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怎樣用傳統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)薄壁注塑成型？
怎樣用傳統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)薄壁注塑成型？
在塑膠注射成型加工中，零件的壁厚是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，薄壁注塑件有很多好處，它降低零件的質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模，減速材料開支及縮短成型周期。但是，制造薄壁產(chǎn)品必須采用昂貴的高速注塑機(jī)，甚不劃算。究竟傳統(tǒng)注塑機(jī)可否勝任，下面就這個(gè)問題來進(jìn)行分析。
首先要了解什么是薄壁注塑，一般意義上講，薄壁注塑是指一個(gè)有50cm2 表面積的注塑件上，其壁厚為1mm，這種級(jí)別的注塑可稱為薄壁注塑。
然而，傳統(tǒng)的注塑機(jī)往往不能適應(yīng)薄壁注塑的要求。以一臺(tái)制作3mm壁厚零件的傳統(tǒng)注塑機(jī)為例：當(dāng)熔化的熱塑性塑料的前沿部分流經(jīng)模具型腔時(shí)，它將會(huì)與溫度較低的型芯或型腔內(nèi)壁接觸，并形成一個(gè)固化的薄表皮。這種提前固化的表皮大致要占整個(gè)壁厚的20%，在這層表皮內(nèi)邊，注入的熔化材料仍在不斷地向前流動(dòng)。顯然，如果零件的壁厚減少并達(dá)到壁厚的程度，其冷卻速度也會(huì)加快，從而導(dǎo)致上述固化表皮占整個(gè)壁厚的比例將會(huì)增加，也就是說，其后續(xù)流入型腔的熔融芯部將會(huì)縮小。相反，零件產(chǎn)生冷凝的時(shí)間間隔卻在縮短。這都給材料的繼續(xù)流動(dòng)增加了難度，從而使得零件在冷凝之前實(shí)現(xiàn)填滿的要求變得更加困難。
為了攻克薄壁注塑的填充困難，通常要對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)或改裝，如采用多通道注入口，施加高達(dá)241Pa的注射壓力和1000mm/s的注射速度。然而，這些做法將要花費(fèi)相當(dāng)可觀的資金。
那么，能否在傳統(tǒng)的未經(jīng)改裝的標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī)上，對(duì)某些工藝參數(shù)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)薄壁注塑的要求呢？
答案是肯定的，據(jù)報(bào)道，曾經(jīng)有人在一臺(tái)最大夾緊力為90kg，最大注射量為170g的傳統(tǒng)注塑機(jī)上做過這方面的實(shí)驗(yàn)。在這臺(tái)機(jī)器上安置了具有一個(gè)扇形注入內(nèi)插件和一個(gè)注口，并有一個(gè)型腔的模具。該內(nèi)插件的長、厚比為140:1，型腔厚度為1mm。使用的塑料是LexanSP7602和Magnum9015.
在同一個(gè)模具型腔條件下，零件質(zhì)量的變化顯然與注塑過程熔化材料在型腔內(nèi)填滿的程度密切相關(guān)。據(jù)稱，對(duì)零件質(zhì)量變化的分析，其結(jié)果的可信度能高達(dá)95%。因此，該實(shí)驗(yàn)就是從有關(guān)工藝參數(shù)與零件質(zhì)量的關(guān)系著手進(jìn)行研究的。為此，在型腔里特別裝設(shè)了五個(gè)壓力
與溫度轉(zhuǎn)換器。一個(gè)數(shù)據(jù)控測(cè)系統(tǒng)在腔內(nèi)跟蹤壓力與溫度曲線。
該實(shí)驗(yàn)采用了一個(gè)半分?jǐn)?shù)因子設(shè)計(jì)，用來研究噴嘴溫度、模具溫度、冷卻時(shí)間、注射速度。據(jù)稱，這五個(gè)參數(shù)都能影響零件質(zhì)量。為了建立這些參數(shù)以確定它們對(duì)零件質(zhì)量的影響，采用了不同高低值的組合來進(jìn)行注射成型。
