝條件是重要的影響因素之一，下面將會(huì)介紹個(gè)個(gè)工藝參數(shù)對(duì)于制品性能的影響。
傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)設(shè)置主要依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和技巧,模具設(shè)計(jì)的合理性只有靠反復(fù)的試模和修模,工藝參數(shù)的設(shè)置也只能靠反復(fù)的試模來進(jìn)行修改,缺乏科學(xué)依據(jù),生產(chǎn)周期長(zhǎng),成本高,質(zhì)量也難以保證。
而對(duì)成型過程進(jìn)行模擬,在模具制造之前就可發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題,使模具設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)設(shè)置建立在科學(xué)的分析基礎(chǔ)之上,可縮短生產(chǎn)周期,提高制品質(zhì)量。隨著對(duì)制品質(zhì)量要求的提高,對(duì)成型過程進(jìn)行預(yù)測(cè)己經(jīng)成為設(shè)計(jì)不可缺少的環(huán)節(jié)。因此,建立注塑成型過程熔體在模腔中流動(dòng)和傳熱的數(shù)學(xué)模型,并采用數(shù)值仿真方法實(shí)現(xiàn)成型過程的模擬具有重要的意義。
由于成型過程的工藝參數(shù)直接決定了熔體在模腔中的流動(dòng)狀態(tài),對(duì)制品質(zhì)量有著最直接最深遠(yuǎn)的影響,因此找到制品成型的最優(yōu)工藝條件,對(duì)成型過程進(jìn)行工藝控制,是提高塑料制品質(zhì)量的有效途徑。
這是因?yàn)?成型過程中,精密的成型機(jī)械、合理的模具設(shè)計(jì)和優(yōu)良的材料性能只有在合理的成型工藝設(shè)置下才能體現(xiàn)出來另一方面,成型機(jī)械、模具設(shè)計(jì)和材料性能的缺陷有時(shí)可通過合適的成型工藝設(shè)置來彌補(bǔ)。由此可見,注塑成型工藝對(duì)制品質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用
注塑工藝條件及其影響
1、注塑壓力
注射壓力指的是在注射過程中螺桿頂部或柱塞對(duì)于塑料熔體所加載的壓力。它的作用是對(duì)于使熔料混合和塑化，螺桿必須提供克服固體粒子和熔料在料筒和噴嘴中的流動(dòng)阻力。使得塑料熔體以一定的速度來充滿型腔，在型腔充滿熔體后注射壓力起到壓實(shí)的作用。
從而使得塑件致密，并對(duì)熔料因冷卻而產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)料，從而使塑件保持精確的形狀，獲得所需要的性能。注射的壓力主要由塑料的種類，注塑機(jī)的類型，模具的溫度，模具結(jié)構(gòu)，塑件的壁厚來決定的，其中澆注系統(tǒng)的尺寸與結(jié)構(gòu)對(duì)于注射壓力影響很大。
2、保壓壓力
當(dāng)熔體充滿型腔后，注射壓力所起的作用為對(duì)于模內(nèi)的熔體進(jìn)行壓實(shí)，此時(shí)我們把注射壓力也叫做保壓壓力，在實(shí)際生產(chǎn)中，保壓壓力應(yīng)該等于或小于注射時(shí)所用壓力。當(dāng)保壓時(shí)的壓力與注射時(shí)的壓力相等時(shí)，往往會(huì)使塑件的收縮率降低，而且可以保證塑件的穩(wěn)定性以及塑件的力學(xué)性能。
但常常也會(huì)伴隨著脫模時(shí)殘余應(yīng)力的增加，造成塑件脫模困難、使塑件容易產(chǎn)生變形、表面劃傷等，也容易使塑件產(chǎn)生飛邊,影響表觀質(zhì)量。因此，選擇保壓壓力時(shí)需要多方面考慮，慎重選擇。
一般來講,保壓壓力對(duì)制品的質(zhì)量影響與注射壓力的影響相似。大多數(shù)塑料的保壓壓力在注射壓力的一之間，而具體保壓壓力的確定，主要考慮塑件材料的特性及制件的結(jié)構(gòu)，并克服熔體從機(jī)筒到模腔的流動(dòng)阻力，將熔料送入型腔并將之壓實(shí)。
3、塑化壓力
塑化壓力是指螺桿頂部熔料在螺桿后退時(shí)所受到的壓力。它對(duì)注射成型的影響主要體現(xiàn)在注射機(jī)對(duì)物料的塑化效果及其塑化能力方面。一般來講，增大塑化壓力，螺桿后退速度減小，機(jī)筒內(nèi)熔體受到的壓力隨之增加。于是塑化時(shí)剪切作用加強(qiáng),塑化效果提高。
但須往意的是,增大背壓的同時(shí)，過高的塑化壓力一方面因熔體在螺槽邊緣的反流和漏流而減少了塑化量，可能引起計(jì)量不足，另一方面會(huì)使剪切熱過高剪切應(yīng)力過大，有可能使物料降解，產(chǎn)生氣泡或燒傷，影響塑件質(zhì)量。
4、模具溫度
模具溫度是指在成型過程中的模腔表面的溫度，模具溫度影響熔體的充模流動(dòng)行為、制品的冷卻速度和成型后的制品性能等。模溫的設(shè)定主要取決于熔料的粘度。熔料粘度較低的可以采取低模溫注射以縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。熔料粘度較高的應(yīng)采用高模溫注射成型。
