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塑件注射速度的选择
作者:无锡泽宇精密机械制造有限公司 张晓陆
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注塑机展厅
注塑机, 立式注塑机, 二手注塑机, 真空成型机, 发泡注塑机, ...
注塑加工过程的控制对最终的零件质量和工艺的经济性有着直接的影响。对加工过程的控制参数必须深入研究以利于获得最大的效益和最好的零件质量。随着家电产品的不断更新,制品设计的复杂程度不断增大,对注塑制件内在和外在品质要求不断提高,给注塑企业的模具制造、工艺调整控制也就提出了更高的要求。随着模具加工手段、精度的不断更新提高,使得复杂化的制品设计得以实现;随着注塑机电气控制设计的不断更新完善,使得复杂结构模具生产出较好质量水平的制品有了保障。有了先进的设备和良好的模具,还得有较好的工艺控制水平,才能使机器、模具、制品三者得以完美的结合。注塑过程中最重要的工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力、速度和相应的各个作用时间。而这些因素之间又是相互影响和制约的,如提高熔体、模具温度,则可以降低注射压力和速度等,反之则需要增加注射压力和速度。各种工艺条件中影响的核心在于塑料的粘度变化,这一点对于注射过程中参数的合理选择以及相互之间的影响至关重要。随着人们对塑料熔体在注射过程中的流动和形变的研究的深入,越来越认识到注射速度的参数选择对提高产品质量的重要性。

注射速度高低的特点

在注射过程中采用高速注射存在以下优点:

⑴ 减少注射时间,缩短成型周期;
⑵ 提高塑料的流程,有利于薄壁制件的成型;
⑶ 提高制品的表面光泽度;
⑷ 可以提高熔接线的强度,使熔接纹不明显;
⑸ 防止产生冷却变形等。

在注射过程中采用低速注射存在以下优点:

⑴ 防止成型制品产生飞边;
⑵ 防止产生喷射纹和流动纹;
⑶ 防止产生燃烧印;
⑷ 防止塑料熔体产生夹气现象;
⑸ 防止产生分子取向变形等。

高速注射的优点也正是低速注射的缺点,反之亦然。因此,在注射过程中采用高速和低速的组合就可以充分利用各自的优点,避免各自的缺点,从而保证产品的质量和工艺的经济性。这也就是我们平常所指的多级注射技术,这在现代注塑机上已普遍使用。目前大多中型以上的注塑机已有五~六级注射压力、速度变化以及三~四级保压压力变化(因保压阶段,熔体已充满型腔,此时熔料经保压压力流入型腔的补缩料已经有限,故保压速度的影响不大)。

注射速度选择的原则

由于塑料制品的形状复杂,塑料熔体在注射过程中流经主流道、分流道、浇口以及模腔中各个断面的流动与形变极为复杂。近年来,通过流变学的研究以及结合CAE技术,得出结论:要使制品质量好而且内应力小,最重要的条件是必须使熔体的流场合理均匀,也就是熔体流动前沿速度在注塑过程不同时刻流经不同截面时保持均匀稳定,即线速度必须保持恒定,V=常量。这样生产出的制品质量好,不易出现缩瘪和填充不足等缺陷,同时熔体在型腔内的流动场均匀,保证了聚合物分子取向的合理,可获得较好的制品表面质量。

由于注塑制品几何形状复杂,塑料熔体流经模腔各断面的面积有大有小,阻力也有大有小,因此流量Q=V×S(S为断面面积)也是变量,这就造成了流量是时间的函数关系,同时注射压力也是时间的函数关系,兼顾到工艺的经济性即缩短注射时间和成型周期,因此需要用多级注射来实现,从而保证制件的质量和经济性。

注射速度的合理选择

根据注射过程中熔体的流动,我们一般将注射速度划分为五个部分:

第一部分为主流道和分流道部分,原则上采用高速充填,这样可以缩短成型周期,但必须考虑的是此高速注射不应使表面出现质量不佳的现象;

第二部分为浇口以及浇口附近的制品部分,这一阶段针对不同原材料以及浇口形式作相应的变化,通常采用较低的注射速度,特别是对于高粘度的树脂,如PC、PMMA、ABS等,以及侧浇口(直冲浇口,如柜机透明片、窗机面板门盖及纵向叶片等),防止出现喷射纹以及浇口雾斑等现象。若浇口采用点浇口或搭接式浇口并且原材料为低粘度的树脂如PP、PA、PBT等以及浇口附近表面质量要求不高的情况下,则可采用高速注射;

