注塑工藝 04-04 控制產品質量以及內應力_rec

兩個由相同塑料、相同模具和相同注塑機製造的塑膠零件。 一個是良品，一個是不良品。原因在於每一個塑膠零件的品質 由模腔內的塑性條件決定。你已經了解到，實際上存在著 成型過程中僅有四個基本變數。對於任何模具而言，這些就是唯一的條件。 塑膠了解。塑膠溫度、塑膠流量、塑膠壓力以及塑膠 冷卻速率。正是這四個條件決定了成型零件的性能。 機器與模具控制的唯一目的，是讓您能夠開發出 最佳的四種塑膠成型條件對於模製零件。以下是一個典型的模製零件。 閘區的壓力高於遠端。此較高的壓力導致內部 此區域的應力會影響零件的強度和收縮率。應力將更大，而收縮量則會更小。 在澆口一端的收縮比遠端更嚴重。如果我們能觀察一個橫截面的話 典型的零件中，我們會看到該零件具有取向與非取向分子的多層結構。分子 在外層，分子在流動過程中呈現取向狀態。內部則存在一個分子未取向的核心區域。 此未取向層的厚度取決於零件的厚度，較薄的零件其厚度較小。 無方向性核心。非常薄的零件可能根本沒有無方向性核心。該零件將呈現各向異性。 在流向方向上非常強，在其他方向上則非常弱。就像這種聚苯乙烯一樣。 一次性杯，我們將檢視成型過程中的步驟，以了解零件結構的實際情況 已開發完成。塑料在料筒內熔化，然後通過流道和澆口流動。 然後將壓力或填充物進一步壓入每個型腔中，使更多塑膠進入型腔。 每1,000磅每平方英寸或68巴約為百分之零點五。閘門凍結可使塑料保留在型腔內。 起初，由於包裝和分子取向的關係，內部可能產生較高的應力。 隨著冷卻過程的進行，部分應力和取向會衰減，但部分則會被鎖定。 保留。這種保留的取向和應力會影響零件的收縮率和強度。我們正在 從頭開始檢視四種塑膠加工變數對零件結構的影響。 熔融溫度。熔融溫度影響塑膠的流動能力以及壓力損失。 在流動過程中，以及分子之間的空間。維持恆定的熔融溫度至關重要。 如何測量熔融溫度？這是一種溫度測量儀器，稱為輻射溫度計。 這是感測針。這是我們推薦的方法。在維持循環時間的同時 將針頭插入機器中的塑料熔體排氣射出處，並攪動針頭。 並記錄顯示的最高溫度。每次重新檢查熔融溫度時，請使用相同的方法。 程序。將熔融溫度設定在製造商推薦的範圍內非常重要。 樹脂供應商。當出現成型問題時，熔融溫度是首先要檢查的項目之一。 熔融溫度如何影響分子取向的程度？ 靠近模具的分子會迅速冷卻，無論熔融溫度為何。 然而，距離更遠的分子會在較高的熔融溫度下冷卻得更慢。 因此，這些取向分子有更多時間鬆弛，導致取向程度降低。 較低的熔融溫度會產生相反的效果。會鎖住更多的取向。因此，如果你的零件 若取向過高，可能沿流動方向產生裂紋。提高熔體溫度 其中一個選項是幫助解決問題的方法。冷卻速率如何影響取向？ 在成型零件中，冷卻速率主要由模具溫度控制。模具溫度較低時， 溫度降低會使塑料冷卻得更快，這使得分子沒有足夠的時間釋放其內能。 取向。分子取向程度更高，特別是在表面附近的取向更為固定。 零件三国將具有更大的方向性特性差異。較高的模具溫度會降低 分子取向降低，方向性特性差異亦隨之減少。對於產生裂紋的零件而言 流動方向，提高模具溫度通常可以解決此問題。最重要的效果是 分子取向與塑性流動速率有關。現代的成型機均配備控制裝置。 調整腔體填充速率。這是一種具有五個填充步驟的填充速率控制。 快速填充窩洞會導致更高的取向，因為在填充過程中，更多的分子會排列整齊。 流量很高。較慢的填充速率通常會降低取向度。例外情況是零件 很薄。如果塑料流动缓慢，塑料在流动過程中會冷卻，即使存在取向。 發展較少，大多數被鎖住。以控制分子取向的數量 在成型零件中，成型機可調整填充速率、熔融溫度或模溫。 分子取向是一種可與被拉伸的彈簧相類比的應力。 冷卻過程中，分子會部分鬆弛，但並非全部。另一種應力是 分子之間的應力，由排列方式和冷卻過程的變化所引起的內應力。 這種應力會導致成型零件產生收縮、變形和脆化。在外觀上， 分子處於壓縮狀態。它們彼此之間的距離比它們自然傾向的要近。 裡面，他們處於緊張狀態。他們之間的距離比他們願意的要遠。模製器發生了變化。 這些應力水平在他改變成型條件時的變化。我們將展示其發展過程。 使用這個簡單的窩洞來進行內部應力測試。這裡有一個已經填充好的窩洞。 我們使用藍色來表示填充所引起的微小壓縮。然後， 包裝導致更大的壓縮，表現為較深的藍色。靠近模腔壁的塑膠 冷卻時，分子彼此被壓縮而凍結。 