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模具温度对注塑功能件性能和精度的影响

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一、模具温度对外观的影响:


首先,模温过低,会降低熔体流动性,比如ABS来言,模具温度过低,则产品光洁度低。另外,对玻璃纤维增强的塑料件来讲,塑料和填料相比,在温度高的时候,塑料更容易向表面迁移。所以注塑模具温度高的时候,塑料成分就更贴近注塑模具表面,填充会更好,表观和光泽都会更好。但是注塑模具温度也不能太高,太高容易粘模,还会在塑件局部地方出现明显的亮斑。


而注塑模具温度太低,也会造成塑件抱模太紧,脱模的时候容易拉伤塑件,特别是塑件表面的花纹。多段注塑可以解决位置上的问题,比如产品进胶时有气纹的话可以采取分段注塑的方式。注塑行业,光面产品,模具的温度越高,产品表面的光泽度就越高,相反温度低的话,表面的光泽度也比较低。但是对于晒纹PP料的产品来讲,温度越高,产品表面的光泽度则会比较低,光泽度越低,色差越高,光泽和色差成反比。


所以,模具温度导致的最常见的问题是模塑零件粗糙的表面光洁度,这通常是由模具表面温度过低造成的。


半结晶聚合物(比如尼龙66,PBT,POM等)的模塑收缩和后模塑收缩主要取决于模具的温度和零件壁厚。模具中温度分布不均匀将导致不同的收缩,从而无法保证零件符合规定公差。最差的情形是,无论加工的是未增强树脂还是增强树脂,收缩都超过了可修正值。


二、模具温度对产品尺寸的影响:


模温过高,制品出来以后在空气中收缩率增大,产品尺寸会变小,模具在低温使用条件中,如果零件尺寸变大,一般情况下是由于模具表面温度太低造成的。这是因为模具表面温度过低,则产品在空气中收缩也较低,所以尺寸较大!原因是:低的模温使分子“冻结取向”加快,使得模腔内熔体的冻结层厚度增加,同时模温低阻碍结晶的生长,从而降低制品的成型收缩率。相反,模具温度高,则熔体冷却缓慢,松弛时间长,取向水平低,同时有利于结晶,产品的实际收缩率较大。


模具某些部位热分散不均会导致大大延长生产周期,从而使模塑成本加大!模温恒定,可减少成型收缩率的波动,提高尺寸稳定性。结晶性塑料,模温高有利于结晶过程的进行,充分结晶的塑件,在存放或使用中不会发生尺寸变化;但结晶度高收缩大。对较柔软的塑料,成形中宜用低模温,有利于尺寸稳定。任何一种材料,模温恒定,收缩一致,均有利于提高尺寸精度!


三、模具温度对变形的影响:


如果模具的冷却系统设计不合理或模具温度控制不当,塑件冷却不足,都会引起塑件翘曲变形。对于模具温度的控制,应根据制品的结构特征来确定前模与后模、模芯与模壁、模壁与嵌件间的温差,从而利用控制模塑各部位冷却收缩速度的不同,塑件脱模后更趋于向温度较高的一侧牵引方向弯曲的特点,来抵消取向收缩差,避免塑件按取向规律翘曲变形。


对于形体结构完全对称的塑件,模温应相应保持一致,使塑件各部位的冷却均衡。模温稳定,冷却均衡,可以减小塑件变形。模具温差过大,会使塑件冷却不均匀,收缩不一致,由此产生应力而引起塑件翘曲变形,尤其壁厚不均和形状复杂的塑件更为突出。模具温度高的一边,产品冷却后,变形方向一定是往模具温度高的一边变形!建议前后模具温度根据需要进行合理选择。模具温度请参考材料供应商提供的各种材料物性表!


