射出成型 | 9分钟阅读

提升成型工艺能力:五个基本支柱的作用,第2部分

每一种都有助于提高成型件的质量,并且必须在生产开始之前对其进行优化。
#最佳做法 #processingtips #scientificmolding

分享

Facebook分享图标 LinkedIn分享图标 Twitter分享图标 通过电子邮件共享图标 打印图标

这个由两部分组成的系列的第一部分(见五月号)讨论了工艺能力和压力-体积-温度(PVT)图的概念。零件的最佳包装将导致较小的变化,从而导致较高的加工能力(Cp)和加工能力指数(Cpk)。因此,每个阶段的目标应该是尝试达到最佳的零件重量。

达到最佳重量与灌装,包装和保管阶段有关,因此必须考虑所有相关因素。零件的温度在推出时也必须加以考虑,因为它与尺寸稳定性有关。

有五个有助于提高注塑件质量的支柱(图1)。在生产零件之前,必须考虑并优化每个零件。 Cp和Cpk是 成型工艺生产优质零件的能力。数字越高,成型可接受零件的机会就越大。—或被拒绝的机会降低。由于工艺开发和建立成型工艺是五个支柱中的最后一个,因此提高Cpk常常成为工艺工程师的负担。在五个支柱中每个支柱的每个阶段均应考虑实现所需的Cpk。

在填充阶段,模腔填充有熔融塑料。在包装阶段,将填充其他塑料以补偿收缩。挑战在于在冷却熔体达到其不流动温度之前添加塑料。如果零件包装不足并且型腔内部的塑料温度低于无流动温度,则没有压力会帮助包装其他塑料。在无流动温度以上,随着包装时间和压力的增加,零件重量也会增加。压力和时间越高,零件重量越高。 (部件可能并且将会包装得过多,这个主题将在以后的文章中进行讨论。)

在较高的零件重量下,腔体内的分子数量开始稳定,因此每次注射之间的差异减小。因此,这种变化的减少有助于提高处理能力。因此,目标应该是在不过度填充空腔的情况下实现最大填充。

证明在数据中(图2)。该实验使用两腔模具。用2000 psi和8000 psi的塑料模制30个零件 填料压力。称量30份,并计算范围。结果清楚地表明,较高的包装压力将减少零件重量的变化,这将反映在零件质量和尺寸上。

五个支柱

五个支柱中的每一个在实现减少差异的目标中都起着重要作用。注意,以下提到的因素不是唯一的因素。一旦模塑商了解了实现最佳包装的目标,他们必须研究实现该目标的方法。

让’看一下其中的一些:

零件设计:零件设计中的重要规则之一是具有一定的流动长度,该长度将使塑料具有足够的流动性,不仅可以流入填充的末端,而且还可以直到零件的所有填充都完成为止。对于每种材料,这是通过零件的长宽比(L / T)来定义的。薄壁通常会增加填充零件所需的压力,并且填充末端会受到影响。薄壁型材中可用的保压压力不一致,导致填充比容发生变化,进而导致零件尺寸逐次变化,从而降低了加工能力。要遵循的一项准则是,如果流动长度较长,则在灌装结束时不要具有过程能力所需的尺寸。在较薄的部分浇铸零件,然后尝试包装较厚的部分,也会在较厚的部分造成一致性问题。

材料:随着熔体填充到型腔中,它冷却并减小了体积。从收缩开始,这种收缩率必须保持一致,以实现加工能力。自然,与具有较低收缩值的材料相比,具有较高收缩值的材料将具有较大的变化。例如,PP的收缩率比ABS大,因为PP的收缩率可以是1.5%到2%或更大,而ABS的收缩率是0.7%到1.2%。填料也可以影响收缩率,通常会降低收缩率。因此,材料会影响工艺能力。

为了获得更高的处理能力,请选择收缩率较低的材料。考虑零件的尺寸也很重要。尺寸越大,收缩率的绝对值越大。如果给定的材料收缩1%,则总收缩量为1英寸。零件将为0.010英寸,但为10英寸。零件的总收缩为0.100英寸。10英寸的变化量。部分将高于1-in的变化。部分,因此可能处理能力较差。 (出于同样的原因,在微成型中控制尺寸非常容易,导致较高的Cp值)。

模具设计与制作:在此,浇口位置,通风量和冷却是影响过程能力的一些因素。请记住,在零件设计中,L / T比对于填充零件至关重要。浇口位置应确保零件的L / T不应接近材料的L / T极限,否则将导致一次注射之间不一致。在某些情况下,浇口位置的选择取决于零件的外观和/或模具成本的简单经济性,这可能导致较低的处理能力。最终客户应意识到这一点。

