塑料中常用透明原料的特性及注塑工艺模板.doc
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1、塑料中常见透明原料特征及注塑工艺 因为塑料含有重量轻、韧性好、成型易。成本低等优点,所以在现代工业和日用产品中,越来越多用塑料替换玻璃,尤其应用于光学仪器和包装工业方面,发展尤为快速。不过因为要求其透明性要好,耐磨件要高,抗冲击韧件要好,所以对塑料成份,注塑整个过程工艺,设备,模具等,全部要作出大量工作,以确保这些用于替换玻璃塑料(以下简称透明塑料),表面质量良好,从而达成使用要求。现在市场上通常使用透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(即俗称亚加力或有机玻璃,代号PMMA)、聚碳酸酯(代号PC)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(代号PET)、透明尼龙。AS(丙烯睛一苯 乙烯共聚物)、聚砜(代号PSF)等, 其中
2、我们接触得最多是PMMA、PC和PET三种塑料,因为篇幅有限,下面就以这三种塑料为例,讨论透明塑料特征和注塑工艺。 一、透明塑料性能 透明塑料首先必需有高透明度, 其次要有一定强度和耐磨性,能抗冲击,耐热性要好,耐化学性要优, 吸水率要小,只有这么才能在使用中,能满足透明度要求而长久不变,下面列出表l,比较一下 PMMA、PC和PET性能。表1:透明塑料性能比较性能密度(g/am2)抗拉强度(MPa)缺口冲击(J/m2)透明度(%)变形温度()许可含水量收缩率耐磨性抗化学性PMMA1.1875120092950.040.5差良PC1.20661900901370.020.6中良PET1.371
3、651030861200.032良优注:(1)因品种繁多,这只是取平均值,实际不一样品种数据有异。(2)PET数据(机械方面)为经拉伸后数据。 从表1数据可知PC是较理想选择, 但主于其原料价贵和注塑工艺较难,所以仍以选择PMMA为主,(对通常要求制品),而RET因为要经过拉伸才能得到好机械性能,所以多在包装、容器中使用。二、透明塑料注塑过程中应注意共同问题 透明塑料因为透光率要高,肯定要求塑料制品表面质量要求严格,不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺点,所以在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品设计,全部要十分注意和提出严格甚至特殊要求。 其次因为透明塑料多为熔点高
4、、流动性差,所以为确保产品表面质量,往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整,使注塑料时既能充满 模,又不会产生内应力而引发产品变形和开裂。 下面就其在原料准备、对设备和模具要求、注塑工艺和产品原料处理几方面,谈谈应注意事项。(一)原料准备和干燥 因为在塑料中含有任何一点杂质,全部可能影响产品透明度,所以和储存、运输、加料过程中,必需注意密封,确保原料洁净。尤其是原料中含有水分,加热后会引发原料变质,所以一定要干燥,并在注塑时,加料必需使用干燥料斗。还要注意一点是干燥过程中,输入空气最好应经过滤、除湿,方便确保不会污染原料。其干燥工艺如表2,表2,透明塑料干燥工艺:工艺干燥温度
5、()干燥时间(h)料层厚度(mm)备注PMMA7080243040PC120130630采取热风循环干燥PET14018034采取连续干燥加料装置为佳(二)机筒、螺杆及其附件清洁为预防原料污染和在螺杆及附件凹陷处存有旧料或杂质,尤其热稳定性差树脂存在,所以在使用前、停机后全部应用螺杆清洗剂清洗洁净各件,使其不得粘有杂质,当没有螺杆清洗剂时,可用PE、PS等 树脂清洗螺杆。 当临时停机时,为预防原料在高温下 停留时间长,引发解降,应将干燥机和机筒温度降低,如 PC、PMMA等机筒温度全部要降至 160以下。(料斗温度对于 PC应降至100以下)(三)在模具设计上应注意问题(包含产品设计)为了预防
