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【原创】蚯蚓理论(解释注塑件的变形原因和对策)连载之九

3)冷却水路温度设定

冷却系统的热传导效率对产品变形影响很大。由于产品结构的复杂性,绝对均匀的冷却效果是无法实现的。在实际操作中,单独串接积热区域的水路,使用较低温度的冷却介质,有助于均匀冷却。

改善积热区域的冷却效果的方法无外乎两种:一,增加积热区域冷却水的流量,通常做法是积热区域单独串接水路;二,降低积热区域冷却介质的温度。通常在实践中,会两者结合使用,即单独串接较低的温度。

通常来讲,模具表面的温度收到两个因素的影响:一,融胶输入的热量;二,冷却系统带走的热量。一个周期模具各区域输入热量与输出热量大致相等,则表示模具整体冷却均匀。如果局部出现输入大于输出,则此处模具温度将会上升,形成积热点,出现这种情况需要加强热点区域的冷却,快速地带走热量,以获得整体均匀的冷却速度。冷却水路温度决定模具温度但不等于模具温度,从而影响产品的收缩。

需要指出的是,在一个注塑循环周期中,模具的温度是变化的,不是恒定不变的,我们需要用动态的眼光来看待模具温度。产品顶出后测量获得的模具温度值只能作为一个参考,实际射胶保压冷却过程中模具温度是要高于测量的模具温度。

高模温意味着产品有更长的时间收缩,收缩率更大;但从另一个角度来讲,高模温状态下融胶粘度较低,保压效果更好,从而又能够更好地弥补收缩。低模温意味着产品固化快,收缩时间必定缩短,因此收缩程度较之高模温要低,尺寸一般来说较高模温要大,但是如果考虑高模温的较好的保压效果,结果又不一定了

通过人为调节模具局部温度差异,达到改善产品局部不均匀收缩的的目的,在实际操作中有重要的意义。模具设计者如能够深刻理解这个关系,面对复杂结构的产品,从模具水路设计上做优化,优化积热区域水路,使之能单独连接,能够实现局部区域的加强冷却,对于改善产品变形有重要的积极意义。不然仅靠下游的成型工艺来解决这个问题,将事倍功半。同时设计者要从这点出发,提出产品改良优化建议,从产品结构的源头来改良,能够获得最优质的模具

通常认为提高模具温度能够增加材料的收缩率,这是正确的,因为高模温塑胶材料需要更长时间冷却固化,因此收缩更大,产品尺寸趋向于变小,不论是结晶性塑料还是非结晶性塑料,都是如此。但是在实际注塑生产中面临产品尺寸过大时采用提高模具温度的对策,却不能总是有效,有时反而使得尺寸变得更大。

这是因为一方面高模温虽然可以促进收缩,但是从另一方面来说,高模温为保压提供了更好的条件,保压效果因此变得更好。如果塑胶收缩释放的空间能够及时地被保压补进的融胶充分的弥补,那么塑胶的收缩会变得更小。因此我们必须要清楚地理解这些关系,才能够真正解决问题。

4)冷却时间

注塑成型所需的冷却时间受产品胶位厚度,模具温度,融胶温度,以及积热区域的散热效果决定。胶位厚度厚,模具温度高,融胶温度高,积热区域散热效果差,则所需冷却时间长;反之,则所需冷却时间短。所需冷却时间越长,意味着注塑生产成本越高。

冷却时间决定了注塑件在模穴里面存留时间。我们知道,模具是一个定型器,对注塑件有着定型和约束收缩的作用。冷却时间越长,意味着模具对产品的定型作用越大,约束产品自由收缩的时间越长,因此冷却时间对产品的收缩有着很大的影响。

通常在实际操作中,如果产品尺寸偏小,适当延长冷却时间设定,可以抑制产品的收缩,尺寸会变大;如果产品翘曲严重,也可以适当考虑用这个方法。但是,我们知道,塑胶件变形本质是内应力的作用,如果内应力不能有效降低的话,这种靠定型作用来改善的方法通常效果不大,而且要付出高成本。

产品顶出后使用治具矫正变形的做法,也能在一定程度上改进变形。采用治具矫正的办法,有必要缩短冷却时间,即产品内部固化程度还不充分的情况下,但已达到能够顶出的状态,使用治具使产品反变形,待产品内部分子完全固化,释放治具。但这种是很无奈的一种做法,表示已经无招可出了,最后一招。

5)模具限制作用

上面提到延长冷却时间即延长模具定型作用,也即是模具的限制作用。对变形的分析,模具限制作用是一个不可忽视的因素。模具的限制作用能够抑制产品的自由收缩。但是在模穴里,模具对产品各个区域的各个方向的限制是不同的,这又导致的收缩的各向异性。

产品的结构决定了模具的限制作用,简单的平板件产品,模具几乎对产品没有什么限制作用;但是如果平板上布满了许多孔,限制作用就不一样了;均匀分布的孔,还是局部有孔,结果都不一样。深腔件如垃圾桶类产品(有凸缘和没有凸缘的),其Z方向的收缩都会不同。

6)环境温度

环境温度简介影响热传导效果,因为最终热量会辐射散发到周边环境中。对于精密注塑生产来说,保持一个恒温的环境非常重要。环境温度还会直接影响产品出模后的后收缩,从而影响变形。

7)注塑机台性能

注塑机的性能主要指:螺杆的精度;控制系统的反应敏感度;动/定模板的机械精度,以及机器的稳定性,等等。体现在:每射的螺杆位置差异;每射的胶量差异;温度控制差异;以及压力传递等等。这些因素都会影响注塑件的收缩程度。

8)塑料物性的批次变化

塑胶的特性是影响注塑件变形的一个重要因素。即使是同一公司,同一牌号的塑胶原料,出厂批次不同,都会有细微的特性差异。对于变形的影响主要有流动性差异,机械强度差异,收缩程度差异等等。

通常这些变数不会明显影响产品的变形,但是当注塑的成型窗口极度狭窄时,那么材料一些微小的差异就会导致产品品质超出标准。这也是我们致力于拓宽成型窗口的原因之一

    流动性差异影响成型压力,影响模穴内压力分布程度;机械强度差异影响内应力作用的表现,同样程度的产品残余内应力,材料强度不同,变形的表现即不同。

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