塑料注射成型过程中注射压力和保压压力的选择
1 注射压力
注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。其作用是克服塑料熔体从机筒流向模具型腔的流动阻力,给予熔体一定的充模速率并对熔体进行压实补缩。在注射过程中,注射机喷嘴处的压力最高,以克服熔体全程中的流动阻力其后,压力沿着流动长度至熔体最前端波前处逐步降低,如果型腔内部排气良好,则熔体前端最后的压力就是大气压。在注射机上常用表压指示注射压力的大小,一般在40~130MPa之间。
注射压力的大小取决于注射机类型,塑料品种,熔体温度,制品形状,模具结构,模具温度,浇注系统的结构、尺寸及流程大小等。
(1)注射机类型
选择注射压力时,首先要考虑注射机所允许的注射压力,只有在注射机额定的注射压力范围内,才能调整出具体制品所需求的注射压力。在其他条件相同的情况下,柱塞式注射机所用的注射压力应比螺杆式的大。这是因为柱塞式注射机在注射时需要克服较大的摩擦阻力,从而造成较大的压力损耗。
(2)塑料品种
不同的塑料,熔体粘度受注射压力的影响不同,如ABS,其熔体粘度对温度不敏感,应采用较高的注射压力;而PE、PP等,熔体粘度对温度比较敏感,可采用较低的注射压力。用流动性好的塑料成型形状简单的厚壁制品时,注射压力可较低,一般不超过70MP。如果塑料的熔体粘度不太高,制品形状不太复杂且精度要求一般时,注射压力也不宜过高,可在70~100MPa范围内选取。如果塑料属中、高粘度,且对制品精度有一定要求,但制品形状不太复杂时,注射压力应略高,可取范围为100~140MPa。如果塑料粘度高(如PPO、PSU)且制品壁薄、形状复杂、要求精度高,则注射压力应较高,一般为140~180MPa。对于优质、精密、微型制品,注射压力可取180~250MPa或更高。
随着注射压力的增大,塑料的充模速度加快,制品中熔接强度提高,制品的密度增大。但是制品的内应力也随注射压力的增加而增大,成型后容易变形,所以采用高压注射的制品应进行退火处理。
(3)熔体温度
注射过程中,注射压力与塑料熔体温度实际上是相互制约的。熔体温度高时,应适当降低注射压力;反之则要适当提高注射压力。在生产条件和制品质量标准许可的情况下,采用高温低压的工艺条件,对保护模具,延长模具使用寿命,减少机台液压系统的磨损很有好处。
(4)制品形状和模具结构
制品结构复杂、壁薄、面积大、流程长,宜用较高的注射压力。模具结构简单,浇口尺寸较大,机筒温度、模具温度高,宜用较低的注射压力。
另外,在选择和控制注射压力时应注意以下问题:
1)注射成型塑料制品时,如果出现制品的外形尺寸误差大,表面有凹陷等质量问题时,则说明注射压力不足,应适当增加注射压力。
2)注射成型制品时,如果脱模比较困难,而且制品出现溢料飞边,说明注射压力偏高,应适当降低注射压力。
3)同其他注射工艺条件一样,注射压力的选择和控制并不是孤立的。它与其他工艺条件是相互影响、相互作用的,这一点在选择任何工艺条件时都不应忽视。总之,注射压力是注射工艺条件参数中一个非常重要的因素,影响因素很多,关系较复杂,正式生产之前,应从较低注射压力开始注射试成型,再根据制品的质量决定增减,最后确定合理的注射压力。表1列出了部分塑料可选用的注射压力范围,供选择时参考。
表1 部分塑料可选用的注射压力范围
2 保压压力
保压压力是指在注射压力完成熔体充模后的一段时间(熔体充模后的降温、冷凝时间)内,继续对模内熔体施加的压力。
保压的作用是使塑料在压力下固化,并在熔体冷凝收缩时提供足够的熔体补充,以保证注射制品成型后的形体密度和外形尺寸精度。
保压过程中需控制的两个主要参数是保压压力和保压时间。随着保压压力和保压时间的增大和延长,型腔压力增大,制品密度也增大,制品收缩率降低。
保压压力的选择受制品结构特点的影响,在生产中,保压压力一般等于或小于注射压力。保压压力大,可得到密度较高、收缩率小、外形尺寸精度高、力学性能较好的制品,但脱模后制品内残余应力较大,易产生溢料和飞边。保压压力太小则成型不足。
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