6、出现回流动不畅,或冷却不均造成塑料成型不良,产生表面缺点和变质, 通常在模具设计时,应注意以下几点。a)壁厚应尽可能均匀一致,脱模斜度要足够大;b)过渡部分应逐步。圆滑过渡,预防有尖角。锐边产生,尤其是PC产品一定不要有缺口;c)浇口。流道尽可能宽大、粗短,且应依据收缩冷凝过程设置浇口位置,必需时 应加冷料井;d)模具表面应光洁,粗糙度低(最好低于0.8);e)排气孔。槽必需足够,以立即排出空气和熔 体中气 体;f)除 PET外, 壁厚不要太薄,通常不得小于lmm。 (四)注塑工艺方面应注意问题(包含注塑机要求) 为了降低内应力和表面质量缺点,在注塑工艺方面应注意以下几方面问题。a)应选择专用
7、螺杆、带单独温控射咀注塑机;b)注射温度在塑料树脂不分解前提下,宜用较高注射湿度;c)注射压力:通常较高,以克服熔料粘度大缺点,但压力太高会产生内应力造 成脱模因难和变形;d)注射速度:在满足充模情况下, 通常宜低,最好能采取慢快慢多级注 射;e)保压时间和成型周期:在满足产品充模,不产生凹陷、气泡情况下;宜尽可能短,以尽可能减低熔料在机筒停留时间;f)螺杆转速和背压:在满足塑化质量前提下,应尽可能低,预防产生解降可 能;g)模具温度:制品冷却好坏,对质量影响极大,所以模温一定要能正确控制其 过程,有可能话,模温宜高部分好。(五)其它方面问题因为为要防上表面质量恶化,通常注塑时尽可能少用脱模剂
8、;当用回用料时不得大于 20。对于除PET外,制品全部应进行后处理, 以消除内应力,PMMA应在7080T热风循环干燥4小时; PC应在清洁空气、甘油。 液体石腊等加热 110135,时间按产品而定,最高需要10多小时。而PET必需经过双向拉伸工序,才能得到良好机械性能。三、透明塑料注塑成型工艺(一)透明塑料工艺特征:除了以上共同问题,透明塑料亦各有部分工艺特 性,现分述以下: 1、PMMA 工艺特征 PMMA粘度大,流动性稍差,所以必需高料温、高注射压力注塑才行,其中注射温度影响大于注射压力, 但注射压力提升,有利于改善产品收缩 率。 注射温度范围较宽,熔融温度为 160,而分解温度达270
9、,所以料温调整范围宽,工艺性很好。故改善流动性,可从注射温度着手。 冲击性差,耐磨性不好,易划花,易脆裂,故应提升模温,改善冷凝过程,去克服这些缺点。 2、PC工艺特征 PC粘度大,融料温度高,流动性差, 回此必需以较高温度注塑(270320T之 间),相对来说料温调整范围较窄,工艺性不如PMMA。注射压力对流动性影响较小,但因粘度大,仍要较大注射压力,对应为了预防内应力产生,保压时间要尽可能短。 收缩率大,尺寸稳定,但产品内应力大,易开裂,所以宜用提升温度而不是压力去改善流动性,而且从提升模具温度,改善 模具结构和后处理去降低开裂可能。当注射速度低时,浇口处易生波纹等缺点,放射咀温度要单独控
10、制,模具温度要高,流道、浇口阻力要小。 3、PET工艺特征PET成型温度高,且料温调整范围窄(260300),但熔化后,流动性好,故工艺性差,且往往在射咀中要加防延流装置。 机械强度及性能注射后不高,必需经过拉伸工序和改性才能改善性能。 模具温度正确控制,是预防翘曲。变形关键原因,所以提议采取热流道模具。模具温度高,不然会引发表面光泽差和脱模困难。 总而言之,我们能够列出在塑工艺参数表(表3),供大家注射时参考。表3透明塑料注塑成型工艺参数表:工艺参数温度()压力(MPa)转速(rpm)射嘴 均化段压缩段加料段模具注射 保压背压螺杆PMMA180-200 190-210 200-230 180
