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注塑加工知識之注射壓縮成型
注射壓縮成型(injection compression moulding/icm)是傳統(tǒng)注塑成型的一種高級形式。它能增加注塑零件的流注長度/壁厚的比例;采用更小的鎖模力和注射壓力;減少材料內(nèi)應(yīng)力;以及提高加工生產(chǎn)率。注射壓縮成型適用于各種熱塑性工程塑膠制作的產(chǎn)品,如:大尺寸的曲面零件,薄壁、微型化零件,光學鏡片,以及有良好抗襲擊特性要求的零件。
注射壓縮成型的主要特點與傳統(tǒng)注塑過程相比較,注射壓縮成型的顯著特點是,其模具型腔空間可以按照不同要求自動調(diào)整。例如,它可以在材料未注入型腔前,使模具導向部分有所封閉,而型腔空間則擴大到零件完工壁厚的兩倍。另外,還可根據(jù)不同的操作方式,在材料注射期間或在注射完畢之后相應(yīng)控制型腔空間的大小,使之與注射過程相配合,讓聚合物保持適當?shù)氖軌籂顟B(tài),并達到補償材料收縮的效果。
根據(jù)注塑零件的幾何形狀、表面質(zhì)量要求、以及不同的注塑設(shè)備條件,有四種注射收縮防護司可供選擇。它們是:順序式;共動式;呼吸式和局部加壓?! ?nbsp;
順序式icm(seq-icm)順序式注射壓縮成型過程,其注射操作和模具型腔的推合是順序進行的。開始時,模具導引部分略有閉合,并有一個約為零件壁厚兩倍的型腔空間。而當樹脂注入模具型腔后,即推動模具活動部分直至完全閉合,并使聚合物在型腔內(nèi)受到壓縮。在此過程中,由于從完成注入到開始壓縮會有一個聚合物流動暫停和靜止的瞬間,其可能會在零件表面形成一個流線痕跡,其可見程度取決于聚合物材料的顏色,以及零件成型時的紋理結(jié)構(gòu)和材料種類。該種方式的操作過程??梢圆捎们鷹U式設(shè)備來進行這種icm。
共動式icm(sim-icm)
與順序式icm相同,共動式icm開始、時模具導引部分也是略有閉合的,不同的是在材料開始注入型腔的同時,模具即開始推合施壓。而擠料螺桿和模具型腔在共同運動期間,可能會有一個的s2或s2的延遲。由于聚合物流動前方一直保持著穩(wěn)定的流動狀態(tài),它不會出現(xiàn)如seq-icm過程的暫停和表面的流線痕跡。
由于上述兩種方式都在操作開始時留有較大的型腔空間,而在熔融聚合物注入型腔尚未遇到方向壓力之時,它可能因為重力作用而首先流入型腔的較低一側(cè),并可以能因暫時處于未承受壓力狀態(tài)而出現(xiàn)不希望有的泡沫。而且,零件壁厚越大,型腔空間也會越大,而流注長度的延長也會增加模具完全閉合的時間周期,這些都可能會使上述現(xiàn)象加劇。
呼吸式icm(breath-icm)
采用呼吸式icm,模具在注射開始時即處于完全閉合狀態(tài)。因此,聚合物一經(jīng)注入即會保持在受壓狀態(tài)。這就克服了前述兩種方式可能出現(xiàn)的潛在問題。在聚合物向型腔注入時,模具也逐漸拉開并形成較大的型腔空間,而型腔內(nèi)的聚合物即始終保持在一定壓力之下。而當材料接近滿型腔時,模具已開始反向推合,直至完全閉合,使聚合物進一步壓縮并達到零件所需求的完工厚度。 上述模具擴展型腔間的運動,可借助于射入型腔內(nèi)聚合物所傳出的注射壓力或預(yù)置的注塑機運動程序來實現(xiàn)。
局部加壓式icm(select-/com-icm)
