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在注塑生產過(guò)程中,模具溫度是影響部件質量高低的一個重要因素。一般而言,設置較高(gāo)的模溫(wēn)通常可獲得較高的部件表麵質量。冷(lěng)/熱循環模具注塑技術是在注塑循環過程中,利用熱循環控製模具溫度的一種方(fāng)法。該技術要求模具表麵的加熱溫度要在(zài)塑(sù)料的(de)玻璃(lí)化轉變溫度(Tg)之上,以利於注塑,然後(hòu)快速冷卻(què)模溫,使部件(jiàn)冷固,以(yǐ)便於頂出。
熱/冷循環模具注塑工藝可極大提高注塑部件的表麵質量,另外由於減少(shǎo)了(le)上漆、打磨等(děng)消除表麵(miàn)瑕疵的二次加工工序(xù),從而降低整個加工(gōng)成本。在某些情況下,上漆或粉末塗覆皆可省去。熱/冷(lěng)模注塑還可提高玻纖增強結構性材料(liào)的表麵光潔度,用(yòng)在對製品表麵有高光澤要求(qiú)的場合。利用該技術可獲得的其他優點包括(kuò):降低模塑應力、減少或消除漩紋、熔(róng)接縫等缺陷,並提高熔體的流動長度,生產出薄壁製品。
1、工作原理
傳統注塑(sù)機(jī)也(yě)可以利(lì)用熱/冷循環模具注塑(sù)工藝,首先,需要安(ān)裝一個特殊的輔助係統裝置,以實現模具表麵的快速加熱和冷(lěng)卻。需要用到過熱(rè)水和蒸汽,有部分係統需外置一個鍋爐,以產生蒸汽,另外的(de)一些係統(tǒng)則在控製裝置內形成蒸汽。
為了有效地控製加工過程,必(bì)須在緊靠著模具的外表(biǎo)麵裝配多個熱電偶,以監控溫度。模具、注塑(sù)機、熱/冷控製裝置必須要求智能化連接,從而實現加工過程的穩定性。
在注塑(sù)循環周期的初始階段,蒸汽或過熱水循環(huán)流(liú)動,加熱模具表麵,使(shǐ)模溫比樹脂的玻璃化轉變溫度高出(chū)10℃~30℃左右。當達到該(gāi)設定溫度(dù)後,注塑機(jī)獲得信號,將塑料(liào)熔(róng)體注入模腔內。待(dài)模腔充(chōng)滿後即完成注射,冷卻水(shuǐ)循環流入模具,將塑料部件快速冷卻定型,然後頂出製品。設有一個閥門(mén)開關,輪流轉換通入蒸汽或過熱水,或是冷卻水。在部件冷(lěng)卻之後,打開模具並頂出部件,係統轉換開關重新轉為模具加熱階段。
2、模具設計的要點
決定熱/冷循環模具注塑工藝(yì)在整個循環(huán)加工周期內能否成功的因素不僅(jǐn)與(yǔ)加工(gōng)材質有關,同時也與模具的設計樣式和結構有關。加熱和冷卻模具所需的時間由鋼材的厚薄而定,對於熱交換(huàn)循環來說,最好是將鋼材(cái)的厚度最小化。型腔與型芯可采用(yòng)鑲(xiāng)嵌組裝的方(fāng)式,優於在模(mó)板上切割開挖的(de)方(fāng)式,這樣就能減小模(mó)板厚度(dù)。為了減(jiǎn)小熱量損失和提高熱效率,這些嵌件可以在(zài)型(xíng)腔和型芯的托模板上(shàng)盡量使用氣隙和隔絕材料進行裝配。
除了需減(jiǎn)小(xiǎo)模具鋼材用量之外,還需考慮模具冷熱交(jiāo)替(tì)的影響,模具製造所用的材質(zhì)需有較高的導熱係數,如銅鈹合(hé)金或其他有(yǒu)較高(gāo)導熱性能的合(hé)金材料,以縮短加熱和冷卻模具表麵所需的時間。另外,冷卻水通道設計要靠近模具表麵,從而加快響應時間。然而,在大多數情況下,這點會受到塑料製品幾何形狀的製約。設計采用保型冷卻的方式就非常合(hé)理(lǐ)有效,即冷卻水管道的布置根據塑料部件的表麵形狀而設計。
3、技術優點
熱/冷循(xún)環模具注塑技術可極大地改善注塑部件的外觀質感,最具突出(chū)效果的是采用無定型樹脂加工的(de)部件,包括的樹脂種類有:PC樹脂、PC/ABS混料、PC/PBT混料。當模具表麵溫(wēn)度高於某(mǒu)種無定型樹脂的Tg之後,在注射(shè)階段,樹脂熔體不(bú)會結成一層皮,並且熔體可自由(yóu)移動(dòng)。其結果是:當熔體碰到模具表麵時不會(huì)凍結,這點與(yǔ)傳統的注塑工藝有所(suǒ)區別。
在(zài)充模時,有一層薄薄的聚(jù)合物熔體逸出(chū),留在墊模板(bǎn)的(de)外表麵,由此增加了部件的光澤度(dù)、降低表麵粗糙度。研究結果顯示,如果部件的光澤度提高50%~90%,對於玻纖增強材(cái)料來說,表麵粗糙度指數(shù)-Rmax可提高70%,相對於未填充材料的指(zhǐ)數還要(yào)提高20%。
熱/冷模具注塑工藝對改善熔接痕的寬度(dù)和可見度有著積極的影響。曾經(jīng)在同一模具上進行了(le)3種(zhǒng)不同材料的加工對比測試,結果顯示,采用傳(chuán)統注塑(sù)工藝加工而成的製品,其表麵的熔接痕寬度大約在6~13微米之間,在(zài)熱/冷模具上注塑得到的(de)製品完全看不見熔接痕,而且檢測不出其寬度。這個巨大的優點可省(shěng)卻上漆等二次加工工序,特別適用某些特(tè)殊場(chǎng)合。
製品內殘(cán)存的注塑內應力可引起部件翹曲,甚至縮短部件的使用壽命。傳統注塑的部件存在的內應力很高。四氯化碳屬(shǔ)於(yú)一種已知的(de)可引起塑料部件產生應力開裂的溶劑。采(cǎi)用熱/冷循環(huán)模具加工的塑料部(bù)件內應(yīng)力較(jiào)低,使用這種溶劑也不會造成部件應(yīng)力開裂,從而可省(shěng)去部件使用前需進(jìn)行的退火處理工序。
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