11、-200 40-9070-15040-6014.5-4020-40PC250-270 260-285 270-300 240-270 85-10080-15040-706-14.720-60PET260-300 265-300 260-295 250-290 68-14086-12030-504.8520-70 四、透明塑料件缺点和处理措施 因为篇幅关系,这里只讨论影响产品透明度缺点,其它缺点请参考产品说明书或其它资料。其缺点大约有以下几项:(一)银纹:由充模和冷凝过程中,内应力各向异性影响,垂直方向产生应力,使树脂发生流动上取向,而和非流动取向产生折光率不一样而生闪光丝纹,当其扩展后,可能使
12、产品出现裂纹。 除了在注塑工艺和模具上注意外(见表4,最好产品作退火处理。如PC料可加热到 160以上保持 3 5分钟,再自然冷却即可。(二)气泡:主于树脂内水气 和其它气体排不出去,(在模具冷凝过程中)或因充模不足,冷凝表面又过快冷凝而形成“真空泡”。其克服方法见表4。(三)表面光泽差:主于模具粗糙度大,其次冷凝过早,使树脂不能复印模具表面状态,全部这些全部使其表面产生微小凹凸不平,而使产品失去光泽。其克服方法见表4。(四)震纹:是指从直浇口为中心形成密集波纹,其原因因熔体粘度过大,前端料已在型腔冷凝,以后料又冲破此冷凝面,而使表面出现震纹。其克服方法见表4。(五)泛白、雾晕:关键因为在空气
13、中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引发。其克服方法见表4。(六)白烟、黑点:关键因为塑料在机筒内,因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成。其克服方法见表4。 为了使清楚地说明克服这些缺乏所摄 取方法,列出表4供大家参考。表四:透明产品缺点和克服方法:克服方法缺点银纹气泡表面光泽差震纹泛白、雾晕白烟、黑点树脂原料有杂质或污染清除杂质、污染清除杂质、污染清除杂质、污染树脂原料干燥干燥要充足干燥要充足干燥要充足融料温度降低、控制正确确保塑化再降低增加增加,尤其射嘴降低、控制正确尽可能降低料温注射压力增加增加增加增加增加调整适宜、不变质注射速度增加增加增加注射时间增加增加确保压力生产周期降低降低
14、料在机筒内停留时间背压压力调整适宜增加螺杆转速降低浇注系统合理(尺寸及布局)壁厚部分加浇口设置布局合理合理(尺寸及布局)合理,尽可能短粗模具温度调整合适,略增增加增加增加冷却时间增加增加模具排气排气孔够位置对排气孔够位置对加冷料井改善排气孔够位置对射嘴、流道、浇口不能堵塞料流畅、不塞料流畅、不塞料流畅、不塞注射量增加DIM注塑模设计计算软件 塑料注射模是塑料加工工艺装备,注射成型法是生产效率高、质量稳定和低成本生产工艺,注塑制品广泛用于包装、家电、仪表和建材等各行各业,所以注射模具设计和制造技术在工业生产中,尤其是对新产品开发有着关键地位。 长久以来,中国注射模设计依靠于设计人员经验。大多数注
15、塑模制造后需反复试模,模具制造周期长、成本高,模具质量难以确保,很多复杂高级模具依靠进口。八十年代以来,注塑模设计理论经大量引进、消化和吸收,已经初步形成了注塑模设计计算理论系统。一整套优异设计方法已趋成熟,一系列注塑模设计国家标准也已制订。现代注塑模设计理论和方法建筑在高分子材料流变学和传热学基础上,又包含了模具金属材料力学计算,但计算方法繁复和费时,是模具制造周期所不许可。现在,注塑模设计人员极少在工作中进行全方面和完整设计计算,实际上还只是处于经验设计状态,以致模具设计质量不高,一次试模成功率很低。中国注塑模设计者需要掌握现代注塑模设计理论,更需要注塑模设计电算软件包。 国外优异塑料注塑
16、模设计CAE/CAD/CAM 计算软件如美国C-Mold和澳大利亚Mold- Flow在中国已推销十多年了。它们作为注塑流动和冷却分析软件,给塑料件和注塑模设计提供了方案决议,但大量设计计算内容却并不在这些专业软件功效之内,如模具成型零件尺寸计算并不在这些专业软件功效之内,如模具成型零件尺寸计算、模具强刚度计算、脱模力计算和侧向抽芯机构设计等。 中国新研制注塑模CAD软件,侧重于绘制二维模具生产图纸,注塑模设计计算功效过于简略,且沿用过时经验公式编制。在国外一些专业大企业,这类注塑模设计计算软件由本企业编制并使用。因为这类软件设计要应用大量国家标准,包含企业注塑件生产数据、信息和经验,无法引进