采用局部加壓式或稱行壓式icm時,模具將完全處于閉合狀態(tài)。有一個內(nèi)置的行壓頭在聚合物注射時或注射完畢后,從型腔的某個局部位置壓向型腔,以使零件的較大實體部位局部受壓并被壓薄。這種局部加壓,可通過注塑設(shè)備或單獨的液壓裝置預(yù)設(shè)內(nèi)置行頭程序來進行控制。
注塑件與模具的設(shè)計
注射壓縮成型適于注塑有曲面外型的零件,如手提電腦外殼,小汽車尾門,汽車儀表板,以及較為平坦的汽車擋泥板等。 要選擇好被注零件的入口及流住通道位置,使之達到填充型腔的良好效果。一些商用注塑填充程序可用來探測推擠力和注射壓力。為塑膠制定的一些標準規(guī)則也可以利用,如加強肋/壁厚的厚度比例,以及一些組合技術(shù)等。
要注意使模具伸出的導向刃軌和導向芯部以及型腔。有嚴密的公差配合,以防聚合物滲漏溢出型腔。要有一個帶逆止開關(guān)的噴嘴,用以防止聚合物回流入注塑機。也可以在模具上安裝一個帶逆止閥的熱注噴頭代替上述噴嘴。
對于有通孔的零件,應(yīng)當使固定在模具一側(cè)的鎖釘穿入另一側(cè)模具并有良好的滑動配合,以防模具型腔運動迫使銷子松動或被卡死。另外,由于在icm注塑過程中,型腔壓力比傳統(tǒng)注塑時要低,所以模具結(jié)構(gòu)不必像傳統(tǒng)注塑時那樣堅實笨重。
注塑設(shè)備
由于icm的推擠力夾緊和送料螺桿的運動與傳統(tǒng)注塑的相應(yīng)操作有所不同,所以必須給注塑機增加一些軟件功能。為了獲得如sim-icm和breath-icm的模具與螺桿同時運動,液壓式注塑機的液流量必須提高。另外,在采用液壓主注塑設(shè)備用于seq-icm時,可以利用傳統(tǒng)注塑用于鎖模的液壓閥,來實現(xiàn)模具的推擠運動。
大多數(shù)液壓式注塑設(shè)備都可用于大型零件的注射壓縮成型。但對于型腔的閉合運動應(yīng)當使用預(yù)先編好的壓力程序來控制,否則將會遇到一些麻煩。
要注意保持模具型腔的運動是線性的,因為非線性的模具運動會出現(xiàn)聚合物流動的暫時效應(yīng),從而導致零件表面光澤出現(xiàn)異樣外貌。
由于icm能有比傳統(tǒng)注塑更長的流注長度和更低的鎖緊力與注射壓力,它可以使用比傳統(tǒng)注塑更小的設(shè)備來生產(chǎn)大型零件。
對noryl gtx964進行的試驗表明,在有相同壁厚和零件幾何外形條件下,icm要比采用傳統(tǒng)注塑減少百分之七十五的鎖模力,以及降低百分之三十的注射壓力。而對采用sim-icm制作車體嵌板的試驗則表明,當模具采用中央澆注道和零件壁厚為1.5mm時,其流注長度可比傳統(tǒng)注塑增長百分之二百。
另外,鎖模力的減少在很大程度上還取決于模具在何時閉合,鎖模得過快或者過于遲緩都會增加注射壓力和鎖模力。
注射壓縮成型已成功地應(yīng)用多年了,其操作也相對比較容易。只要有合適的設(shè)計規(guī)范,以及采用恰當?shù)牟牧虾凸に?,它完全可能適用現(xiàn)有的注塑設(shè)備加上對軟件進行某些調(diào)整來實現(xiàn)操作。
icm與傳統(tǒng)注塑相比,其優(yōu)勢在于有較大的流注長度壁厚比例;鎖模力和注射壓力可以減少,并在更小的注塑設(shè)備上制作大型零件;它還有較低的材料內(nèi)應(yīng)力,并在光的折射上獲得良好的效果,因此適于制作一些光學產(chǎn)品,如cds,dvss和眼用鏡片等。
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