怎样用传统设备实现薄壁注射成型？

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怎样用传统设备实现薄壁注射成型？

       在塑胶注射成型加工中，零件的壁厚是一个十分关键的参数。薄壁注塑件有很多好处
，它降低零件重量、生产规模、减少材料开支及缩短成型周期等，但是制造薄壁产品必须采用
昂贵的高速注塑机，甚不化算。究竟传统注塑机可否胜任，文为你详尽分析。

    甚么是薄壁注塑？一般的定义是在一个有50cm²表面积的注塑件，其壁厚为lmm。这
种级别则可称之为薄壁注塑零件。
    然而，传统的注塑机往往不能适应薄壁注塑的要求。以一台制作3mm壁厚零件的传统机器
为例，当熔化的热塑胶材料的前沿部份流经模具型腔时，它将会与温度较低的型芯或型腔内壁
接触，并形成一层固化的薄表皮。这种提前固的表皮大致要占整个壁厚的20%。
    在这层表皮内边，注入的熔化材料仍在不断地向前流动。显然，如果零件的薄壁减少并达
到“薄壁”的程度，其冷却速度也会加快，从而导致上述固化表皮占整个壁厚的比例将会增加
，也就是说，其后续流人型胶的熔融“芯部”将会缩小。相反，零件产生冷凝的时间间隔却在
缩短。这都给材料的继续流动增添了难度，从而使的零件在冷凝之前实现“填满”的要求变得
更加困难。
    为了克服内壁注塑的填充困难，通常要对注塑机进行特别的设计或改装，如采用多通道注
入口，施加高达241mpa的注射压力和1， 000mm／s的注入速度。然而，这些做法将要花费相当
可观的资金。
    能否在传统的未经改装的标准注塑机上，对某些工艺参数进行控制，以实现薄壁注塑的要
求呢？
    答案是肯定的。据报导，曾经有人在一台最大夹紧力为90公吨，最大注射量为170g的传统
机器上做过这方面的实验。在这台机器上安置了具有一个扇形注入口内插件和一个注口,并有
一个型腔的模具。该内插件的长／厚比为140:1,型腔厚度为lmm。使用的树脂是lexansp7602聚
碳酸酯和magunum9015。
    产品零件的重量,是唯一的可变输出值。在同一个模具型腔条件下，零件重量的变化，显
然与注塑过程熔化材料在型腔内“填满”的程度密切相关。据称，对零件重量变化的分析。其
结果的可信度能高达95％。因此该实验就是从有关工艺参数与零件重量的关系著手进行研究的
。为此，在型腔里特别装设了五个压力与温度转换器。一个数据探测系统在腔内跟踪压力与温
度曲线。
    该实验采用了一个半分数因子（halffractional factorial）设计，用来研究喷嘴温度，
模具温度,冷却时间，注射速度和夹持压力。据称，这五个参数都能影响零件之重量。为了建
立这些参数以确定它们对零件重量的影响，采用了不同高低值的组合（见下表），来进行注射
成型。

                            薄壁注塑研究的实验能数范围

        参  数
         聚碳酸酯
           abs

喷嘴温度(℃)
(290 - 300)
(260 - 280)

模具温度(℃)
(80 - 90)
(68 - 80)

冷却时间(s)
(40 - 50)
(25 - 35)

注射速度(mm/s
(203 - 272)
(229 - 272)

夹持压力(mpa)
(4.8 - 5.5)
(3.4 - 4.1)


      对pc和abs两种材料进行了实验。实验条件是：各自的熔化温度；标准的模具温度和零
件重量；标准的零件张力强度和最高的许用注射速度。另外两种材料的相对黏度也都能在不同
的剪切率下得到确立。
   
    实验结果如下：

    ●将abs材料由其熔化温度260℃升至280℃对其零件重量会由6.6g增至 7.4g，即有22％的
增大。
    ●对pc材料，当将共熔化温度由290℃升至300℃时零件重量即从7.3g增至8.9g，即增大了
22％。
    ●当模具温度从80℃升至90℃时，pc和abs两种材料的零件重量都有增大，但pc更为敏感
，后者的零件重量可从8.4g增至8.8g，增长了4.8％。
    ●熔化温度和模具温度的变化都会导致零件张力强度的改变。但熔化温度的增高将会使强
度下降，而模具温度的升高则会使强度增加。
    ●缩短冷却时间和提高注射速度都将使pc材料的零件重量得以增加，而abs材料则不受这
两个参数的影响。

    结果分析：

     ●对pc材料而言，熔化温度、模具温度、冷却时间和注射速度都是影响零件重量的关键
参数；而对于abs．影响其零件重量的参数只是熔化温度和模具温度。
     ●熔化温度的升高，将使材料有更高的热能，同时会导致熔融黏度的降低，从而使得熔
融材料更易于流动，其形成一个更长的流往长度，同时更加顺畅地填满型胶。但熔化温度过高
，将会促使材料退化和降级。所以，这一参数仅可在该树脂允许的上限之内被用来保证型胶的
填满。
    ●模具温度的升高，会减不树脂在型腔里的冷凝层，使熔融化材料在型腔内更易于流动，
从而获得更大的零件重量和更好的表面质量。
    ●更短的冷却时间，可使熔化材料在容器内停留的时间更短并减少了退化的可能性。据认
为，减少壁厚50％，将导致冷却时间成4倍地减少。另外，冷却时间构成了约70％的生产周期
，它的减少意味着生产效率的提高。
    ●机器注射量应尽可能达到最大值。因为这也帮助熔化材料在容器停留时间的减少。
    ●增高注射速度，也会使熔化材料的相对黏度下降，这是由于剪切变得更薄时，产生假塑
胶体（pseudoplastic）影响的结果。同时，这种剪切的加热，仅发生在不到一秒钟的瞬间，
这对于导致明显的退化来说，是无足轻重的。
    ●注射速度的提高，虽然会使pc材料黏度下降并造成零件重量的上升，但比起熔化温度增
高时零件重量的增加要少得多。不过，由于它还能使得材料更加不易退化，所以，提高注射速
度还是有它可取之处的。
    注射速度的改变，对于abs材料几乎不会造成任何影响，这是由于此时它的相对黏度没有
产生明显的下降的缘故。通过在传统注塑机条件下对一些工艺参数的变更，取得了零件重量增
加的效果。这一结果实际上反映了树脂在熔化状态下填满lmm型腔能力的增加也就是提高了薄
壁成型的能力。
    综合实验情况，在传统注塑机上加工薄壁零件同样是可以做得到的。进行操作时，可以将
其注射速度调整到所允许的最高界限，在此基础上，可以按照该材料所推荐的最高熔化温度界
限和模具最高温度标准，尽可能地提高这两个温度参数。这就是在传统注塑机上，以低成本的
选择，实现优质的薄壁注塑的主要对策。

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