注塑工艺是一种广泛应用于塑料制品生产中的成型技术,它通过注射机将熔融的塑料注入模具型腔中,经过冷却固化后得到所需的产品。注塑工艺的条件控制对于保证产品质量、提高生产效率以及降低生产成本至关重要。
注塑工艺的条件控制
注塑工艺的条件控制涉及多个方面,包括注射速率、注塑量、螺杆的射出位置、注射时间、冷却时间、螺杆转速、防延量、残料量等关键参数。这些参数的合理设定和调整,对于保证塑料制品的质量和生产效率具有决定性的影响。
一、注射速率
注射速率是指螺杆前进将塑料熔体充填到模腔时的速率,一般用单位时间内的注射质量(g/s)或螺杆前进的速率(m/s)表示。注射速率与注射压力是注射条件中的重要参数。
- 低速注射:低速注射时,料流速率慢,熔体从浇口开始逐渐流向型腔远端。料流前端形成球形,先进入型腔的熔体先冷却而流速减慢,接近型腔壁的部分冷却成高弹状的薄壳,而远离型腔壁的部分仍为黏流态的热流,继续延伸球状的流端,直至完全充满型腔。这种慢速冲模由于熔体进入型腔时间长,冷却导致粘度增大,流动阻力也增大,因此需要用较高的注射压力。
- 高速注射:高速注射时,料流速度快,熔料很快充满型腔,料温下降得少,黏度下降得也少,可以采用较低的注射压力。高速充模能改进制品的光泽度和平滑度,消除接缝线现象及分层现象,收缩凹陷小,颜色均匀一致。但容易产生制品发胖起泡或制件发黄,甚至烧伤变焦,或造成脱模困难,或出现充模不均的现象。
注射速度的程序控制通常将螺杆的注射行程分为3~4个阶段,在每个阶段中分别使用各自适当的注射速度。例如,在熔融塑料刚开始通过浇口时减慢注射速度,在充模过程中采用高速注射,在充模结束时减慢速度。这样可以防止溢料,消除流痕和减少制品的残余应力等。
二、注塑量
注塑量为制品和主流道、分流道等加在一起时的总质量。注塑量的设定应小于注塑机额定注射量的85%,以避免注塑机过载。然而,实际使用的注射量如果太小,塑料会因在料筒中的滞留时间过长而产生热分解。因此,一般注射量应设定在注塑机额定注射量的30%~85%之间。
三、螺杆的射出位置
注射位置是注塑工艺中较为重要的参数之一,通常根据塑件和凝料(水口料)的总重量来确定,有时还需要根据塑料种类、模具结构、产品质量等来合理设定。
四、注射时间
注射时间是施加压力于螺杆的时间,包含塑料的流动、模具填充、保压所需要的时间。注射时间虽然很短,对成型周期的影响也很小,但其调整对于浇口、流道、型腔等的压力控制有着重要作用。合理的注射时间有助于熔体实现理想充填,提高制品的表面质量并减小尺寸公差值。
五、冷却时间
冷却时间的长短基于保证塑件定型并能开模取出而设定,一般冷却时间占周期时间的70%~80%。冷却过程中,熔体逐渐固化,形成所需的产品形状。冷却时间的合理设定对于保证产品质量至关重要。
六、螺杆转速
螺杆转速影响塑化能力和熔体温度的均匀性。螺杆转速一般为50~120r/min。对于热敏性塑料如PVC、POM等,可采用低螺杆转速以防物料分解;对于熔体粘度较高的塑料,也可以采用较低的螺杆转速。
七、防延量
防延量即螺杆松退量,是指螺杆计量到位后,直线倒退一段距离,使计量室中熔体的空间增大,内压下降,防止熔体从计量室向外流出。防延量的设置要视塑料的粘度和制品的情况而定,一般为2~3mm。过大的防延量会使计量室中的熔体夹杂气泡,严重影响制品的质量。
八、残料量
螺杆注射结束之后,希望存留一些熔体在螺杆头部,形成一个残料量。这样可防止螺杆头部和喷嘴接触发生机械碰撞事故,同时可通过此残料量来控制注射量的重复精度,达到稳定注塑制品质量的目的。一般残料量为5~10mm。
九、其他条件控制
- 温度控制:包括料筒温度、喷嘴温度和模具温度。料筒温度和喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动,而模具温度主要影响塑料的流动和冷却。
- 压力控制:注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力。塑化压力(背压)影响注射机对物料的塑化效果及其塑化能力。注射压力则克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力,给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。注塑机回收
- 成型周期:完成一次注射模塑过程所需的时间称为成型周期,也称模塑周期。它直接影响劳动生产率和设备利用率。在保证质量的前提下,应尽量缩短成型周期中各个有关时间。
结论
注塑工艺的条件控制是一个复杂而精细的过程,涉及多个参数的设定和调整。通过合理设定注射速率、注塑量、螺杆的射出位置、注射时间、冷却时间、螺杆转速、防延量、残料量等关键参数,以及优化温度、压力和成型周期等条件,可以显著提高塑料制品的质量和生产效率。同时,在实际生产中,还需要根据具体产品和材料特性进行灵活调整和优化,以达到最佳的生产效果。