塑料注射成型参数的优化设计

塑料注射成型参数的优化设计

摘要:讨论了塑料注射成型工艺参数的优化设计,包括预热温度、炉温、模具温度、压力油温、合模力、充型速度、充型压力、停留时间、停留压力、螺杆转速、卸压压力。并对塑料注射过程中常见问题和质量故障进行了详细分析。

注射成型是将树脂加热融化,与其他助剂均匀混合,然后注入模具冷却凝固,得到所需形状的产品的操作过程。为了让熔融材料充分流动到模具型腔的角落,以获得具有完整形状的产品,表面没有皱纹,内部没有空隙,有必要在成型时对熔体施加高压。对于某一塑料件,在选择合适的塑料品种、成型方法和设备,设计合理的成型工艺和模具结构时,在生产中,工艺条件的选择和控制是保证塑料件的平整成型和质量。必要的。合理的注射成型工艺应以经济有效的方式保证产品质量。

整个注塑过程包括:合模、锁模、充型、塑件夹持、模具冷却、模具分离、产品脱模和注塑延迟。在这些过程中,各种参数的设置极其重要。主要工艺参数为温度、压力和速度。

1 .主要注射参数分析设置
(1)塑料预热温度:大部分塑料在射筒前方。通常有一个预热处理过程。它的作用有两方面:一是加热和干燥塑料;二是使熔体更均匀地进入射击槽。塑料注射时,一般要求吸水率不超过0.1%。当要求严格时,通常不超过0.04%。这就要求塑料在注射成型前进行预热干燥。另外,塑料进入射罐前的预热温度对熔体的均匀性以及成品的重量和尺寸稳定性也很重要。当改变塑料的预热温度时,可以发现以下两种现象:

a.注射周期内螺杆复位的时间也会发生变化,随着温度的升高,复位时间变得稳定。
b.塑料填充饱和后,螺杆稳定前剩余的塑料(填充物)体积。

因此,需要注意的是,注塑前的塑料预热很重要,下表提供了一些常见塑料的预热温度和干燥时间。

(2)筒体温度(熔化温度):塑料进入射筒,通过加热注塑达到熔化温度。筒体温度的选择要保证塑料塑化良好,注塑能够顺利实现,不造成塑料分解。一般来说,温度越高,塑料的流动性越好,但也越容易分解。对于非晶态塑料,筒端最高温度应高于流动温度,而对于结晶塑料则应高于熔点,但必须低于塑料的分解温度,否则会造成熔融物分解。不同类型的注塑机在筒体中使用不同的塑料。对于柱塞式注塑机,筒体的温度要高一些,使塑料的内外层受热均匀。对于螺杆式注塑机,由于螺杆的旋转和搅拌,使塑料受到较大的剪切力和摩擦热的产生,因此筒体温度的选择可以更低。

此外,在注射成型行业中,通常采用“高温注射薄壁,低温注射厚壁”的方法。由于薄壁塑料件的型腔较窄,熔体注射阻力大,冷却快,应选择筒体温度,以增加塑料的流动性,达到充分填充的目的。熔体的温度越高,在弹筒中的停留时间越长,塑料越容易分解。但是,如果喷嘴温度过高,就会出现“浇注现象”。如果喷嘴温度过低,熔体会过早凝结,喷嘴会堵塞。

(3)模具温度:已经证明,当模具温度升高时,塑件总缩水率会增加。然而,如果喷火压力或喷火速度可以匹配,由于模具温度的原因,通常可以生产尺寸稳定的产品。这种改进有利于熔融塑料的填充,但相应增加了注射周期时间。模具温度控制主要有两种类型,一种是用电加热盘管或电加热棒加热,另一种是通过模具冷却系统中冷却剂的温度和冷却剂的流量来控制模具温度。它也可以使用冷却机或模具。温控机。

(4)压力油温度:引起充型变化的因素之一是注塑机的压力油温度,它能显著影响注塑机的性能参数。因此注塑机的工作油温一般为40~50℃。

(5)锁紧力:模具设计时,已得到锁紧力的设计值。根据理论计算方法,夹紧力为:F≥Pm(nA+A2)。式中:F为夹紧力(N);A1, A2-是产品和铸造系统在分型面上的投影面积(mm2);pm——塑料熔体在腔内的平均压力(MPa)。