17、并在中国使用。 本软件包DIM(Design of Injection Mold )功效反应了八十年代至今注塑模设计计算理论和方法,其中有不少是软件开发责任人徐佩弦教授研究结果。软件包在现在Windows操作系统中运行,有优异界面,无需查阅手册和设计资料,高效保质地实现设计计算优化,计算结果可打印输出,可置于内存和其它CAD软件交互使用,也可存盘供以后查阅。 本软件包由三大部分组成:一、基础计算部分子程序 1.型腔体积计算浇注系统凝料重量和塑料制品重量 2.分型面上塑料面积计算锁模力 3.压缩弹簧设计计算 4.脱模斜度计算二、注射工艺计算部分子程序5.注射模成本估算 6.一模多腔注塑模最好型腔
18、数计算7.注塑机选择8.充模流动步骤比计算9.塑件冷却时间计算三、注塑模各系统设计计算子程序10.浇注系统 各类浇口尺寸计算 浇口平衡计算 一模多腔平衡部署流道尺寸计算一模多腔非平衡部署流道尺寸计算11.成型零件尺寸计算按平均收缩率计算成型零件尺寸 按公差带法计算成型零件尺寸12.模具强刚度计算中小型模具强刚度计算 大型模具强刚度计算13.脱模力计算 按平均收缩率近似计算 按线膨胀系数计算14.顶杆直径校核计算15.侧向抽芯分型机构设计 斜导柱设计计算 锁紧楔刚度计算16.模具温度调整系统计算 模具热平衡计算 冷却液参量和管道计算 冷却管道位置计算17.排气槽尺寸计算18.模具导柱直径刚度计算
19、DIM注塑模设计计算软件包(试用版)欢迎拷贝或下载使用,殷切期望将试用后意见和修改提议通知我们。将有正式使用版问世。试用版下载 欢迎联络购置DIM软件包或部分程序。我们将对软件使用提供优质服务。联络电话: 王婷兰E-mail:热作模具钢中新秀-3Cr3Mo3VNb 3Cr3Mo3VNb钢是由原航空部所属安大航空铸造厂,北京航空材料研究所和西北工业大学在70年代末共同研制成功一个新型热作模具钢。3Cr3Mo3VNb钢在1980年就已荣获原第三机械工业部科技结果一等奖,随即又获原国家国防工业办公室重大技术改善二等奖。3Cr3Mo3VNb钢化学成份以下(%)-CCrMoV NbSiMnPS0.24-
20、0.332.60-3.202.70-3.200.60-0.80 0.08-0.150.600.350.0300.030从化学成份上认识,它和中国常见热作模具钢3Cr2W8V、4Cr5MoVISi(简称H13)、5CrNiMo和4Cr5W2Vsi相比,有它独特特点。首先它是属于Cr3-Mo3-V型热强钢,它钼含量是H13平均钼含量2倍,另外,H13、3Cr2W8V钢,等钢中不含有Nb,Nb在3Cr3Mo3VNb钢中和碳形成稳定性很高NbC化合物,Nb不仅有抑制奥氏体晶粒长大、细化晶粒作用,而且能够显著提升钢热强性,并有利于提升基体韧性。迄今为止,3Cr3Mo3VNb钢和国家标准中所列全部热模具钢
21、碳含量相比,它是最低。正因为其含碳量不高,所以其塑性、韧性和抗冷热疲惫性要比其它钢种要高,即使该钢经热处理后在常温下硬度并不很高,但它在使用状态下热强度却保持很好,这是和其Cr3-Mo3-V-Nb合金化组分分不开。在3Cr3Mo3VNb钢研制期间,在试验室将原航空铸造常见热模具钢5CrNiMo、4Cr5W2VSi和3Cr3Mo3VNb钢作了多个对比试验,试验结果见表一、表二、表三、表四。表一 三种材料拉伸性能-钢号 项目 温度()20 200 300 400 500 600 700 800-3Cr3Mo3VNb b(Mpa) 1518 1437 1378 1300 1212 1022 554.
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