塑料收縮率的確定

設計塑料模時,確定了模具結構之後即可對模具的各部分進行詳細設計,即確定各模板和零件的尺寸,型腔和型芯尺寸等。這時將涉及有關材料收縮率等主要的設計參數。因而只有具體地掌握成形塑料的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸。即使所選模具結構正確,但所用參數不當,就不可能生產出品質合格的塑件。

塑料收縮率的確定

塑料收縮率及其影響因素

熱塑性塑料的特性是在加熱後膨脹,冷卻後收縮,當然加壓以後體積也將縮小。 在注塑成形過程中,首先將熔融塑料注射入模具型腔內,充填結束後熔料冷卻固化,從模具中取出塑件時即出現收縮,此收縮稱為成形收縮。塑件從模具取出到穩定這一段時間內,尺寸仍會出現微小的變化,一種變化是繼續收縮,此收縮稱為後收縮。另一種變化是某些吸溼性塑料因吸溼而出現膨脹。例如尼龍610含水量為3%時,尺寸增加量為2%;玻璃纖維增強尼龍66的含水量為40%時尺寸增加量為0.3%。但其中起主要作用的是成形收縮。 目前確定各種塑料收縮率(成形收縮+後收縮)的方法,一般都推薦德國國家標準中DIN16901的規定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成形後放置24小時,在溫度為23℃,相對溼度為50±5%條件下測量出的相應塑件尺寸之差算出。

收縮率S由下式表示: S={(D-M)/D}×100%(1)

其中:S-收縮率; D-模具尺寸; M-塑件尺寸。

如果按已知塑件尺寸和材料收縮率計算模具型腔則為 D=M/(1-S) 在模具設計中為了簡化計算,一般使用下式求模具尺寸:

D=M+MS(2)

如果需實施較為精確的計算,則應用下式: D=M+MS+MS2(3)

但在確定收縮率時,由於實際的收縮率要受眾多因素的影響也只能使用近似值,因而用式(2)計算型腔尺寸也基本上滿足要求。在製造模具時,型腔則按照下偏差加工,型芯則按上偏差加工,便於必要時可作適當的修整。

難於精確確定收縮率的主要原因,首先是因各種塑料的收縮率不是一個定值,而是一個範圍。因為不同工廠生產的同種材料的收縮率不相同,即使是一個工廠生產的不同批號同種材料的收縮率也不一樣。因而各廠只能為用戶提供該廠所生產塑料的收縮率範圍。其次,在成形過程中的實際收縮率還受到塑件形狀,模具結構和成形條件等因素的影響。下面對這些因素的影響作一介紹。

塑料收縮率的確定

塑件形狀

對於成形件壁厚來說,一般由於厚壁的冷卻時間較長,因而收縮率也較大,如圖1所示。 對一般塑件來說,當熔料流動方向L尺寸與垂直於熔料流方向W尺寸的差異較大時,則收縮率差異也較大。 從熔料流動距離來看,遠離澆口部分的壓力損失大,因而該處的收縮率也比靠近澆口部位大。 因加強筋、孔、凸臺和雕刻等形狀具有收縮抗力,因而這些部位的收縮率較小。

模具結構

澆口形式對收縮率也有影響。用小澆口時,因保壓結束之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷卻迴路結構也是模具設計中的一個關鍵。冷卻迴路設計得不適當,則因塑件各處溫度不均衡而產生收縮差,其結果是使塑件尺寸超差或變形。在薄壁部分,模具溫度分佈對收縮率的影響則更為明顯。

塑料收縮率的確定

成形條件

料筒溫度:料筒溫度(塑料溫度)較高時,壓力傳遞較好而使收縮力減小。但用小澆口時,因澆口固化早而使收縮率仍較大。對於厚壁塑件來說,即使料筒溫度較高,其收縮仍較大。

補料:在成形條件中,儘量減少補料以使塑件尺寸保持穩定。但補料不足則無法保持壓力,也會使收縮率增大。

注射壓力:注射壓力是對收縮率影響較大的因素,特別是充填結束後的保壓頁號335壓力。在一般情況下,壓力較大的時因材料的密度大,收縮率就較小。

注射速度:注射速度對收縮率的影響較小。但對於薄壁塑件或澆口非常小,以及使用強化材料時,注射速度加快則收縮率小。

模具溫度:通常模具溫度較高時收縮率也較大。但對於薄壁塑件,模具溫度高則熔料的流動阻抗小,*]而收縮率反而較小。

成形週期:成形週期與收縮率無直接關係。但需注意,當加快成形週期時,模具溫度、熔料溫度等必然也發生變化,從而也影響收縮率的變化。在作材料試驗時,應按照由所需產量決定的成形週期進行成形,並對塑件尺寸進行檢驗。用此模具進行塑料收縮率試驗的實例如下。 注射機:鎖模力70t 螺桿直徑Φ35mm 螺桿轉速80rpm 成形條件:最高注射壓力178MPa 料筒溫度230(225-230-220-210)℃ 240(235-240-230-220)℃ 250(245-250-240-230)℃ 260(225-260-250-240)℃ 注射速度57cm3/s 注射時間0.44~0.52s 保壓時間6.0s 冷卻時間15.0s。


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