【聚乙烯蠟小編分析】錯(cuò)誤的注塑模具溫度
在注塑模具行業(yè),常會(huì)有新入行的業(yè)者咨詢:為什么注塑模具溫度高,生產(chǎn)出的塑件光澤度就高呢?現(xiàn)在我們用通俗的語(yǔ)言來(lái)解釋一下這個(gè)現(xiàn)象,解釋一下如何合理的選擇模具溫度,文筆有限,說(shuō)得不對(duì)還請(qǐng)多多指教!(本章聚乙烯蠟小編只討論模具溫度,壓力和其他不在討論范圍之內(nèi))
首先,模溫過(guò)低,會(huì)降低熔體流動(dòng)性,可能發(fā)生欠注;模具溫度影響塑料結(jié)晶度,針對(duì)ABS來(lái)言,模具溫度過(guò)低,則產(chǎn)品光潔度低。塑料和填料相比,在溫度高的時(shí)候,塑料更容易向表面遷移。所以注塑模具溫度高的時(shí)候塑料成分就更貼近注塑模具表面,填充會(huì)更好,亮度和光澤都會(huì)更高。但是注塑模具溫度也不能太高,太高容易粘模,還會(huì)在塑件局部地方出現(xiàn)明顯的亮斑。而注塑模具溫度太低,也會(huì)造成塑件抱模太緊,脫模的時(shí)候容易拉傷塑件,特別是塑件表面的花紋。
多段注塑可以解決位置上的問(wèn)題,比如產(chǎn)品進(jìn)膠時(shí)有氣紋的話可以采取分段注塑的方式。注塑行業(yè),光面產(chǎn)品,模具的溫度越高,產(chǎn)品表面的光澤度就越高,相反溫度低的話,表面的光澤度也比較低。但是對(duì)于曬紋PP料的產(chǎn)品來(lái)講,溫度越高,產(chǎn)品表面的光澤度則會(huì)比較低,光澤度越低,色差越高,光澤和色差成反比。
所以,模具溫度導(dǎo)致的最常見(jiàn)的問(wèn)題是模塑零件粗糙的表面光潔度,這通常是由模具表面溫度過(guò)低造成的。
半結(jié)晶聚合物的模塑收縮和后模塑收縮主要取決于模具的溫度和零件壁厚。模具中溫度分布不均勻?qū)?dǎo)致不同的收縮,從而無(wú)法保證零件符合規(guī)定公差。最差的情形是,無(wú)論加工的是未增強(qiáng)樹(shù)脂還是增強(qiáng)樹(shù)脂,收縮都超過(guò)了可修正值。
模溫過(guò)高,會(huì)使熔體發(fā)生熱分解,制品出來(lái)以后在空氣中收縮率增大,產(chǎn)品尺寸會(huì)變小,模具在低溫使用條件中,如果零件尺寸變大,一般情況下是由于模具表面溫度太低造成的。這是因?yàn)槟>弑砻鏈囟冗^(guò)低,則產(chǎn)品在空氣中收縮也較低,所以尺寸較大!原因是:低的模溫使分子“凍結(jié)取向”加快,使得模腔內(nèi)熔體的凍結(jié)層厚度增加,同時(shí)模溫低阻礙結(jié)晶的生長(zhǎng),從而降低制品的成型收縮率。 相反,模具溫度高,則熔體冷卻緩慢,松弛時(shí)間長(zhǎng),取向水平低,同時(shí)有利于結(jié)晶,產(chǎn)品的實(shí)際收縮率較大。
如果在尺寸穩(wěn)定下來(lái)之前啟動(dòng)過(guò)程過(guò)長(zhǎng),這表明模具溫度控制不好,這是由于模具需較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到熱平衡。
模具某些部位熱分散不均會(huì)導(dǎo)致大大延長(zhǎng)生產(chǎn)周期,從而使模塑成本加大!模溫恒定,可減少成型收縮率的波動(dòng),提高尺寸穩(wěn)定性。結(jié)晶性塑料,模溫高有利于結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行,充分結(jié)晶的塑件,在存放或使用中不會(huì)發(fā)生尺寸變化;但結(jié)晶度高收縮大。對(duì)較柔軟的塑料,成形中宜用低模溫,有利于尺寸穩(wěn)定。任何一種材料,模溫恒定,收縮一致,均有利于提高尺寸精度!
