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填充、保壓、冷卻、脫模四個階段告訴你--什么是塑膠注塑成型工藝?

膠的注塑成型工藝過程主要包括填充、保壓、冷卻、脫模四個階段,這四個階段直接決定著制品的成型質量,而且這四個階段是一個完整的連續過程。

01填充階段

填充是整個注塑循環過程中的第一步,時間從模具閉合開始注塑算起,到模具型腔填充到大約95%為止。理論上,填充時間越短成型效率越高,但是實際中,成型時間或者注塑速度要受到很多條件的制約。

充時間越短成型效率越高,但是實際中,成型時間或者注塑速度要受到很多條件的制約。

高速填充時剪切率較高,塑料由于剪切變稀的作用而存在粘度下降的情形,使整體流動阻力降低;局部的粘滯加熱影響也會使固化曾厚度變薄。因此在流動控制階段,填充行為往往取決于待填充的體積大小。即在流動控制階段,由于高速填充,熔體的剪切變稀效果往往很大,而薄壁的冷卻作用并不明顯,于是速率的效用占了上風。

低速填充,熱傳導控制低速填充時,剪切率較低,局部粘度較高,流動阻力較大。由于熱塑料補充速率較慢,流動較為緩慢,使熱傳導效應較為明顯,熱量迅速為冷膜壁帶走。加上較少量的粘滯加熱現象,固化層厚度較厚,又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。

由于噴泉流動的原因,在流動波前面的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前。因此兩股塑料熔膠在交匯時,接觸面的高分子鏈互相平行;加上兩股熔膠性質各異(在膜腔中滯留時間不同,溫度、壓力也不同),造成熔膠交匯區域在微觀上結構強度極差。在光線下將零件擺放適當的角度用肉眼觀察,可以發現有明顯的結合線產生,這就是熔接痕的形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀,同時由于微觀結構的松散,易造成應力集中,從而使得部分的強度降低而發生斷裂。

一般而言,在高溫區產生熔接的熔接痕強度極佳,因此高溫情形下,高分子鏈活動性較佳,可以互相穿透纏繞,此外高溫度區域兩股熔體的溫度較為接近,熔體的熱性質幾乎相同,增加了熔接區域的強度,反之在低溫區域,熔接強度較差。

02保壓階段

保壓階段的作用是持續施加壓力,壓實熔體,增加塑料密度,以補償塑料的收縮行為。在保壓過程中,由于模腔中已經填滿塑料,背壓較高。

在保壓壓實過程中,注塑機螺桿僅能慢慢地向前做微小移動,塑料的流動速度也較為緩慢,這時的流動稱作保壓流動。由于在保壓階段,塑料受模壁冷卻固化加快,熔體粘度增加也很快,因此模具型腔內的阻力很大。

在保壓的后期,材料密度持續增大,塑料也逐漸成型,保壓階段要一直持續到澆口固化封口為止,此時保壓階段的模腔壓力達到最高值。

在保壓階段,由于壓力相當高,塑料呈現部分可壓縮特性。在壓力較高的區域,塑料較為密實,密度較高;在壓力較低區域,塑料較為疏松,密度較低,因此造成密度分布隨為止及時間發生變化。

保壓過程中塑料流速較低,流動不再起主導作用;壓力為影響保壓過程的主要因素。

保壓過程中塑料已經充滿模腔,此時逐漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質。

模腔中的壓力借助塑料傳遞至膜壁表面,有撐開模具的趨勢,因此需要適當的索模力進行索模,漲模力在正常情形下會微微將模具撐開,對于模具的排氣具有幫助作用;

但若漲模力過大,易造成成型品毛邊、溢料,甚至撐開模具。因此在選擇注塑機時,應選擇具有足夠大索模力的注塑機,以防止漲?,F象并能有效進行保壓。

03冷卻階段

在注塑成型模具中,冷卻系統的設計非常重要。這是因為成型塑料制品只有冷卻固化到一定剛性,脫模后才能避免塑料制品因受到外力而產生變形。

由于冷卻時間占整個成型周期約70~80%,因此設計良好的冷卻系統可以大幅度縮短成型時間,提高注塑生產率,降低成本。設計不當的冷卻系統會使成型時間拉長,增加成本;冷切不均勻會更進一步造成塑料制品的翹曲變形。

根據實驗,由熔體進入模具的熱量大體分兩部分散發,一部分有5%經輻射、對流傳遞到大氣中,其中95%從熔體傳導到模具。塑料制品在模具中由于冷卻水管的作用,熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經模架傳至冷卻水管,再通過熱對流被冷卻液帶走。少數未被冷卻水帶走的熱量則繼續在模具中傳導,至接觸外界后散佚在空氣中。

注塑成型的成型首期由合模時間、填充時間、保壓時間、冷卻時間及脫模時間組成。其中以冷卻時間所占比重最大,大約為70~80%。因此冷卻時間將直接影響塑料制品成型周期長短及產量大小。

脫模階段塑料制品溫度應冷卻至低于塑料制品的熱變形溫度,以防止塑料制品因殘余應力導致的松弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變形。

04脫模階段

脫模是一個注塑成型循環中的最后一個環節。雖然制品已經冷卻成型,但脫模還是對制品的質量有很重要的影響,脫模方式不當,可能會導致產品在脫模時受力不均,頂出時引起產品變形等缺陷。

脫模的方式主要有兩種:頂桿脫模和脫料板脫模。設計模具時要根據產品的結構特點選擇合適的脫模方式,以保證產品質量。

對于選用頂桿脫模的模具,頂桿的設置應盡量均勻,并且位置應選在脫模阻力最大以及塑件強度和剛度最大的地方,以免塑件變形損壞。

而脫料板則一般用于深腔薄壁容器以及不允許有推桿痕跡的透明制品的脫模,這種結構特點是脫模里大且均勻,運動平穩,無明顯的遺留痕跡。

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