注塑設備的進一步發展和製品質量要求的不斷提高, 都對注射成型工藝提出了更高的要求. 正確選擇注射設備, 併合理地設定成型工藝, 優化工藝條件, 是提高製品質量的關鍵.
注塑機規格選擇
在選擇注塑機規格時, 首先要考慮到生產模具的狀況, 因為同一台注塑機往往要滿足大小不同的多副模具生產, 應根據製件重量, 模具尺寸等來確定注塑機規格, 即注塑機最大鎖模力和最大注射量, 然後根據注塑機廠商所提供的規格型號選擇合適的機型.
要考慮是否需要一些特殊配置, 如生產PA, PC等材料時需選用專用螺杆, 成型帶有進抽芯或脫螺紋的模具時需配備相應的裝置;再次, 要根據模具結構, 產品質量等方面的因素來確定是否需要選用一些具有特殊功能的注塑機, 如成型薄壁長流動製品(一般指L/D300)時, 需選用高注射速度注塑機, 精密電子配件需選用精密全閉環控制注塑機等.
鎖模力設定
理論上, 鎖模力可按下式進行計算:
Fcm﹥=K×P平均×A製品×10
公式中: Fcm–鎖模力, (KN)K–安全係數, 一般取1-1.2 P平均–模腔平均壓力(MPa)A製品–製品在模具分型面上的最大投影面積(c㎡)
在實際生產中, 鎖模力的調整還應考慮模具在生產中受熱膨脹所產生的影響, 一般應留有0.1-0.2mm的餘量;鎖模力的設定原則是在保證產品質量的前提下以低鎖模力為宜.
注塑工藝參數設定
料筒溫度, 模具溫度
根據不同塑料材料的性能來設定螺杆料筒溫度, 料筒設定溫度一般高於塑料熔點10℃-30℃. 必須注意, 不同廠商所提供的材料因合成方法或添加助劑類型的不同, 它們的熔點和在料筒中允許停留時間也會有差異.
模具溫度在設定時一般使用迴圈水冷卻, 但在生產精密尺寸或表面質量要求較高的製品時, 應根據工藝要求使用能夠進行準確控制的模溫機.
注射保壓時間, 冷卻時間
注射時間, 保壓時間和冷卻時間鬚根據產品厚度, 模具溫度, 材料性能等進行設定. 注射時間設定一般以略大於螺杆完成注射行程移動的時間即可, 過長的注射時間不但會產生機械磨損, 能耗增加等負面影響, 同時也會延長成型周期. 保壓時間設定根據產品厚度來設定, 薄壁產品在成型時可不用保壓時間;
在設定保壓時間時, 只要產品表面無明顯凹陷即可, 也可用稱重法來確定, 逐步延長保壓時間直至產品質量不再變化的時間即可定為最佳保壓時間. 冷卻時間同樣需根據產品厚度, 模具溫度, 材料性能來確定, 一般無定型聚合物所需冷卻時間要比結晶型聚合物時間長.
注射壓力, 速度
注射壓力設定要遵循宜低不宜高的原則, 只要能提供足夠動力達到所要求的注射速度, 使熔體能夠順利充滿型腔即可, 過高的壓力容易使製品內產生內應力;但在成型尺寸精度較高的製品時, 為防止產品收縮過度, 可以採用高壓力注射以減少製品脫模後的收縮.
注射速度會影響產品的外觀質量, 其設定應根據模具的幾何結構, 排氣狀況等進行設定, 一般在保證良好的外觀前提下, 盡量提高注射速度, 以減少充填時間.
在注射成型中, 熔體在模具內流動時, 模壁會形成固化層, 因而降低了可流動通道的厚度, 一般根據模具結構和注射速度不同, 模壁會有0.2mm左右的固化層. 因此成型中通常採用較快的注射速度.
注射行程, 多級注射參數
在成型中, 首先須確定注射行程, 理論上, 注射行程可按下式計算:
S1=4 (CVp+Va) /ρDs2
公式中: 注射行程Vp–產品體積ρ–樹脂密度C–型腔數目Va–澆口體積Ds–螺杆直徑
在實際生產中, 若已知 '產品+澆口' 的總重量, 則可用下式來計算注射行程S1=(M/Mmax)·Smax+(5~10)mm
公式中S1: 注射行程, mm M– '產品+澆口' 總重量, g Mmax–注塑機最大注射量, g/Smax–注塑機最大注射行程
由於澆道系統及模具各部位幾何形狀不同, 為滿足產品質量要求, 在不同部位對充模熔體的流動狀態(主要指流動時壓力, 速度)有不同要求. 在一個注射過程中, 螺杆向模具推進熔體時, 要求實現在不同的位置上有不同的壓力和速度, 稱之為多級注射成型.
一般塑件在成型時至少設定三段或四段以上注射才是比較科學的, 即主流道處為第一段, 分流道至澆口處為第二段, 產品充滿型腔約90%為第三段, 剩餘部分為第四段, 可用計算重量法來確定各段的切換位置點;
實際生產中, 應根據產品質量要求, 流道結構, 模具排氣狀況等對多級注射工藝參數進行科學分析, 合理設定. 通常可採用調試觀察法進行設定, 將注射時所需找切換位置點的壓力/速度設定為0, 觀察熔體的走向位置及產品缺陷狀況, 逐步進行調整, 直至找出合理的位置點. 但在調試觀察的過程中必須注意欠注產品的脫模狀況, 以免在模具某些凹陷部位因欠注而發生粘模.
其它工藝參數
在注射成型中, 除了成型溫度, 壓力, 速度, 時間, 多級注射切換位置等幾個主要參數的設定以外, 還有許多其它的工藝參數, 如背壓, 螺杆轉速, 螺杆倒索防流延以及其它各動作參數設定等, 也不能忽視其設定.
工藝參數設定實例
以生產尼龍束線帶產品為例, 產品質量要求:
產品達到規定拉力標準;表面無銀絲, 氣泡, 縮痕等各類不良現象;成型後產品束緊性良好, 無鬆脫現象. 使用材料為PA66, 模具結構為熱流道式, 澆口型式為點澆口.
首先根據產品特點以及模具結構來確定工藝參數設定原則:
因產品流動長度較長, L/t(流程與壁厚比)為511, 應選擇高速注射成型;
澆口型式為點澆口, 須使用較高壓力以克服流動時的阻力;
為保證產品能順利充模, 熔料必須有良好的流動性, 成型溫度應適當偏高;
高壓高速注射至未端時容易產生飛邊, 成型機必須有低慣性壓力, 速度切換;
因產品壁厚較小, 可不使用保壓;制定各主要成型工藝參數
擬定注射工藝參數必須了解設備性能, 模具結構, 成型材料及產品質量要求等方面的資訊, 科學合理地設定各成型參數.
首先要根據產品成型狀況逐步進行工藝參數的調整, 正確的調整順序為壓力→速度→溫度. 每次更改參數時, 輸入的參數已為電腦所確認後再進行下一個參數更改, 應避免同時更改兩個以上參數;
其次在產品進入穩定生產中, 須盡量保持各參數的穩定, 應作詳細記錄, 若變更幅度過大時, 應及時查找原因. 另外, 每次模具上線時成型工藝須盡量固定, 便於成品質量控制.