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薄壁注塑
宣布日期:2015-11-04浏览次数:1898Tags:手艺文章

薄壁注塑对注塑机、模具、塑料均有要求。文章探讨薄壁的特征、经济效益及装备的设计。

何谓薄壁?
简朴的看法,当壁厚小于1 mm时称为薄壁。更周全地,薄壁的界说与流程/壁厚比、塑料的粘度及传热系数均有关系。
从模具的主流道到制品最远一点的流程L,除以制品的壁厚t ,称为流程/壁厚比。当L/t>150时,称之为薄壁。如流程的厚薄纷歧致,可分段盘算如图1示。
PP的粘度因数是1。一次即弃饭盒的流程135mm,壁厚0.45 mm,流程/壁厚比=300。
PC的粘度因数是2。手机电池外壳的流程38 mm,t=0.25 mm,流程/壁厚比=152。乘上粘度因数是304,与饭盒的相若。
一样平常塑料的导热不良。为了增添散热效果或抵达电磁波兼容性,一些外壳会接纳高导热性的塑料。金属粉末亦属于高导热性的。
图3是注塑制品的冷却时间公式,其中t=壁厚,Tm=溶融温度,Tw=模壁温度,T=脱模温度,
α=塑料传热系数。
L/t的界说要包括粘度因数及传热因数在内。
 
为何要薄壁注塑?
塑料的本钱通常占了制品本钱的一个大比数,如50-80%。薄壁有助降低这个比数。
由于消耗性电子装备如手机、MP3播放机、数码相机、掌上盘算机的小型化及轻盈化,有关的塑件设计便越来越薄。
 
薄壁充填的实质
模壁是冷的,在熔融充填模腔时,模壁会建设固化层,因而降低可流动通道的厚度。这个情形在壁厚越薄时越严重。
1 mm壁厚有0.2 mm厚的固化层,流动道通剩下0.6 mm厚。 0.5 mm壁厚有0.2 mm厚的固化层,流动道通剩下0.1 mm厚。
当充填未完成,流动通道因固化层过厚而消逝的话,制品便填不满。
 
高速充填
薄壁注塑因此要求注塑机高速注射,在固化层不太厚时填满模腔。
高的注射压力是不需要的。他只是填补注射速率的缺乏,硬将熔融注入未填满的模腔。这不但增添了所需锁模力,高的内应力因此在制品里形成,在脱模后制品便变形。
通用注塑机的注射速率在100 mm/s左右,不可应付薄壁注塑。
加大油泵能将注射速率提高25%。双泵注射则提高70%。
有厂家接纳再生注射,以注射压力换取注射速率。当初段注射不需要高的注射压力时适用。注射速率能提高100%以上。
氮气瓶能将油泵的能量以压力的形式贮存起来,在注射时释放,是正规的大幅提高注射速率的要领。以下将注射速率分为四类:
低速200-300 mm/s
中速300-600 mm/s
高速600-1000 mm/s
超高速1000-2000 mm/s
国产注塑性能抵达中速层次。
 
氮气瓶
氮气瓶又称储能器。高压氮气储在橡胶囊内,而氮气瓶的剩余空间则充以高压的压力油。
在注射时,压力油释放出来。氮气瓶是个基本上恒压的瞬间大流量动力源。
氮气瓶只能提供瞬间的大流量,如0.5秒之谱,但对高速的薄壁注射是足够的。
氮气瓶越大,压力则越恒定,贮存的压力油越多。
 
低惯性注射
只是高速注射不可知足薄壁注射的所有要求 ;挂剂康氖歉叩募铀偌案叩募跛。
注射最先时,螺杆是静止的。从静止到全速,如400 mm/s,螺杆要加速。如整个注射时间只有0.5 s,希望能在0.05 s便抵达全速,加速率凌驾8 G。相反,如加速时间需要0.3 s,是不对适的。缘故原由是平均速率被低的加速拉低了。
忽略熔融粘度阻力的话,a=F/m 。a是加速率,F是推力,m是质量。故薄壁注射还需要大的推力及小的质量。
时下的油压注塑机以双注射缸设计为主。注射时,注射后座及油马达亦往前走,质量不算低。顺带一提,常见的全电注塑机设计,在注射时,认真螺杆转动的电机亦是往前走的。
单注射缸的设计,油马达在注射时不动,只有螺杆及注射缸的活塞及活塞杆往前,质量便下降了许多。
 
高刚性油路
压力油是有弹性的,在考究0.05 s加速时是要思量的。大的油缸活塞面积、短的行程、短的油管均能降低弹性的影响。
能用硬管取代软管时,油路的刚性亦会提高。
 
伺服阀
伺服阀的反应比一样平常比例阀要快。它能在充填满模腔后转保压时施展最大效用。反应不实时便会溢料,制品爆发毛边。
 
全闭环控制
伺服阀的接纳,一样平常配合全闭环控制,可以做到注射速率、保压压力及背压压力的控制。全闭环控制监察有关的变量(速率或压力),与设置量有误差时通知伺服阀更正。简朴地说,全闭环控制提高了注塑的稳固性(重复性),降低废品率。
 
控制器
控制器,俗称电脑,要在模腔填满的瞬间发出注射完毕,转为保压的下令。当注射速率是400 mm/s而允许电子尺误差是0.1 mm时,控制器只能有0.25 ms的误差。要求控制器对注射电子尺每0.1 ms扫描一次。
如控制器接纳“实时”控制,则不接纳扫描,而在电子尺测出保压点已到时,爆发中止,由控制器“即时”处置惩罚,亦能抵达高稳固性的要求。
 
短注塑周期
一次性的饭盒、杯子、瓶盖等制品的量很大,售价很低,故还要兼顾生产效率。在此,四秒周期是一个有用的参考。
边开模边顶出可以节约约一秒的周期时间。
 
机械结构
要抵达四秒的周期,模板的开合要快及稳固(不爆发震惊)。接纳比例阀开合模有制动的功效。高刚性的机架亦有资助。
模板的变型直接影响模腔的厚度。当壁厚是0.5 mm时,模板变型要控制在0.05 mm以下。故模板的刚性要高(适合的增强筋,适当的模板厚度),四柱空间不宜过大。
 
塑化能力
在四秒的周期内要做好塑化,要将螺杆的塑化能力提高或接纳气动封咀来延伸塑化时间。
双螺纹设计能提高塑化能力。
长的螺杆,长径比24-25,能增添吸热面积,亦有用增添塑化。
特高的螺杆转速将螺杆外貌速率提升到1 m/s以上,对常用的PP料是没有负面的影响。
气动封咀允许开合模时继续塑化,但注塑神秘有两个动力源,如两个油泵才华抵达。
 
模具
如注塑机的模板一样,模具的模板要厚,降低变型。
高速注塑要做好排气。足够的排气槽、接纳透气模具钢及抽真空都是要领。
模具的加工精度要求很高,才华抵达圆周或四壁的厚薄匀称。多腔模具的要求更高。
模具都设有顶出及吹风装置,使脱模后的制品加速坠落,马上合模。
 
塑料
要接纳高流动性的塑料。PP塑料的熔融指数(MI)有高达60(g/10min)的,如Basell的Moplen RP1086。
许多制品接纳PS/ABS的缘故原由是要求PC的韧性及ABS的流动性,在薄壁注塑时亦宜接纳。
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