冷卻會降低塑性壓力，因此內部尚未凍結的分子 承受的壓縮較小。它們可以開始彼此分離。隨著冷卻持續進行，壓力逐漸降低， 因此，零件內部的壓縮應力越來越小。在這裡，分子是 既不受拉力也不受壓力。它們之間的距離正好是它們想要的距離。 但內部的塑膠仍處於高溫狀態。隨著冷卻持續進行，壓力下降到極低的程度。 分子之間的距離變得過大。塑料處於張力狀態。分子試圖回復原狀。 拉得更近。零件内部深处分子之间的張力應力可能會變得 非常高。正是這種內部應力導致成型零件收縮，使其尺寸小於原始尺寸。 孔洞尺寸。拉伸與壓縮應力的變化是導致尺寸變化的主要原因。 成型零件中的物理性質變化。在較厚的區域，這些是冷卻最後完成的部分， 內部的拉伸力可能大到形成真空，進而產生空洞。 或者，內部的拉伸應力可能導致牆壁塌陷，進而產生凹痕。內部 成型所產生的應力，加上使用過程中的外部應力，也可能導致 即使計算顯示它們不應損壞，某些零件仍會破裂。例如，某個零件可能經過鑄造 一種抗拉強度為5,000 psi的塑膠。但如果內部成型時 當應力為 2,000 psi 時，剩餘強度僅有 3,000 psi。該零件將在 3,000 psi 時失效。 psi，而不是5,000。在成型過程中，成型工可以輕易改變內部應力，因此， 零件的品質，僅透過改變成型條件即可實現。了解這一點至關重要。 這些效應。若提高腔體壓力，壓縮應力會增大，而 拉應力減小。注意壓縮區域變厚，而拉伸區域變薄。 對模具製造者而言，這表示更高的型腔壓力會導致整體零件收縮量減少。 較小的凹陷痕跡和較少的空洞，因為拉伸應力較高 這會導致這些效果。如果腔體壓力降低，壓縮應力也會減小。 且拉伸應力更大。零件將產生更多收縮及凹痕。 以及更大的空洞。你可以看出，控制型腔壓力以消除成型缺陷的重要性。 問題。我們將探討冷卻速率如何影響成型零件的內部應力。 如果我們減慢冷卻速率，也就是提高模具溫度，分子將有更多 是時候調整它們之間的距離了。外側的壓縮應力較小。 且零件內部的拉伸應力更小。零件的尺寸將更加穩定。 成型後收縮較少，內部應力也較小。較低的模具溫度，也就是 更快的冷卻會產生相反的效果。靠近壁面的分子會在較高的溫度下凍結。 壓應力。內部的分子凍結得過於分開。拉應力因而增加。 因此，快速冷卻會導致更高的應力，包括壓縮應力和拉伸應力。這些部位也會 維度穩定性較差，模後收縮率較高，內部應力也較大。 大多數零件都有壁面和加強肋，因此模具的芯模半邊通常會有較多的塑料。 因此，模具工經常必須且應該設定不同的溫度或不同的冷卻液 將兩半的流量率相加，以獲得合理的循環時間。通常情況下，模芯半邊需要更多的流量。 冷卻速度比腔體一半還要快。這些零件很可能內部應力分布不均。 因為要均勻冷卻所有塑膠非常困難。然而，我們並未看到變形。 由於其形狀、壁面及肋骨具有抗變形的特性。在平坦零件上，不均勻冷卻的影響 顯而易見。冷卻速率的任何差異都會使應力模式偏向一方或另一方。 在這種情況下，下側冷卻得更快，因此下側承受了更大的壓縮應力。 側面較低，上側較高。這也導致拉應力的位置發生移動，如圖所示。因此， 整個應力模式被移離中心。某一側冷卻較快，導致應力偏移。 因此，另一側會承受更大的拉應力，這將導致更大的收縮。 在承受最大拉伸應力的一側。該部分會如圖所示發生變形。塑膠零件總是試圖 向冷卻最慢的一側扭曲。可以這樣想：塑膠零件會朝冷卻最慢的那一邊產生變形。 模具的較暖半部分。你們之前看到的這些塑膠零件具有垂直壁，可增強結構強度。 抗扭曲的部分。但內部應力依然存在，試圖導致扭曲和尺寸變化。 變更。內部應力的影響在平坦零件以及短型零件上最為明顯。 垂直的牆壁。要如何測量內部應力？一個簡單的測試方法是觀察透明塑膠 在交叉偏振鏡片下的零件。此透明聚苯乙烯零件上呈現出強烈的色彩圖案。 標示高應力區域。例如，靠近閘門附近的顏色圖案系列 顯示出高應力水平。另一種方法是破壞性測試，將零件加熱至其以上溫度。 觀察變形區域的耐熱變形溫度。有許多實際應用上的原因。 讓模具工了解內部應力產生的原因。變形、尺寸變化， 凹陷和空洞皆由模塑零件內部的應力所引起。另一個原因則是 影響內部應力的四個基本塑膠加工條件是熔融溫度。 較高的熔融溫度需要更長的時間來冷卻模具中的塑料。 內部應力和分子取向均降低。較低的熔融溫度 提高取向度並增加應力。熔體溫度與模具溫度的影響類似。 但減少壓力始終需要延長循環時間。