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來源: | 發布日期:2022-08-27

注塑成型工藝是指將熔融的原料通過加壓、注入、冷卻、脫離(lí)等操作製作一定形狀的半成品件的工藝過程。塑件的(de)注塑成型工藝(yì)過程主要包括合模-——填充——(氣輔,水(shuǐ)輔)保壓——冷(lěng)卻(què)——開模——脫(tuō)模等6個階段。
填充階段:
填充是整個注塑循(xún)環過程中(zhōng)的第一步,時間從模具閉合開始注(zhù)塑算起,到模具型腔填充到大約95%為止。理論上,填充時(shí)間越(yuè)短,成(chéng)型效率越高;但是在實際生(shēng)產(chǎn)中,成(chéng)型時間(或(huò)注塑速度)要受到很(hěn)多條件的製約。
高速填充。高速填充時剪切(qiē)率較高,塑料由於剪切變稀的作用而(ér)存在粘度下降的情形,使整體流動阻力(lì)降低;局部的粘滯加熱影響也會使(shǐ)固化層厚度變薄。因此在流動控製階段,填充行為往往取(qǔ)決於待填充的(de)體積大小。即在流動控製階段,由於(yú)高速填充(chōng),熔體的(de)剪切變稀效果往往很大,而薄壁(bì)的冷卻作用並不明顯,於(yú)是速率的效用(yòng)占了上風。
低(dī)速填充。熱(rè)傳導控製低速填充時,剪切率較低,局部粘度較高,流動阻力較大。由於熱塑料補充速率較慢,流(liú)動較為緩慢,使熱(rè)傳(chuán)導效應較(jiào)為明顯,熱量迅速為冷模壁帶走。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。
由於噴(pēn)泉流動的原因,在流動波前麵的塑料高分子鏈(liàn)排向幾乎(hū)平行流動波(bō)前。因此兩股塑料熔膠在交匯時,接觸麵的高分子鏈互相平行;加上兩股熔膠性質各(gè)異(在模腔中滯留時間不同,溫度、壓力也(yě)不同),造成熔膠交匯區域在微觀上結構強度較差。在光線下將零件擺放適當的角度用肉眼觀察,可(kě)以發現有明顯的接合線產生,這就是熔接痕的形成機理(lǐ)。熔接痕不僅影響(xiǎng)塑件外觀,而且其微觀結構(gòu)鬆散,易造成應力集中,從而使得該部分的強(qiáng)度降低而發生斷裂。
一(yī)般而言,在高溫區產(chǎn)生熔接的熔(róng)接痕強度較佳。因為高溫情形下,高分子鏈活動性相對較好,可以互相穿透纏繞,此外高溫(wēn)度區域兩股熔體的溫度(dù)較(jiào)為接近,熔體的(de)熱(rè)性質幾乎相同,增加了熔(róng)接區域的(de)強度;反(fǎn)之在低溫區域,熔接強度(dù)較差(chà)。
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(增密),以補償塑料的收縮行為。在保壓過程中,由於模腔中(zhōng)已經填(tián)滿塑料,背壓較高。在保壓壓實過程中,注塑機螺杆僅能慢慢地向前作(zuò)微小移動(dòng),塑料的流動速度也較為緩慢,這時的流(liú)動稱作保壓流動。由於在(zài)保壓階段,塑(sù)料(liào)受(shòu)模(mó)壁冷卻固化加快,熔體粘度增加也很快,因此模(mó)具型腔內(nèi)的阻力很大。在保壓(yā)的後期,材(cái)料密度持續增大,塑件也逐漸成型,保壓階段要一(yī)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(zuì)高值。
在保(bǎo)壓階段,由於壓力相當高,塑料呈現部分可(kě)壓縮特性。在壓力較(jiào)高區域(yù),塑料較為密實(shí),密度較高;在壓力較低區域,塑料較為疏鬆,密度較低,因此造成密度分布隨位置及時間發生變化。保壓(yā)過程中(zhōng)塑料流速極低,流動(dòng)不再(zài)起主導作用;壓力為(wéi)影響保壓過程的主要因素。保壓過程中塑料已經充滿模腔(qiāng),此時逐漸固(gù)化的熔體作為傳遞壓力的介質。模(mó)腔中的壓力借助塑料傳遞至模壁表麵,有撐開模具的(de)趨勢,因此需要適當的鎖模(mó)力進行鎖模(mó)。漲模力在正常情形下(xià)會微微將模具撐開,對於模(mó)具的排氣具有幫助作用;但若(ruò)漲模力過大,易造(zào)成成型品毛邊、溢(yì)料(liào),甚至(zhì)撐開模具。因此在(zài)選擇注塑機時,應選擇具有足夠(gòu)大鎖模力的注塑機(jī),以防止漲模現象並(bìng)能有效進行保壓。
在(zài)新的注塑環境(jìng)條件下,我們需(xū)考慮一些新的注塑工藝,比如說氣輔成型,水輔成型,發泡注(zhù)塑等
冷卻階段:
