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塑胶外壳的注塑成型工艺

文章出处:老哥交流白菜网 原创 作者:老哥交流白菜网 人气:45 发表时间:

外壳的注塑成型工艺过程主要包括填充——保压——冷却——脱模等4个阶段,这4个阶段直接决定着制品的成型质量,而且这4个阶段是一个完整的连续过程。

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1.注塑填充阶段

注塑填充是整个注塑循环过程中的第一步,时间从模具闭合开始注塑算起,到模具型腔填充到大约95%为止。理论上,填充时间越短,成型效率越高,但是实际中,成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。
    高速填充。高速填充时剪切率较高,塑料由于剪切变稀的作用而存在粘度下降的情形,使整体流动阻力降低;局部的粘滞加热影响也会使固化层厚度变薄。因此在流动控制阶段,注塑填充行为往往取决于待填充的体积大小。即在流动控制阶段,由于高速填充,熔体的剪切变稀效果往往很大,而薄壁的冷却作用并不明显,于是速率的效用占了上风。
    低速填充。热传导控制低速填充时,剪切率较低,局部粘度较高,流动阻力较大。由于热塑料补充速率较慢,流动较为缓慢,使热传导效应较为明显,热量迅速为冷模壁带走。加上较少量的粘滞加热现象,固化层厚度较厚,又进一步增加壁部较薄处的流动阻力。

由于喷泉流动的原因,在流动波前面的塑料高分子链排向几乎平行流动波前。因此两股塑料熔胶在交汇时,接触面的高分子链互相平行;加上两股熔胶性质各异在模腔中滞留时间不同,温度、压力也不同,造成熔胶交汇区域在微观上结构强度较差。

在光线下将塑胶外壳摆放适当的角度用肉眼观察,可以发现有明显的接合线产生,这就是熔接痕的形成理。熔接痕不仅影响塑外壳外观,同时由于微观结构的松散,易造成应力集中,从而使得该部分的强度降低而发生断裂。

一般而言,在高温区产生熔接的熔接痕强度较佳,因为高温情形下,高分子链活动性较佳,可以互相穿透缠绕,此外高温度区域两股熔体的温度较为接近,熔体的热性质几乎相同,增加了熔接区域的强度;反之在低温区域,熔接强度较差。

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2.注塑保压阶段

注塑保压阶段的作用是持续施加压力,压实熔体,增加塑料密度(增密),以补偿塑料的收缩行为。在保压过程中,由于模腔中已经填满塑料,背压较高。在保压压实过程中,注塑机螺杆仅能慢慢地向前作微小移动,塑料的流动速度也较为缓慢,这时的流动称作保压流动。

由于在保压阶段,塑料受模壁冷却固化加快,熔体粘度增加也很快,因此塑胶外壳模具型腔内的阻力很大。在保压的后期,材料密度持续增大,塑胶外壳也逐渐成型,保压阶段要一直持续到浇口固化封口为止,此时保压阶段的模腔压力达到最高值。

在保压阶段,由于压力相当高,塑料呈现部分可压缩特性。在压力较高区域,塑料较为密实,密度较高;在压力较低区域,塑料较为疏松,密度较低,因此造成密度分布随位置及时间发生变化。保压过程中塑料流速极低,流动不再起主导作用;压力为影响保压过程的主要因素。

保压过程中塑料已经充满模腔,此时逐渐固化的熔体作为传递压力的介质。外壳模具模腔中的压力借助塑料传递至模壁表面,有撑开塑胶模具的趋势,因此需要适当的锁模力进行锁模。

涨模力在正常情形下会微微将塑胶外壳模具撑开,对于塑胶外壳模具的排气具有帮助作用;但若涨模力过大,易造成塑胶外壳毛边溢料,甚至撑开塑胶外壳模具。因此在选择注塑机时,应选择具有足够大锁模力的注塑机,以防止涨模现象并能有效进行保压。

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3.注塑冷却阶段

在注塑成型塑胶外壳模具中,冷却系统的设计非常重要。这是因为成型塑胶外壳只有冷却固化到一定刚性,脱模后才能避免塑胶外壳因受到外力而产生变形。由于冷却时间占整个成型周期约70%~80%,因此设计良好的冷却系统可以大幅缩短成型时间,提高注塑生产率,降低成本。

设计不当的冷却系统会使成型时间拉长,增加成本;冷却不均匀更会进一步造成塑胶外壳的翘曲变形。

根据实验,由熔体进入塑胶外壳模具的热量大体分两部分散发,一部分有5%经辐射、对流传递到大气中,其余95%从熔体传导到塑胶外壳模具。

塑胶外壳在模具中由于冷却水管的作用,热量由模腔中的塑料通过热传导经模架传至冷却水管,再通过热对流被冷却液带走。少数未被冷却水带走的热量则继续在模具中传导,至接触外界后散溢于空气中。

注塑成型的成型周期由合模时间充填时间保压时间冷却时间及脱模时间组成。其中以冷却时间所占比重最大,大约为70%~80%。因此冷却时间将直接影响塑胶外壳成型周期长短及产量大小。

脱模阶段塑胶外壳温度应冷却至低于塑胶外壳的热变形温度,以防止塑胶外壳因残余应力导致的松弛现象或脱模外力所造成的翘曲及变形。

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4.注塑脱模阶段

脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节。虽然塑胶外壳已经冷固成型,但脱模还是对塑胶外壳的质量有很重要的影响,脱模方式不当,可能会导致塑胶外壳在脱模时受力不均,顶出时引起塑胶外壳变形等缺陷。

脱模的方式主要有两种:顶杆脱模和脱料板脱模。设计塑胶外壳模具时要根据塑胶外壳的结构特点选择合适的脱模方式,以保证塑胶外壳质量。
   对于选用顶杆脱模的塑胶外壳模具,顶杆的设置应尽量均匀,并且位置应选在脱模阻力最大以及塑胶外壳强度和度最大的地方,以免塑胶外壳变形损坏。
   而脱料板则一般用于深腔薄壁容器以及不允许有推杆痕迹的透明塑胶外壳的脱模,这种机构的特点是脱模力大且均匀,运动平稳,无明显的遗留痕迹

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