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來(lái)源: | 發布日期:2022-08-27

注塑成型工(gōng)藝是指將熔融的原料通過加壓、注入、冷(lěng)卻、脫離等操作製作(zuò)一定形狀的半成品件的工藝過程(chéng)。塑件的注塑成型工(gōng)藝過(guò)程(chéng)主要包括合模-——填充——(氣輔,水輔)保壓——冷卻——開模——脫模等6個階段。
填充階段:
填充是整個注(zhù)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(wéi)止。理論上,填充時間越短,成型效率越高;但是(shì)在實(shí)際(jì)生產中,成型時間(jiān)(或(huò)注塑速(sù)度)要受到很(hěn)多條件(jiàn)的製約。
高速填(tián)充。高速填充時剪切率較高(gāo),塑料由於剪切變稀的作用而存在粘(zhān)度下降的情形,使整體流動阻力降低;局部的(de)粘(zhān)滯加熱影響也會使固(gù)化層厚度變薄。因此在流動控製階段,填充行(háng)為往(wǎng)往取決於待填充的(de)體積大小。即在流動控製階段,由於高(gāo)速填充,熔體的剪切變稀效果往往很大,而薄壁的冷卻作用並不明顯,於是速率的效用(yòng)占了上風。
低(dī)速填充。熱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,流動較為緩慢,使熱傳導效應較為明顯,熱量迅速為冷(lěng)模壁帶走。加上較少量的粘滯加(jiā)熱現象,固化層厚度較厚,又進(jìn)一步增加壁部較薄處的流動阻力。
由於噴泉流動的原因,在流動波前麵(miàn)的塑料高分子(zǐ)鏈排向幾乎平行(háng)流動波前(qián)。因(yīn)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(zhì)各異(在模(mó)腔中滯留時間不同,溫度、壓力也不(bú)同),造成熔膠交匯區域在(zài)微觀上結構強度較差。在光線下將零件擺放適當的(de)角度用肉眼觀察,可以發現(xiàn)有明顯的接合線產生(shēng),這就是熔接痕的形成機理(lǐ)。熔接痕(hén)不僅影響塑(sù)件外觀,而且其微觀(guān)結構鬆散,易造成應力集中,從(cóng)而使得該部分的強度降低而(ér)發生(shēng)斷裂。
一般而言,在高溫區產生熔接的熔(róng)接痕強度較佳。因為高溫情形下,高分子鏈活動性相(xiàng)對較(jiào)好(hǎo),可以互相穿透纏繞,此外(wài)高溫度區域兩股熔體的溫度較為接近,熔體的熱性質幾乎(hū)相同(tóng),增加了熔接區域的強度;反之在低溫區域,熔接強度較差。
保壓階段:
保壓階段的作用是持續施加壓(yā)力,壓實熔體,增加塑料密度(增密),以補償塑(sù)料的收縮行(háng)為(wéi)。在(zài)保壓過程中,由於模腔中已經填滿塑料(liào),背(bèi)壓較高。在保壓壓實(shí)過程中(zhōng),注塑機螺杆僅能慢(màn)慢地(dì)向(xiàng)前(qián)作微小移動,塑料(liào)的流動速度也較為(wéi)緩慢,這時的流動稱(chēng)作保壓(yā)流動。由於在保(bǎo)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(bǎo)壓的後期,材料密度(dù)持續增大,塑件也(yě)逐漸成(chéng)型,保壓階段要一直持續到澆口固化(huà)封口為止,此時保壓階段的模腔(qiāng)壓力達(dá)到最(zuì)高值。
在保壓階段,由於壓力相當高,塑料(liào)呈現部分(fèn)可壓縮(suō)特(tè)性。在壓(yā)力較高區域,塑料較為密實,密度較(jiào)高;在壓(yā)力較低區域,塑料較為疏鬆(sōng),密度較低,因此造成密度分(fèn)布隨位置及時間發生變化。保壓過程中塑(sù)料流速極低,流動不再起主導作用;壓力為影響保壓過程的主要因素。保(bǎo)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(liào)傳遞至模壁表麵,有撐開(kāi)模具的趨勢,因此需要適當(dāng)的鎖模力進(jìn)行鎖(suǒ)模。漲模力在正常情形下會(huì)微微將模具撐開,對於模具的排(pái)氣具有幫助作用;但若(ruò)漲(zhǎng)模力過大,易造(zào)成成(chéng)型(xíng)品毛邊、溢料,甚至撐(chēng)開模具。因此在選擇注塑機時,應選擇具有足夠大鎖模力的注(zhù)塑機,以防止(zhǐ)漲模現象並能有效(xiào)進(jìn)行保壓。
在新的注(zhù)塑(sù)環境(jìng)條件下,我們需考慮一些新的注塑工藝,比如說氣輔成型,水(shuǐ)輔成型,發泡注塑(sù)等
冷卻階段:
在注塑成型模具中,冷卻係統的設計非常重要。這是因為成(chéng)型塑料製品(pǐn)隻有冷卻固化到一定剛性(xìng),脫模後才能避免(miǎn)塑料(liào)製品因受到外力而產生變形。由於冷卻時間占整個成型周期約70%~80%,因此設計良好的冷卻係統可以大幅縮短成型時間(jiān),提高注塑生產率,降低成本。設計不當的冷卻係統會使成(chéng)型時間拉長,增加(jiā)成本;冷卻不均勻更會進一步造(zào)成塑料(liào)製品的翹曲變形。
根據實驗,由熔體進入模(mó)具的熱量(liàng)大體分兩部分散發,一部分有(yǒu)5%經(jīng)輻射、對流傳遞到大氣中,其餘95%從熔體傳導到模具。塑料製品(pǐn)在模具中由於冷卻水管的作用,熱量由模腔中的塑料通過熱(rè)傳導經模架傳至冷卻水管,再(zài)通(tōng)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(jiē)觸外界後(hòu)散溢於空(kōng)氣中。
注(zhù)塑成型的(de)成(chéng)型周期由合模時間(jiān)、充填時間、保壓時間、冷(lěng)卻(què)時間及脫模時(shí)間組成。其中以冷卻時間所占比重(chóng)最大,大約為70%~80%。因此冷卻時間將直接影(yǐng)響塑料製品成型周(zhōu)期長短及產量大小。脫模階段塑料製品溫度應冷(lěng)卻至低於塑料製品(pǐn)的熱變(biàn)形溫度,以防止塑料製品因(yīn)殘餘應力導致的鬆弛(chí)現象或脫(tuō)模外力所造成的翹曲及(jí)變形。
影響(xiǎng)製品冷卻速率的因素有:
塑料(liào)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(zhǎng)。一般(bān)而言,冷卻時間(jiān)約與塑料製品厚度的(de)平方成正比,或(huò)是與最大流道直(zhí)徑的(de)1.6次方成正比。即塑料製品厚(hòu)度加倍,冷卻時間增加4倍。
模具材料及其(qí)冷卻方式。模具材料,包括模具型芯、型腔材料以(yǐ)及模架材料對冷卻速度的影響很大。模具材料熱傳導係數越高,單位時間內(nèi)將熱量從塑料傳遞而出的效果越佳,冷卻時間也越短。
冷卻水管配置方式。冷卻水管越靠近模腔,管徑越大,數目越(yuè)多,冷卻(què)效果越(yuè)佳,冷卻時間越短。
冷卻液流量。冷卻水流量越大(一(yī)般以(yǐ)達到紊流為佳),冷卻水以熱對流方式帶走熱量的效果也越好。
冷卻液的性質。冷(lěng)卻液的(de)粘度(dù)及熱(rè)傳導係數也會影響到模(mó)具的熱(rè)傳(chuán)導效果。冷卻液粘度越低,熱傳導係數越高,溫度越低,冷卻效(xiào)果越佳。
塑料選擇。塑料的是指塑料將熱量從熱(rè)的地方向冷的地方傳導速度的量度(dù)。塑料熱傳導(dǎo)係數越高,代表熱傳導效果越(yuè)佳,或是塑料比熱低,溫度容(róng)易發生變化(huà),因此熱量容(róng)易散逸,熱傳導效果較佳,所需冷卻時間較短。
加工參數設(shè)定。料(liào)溫越高(gāo),模溫越高,頂(dǐng)出溫度越低(dī),所需冷卻時間越長。
冷卻係統的設計規則:
所設計(jì)的冷(lěng)卻通道要(yào)保證冷(lěng)卻效果均勻而迅速(sù)。
設計(jì)冷卻係統的目的在於維持模具適(shì)當(dāng)而(ér)有效率的冷卻。冷卻孔(kǒng)應使用標準(zhǔn)尺寸(cùn),以方便加工與組裝。
設計冷卻係統時,模具設計者必須根據塑件的壁厚與體積(jī)決定下列設計參(cān)數——冷卻孔的位(wèi)置與尺寸(cùn)、孔的長度、孔(kǒng)的(de)種類、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(duàn):
脫模(mó)是一個(gè)注塑成型循環中的最後一個(gè)環節。雖然製品(pǐn)已(yǐ)經冷固(gù)成型,但脫模還是對製品的質量有很重要的(de)影響,脫模方式不當,可能會(huì)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:頂杆(gǎn)脫模和脫料(liào)板脫模。設計模具時要根據產品的結構特點選擇(zé)合適(shì)的脫模方式,以保證產品質量。
對於選用頂杆脫模的模具,頂杆的(de)設置應盡量均勻(yún),並且位置應選(xuǎn)在脫(tuō)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。
而脫料板則一般用於深腔薄壁容器以及不允許有推杆痕跡的透明製品的脫模,這種機構(gòu)的特點是脫(tuō)模力大且均勻,運動平穩,無(wú)明顯的遺留痕(hén)跡(jì)。

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