四、模具温度对注塑件内应力的影响


模温低,塑件熔接痕明显,降低了产品强度;对PC一类高粘度的非结晶型塑料,其应力开裂与塑件内应力大小有关,升高模温有利于减小内应力,减小应力开裂趋势。


内应力的表示方式其中一种是应力痕明显!原因是:成型内应力的形成基本上是由于冷却时不同的热收缩率造成,当制品成型后,它的冷却是由表面逐渐向内部延伸,表面首先收缩硬化,然后渐至内部,在这过程中由于收缩快慢之差而产生内应力。当塑件内的残余内应力高于树脂的弹性极限,或在一定的化学环境的侵蚀下时,塑件表面就会产生裂纹。对PC与PMMA透明树脂所作的研究显示,残余内应力在表面层为压缩形态,内层为伸张形态。


而表面压应力依其表面冷却状况而定,冷的模具使熔融树脂急速地冷却下来,从而使得成型品产生较高的残余内应力。模温是控制内应力最基本的条件,稍许的改变模温,对它的残余内应力将有很大的改变。一般来说,每一种产品和树脂的可接受内应力都有其最低的模温限度。而成型薄壁或较长流动距离时,其模温应比一般成型时的最低限度要高些。


五、模具温度对制品的热变形温度的影响:


特别是对于结晶性塑料,如果产品在较低的模温下成型,分子的取向和结晶被瞬间冻结,当一个较高温的使用环境或二次加工条件下,其分子链会进行部分地重新排列和结晶的过程,使得产品在甚至远低于材料的热变形温度(HDT)下变形。


正确的做法是使用所推荐的接近其结晶温度的模温下生产,使产品在注塑成型阶段就得到充分的结晶,避免这种在高温环境下的后结晶和后收缩。总之,模具温度在注塑成型工艺中是最基本的控制参数之一,同时在模具设计中也是首要考虑的因素。

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关于控制模具温度的一些建议:


现在,模具已变得越来越复杂,因此,创造适宜条件以有效控制模塑温度变得越来越难。除了简单零件以外,模塑温度控制系统通常会是一个折衷方案。


在模具设计阶段必须要考虑对被加工零件外型的温度控制。


如果设计低注射量、大模塑尺寸模具时,重要的是要考虑传热性要好。


设计流体流过模具和进料管的截面尺寸时要留有余量。不要使用接头,否则这将对由模温控制的流体流动造成严重障碍。如果可能的话,请使用加压水作为控制温度介质。请使用耐高压高温的有韧性的管道和歧管。


给出与模具相匹配的控温设备性能的详细说明。模具制造商给出的数据表中应提供关于流速的一些必要的数字。


在模具和机器模板搭接处请使用绝缘板。对动模和定模分别使用不同的温控系统,在任何一侧面和中心,请使用隔离的温控系统,这样可使模塑过程中有不同的启动温度。


不同的温控系统电路应串联,不能并联。如果电路并联,电阻的差异将引起温控介质的容积流速不同,从而会比在电路串联情况下发生更大的温度变化。(只有在串联电路连接在模具入口和出口温差变化小于5°C时其操作才良好)


在模具温度控制设备上有供给温度和返回温度的显示是一种优点。


工艺控制的目的就是要在模具中加入一个温度传感器,这样就可以在实际生产中检测温度变化。


在整个生产周期中通过多次注射在模具中建立起热平衡,一般最少应有10次注射。达到热平衡中的实际温度受许多因素影响。与塑料相接触的模具表面的实际温度可以用模具内部的热电偶测出(距表面2mm处的读数)。更常用的方法是手持一根高温计测出,高温计的探头要响应快速。模具温度的确定要测量许多点,而不是单点或一面的温度。然后可根据设定的控温标准进行修正。将模具温度调整至适当值。不同原料的一览表中都给出了建议的模具温度。这些建议通常都是考虑了高表面光洁度、机械性能、收缩性及加工周期等因素间的最佳配置而给出来的。


对于要加工精密元件的模具和要满足严格要求外观条件或一定安全标准零件的模具,通常要使用较高模具温度(可使后模塑收缩更低、表面更光亮、性能更一致)。对技术要求低、生产成本要尽可能低的零件,模塑加工时可使用较低的加工温度。但是生产商应该明白这种选择的缺点,并对零件进行认真检查,以保证生产出来的零件仍可以满足客户要求。

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