一般說來提高模溫可以使制件的冷卻速率均勻一致，防止凹痕和裂紋等成型缺陷產(chǎn)生。結(jié)晶型塑料的模溫控制直接決定了冷卻速率，從而進(jìn)一步?jīng)Q定結(jié)晶的速率。模溫高時(shí)冷卻速率小，結(jié)晶速率變大，有利于分子的松弛過程，分子取向效應(yīng)小。模溫太高，會(huì)延長(zhǎng)成型周期和使產(chǎn)品發(fā)脆。
模溫低,冷卻速率大，熔料的流動(dòng)與結(jié)晶同步進(jìn)行，由于熔料在結(jié)晶溫度+區(qū)間停留時(shí)間縮短，不利于晶體的生長(zhǎng)，造成產(chǎn)品的分子結(jié)晶程度較低,影響其使用性能。此外，模溫過低,塑料熔體的流動(dòng)阻力很大，流速變緩，甚至在充模中凝固妨礙后續(xù)進(jìn)料，使得制件短射，強(qiáng)迫取向大，常造成塑件缺料、凹陷、熔接縫等缺陷。
5、料筒溫度
為了保證塑料熔體的正常流動(dòng)同時(shí)又不使其發(fā)生變質(zhì)分解，需要合適的選擇料筒溫度，平均分子質(zhì)量大，分子質(zhì)量分布又較集中的塑料以及玻璃增強(qiáng)塑料都應(yīng)選擇溫度較高的料筒溫度。料筒溫度一般是按前高后低的原則進(jìn)行排布，但當(dāng)塑料中含有過多水費(fèi)時(shí)也可適當(dāng)提高后端溫度。
6、噴嘴溫度
為了避免熔體在噴嘴處產(chǎn)生流延現(xiàn)象，通常需要使噴嘴溫度略低于料筒最高溫度，在生產(chǎn)中一般將低速對(duì)空注射的情況下，噴出的溶流不帶泡，光滑視為溫度合適的標(biāo)準(zhǔn)。
7、熔體溫度
熔體溫度主要取決于機(jī)筒和噴嘴兩部分的溫度，影響物料的塑化和熔體的注射充模。注射溫度的提高主要有利于改善熔體的流動(dòng)性，它與制品的很多特性有關(guān)。升高熔體溫度，可使塑件內(nèi)應(yīng)力、流線方向的沖擊強(qiáng)度和撓曲度、拉伸強(qiáng)度等機(jī)械力學(xué)性能降低,而使垂直于流線方向的沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)長(zhǎng)度、表面粗糙度等性能有所改善，并可降低制品的后收縮。
從總體上看，提高熔體溫度有利于改善充模狀況以及在模腔內(nèi)的傳遞，降低取向性等，有利于制品的綜合性能的提高但過高的溫度也不可取。當(dāng)熔體溫度接近注塑溫度范圍的上限值時(shí)，一方面容易產(chǎn)生較多的氣體，使塑件產(chǎn)生氣泡、空洞、變色、燒焦等,也因過多地改善流動(dòng)性而產(chǎn)生飛邊，影響制品表觀質(zhì)量另一方面，過高的溫度會(huì)使塑料發(fā)生降解作用，使塑件強(qiáng)度降低，失去彈性等，影響使用性能。
8、注射時(shí)間
注射時(shí)間是控制注射速率的參數(shù)之一。
注射時(shí)間越短，則注射速率越高，注射速率的大小對(duì)塑件的性能有很大影響。提高注射速率可使充模壓力提高，有利于充模過程,并使充模中的熱量散失減少，模腔溫度比較均勻，制品均勻而密實(shí)。同時(shí)可降低制品收縮率，減少塑件芯部取向，增加熔接縫強(qiáng)度。
注射速率的提高有益于制品的綜合性能，但過高的注射速率會(huì)增加壓力損失，降低固化層厚度，提高塑件表層取向性，甚至使熔體發(fā)生彈性湍流，使塑件容易形成飛邊、表面裂紋等。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：過高過低的注射速率都會(huì)導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度的下降。另一方面,過低的注射速率使塑件熔接縫強(qiáng)度下降，總?cè)∠蜃饔迷龃?，?nèi)應(yīng)力增高等，影響制品力學(xué)性能。
9、保壓時(shí)間
保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短也對(duì)塑件的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響?？s短保壓時(shí)間，會(huì)使模腔壓力降低加快，有可能產(chǎn)生倒流,使塑件產(chǎn)生縮孔、凹陷等缺陷，并影響塑件尺寸的穩(wěn)定性。
加長(zhǎng)保壓時(shí)間，可提高塑件尺寸的穩(wěn)定性避免上述缺陷的發(fā)生，得到致密的產(chǎn)品。同時(shí)會(huì)使模腔壓力提高，改變由于溫度不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。但會(huì)增加脫模難度，有時(shí)容易產(chǎn)生表面頂出劃傷或?qū)⑺芗攺澋默F(xiàn)象。
材料塑化時(shí)間的長(zhǎng)短可影響塑化質(zhì)量，直接影響產(chǎn)品性能。時(shí)間太短了不能使塑化均勻、溫度一致，容易產(chǎn)生硬塊、銀絲等而太長(zhǎng)了又會(huì)使熔料因螺桿的作用而發(fā)生分解、燒傷等,也給產(chǎn)品質(zhì)量帶來不良影響。
10、特殊工藝影響
振動(dòng)注塑成型，在高的振動(dòng)壓力下，隨著振動(dòng)頻率的提高，制品的拉伸性能和缺口沖擊強(qiáng)度明顯得到提高。除此之外超聲工藝的加入也能起到良好的效果。
結(jié) 論
注塑成型加工工藝條件對(duì)塑料制品的表觀和力學(xué)性能造成影響，每一個(gè)工藝條件參數(shù)都相互影響并不是獨(dú)立的，有些制品的缺陷是相互影響的結(jié)果。
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