模具中的通风孔有助于将空气推出型腔,并用塑料代替。如果排气孔的数量和/或排气孔的深度和/或排气孔的数量不足,则空气不会以所需的速率从模具中流出,从而限制了塑料的流动。由于此限制,可能导致气穴,空隙,短射和燃烧。

一旦模塑商了解了实现最佳包装的目标,他们必须研究实现该目标的方法。

这又导致每次注射之间的填充不一致,从而导致处理能力降低。零件必须到达物料 ’喷射前的喷射温度。在低于脱模温度时,材料具有足够的机械性能,可以从模具中脱模而不会变形。但是树脂分子可能仍具有足够的能量来移动并稳定在其选择的位置,从而导致模后收缩。为了使零件均匀冷却(再次考虑翘曲)和有效的循环时间,必须有效地控制模具温度。因此,冷却管线的设计至关重要。

冷却线直径—零件与零件之间的距离—应确保在弹出零件时没有“hot spots”这将再次导致不一致的收缩和翘曲,从而影响工艺的一致性。冷却时间将取决于从腔中散热的速率。为了缩短循环时间,模塑商可以减少冷却时间。可以实现零件尺寸,但每次注射的变化可能很大,从而导致较低的加工能力。

射出成型机:熔体必须均匀且不会降解。枪管和螺杆在实现这一目标中起着重要作用。必须选择成型机机筒 这样塑料就可以在塑料内部停留足够长的时间,以使其熔化,但降解的时间不要太长。因此,桶的使用百分比不应太低或太高。

通常认为该百分比在低端为15到20,在高端为70到80。数量越少,降解的机会就越大,尤其是对于热敏树脂和/或周期较长的部件。

螺丝旋转产生的剪切力也必须最小化。剪切力越高,熔体均匀性问题就越多。所有这些问题将导致熔体稠度降低,从而导致加工能力下降。因此,机筒尺寸的选择很重要。该过程也必须不受压力的限制。

成型工艺:作为基本主题,零件的最佳包装将提供最佳的加工能力。以上四个因素有助于实现这一目标。过程工程师必须意识到,不要为了过程能力而牺牲零件尺寸。换句话说,底部填充的零件可能达到所需的尺寸,但可能没有良好的Cp值。

连接支柱

除了上述与五个支柱相关的原因外,还有其他几个共同的因素:

成型工艺窗口:这主要与零件设计,模具设计和模具制造有关。成型窗口越大,该工艺越坚固且功能越强。的 较小的加工窗口的主要原因是,零件开始在堆积压力下开始闪蒸,而堆积压力略高于仅用于包装的压力。这表明模具关闭可能不充分。也可能是因为零件中的某个部分太厚,需要模塑商使用过大的压力。如果机器吨位不足,则零件会闪动,然后再打包至最佳水平。因此,加工商将使用较低的包装压力,从而导致不一致。

限压工艺:这与材料选择,零件设计,模具设计或机器选择有关。受压力限制的过程将不允许足够的压力来填充和包装零件,从而导致不一致。 L / T极限低的材料可能会使过程压力受到限制。模塑商通常建议使用较低粘度的材料,以帮助他们在较低压力下更轻松地填充零件。零件设计中的薄截面也可以增加所需压力,从而使过程压力增大 有限。浇口的位置必须在一定范围内,以使塑料更容易流入填充物的末端,从而减少压力限制。有时在薄壁零件中,所需压力可能会超过30,000 psi塑性压力,因此必须选择具有更高压力承受能力的机器。

以上是要考虑的一些因素。这里还有一些其他因素未提及。重要的是要从整体角度审视每个项目,避免采用全面的工程方法。这将确保项目的成功。

在这项研究期间,在腔到腔的工艺能力之间进行了另一项有趣的观察。这将在以后的文章中讨论。


A关于作者苏哈斯·库尔卡尼(Suhas Kulkarni)是圣地亚哥Fimmtech的创始人兼总裁,这是一家专注于科学成型的注塑服务型公司。 Fimmtech开发了几种定制工具,可帮助模塑商开发稳健的工艺,其研讨会培训了数百人。 Kulkarni是Hanser Publications出版的《稳健的工艺开发和科学成型》一书的作者。联络电话:(760)525–9053; suhas@fimmtech.com; fimmtech.com.

相关内容