如果模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或模具溫度控制不當(dāng),塑件冷卻不足,都會(huì)引起塑件翹曲變形。 對(duì)于模具溫度的控制,應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特征來(lái)確定前模與后模、模芯與模壁、模壁與嵌件間的溫差,從而利用控制模塑各部位冷卻收縮速度的不同,塑件脫模后更趨于向溫度較高的一側(cè)牽引方向彎曲的特點(diǎn),來(lái)抵消取向收縮差,避免塑件按取向規(guī)律翹曲變形。對(duì)于形體結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的塑件,模溫應(yīng)相應(yīng)保持一致,使塑件各部位的冷卻均衡。模溫穩(wěn)定,冷卻均衡,可以減小塑件變形。模具溫差過(guò)大,會(huì)使塑件冷卻不均勻,收縮不一致,由此產(chǎn)生應(yīng)力而引起塑件翹曲變形,尤其壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件更為突出。模具溫度高的一邊,產(chǎn)品冷卻后,變形方向一定是往模具溫度高的一邊變形!建議前后模具溫度根據(jù)需要進(jìn)行合理選擇。模具溫度見(jiàn)各種材料物性表!
模溫低,塑件熔接痕明顯,降低了產(chǎn)品強(qiáng)度;結(jié)晶型塑料,結(jié)晶度越高,塑件應(yīng)力開(kāi)裂傾向越大;為減小應(yīng)力,模溫不宜過(guò)高(PP、PE)。對(duì)PC一類(lèi)高粘度的非結(jié)晶型塑料,其應(yīng)力開(kāi)裂與塑件內(nèi)應(yīng)力大小有關(guān),升高模溫有利于減小內(nèi)應(yīng)力,減小應(yīng)力開(kāi)裂趨勢(shì)。內(nèi)應(yīng)力的表示方式為應(yīng)力痕明顯!原因是:成型內(nèi)應(yīng)力的形成基本上是由于冷卻時(shí)不同的熱收縮率造成,當(dāng)制品成型后,它的冷卻是由表面逐漸向內(nèi)部延伸,表面首先收縮硬化,然后漸至內(nèi)部,在這過(guò)程中由于收縮快慢之差而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 當(dāng)塑件內(nèi)的殘余內(nèi)應(yīng)力高于樹(shù)脂的彈性極限,或在一定的化學(xué)環(huán)境的侵蝕下時(shí),塑件表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋。 對(duì)PC與PMMA透明樹(shù)脂所作的研究顯示,殘余內(nèi)應(yīng)力在表面層為壓縮形態(tài),內(nèi)層為伸張形態(tài)。而表面壓應(yīng)力依其表面冷卻狀況而定,冷的模具使熔融樹(shù)脂急速地冷卻下來(lái),從而使得成型品產(chǎn)生較高的殘余內(nèi)應(yīng)力。 模溫是控制內(nèi)應(yīng)力最基本的條件,稍許的改變模溫,對(duì)它的殘余內(nèi)應(yīng)力將有很大的改變。一般來(lái)說(shuō),每一種產(chǎn)品和樹(shù)脂的可接受內(nèi)應(yīng)力都有其最低的模溫限度。而成型薄壁或較長(zhǎng)流動(dòng)距離時(shí),其模溫應(yīng)比一般成型時(shí)的最低限度要高些。
特別是對(duì)于結(jié)晶性塑料,如果產(chǎn)品在較低的模溫下成型,分子的取向和結(jié)晶被瞬間凍結(jié),當(dāng)一個(gè)較高溫的使用環(huán)境或二次加工條件下,其分子鏈會(huì)進(jìn)行部分地重新排列和結(jié)晶的過(guò)程,使得產(chǎn)品在甚至遠(yuǎn)低于材料的熱變形溫度(HDT)下變形。 正確的做法是使用所推薦的接近其結(jié)晶溫度的模溫下生產(chǎn),使產(chǎn)品在注塑成型階段就得到充分的結(jié)晶,避免這種在高溫環(huán)境下的后結(jié)晶和后收縮。 總之,模具溫度在注塑成型工藝中是最基本的控制參數(shù)之一,同時(shí)在模具設(shè)計(jì)中也是首要考慮的因素。