對(duì)PC和ABS兩種材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件是：各自的熔化溫度，標(biāo)準(zhǔn)的模具溫度和零件質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)的零件張力強(qiáng)度和最高的許用注射速度。另外，兩種材料的相對(duì)粘度也都能在不同的剪切率下得到確立。
1、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
(1) 將ABS材料由其熔化溫度260°升至280°時(shí)，其零件質(zhì)量會(huì)由6.6g增至7.4g，即有12%的增大；
(2) 對(duì)PC材料，將其熔化溫度由290°升至300°時(shí)，零件質(zhì)量即從7.3g增至8.9g，即增大了22%；
(3) 當(dāng)模具溫度從80°升至90°時(shí)，PC和ABS兩種材料的零件質(zhì)量都有增大，但PC更為敏感，后者的零件質(zhì)量從8.4g增至8.8g，增長了4.8%；
(4) 熔化溫度和模具溫度的變化都會(huì)導(dǎo)致零件張力強(qiáng)度的改變，但熔化溫度的增高將會(huì)使強(qiáng)度下降，而模具溫度的升高則會(huì)使強(qiáng)度增加；
(5) 縮短冷卻時(shí)間和提高注射速度都會(huì)使PC材料的零件質(zhì)量得以增加，而ABS材料則不受這兩個(gè)參數(shù)的影響。
2、 結(jié)果分析
（1）對(duì)于PC材料而言，熔化溫度、模具溫度、冷卻時(shí)間和注射速度都是影響零件質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)；而對(duì)ABS而言，影響其零件質(zhì)量的參數(shù)只是熔化溫度和模具溫度；
（2）熔化溫度的提高將使材料有更高的熱能，同事會(huì)導(dǎo)致材料黏度的降低，從而使得熔融材料更易于流動(dòng)，其形成一個(gè)更長的流注長度，同時(shí)更加順暢的填滿型腔，但熔化溫度過高，將會(huì)促使材料退化和降級(jí)。所以，這一參數(shù)僅可再該材料允許的上限之內(nèi)被用來保證型腔的填滿。
（3）模具溫度的升高，會(huì)減少材料在型腔里的冷凝層，使熔融材料在型腔內(nèi)更易于流動(dòng)，從而獲得更大的零件質(zhì)量和更換的表面質(zhì)量；
（4）更短的冷卻時(shí)間可使熔化材料在容器內(nèi)停留的時(shí)間更短，并減少退化的可能性。通常，減少壁厚50%將導(dǎo)致冷卻時(shí)間成4倍的減少。另外冷卻時(shí)間構(gòu)成了約70%的成型周期，它的減少意味著生產(chǎn)效率的提高；
（5）機(jī)器注射量應(yīng)盡可能達(dá)到最大值，因?yàn)檫@也使熔化材料在容器內(nèi)停留時(shí)間減少；
（6）增高注射速度，也會(huì)使熔化材料的相對(duì)黏度下降，這是由于剪切變得更薄時(shí)，產(chǎn)生假塑膠體。同時(shí)，這種剪切的加熱僅發(fā)生在不到一秒鐘的瞬間，這對(duì)于導(dǎo)致明顯的退化來說，是無足輕重的。
（7）注射速度的提高，雖然會(huì)使PC材料黏度下降并造成零件質(zhì)量的上升，但比起熔化溫度增高時(shí)零件質(zhì)量的增加要少得多。不過，由于它還能使材料更加不易退化，所以，提高注射速度還是有可取之處的；
（8）注塑速度的改變，對(duì)于ABS材料幾乎不會(huì)造成任何影響，這是由于此時(shí)它的相對(duì)黏度沒有產(chǎn)生明顯的下降；
通過在傳統(tǒng)注塑機(jī)條件下對(duì)一些工藝參數(shù)的變更，取得了零件質(zhì)量增加的效果。
這一結(jié)果實(shí)際上反映了塑料在熔化狀態(tài)下填滿1mm型腔能力的增加，也就是提高了薄壁成型的能力。
綜合實(shí)驗(yàn)情況，在傳統(tǒng)注塑機(jī)螺桿上加工薄壁零件同樣是可以做到的，進(jìn)行操作時(shí)，可以將其注射速度調(diào)整到所允許的的最高上限，在此基礎(chǔ)上，可以按照該材料所推薦的最高熔化溫度界限和模具最高溫度標(biāo)準(zhǔn)，盡可能的提高這兩個(gè)參數(shù)，這就是在傳統(tǒng)注塑機(jī)上，以低成本的選擇，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的薄壁注塑的主要對(duì)策.
