注塑速度的比例控制已經(jīng)被注塑機(jī)制造商廣泛采用。雖然電腦控制注塑速度分段控制系統(tǒng)早已存在宇攻,但由于相關(guān)的資料有限驼鞭,這種機(jī)器設(shè)置的優(yōu)勢(shì)很少得到發(fā)揮。本文將系統(tǒng)的說(shuō)明應(yīng)用多段速度注塑的優(yōu)點(diǎn)尺碰,并概括地介紹其在消除短射挣棕、困氣译隘、縮水等制品缺陷上的用途。
射膠速度與制品質(zhì)量的密切關(guān)系使它成為注塑成型的關(guān)鍵參數(shù)洛心。通過(guò)確定填充速度分段的開(kāi)始固耘、中間、終了, 并實(shí)現(xiàn)一個(gè)設(shè)置點(diǎn)到另一個(gè)設(shè)置點(diǎn)的光滑過(guò)渡词身,可以保證穩(wěn)定的熔體表面速度以制造出期望的分子取問(wèn)及最小的內(nèi)應(yīng)力厅目。
我們建議采用以下這種速度分段原則:
1)流體表面的速度應(yīng)該是常數(shù)。
2)應(yīng)采用快速射膠防止射膠過(guò)程中熔體凍結(jié)法严。
3)射膠速度設(shè)置應(yīng)考慮到在臨界區(qū)域(如流道)快速充填的同時(shí)在入水口位減慢速度损敷。
4)射膠速度應(yīng)該保證模腔填滿后立即停止以防止出現(xiàn)過(guò)填充、飛邊及殘余應(yīng)力深啤。
設(shè)定速度分段的依據(jù)必須考慮到模具的幾何形狀拗馒、其它流動(dòng)限制和不穩(wěn)定因素。速度的設(shè)定必須對(duì)注塑工藝和材料知識(shí)有較清楚的認(rèn)識(shí)溯街,否則诱桂,制品品質(zhì)將難以控制。因?yàn)槿垠w流速難以直接測(cè)量,可以通過(guò)測(cè)量螺桿前進(jìn)速度呈昔,或型腔壓力間接推算出(確定止逆閥沒(méi)有泄漏)挥等。
材料特性是非常重要的,因?yàn)榫酆衔锟赡苡捎趹?yīng)力不同而降解堤尾,增加模塑溫度可能導(dǎo)致劇烈氧化和化學(xué)結(jié)構(gòu)的降解肝劲,但同時(shí)由剪切引起的降解變小,因?yàn)楦邷亟档土瞬牧系恼扯裙Γ瑴p少了剪切應(yīng)力辞槐。無(wú)疑,多段射膠速度對(duì)成型諸如PC剩蟀、POM、UPVC等對(duì)熱敏感的材料及它們的調(diào)配料很有幫助切威。
模具的幾何形狀也是決定因素:薄壁處需要最大的注射速度育特;厚壁零件需要慢—快—慢型速度曲線以避免出現(xiàn)缺陷;為了保證零件質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)先朦,注塑速度設(shè)置應(yīng)保證熔體前鋒流速不變缰冤。
熔體流動(dòng)速度是非常重要的,因?yàn)樗鼤?huì)影響零件中的分子排列方向及表面狀態(tài)喳魏;當(dāng)熔體前方到達(dá)交叉區(qū)域結(jié)構(gòu)時(shí)棉浸,應(yīng)該減速;對(duì)于輻射狀擴(kuò)散的復(fù)雜模具刺彩,應(yīng)保證熔體通過(guò)量均衡地增加迷郑;長(zhǎng)流道必須快速填充以減少熔體前鋒的冷卻枝恋,但注射高粘度的材料,如PC是例外情況,因?yàn)樘斓乃俣葧?huì)將冷料通過(guò)入水口帶入型腔嗡害。
調(diào)整注塑速度可以幫助消除由于在入水口位出現(xiàn)的流動(dòng)放慢而引起的缺陷焚碌。當(dāng)熔體經(jīng)過(guò)射嘴和流道到達(dá)入水口時(shí),熔體前鋒的表面可能已經(jīng)冷卻凝固霸妹,或者由于流道突然變窄而造成熔體的停滯十电,直到建立起足夠的壓力推動(dòng)熔體穿過(guò)入水口,這就會(huì)使通過(guò)入水口的壓力出現(xiàn)峰形叹螟。
高壓將損傷材料并造成諸如流痕和入水口燒焦等表面缺陷,這種情況可以通過(guò)剛好在入水口前減速的方法克服上述缺陷鹃骂。這種減速可以防 止入水口位的過(guò)度剪切,然后再將射速提高到原來(lái)的數(shù)值罢绽。因?yàn)榫_控制射速在入水口位減慢是非常困難的畏线,所以在流道末段減速是一個(gè)較好的方案。
我們可以通過(guò)控制末段射膠速度來(lái)避免或減少諸如飛邊有缆、燒焦象踊、困氣等缺陷。填充末段減速可以防止型腔過(guò)度填充棚壁,避免出現(xiàn)飛邊及減少殘余應(yīng)力杯矩。由于模具流徑末端排氣不良或填充問(wèn)題引起的困氣,也可以通過(guò)降低排氣速度袖外,特別是射膠末段的排氣速度加以解決史隆。
短射是由于入水口處的速度過(guò)慢或熔體凝固造成的局部流動(dòng)受阻等原因產(chǎn)生的。在剛剛通過(guò)入水口或局部流動(dòng)阻礙時(shí)加快射膠速度可以解決這個(gè)問(wèn)題曼验。