現(xiàn)在,模具已變得越來(lái)越復(fù)雜,因此,創(chuàng)造適宜條件以有效控制模塑溫度變得越來(lái)越難。除了簡(jiǎn)單零件以外,模塑溫度控制系統(tǒng)通常會(huì)是一個(gè)折衷方案。因此,下列建議只是一個(gè)大略的指南。
在模具設(shè)計(jì)階段必須要考慮對(duì)被加工零件外型的溫度控制。
如果設(shè)計(jì)低注射量、大模塑尺寸模具時(shí),重要的是要考慮傳熱性要好。
設(shè)計(jì)流體流過(guò)模具和進(jìn)料管的截面尺寸時(shí)要留有余量。不要使用接頭,否則這將對(duì)由模溫控制的流體流動(dòng)造成嚴(yán)重障礙。
如果可能的話,請(qǐng)使用加壓水作為控制溫度介質(zhì)。請(qǐng)使用耐高壓高溫的有韌性的管道和歧管。
給出與模具相匹配的控溫設(shè)備性能的詳細(xì)說(shuō)明。模具制造商給出的數(shù)據(jù)表中應(yīng)提供關(guān)于流速的一些必要的數(shù)字。
在模具和機(jī)器模板搭接處請(qǐng)使用絕緣板。
對(duì)動(dòng)模和定模分別使用不同的溫控系統(tǒng)
在任何一側(cè)面和中心,請(qǐng)使用隔離的溫控系統(tǒng),這樣可使模塑過(guò)程中有不同的啟動(dòng)溫度。
不同的溫控系統(tǒng)電路應(yīng)串聯(lián),不能并聯(lián)。如果電路并聯(lián),電阻的差異將引起溫控介質(zhì)的容積流速不同,從而會(huì)比在電路串聯(lián)情況下發(fā)生更大的溫度變化。(只有在串聯(lián)電路連接在模具入口和出口溫差變化小于5°C時(shí)其操作才良好)
在模具溫度控制設(shè)備上有供給溫度和返回溫度的顯示是一種優(yōu)點(diǎn)。
工藝控制的目的就是要在模具中加入一個(gè)溫度傳感器,這樣就可以在實(shí)際生產(chǎn)中檢測(cè)溫度變化。
在整個(gè)生產(chǎn)周期中通過(guò)多次注射在模具中建立起熱平衡,一般最少應(yīng)有10次注射。達(dá)到熱平衡中的實(shí)際溫度受許多因素影響。與塑料相接觸的模具表面的實(shí)際溫度可以用模具內(nèi)部的熱電偶測(cè)出(距表面2mm處的讀數(shù))。更常用的方法是手持一根高溫計(jì)測(cè)出,高溫計(jì)的探頭要響應(yīng)快速。模具溫度的確定要測(cè)量許多點(diǎn),而不是單點(diǎn)或一面的溫度。然后可根據(jù)設(shè)定的控溫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。將模具溫度調(diào)整至適當(dāng)值。不同原料的一覽表中都給出了建議的模具溫度。這些建議通常都是考慮了高表面光潔度、機(jī)械性能、收縮性及加工周期等因素間的最佳配置而給出來(lái)的。
對(duì)于要加工精密元件的模具和要滿足嚴(yán)格要求外觀條件或一定安全標(biāo)準(zhǔn)零件的模具,通常要使用較高模具溫度(可使后模塑收縮更低、表面更光亮、性能更一致)。對(duì)技術(shù)要求低、生產(chǎn)成本要盡可能低的零件,模塑加工時(shí)可使用較低的加工溫度。但是生產(chǎn)商應(yīng)該明白這種選擇的缺點(diǎn),并對(duì)零件進(jìn)行認(rèn)真檢查,以保證生產(chǎn)出來(lái)的零件仍可以滿足客戶要求。
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