在注塑成型模(mó)具(jù)中,冷卻係統的設計非常重要。這是因為(wéi)成型塑料製品隻有冷卻固化到(dào)一定剛性,脫模(mó)後(hòu)才能避免塑料製品(pǐn)因受到外(wài)力而(ér)產生變形。由於冷卻時間占整個成型周(zhōu)期約70%~80%,因(yīn)此設計(jì)良好的冷卻係統可以大幅縮短成型(xíng)時間,提高注塑生產率,降低成本(běn)。設計不當的冷卻係(xì)統會使成型時間(jiān)拉長,增加成本;冷卻不均勻更會進一(yī)步造成塑料(liào)製品的翹曲變形。
根據實驗(yàn),由熔體進入模具(jù)的熱量大體分兩部分散發,一部分有5%經輻射(shè)、對流(liú)傳(chuán)遞到大氣中,其餘95%從熔體傳導(dǎo)到模具(jù)。塑料製(zhì)品在(zài)模具中由於(yú)冷卻水(shuǐ)管的作用,熱量由模腔(qiāng)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(què)水(shuǐ)帶(dài)走的熱量則繼續在模具中傳導,至接觸外界後散(sàn)溢於空(kōng)氣中。
注塑(sù)成型的成型周期由合模時間、充填時間、保壓時間(jiān)、冷卻時間及(jí)脫模時間組(zǔ)成。其中(zhōng)以冷卻時間所占比(bǐ)重最(zuì)大(dà),大約為70%~80%。因此冷卻時間將直接影(yǐng)響塑料製品成(chéng)型周期長(zhǎng)短(duǎn)及產(chǎn)量(liàng)大小。脫模階段塑料製(zhì)品溫度應冷卻至低於塑料製品的熱變形溫度,以防止塑料製品因殘餘應力(lì)導致的鬆弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變(biàn)形(xíng)。
影響製品冷卻速率的因素有:
塑料製品設計方麵。主要是塑料製品壁厚。製品厚度越大,冷卻時間越長。一般(bān)而言(yán),冷(lěng)卻時間約與塑料(liào)製品厚度(dù)的平方成正比,或是與最大流道(dào)直徑(jìng)的1.6次方成正比。即塑料製品厚度加倍,冷卻時間增加4倍。
模具材料及其(qí)冷卻方式。模具(jù)材料(liào),包括模(mó)具型芯、型腔材料以及模架材料對冷卻(què)速度的影響很(hěn)大。模具材料熱傳導係數越高,單位時間內將熱量從塑料傳遞而出的效果越佳(jiā),冷卻時間也(yě)越短。
冷(lěng)卻水管配置方式。冷(lěng)卻水(shuǐ)管越靠近(jìn)模腔,管徑越大,數目(mù)越多,冷卻效果(guǒ)越佳,冷卻時間越(yuè)短。
冷卻液流量(liàng)。冷卻水流量越大(一般以達到紊流為佳),冷卻(què)水以熱對流(liú)方式帶走熱量的效果也越好。
冷卻液的性質(zhì)。冷卻液的粘度及熱傳導係數也會影響到模具的熱傳導效果。冷卻(què)液粘度越低,熱傳導係數越高,溫度越低,冷卻效果越佳。
塑料選擇。塑料的是指塑料將熱量從熱的地方向(xiàng)冷的地方(fāng)傳導速度的(de)量度。塑料熱傳導係數越高,代表熱傳導效果越佳,或(huò)是塑(sù)料比熱低,溫度(dù)容易發生變化,因此(cǐ)熱量容易散逸,熱(rè)傳導效果較(jiào)佳,所(suǒ)需冷卻時間較短。
加(jiā)工參數(shù)設定。料溫越高,模溫越高,頂出(chū)溫度越(yuè)低,所需冷卻時間越長。
冷卻(què)係統的設計規則:
所設計的冷卻通道要保(bǎo)證冷卻效果均勻而迅速。
設計冷卻係統的目的(de)在於維持模(mó)具適當而有效率的冷卻。冷卻孔應使用標準(zhǔn)尺寸(cùn),以方(fāng)便加工與組裝。
設計冷卻係統時,模具設(shè)計者必(bì)須根據塑件的壁厚與體(tǐ)積決(jué)定下列設計參數——冷卻孔的位置與尺寸、孔的(de)長度、孔的種類(lèi)、孔的配置與連接以及冷卻液的流動速率與傳熱性質。
脫模階段:
脫模是一個注塑成型循環中的最後一個環(huán)節。雖然製品已經冷固成型,但脫模還是對製品的質量有很重(chóng)要的影(yǐng)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(yǒu)兩種:頂杆脫模和脫(tuō)料板脫(tuō)模。設計模具時要根據產品的結構特點選擇合適(shì)的脫模方式,以保證產品質(zhì)量。
對於選用(yòng)頂杆脫模的模具,頂杆的設置應盡量均勻,並且位置應選在脫模阻力最大以及塑件強度和剛度最大(dà)的地方,以免塑件變形損壞。
而(ér)脫料(liào)板則一般用於深腔薄壁容器(qì)以及不允許有推杆(gǎn)痕跡的透明製品的脫模,這種機構的特點是脫模力大且均勻,運動平穩,無明顯的遺留痕跡。

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