第三部分为成型制件的主体部分,也就是浇口附近的制品被充填后到成型制件重量约70%~80%左右,这一部分采用高速注射的原则,目的在于缩短成型周期,减小熔体在金属模腔内的粘度变化,同时还可提高制品表面的光泽度,并谋求减少由于最后充模时塑料压力降低而引起的变形,提高熔接缝强度,改善熔接线外观;

第四部分为接近于快充满型腔85%~90%左右,这一部分采用中速注射,目的是为向下一阶段的低速注射进行过渡,同时防止成型制品偏厚以及由于浇口不均衡而产生飞边;

第五部分为最终充满型腔部分,此处应采用低速注射,防止产生飞边、燃烧印,并且提高制品的尺寸和重量的稳定性,同时还可以控制降低锁模压力。

注射速度曲线的给定与修正

知道了注射速度的选择原则和合理分布,在实际操作过程中如何准确地设定注射速度曲线也就成了工艺人员把握的重点。注射速度的给定:工艺人员在设定注射速度曲线时应把握两点,⑴是注射速度的大小,⑵是注射位置的给定。通常的做法是采用“0注射法”给定螺杆注射位置,即将第二段注射压力、速度置于0,调整注射位置来观察实际注射成型制品的大小形状,与所需确定的位置进行比较来确定,然后再给定二级注射压力、速度、位置,将三级注射压力、速度置于0,同样比较输入的位置是否合理,依此类推确定给料量;然后调整速度,一般由低向高进行调整,在不影响产品表面质量的前提下,尽量采用高速充填,以缩短成型周期。注射速度的修正:在修正注射速度曲线时需反向确定,即首先确定调整注射速度,然后进行注射速度变化的转换位置的复核,因为在给定注射曲线时注射位置基本上符合我们的预期,然而由于注射速度的变化会使相同注射速度转换位置的充填结果产生偏差。

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在进行多级注射时,注射压力和注射速度也是相互关联,相互影响的。当充填时间很短时,由于流程较长,熔体的流动速率(注射速度)也越高,因而需要的注射压力也越高。另外,增加充填时间(即降低注射速度),聚合物受冷却时间也长,从而使得聚合物遇到冷模具而产生的冷冻层也越厚,导致了中间熔融流动层的减薄,熔体的粘度增大,阻力增加,因此也需要较高的注射压力才能充满型腔。因此在调整注射压力时应将注射压力调整得稍高一些,这样可以使得通过调整各段的注射速度从而准确地控制产品的飞边和缺料以及其它缺陷。这也就是宇部注塑机的压力、速度控制设计的思想:注射压力为一段,注射速度为六段,通过注射速度的调整来把握克服产品的缺陷。

实例分析

柜机横条分析
注塑机:220t
浇口形式:侧浇口
材料:ABS
要求:解决浇口流痕,制品收缩。

产生原因及解决方法:浇口流痕是由于熔体喷射产生流动纹;模具上将浇口喷射角对准型芯,避免直接喷射,另外工艺调整将熔体流经浇口时放慢注射速度。由于一级注射速度放慢,熔体遇到冷模具时凝固且凝固层较厚,所需注射压力较大,因此将二级注射速度提高,减少充填时间,尽量降低注射压力,同时防止制品收缩,待快要充填满型腔时将注射速度减慢,以防飞边出现。

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柜机上面板分析

注塑机:1300t
浇口形式:侧进浇扇形浇口
材料:ABS
要求:解决融合流痕,制品收缩,减轻熔接线

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产生原因及解决方法:融合流痕是由于熔体经过五个点浇口时剪切摩擦温度上升,经过侧进浇遇到冷的模具壁后迅速冷却,两股料流会合后共同向前推进时相互摩擦剪切导致熔体破裂而产生融合流痕。模具上将侧浇口直进浇改为扇形浇口,增大融合角度,使得两股料流在距离浇口很近的地方就开始进行融合,尽量避免两股料流的温差以及温度降,另外工艺调整将一级速度放大,待熔体流经浇口时开始放慢注射速度以减小剪切速率待充填至产品50%时提高注射速度以保证充填完整并且维持注射压力较低,减轻熔接线,在快要充填满型腔时放慢速度减小飞边以及减轻熔接线的光泽不均现象。

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结束语

通过以上理论论述与实例分析,可以得出以下结论:

① 通过调整注射速度可以克服注塑缺陷,改善制品的质量,提高工艺的经济性;
② 针对不同的制品结构设计、材料种类以及浇注系统,需分别进行注射速度曲线的选择与调整;
③ 在实际生产操作过程中采用“0注射法”可以有效地进行注射速度曲线的给定;
④ 影响注射速度的相关因素较多,需正确理解后进行调整。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (9/23/2014)
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