注塑机将塑料熔体通过喷嘴、流道和浇口注入到型腔内,会造成压力损失。一般腔内的平均压力仅为注射压力的40%~50%,即Pm=(40%~ 50%)Po, Po为注射压力。

在实际生产中,注塑成型前必须在注塑机上设定合模力。不同模具的夹紧力不同。在设定夹紧力时,夹紧力越大越好,但是模具和注塑机的尺寸,以及模具和产品的设计形式。从经济技术分析来看,夹紧力的值应尽可能小,但必须满足产品注射成型的需要。例如,在低夹紧力的条件下,可以减少注塑机和模具的磨损,降低能耗和维护成本。此外,小的夹紧力还可以提高排气能力,使模具更容易填充。准确调整夹紧力。以下方法可以用来调整模具所能承受的最大夹紧力并生产出产品。然后按5吨的差值逐渐减小夹紧力,并测量每一次夹紧力。根据所生产产品的重量,画出图形,找出最佳夹紧力参数。

(6)充型速度(也称注射速度)是熔体注入型腔的线速度。在注射成型的填充阶段,必须控制熔体的烧成速度,以达到产品的最佳性能。

(7)充模压力(注射压力):为保证注塑机的注射速度达到并保持所需值,要求注射压力足够。尺寸取决于塑料的种类、模具结构、塑料零件的结构和相关的工艺条件,特别是浇注系统的结构和尺寸。

(8)保压是指刚填充空腔时所使用的压力。其作用是使型腔内的熔体在压力下冷却成型,从而保证产品的外观和尺寸公差。塑料零件的最终形状在很大程度上取决于压力的压力。以及保持压力的时间长短。一般注射成型时,当型腔填充到95%~98%时,就进入保压阶段。
一般来说,保压压力高,可以得到密度高、尺寸收缩率小、机械性能好的塑件,但保压压力过高,产品可能会产生毛刺或较大的残余变形,有时还会影响产品的释放。

(9)停留时间的选择可以采用以下方法:首先将停留时间设为零,以0.5 s的差值逐渐增加停留时间,注塑塑件,并记录每个成型塑件的重量。拿出图表,找出正确的停留时间参数。

(10)螺杆转速设定:当一次注射和保压完成后,螺杆开始旋转并后退。螺杆的转速对注塑过程的稳定性和作用在塑料上的热量有很大的影响。螺杆转速高时,传递给塑料的摩擦(剪切)能增加塑化效率,但同时增加了熔体温度的不均匀性,并可能造成熔体局部过热。反之,螺杆转速越低,熔体温度越均匀,但生产周期可能会延长。普通塑料注射用螺杆的转速范围列于附表。

(11)合模力充模速度充模保压压力保压时间:螺杆转速设定螺杆缩回(缩回或减压):螺杆缩回动作是在螺杆旋转完成后产生的,其主要作用是防止射击喷嘴的熔体泄漏避免使用带节流阀的喷嘴。另外,对于一些塑料(如聚烯烃、PET等),螺杆回缩的应用可以提高注塑工艺的稳定性。一般情况下,螺杆需要缩回时,值在4 ~ 10mm的范围内,但并不是所有的塑料生产都需要这个动作。

(12)背压:螺杆转动时,塑化塑料被螺杆向前推,通过截止阀到达螺杆前端。随着熔体的推进,熔体也会产生作用在螺杆和止回阀上的反作用力,导致螺杆后退,从而使更多的熔体得以推进。这时如果调整背压,气缸有一定的压力,然后作用于螺杆前进,提供螺杆后退的阻力。背压越大,螺杆复位时间越长,螺杆前端熔体产生的压力必须大于背压才能让螺杆后退。必须指出的是,并不是所有的注塑生产都必须使用背压,但如果使用背压,塑料可以充分熔化均匀混合,并具有以下优点:
1、有利于熔体中挥发性气体的排出;
2使添加剂(如爽肤粉、滑石粉、阻燃剂、补强剂等)与塑料的混合更加均匀;
3 .增加塑料的摩擦力,使塑料塑化更加均匀,获得准确的产品控制,背压调节不要太大只要熔体均匀度合适,就可以塑化,没有气泡。

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