流痕泌射、入水口燒焦、分子破裂鬓照、脫層熔酷、剝落等發(fā)生在熱敏性材料上的缺陷是由于通過(guò)入水口時(shí)的過(guò)度剪切造成的。
光滑的制件取決于注塑速度豺裆,玻璃纖維填充材料尤其敏感拒秘,特別是尼龍。暗斑(波浪紋)是由于粘度變化造成的流動(dòng)不穩(wěn)定引起的臭猜。扭曲的流動(dòng)能導(dǎo)致波浪紋或不均勻的霧狀躺酒,究竟產(chǎn)生何種缺陷取決于流動(dòng)不穩(wěn)定的程度。
當(dāng)熔體通過(guò)入水口時(shí)高速注射會(huì)導(dǎo)致高剪切蔑歌,熱敏性塑料將出現(xiàn)燒焦羹应,這種燒焦的材料會(huì)穿過(guò)型腔,到達(dá)流動(dòng)前鋒次屠,呈現(xiàn)在零件表面园匹。
為了防止射紋雳刺,射膠速度設(shè)置必須保證快速填充流道區(qū)域然后慢速通過(guò)入水口。找出這個(gè)速度轉(zhuǎn)換點(diǎn)是問(wèn)題的本質(zhì)偎肃。如果太早煞烫,填充時(shí)間會(huì)過(guò)度增加,如果太遲累颂,過(guò)大的流動(dòng)慣性將導(dǎo)致射紋的出現(xiàn)滞详。熔體粘度越低,料筒溫度越高則這種射紋出現(xiàn)的趨勢(shì)越明顯紊馏。由于小入水口需要高速高壓注射料饥,所以也是導(dǎo)致流動(dòng)缺陷的重要因素。
縮水可以通過(guò)更有效的壓力傳遞朱监,更小的壓力降得以改善岸啡。低模溫和螺桿推進(jìn)速度過(guò)慢極大地縮短了流動(dòng)長(zhǎng)度,必須通過(guò)高射速來(lái)補(bǔ)償赫编。高速流動(dòng)會(huì)減少熱量損失巡蘸,并且由于高剪切熱產(chǎn)生磨擦熱,會(huì)造成熔體溫度的升高擂送,減慢零件外層的增厚速度悦荒。型腔交叉位必須有足夠厚度以避免太大的壓力降,否則就會(huì)出現(xiàn)縮水嘹吨。
總之搬味,大多數(shù)注塑缺陷可以通過(guò)調(diào)整注塑速度得到解決,所以調(diào)整注塑工藝的技巧就是合理的設(shè)置射膠速度及其分段蟀拷。 多級(jí)注塑程序的控制:
近代注塑制品碰纬,在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,制品形狀十分復(fù)雜问芬,所使用的聚合物性能差別也很大悦析。即便是同一種材料的制品,由于澆道系統(tǒng)及各部位幾何形狀不同此衅,不同部位對(duì)于充模熔體的流動(dòng)(速度强戴、壓力)提出要求,否則就要影響熔體在這一部位的流變性能或高分子的結(jié)晶定向作用炕柔,以及制品的表觀質(zhì)量酌泰。在一個(gè)注射過(guò)程中媒佣,螺桿向模具推進(jìn)熔體時(shí)匕累,要求實(shí)現(xiàn)在不同位置上的有不同注射速度和不同注射壓力等工藝參數(shù)的控制,稱這種注射過(guò)程為多級(jí)注塑默伍。
數(shù)字撥碼式注塑機(jī)比較落后欢嘿,只有一段或二段射膠衰琐、一段保壓、一段熔膠的控制程序炼蹦,對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜羡宙、外觀質(zhì)量要求高的產(chǎn)品,很難設(shè)定和控制注射速度及其它工藝條件掐隐,導(dǎo)致注塑件出現(xiàn)的一些外觀缺陷無(wú)法通過(guò)調(diào)校注塑參數(shù)的方法來(lái)改善狗热。
如圖b,就采用了在注射的初期使用低速虑省,模腔充填時(shí)使用高速匿刮,充填接近終了時(shí)再使用低速注射的方法。通過(guò)注射速度的控制和調(diào)整探颈,可以防止和改善制品外觀如毛邊熟丸、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象伪节。
為了滿足提高注塑件外觀質(zhì)量的需要光羞,克服上述問(wèn)題,注塑機(jī)制造商開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了具有多級(jí)射膠怀大、多級(jí)保壓纱兑、多級(jí)熔膠功能的注塑機(jī),這是注塑加工行業(yè)的一次突破性技術(shù)進(jìn)步叉寂。
目前萍启,大多數(shù)是注射速度進(jìn)行多級(jí)控制的注塑機(jī),通称流ⅲ可以把注射全沖程分3個(gè)或4個(gè)區(qū)域勘纯,并把各區(qū)域設(shè)置成各自不同的適當(dāng)注射速度。
注射的初期使用低速钓瞭,模腔充填時(shí)使用高速驳遵,充填接近終了時(shí)再使用低速注射的方法。通過(guò)注射速度的控制和調(diào)整山涡,可以防止和改善制品外觀如毛邊堤结、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象鸭丛。
