注塑速度的比例控制已經被注塑機製造商廣泛採用. 雖然電腦控制注塑速度分段控制系統早已存在, 但由於相關的資料有限, 這種機器設置的優勢很少得到發揮. 本文將系統的說明應用多段速度注塑的優點, 並概括地介紹其在消除短射, 困氣, 縮水等製品缺陷上的用途.
射膠速度與製品質量的密切關係使它成為注塑成型的關鍵參數. 通過確定填充速度分段的開始, 中間, 終了,並實現一個設置點到另一個設置點的光滑過渡, 可以保證穩定的熔體表面速度以製造出期望的分子取問及最小的內應力.
我們建議採用以下這種速度分段原則:
1)流體表面的速度應該是常數.
2)應採用快速射膠防止射膠過程中熔體凍結.
3)射膠速度設置應考慮到在臨界區域(如流道)快速充填的同時在入水口位減慢速度.
4)射膠速度應該保證模腔填滿後立即停止以防止出現過填充, 飛邊及殘餘應力.
設定速度分段的依據必須考慮到模具的幾何形狀, 其它流動限制和不穩定因素. 速度的設定必須對注塑工藝和材料知識有較清楚的認識, 否則, 製品品質將難以控制. 因為熔體流速難以直接測量,可以通過測量螺杆前進速度, 或型腔壓力間接推算出(確定止逆閥沒有泄漏).
材料特性是非常重要的, 因為聚合物可能由於應力不同而降解, 增加模塑溫度可能導致劇烈氧化和化學結構的降解, 但同時由剪切引起的降解變小, 因為高溫降低了材料的粘度, 減少了剪切應力. 無疑, 多段射膠速度對成型諸如PC, POM, UPVC等對熱敏感的材料及它們的調配料很有幫助.
模具的幾何形狀也是決定因素: 薄壁處需要最大的注射速度;厚壁零件需要慢—快—慢型速度曲線以避免出現缺陷;為了保證零件質量符合標準, 注塑速度設置應保證熔體前鋒流速不變. 熔體流動速度是非常重要的, 因為它會影響零件中的分子排列方向及表面狀態;當熔體前方到達交叉區域結構時, 應該減速;對於輻射狀擴散的複雜模具, 應保證熔體通過量均衡地增加;長流道必須快速填充以減少熔體前鋒的冷卻, 但注射高粘度的材料,如PC是例外情況, 因為太快的速度會將冷料通過入水口帶入型腔.
調整注塑速度可以幫助消除由於在入水口位出現的流動放慢而引起的缺陷. 當熔體經過射嘴和流道到達入水口時, 熔體前鋒的表面可能已經冷卻凝固, 或者由於流道突然變窄而造成熔體的停滯, 直到建立起足夠的壓力推動熔體穿過入水口, 這就會使通過入水口的壓力出現峰形.
高壓將損傷材料並造成諸如流痕和入水口燒焦等表面缺陷,這種情況可以通過剛好在入水口前減速的方法克服上述缺陷. 這種減速可以防止入水口位的過度剪切, 然後再將射速提高到原來的數值. 因為精確控制射速在入水口位減慢是非常困難的, 所以在流道末段減速是一個較好的方案.
我們可以通過控制末段射膠速度來避免或減少諸如飛邊, 燒焦, 困氣等缺陷. 填充末段減速可以防止型腔過度填充, 避免出現飛邊及減少殘餘應力. 由於模具流徑末端排氣不良或填充問題引起的困氣, 也可以通過降低排氣速度, 特別是射膠末段的排氣速度加以解決.
短射是由於入水口處的速度過慢或熔體凝固造成的局部流動受阻等原因產生的. 在剛剛通過入水口或局部流動阻礙時加快射膠速度可以解決這個問題. 流痕, 入水口燒焦, 分子破裂, 脫層, 剝落等發生在熱敏性材料上的缺陷是由於通過入水口時的過度剪切造成的.
光滑的製件取決於注塑速度, 玻璃纖維填充材料尤其敏感, 特別是尼龍. 暗斑(波浪紋)是由於粘度變化造成的流動不穩定引起的. 扭曲的流動能導致波浪紋或不均勻的霧狀, 究竟產生何種缺陷取決於流動不穩定的程度.
當熔體通過入水口時高速注射會導致高剪切, 熱敏性塑料將出現燒焦, 這種燒焦的材料會穿過型腔, 到達流動前鋒, 呈現在零件表面.
為了防止射紋, 射膠速度設置必須保證快速填充流道區域然後慢速通過入水口. 找出這個速度轉換點是問題的本質. 如果太早, 填充時間會過度增加, 如果太遲, 過大的流動慣性將導致射紋的出現. 熔體粘度越低, 料筒溫度越高則這種射紋出現的趨勢越明顯. 由於小入水口需要高速高壓注射, 所以也是導致流動缺陷的重要因素.
縮水可以通過更有效的壓力傳遞, 更小的壓力降得以改善. 低模溫和螺杆推進速度過慢極大地縮短了流動長度, 必須通過高射速來補償. 高速流動會減少熱量損失, 並且由於高剪切熱產生磨擦熱, 會造成熔體溫度的升高, 減慢零件外層的增厚速度. 型腔交叉位必須有足夠厚度以避免太大的壓力降, 否則就會出現縮水.
總之, 大多數注塑缺陷可以通過調整注塑速度得到解決, 所以調整注塑工藝的技巧就是合理的設置射膠速度及其分段.