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注塑保压的科学设定方式

在研究塑料制品注塑成型的过程中,常常将注塑分为两个阶段:在第一阶段,大部分塑料充入模具中,一般为整个制品体积的90%~99.9%;在第二阶段,通过注塑保压的科学设定方式压实制品,得到与模具结构和外形相同的制品。在第二阶段,虽然只有相对较少的塑料熔体充入型腔,然而对制品表面的光洁度、美学外观以及制品尺寸来说非常重要。

在大多数情况下,注塑成型的第二阶段使用压力和时间两个参数。从科学成型的研究角度,我们将两个因素增加到四个要素:

(1)第一阶段向第二阶段转换的方法;

(2)保持浇口密封(冻结)或浇口不密封状态下,加工制品;

(3)保压时间;

(4)保持型腔内的合理压力。

转换

或许可以这样说,第一阶段向第二阶段转换的控制是成型过程最关键的部分。能否加工出高质量的制品往往取决于此,而且也常常是塑料加工厂不能从一台设备到另一台设备生产出相同制品的原因。在大多数应用领域,应尽可能让转换过程短,即不论第一阶段最后是什么压力,都希望能够快速变化到第二阶段压实和保压所需要的压力。另外,你必须了解设备控制单元是如何正确完成这一转换过程。

遗憾的是在不同设备之间如何判断完成转换还没有统一标准,因此注塑企业需面临四种可能:

加工设备配置控制粘度的转换功能;

设备控制单元具有一个转换用粘度设定值,但它只能让转换时压料杆的速度变慢,却不能控制;

设备没有用于转换的粘度设定值;

第一阶段向第二阶段转换时,设备不能正常运转,出现渐变的粘度倾斜,下降或波摆动。

必须要保证第一阶段向第二阶段转换时迅速而一致。因此了解注塑机的工作原理对获得所需要的结果非常关键。对大多数制品,正确的工艺控制来说,第一阶段结束到第二阶段压力设定点的时间应小于0.1秒。

不希望向第二阶段压力转变时出现任何下沉,细而尖的峰,摆动或缓缓滑进第二阶段的压力现象。下沉会引起流体前锋变得迟疑,造成欠保压或缺料。细峰或缓慢转变到第二阶段的压力将过度填充型腔,造成飞边。摆动常造成加工稳定性差。注塑压力的压力监控器图形与时间的对应关系可作为评估设备响应最好的方式。

浇口状态(密封或打开)

所有的制品在浇口密封状态下加工是不可能的事。对于一件具体的制品,须进行浇口密封试验并检测浇口密封加工的制品和浇口不密封加工的制品确定那种方式最好。这将可能出现浇口冻结时测试样品100%性能不好,浇口未冻结的制品100%通过检测,或者与之相反。通过简单的观察样品或工艺不能判断是怎么回事。进行浇口密封试验并测试样品才能找到答案。

设定保压时间

知道了是否应该保持浇口密封或打开能够帮助设定第二阶段的时间长度。如果需要浇口密封时间,那么为了工艺保持加工强度和稳定性,增加第二段或设定更长的浇口密封时间。这并不是一定需要增加周期时间,这是因为大多数环境下可以通过减少冷却时间或模具密闭时间来平衡。

如果浇口不密封对制品的性能有利,那么以所需要时间的一半开始让浇口冷却。由于正常的温度和工艺变化,最坏的可能情况是选择准确的浇口密封时间。然而生产制品时有时候需要让浇口密封,有时候相反,这就会生产前后不一致的产品。

相关联的方法是:如果加工过程浇口没有密封,那么对于前后一致的产品来说,周期时间的一致性变得非常关键。如果周期时间在浇口不密封的情况下变化,那么制品也会因为改变了型腔中聚合物的量而不同。称取制品的重量可检查这一点。

设置保压

找到正确的保压对于压实制品非常关键。第二阶段正确的压力应该位于获得良好Cpk(制程能力指数)制品所要求的产品参数范围内,并居于它的中心。由于保压是在浇口密封试验条件下设定,因此应该通过试验找到正确的第二阶段压实和保压值,从而定为制品加工参数范围的中心值。

首先,检查第一阶段的稳定性,并检查第一阶段结束后是否出现充模不足或制品收缩。检查过程:在第二阶段预留出时间并将保压降低到设备容许的低值,注意避免让保压或保压时间降低到零。如果第一阶段与预期的不同,那么保持第一阶段不变。如果第二阶段不采取措施,那么将导致第一阶段出错。

如果第一阶段稳定,那么开始增加保压。从低开始,对塑料来说也许只需要1000~2000psi的压力。每次提高保压时检查制品;以小幅度增量的方法提高保压,直到判断出制品的质量达到最佳的可接受的状态。生产一定数量的,质量需要初步测试的制品。贴上标签并收好。

现在继续提高保压,直至生产出现不可接受的飞边,推杆作用,粘附或其他可能造成损坏模具或制品的问题,或者有迹象表明加工不能运行在所设定的高压条件下。将压力降低到加工容许的最大值可容许安全,有效的生产。另外,加工一组用于初步质量检查的制品。贴上标识并收好。最后在刚刚所设定的压力范围中值生产一组制品。

取出所得到的三组制品进行质量控制操作,通过质量控制产生的数据确定哪组制品是不可接受或可接受的。有以下三个可能答案:

所有制品太大。这意味着故障,因为它表明计算型腔尺寸时使用了错误的收缩。如果它们超出了压力范围的高低极限值,那么任何工艺变化都很难能让制品尺寸达到所要求范围的中间。

所有制品太小。这依然不是好消息,但是至少是“模具安全”,这可以通过调节模具使制品达到要求范围内。另外,也很难通过改变工艺让制品回到要求的范围中心来。

制品有些太小,有些过大。现在你可以通过获得的数据建立拥有数据来确定最小DOE(实验设计)的上下限。在可接受的制品范围内,用第二阶段压力得实验确定制品要求范围得中心。这就是获得良好制程能力指数Cpk六西格玛品质的正确途径。

没有数据支持,使用25%,50%或75%注塑压力的手指法则也是行不通的。这一方法会表明有时需要低的保压,而有时也需要超过注塑压力的保压。唯一有效的法则是:获取数据,让制品来确定!

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