多級(jí)注射控制程序可以根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)竞穷、澆口的形式及注塑件結(jié)構(gòu)的不同,來(lái)合理設(shè)定多段注射壓力鳞溉、注射速度瘾带、保壓壓力和熔膠方式,有利于提高塑化效果熟菲、提高產(chǎn)品質(zhì)量看政、降低不良率及延長(zhǎng)模具/機(jī)器壽命朴恳。 通過(guò)多級(jí)程序控制注塑成型機(jī)的油壓、螺桿位置允蚣、螺桿轉(zhuǎn)速于颖,能謀求改善成型件的外觀不良,改善縮水嚷兔、翹曲和毛邊的對(duì)應(yīng)措施森渐,減少各模每次注射成型件的尺寸不均一。
多級(jí)控制的效果
然而冒晰,很多注塑技術(shù)人員仍然習(xí)慣使用過(guò)去一段射膠的方法章母,不懂得如何尋找多段射膠位置和方法,使具有多段射膠功能的機(jī)器發(fā)揮不了其優(yōu)勢(shì)翩剪。
一乳怎、設(shè)定多級(jí)注射程序的方法:
一般的塑件注塑時(shí)至少要設(shè)定三段或四段射膠才是比較科學(xué)的。水口流道為第一段前弯、進(jìn)澆口處為第二段蚪缀、產(chǎn)品進(jìn)膠到90%左右時(shí)為第三段、剩余的部分為第四段(亦稱末段)恕出。 對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且外觀質(zhì)量要求不高的膠件注塑時(shí)询枚,可采用三段射膠的程序。但對(duì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜浙巫、外觀缺陷多金蜀、質(zhì)量要求高的膠件注塑時(shí),需采用四段以上的射膠控制程序的畴。
設(shè)定幾段射膠程序渊抄,一定要根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)、澆口的形式/位置/數(shù)量/大小丧裁、注塑件結(jié)構(gòu)护桦、產(chǎn)品質(zhì)量狀況及模具的排氣效果等因素進(jìn)行科學(xué)分析、合理設(shè)定煎娇。
二二庵、多級(jí)注射位置的選擇方法:
1、計(jì)算重量法
總重量=所有膠件部分的重量+流道部分的重量 注射時(shí)的射膠量即為總重量缓呛,一段射膠位置即為流道部分的射膠量催享;二段射膠位置即為產(chǎn)品走膠90%時(shí)的射膠量;三段為末段的射膠量哟绊。
2因妙、調(diào)試觀察法
根據(jù)自己的初步估計(jì),將注射時(shí)所找位置點(diǎn)的壓力/速度設(shè)為零,觀察實(shí)際走膠的位置兰迫,再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào),直至找到你要選擇的位置炬称。
下面以圖例說(shuō)明制品和多級(jí)控制程序之間的關(guān)系
圖一是根據(jù)工藝條件設(shè)置的不同速度汁果,對(duì)注射螺桿進(jìn)行多級(jí)速度轉(zhuǎn)換(切換)。
圖二是基于對(duì)制品幾何形狀分析的基礎(chǔ)上選擇的多級(jí)注塑工藝:由于制品的型腔較深而壁又較薄玲躯,使模具型腔形成長(zhǎng)而窄的流道据德,熔體流經(jīng)這個(gè)部位時(shí)必須很快地通過(guò),否則易冷卻凝固跷车,會(huì)導(dǎo)致充不滿模腔的危險(xiǎn)棘利,在此應(yīng)設(shè)定高速注射。
但是高速注射會(huì)給熔體帶來(lái)很大的動(dòng)能朽缴,熔體流到底時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的慣性沖擊善玫,導(dǎo)致能量損失和溢邊現(xiàn)象,這時(shí)須使熔體減緩流速密强,降低充模壓力而要維持通常所說(shuō)的保壓壓力(二次壓力茅郎,后續(xù)壓力)使熔體在澆口凝固之前向模腔內(nèi)補(bǔ)充熔體的收縮,這就對(duì)注塑過(guò)程提出多級(jí)注射速度與壓力的要求或渤。
在圖二中螺桿計(jì)量行程是根據(jù)制品用料量與緩沖量來(lái)設(shè)定的系冗。注射螺桿從位置“97”到“20”是充填制品的薄壁部分,在此階段設(shè)定高速值為10薪鹦,其目的是高速充恼凭矗可防止熔體散熱時(shí)間長(zhǎng)而流動(dòng)終止;
當(dāng)螺桿從位置“20”→“15”→“2”時(shí)池磁,又設(shè)定相應(yīng)的低速5奔害,其目的是減少熔體流速及其沖擊模具的動(dòng)能。
注塑基礎(chǔ)知識(shí)
注塑成型是一門工程技術(shù)寻馏,它所涉及的內(nèi)容是將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏貌⒛鼙3衷行阅艿闹破贰W⑸涑尚偷闹匾に嚄l件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度核偿,壓力和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間诚欠。
溫度控制
1、料筒溫度:注射模塑過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度,噴嘴溫度和模具溫度等轰绵。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)粉寞,而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動(dòng)溫度左腔,同一種塑料唧垦,由于來(lái)源或牌號(hào)不同,其流動(dòng)溫度及分解溫度是有差別的液样,這是由于平 均分子量和分子量分布不同所致振亮,塑料在不同類型的注射機(jī)內(nèi)的塑化過(guò)程也是不同的,因而選擇料筒溫度也不相同鞭莽。
2坊秸、噴嘴溫度:噴嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的,這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的"流涎現(xiàn)象"澎怒。噴嘴溫度也不能過(guò)低褒搔,否則將會(huì)造成熔料的早凝而將噴嘴堵*,或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能
3喷面、模具溫度:模具溫度對(duì)制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大站超。模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無(wú)、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)乖酬、性能要求死相,以及其它工藝條件(熔料溫度、注射速度及注射壓力咬像、模塑周期等)算撮。
壓力控制:
注塑過(guò)程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種,并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量县昂。
1肮柜、塑化壓力:(背壓)采用螺桿式注射機(jī)時(shí),螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力稱為塑化壓力倒彰,亦稱背壓审洞。這種壓力的大小是可以通過(guò)液壓系統(tǒng)中的溢流閥來(lái)調(diào)整的。在注射中待讳,塑化壓力的大小是隨螺桿的轉(zhuǎn)速都不變芒澜,則增加塑化壓力時(shí)即會(huì)提高熔體的溫度,但會(huì)減小塑化的速度创淡。
此外痴晦,增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻,色料的混合均勻和排出熔體中的氣體琳彩。一般操作中誊酌,塑化壓力的決定應(yīng)在保證制品質(zhì)量?jī)?yōu)良的前提下越低越好部凑,其具體數(shù)值是隨所用的塑料的品種而異的,但通常很少超過(guò)20公斤/平方厘米碧浊。
2涂邀、注射壓力:在當(dāng)前生產(chǎn)中,幾乎所有的注射機(jī)的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料所施的壓力(由油路壓力換算來(lái)的)為準(zhǔn)的箱锐。注射壓力在注塑成型中所起的作用是比勉,克服塑料從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力,給予熔料充模的速率以及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)瑞躺。
成型周期
完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間稱成型周期,也稱模塑周期兴想。它實(shí)際包括以下幾部分:
成型周期:成型周期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率幢哨。因此,在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下,盡量縮短成型周期中各個(gè)有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中,以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要,它們對(duì)制品的質(zhì)量均有決定性的影響嫂便。注射時(shí)間中的充模時(shí)間直接反比于充模速率,生產(chǎn)中充模時(shí)間一般約為3-5秒捞镰。
注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓力時(shí)間,在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占的比例較大,一般約為20-120秒(特厚制件可高達(dá)5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時(shí)間的多少,對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性有影響,若在以后,則無(wú)影響毙替。保壓時(shí)間也有最惠值,已知它依賴于料溫,模溫以及主流道和澆口的大小岸售。
如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的,通常即以得出制品收縮率波動(dòng)范圍最小的壓力值為準(zhǔn)。冷卻時(shí)間主要決定于制品的厚度,塑料的熱性能和結(jié)晶性能,以及模具溫等厂画。冷卻時(shí)間的終點(diǎn),應(yīng)以保證制品脫模時(shí)不引起變動(dòng)為原則,冷卻時(shí)間性一般約在30~120秒鐘之間,冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沒(méi)有必要,不僅降低生產(chǎn)效率,對(duì)復(fù)雜制件還將造成脫模困難,強(qiáng)行脫模時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生脫模應(yīng)力凸丸。成型周期中的其它時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及連續(xù)化和自動(dòng)化的程度等有關(guān)。
一般的注塑機(jī)可以根據(jù)以下的程序作調(diào)校:
根據(jù)原料供應(yīng)商的資料所提供的溫度范圍袱院,將料筒溫度調(diào)至該范圍的中間屎慢,并調(diào)整模溫。
估計(jì)所需的射膠量忽洛,將注塑機(jī)調(diào)至估計(jì)的最大射膠量的三分之二腻惠。調(diào)校倒索(抽膠)行程。估計(jì)及調(diào)校二級(jí)注塑時(shí)間欲虚,將二級(jí)注塑壓力調(diào)至零集灌。
初步調(diào)校一級(jí)注塑壓力至注塑機(jī)極限的一半(50%) ;將注塑速度調(diào)至最高复哆。 估計(jì)及調(diào)校所需要的冷卻時(shí)間欣喧。 將背壓調(diào)至3.5bar。 清除料筒內(nèi)已降解了的樹(shù)脂梯找。
采用半自動(dòng)注塑模式续誉;開(kāi)始注塑程序,觀察螺桿的動(dòng)作初肉。
就需要而適當(dāng)調(diào)節(jié)射膠速度和壓力酷鸦,若要使充模時(shí)間縮短,可以增加注塑壓力。如前所述臼隔,由于十足充模之前會(huì)有一個(gè)過(guò)程嘹裂,充模最終壓力可以調(diào)至一級(jí)注塑壓力的100%。壓力最終都要調(diào)得夠高摔握,使可以達(dá)到的最大速度不受設(shè)定壓力限制寄狼。若有溢料,可以把速度減低氨淌。
每觀察一個(gè)周期之后泊愧,便把射膠量及轉(zhuǎn)換點(diǎn)調(diào)節(jié)。設(shè)定程序盛正,使可以在第一級(jí)注塑時(shí)已能獲得按射膠重量計(jì)算達(dá)到95-98% 的充模删咱。
當(dāng)?shù)谝患?jí)注塑的注射量、轉(zhuǎn)換點(diǎn)豪筝、注塑速度及壓力均調(diào)節(jié)妥當(dāng)后痰滋,便可進(jìn)行第二級(jí)的保壓壓力的調(diào)校程序。
按需要適當(dāng)調(diào)校保壓壓力续崖,但切勿過(guò)份充填模腔敲街。調(diào)校螺桿速度,確保剛在周期完成之前熔膠已完成严望,而注塑周期又沒(méi)有受到限制多艇。
縮短周期時(shí)間予提高生產(chǎn)率
對(duì)大部分的注塑廠商來(lái)說(shuō),注塑周期可直接影響以下兩個(gè)主要目的:
1像吻、每天從機(jī)械中得到更多的制件墩蔓;
2、制件合乎客人的要求萧豆。