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立式注塑机压力参数的设定

发布日期:2014/5/22 15:58:59


        随着我国各行各业的发展, 塑料制品的应用越来越普遍, 对其质量的要求也越来越高, 尤其对工业产品的要求更为严格。然而如何给客户提供高档、精密、能够满足各种功能甚至更有利于保护模具的工艺装备,目前在注塑机方面已经不是主要问题, 而其中决定优良性能实现的关键在于注塑机工艺参数的设定。特别是在加工精密、复杂塑料制品时注塑机的调校技术更为关键。
        为此, 笔者针对影响注塑机螺杆背压、注塑压力、保压压力和锁模力的重要因素及其设定方法作一简要介绍。
        1 背压当螺杆在转动时, 软化的塑料被推动经过止流阀而到达螺杆的前面。由于熔料不断地被推送向前, 在这一区域便产生了压力, 并作用于螺杆和止流阀, 把它们推后以便容纳更多的熔料, 螺杆退后的同时也把相连接的油压油缸的活塞推后, 油缸后室的压力油便经过油管回流到注塑机的油箱。若控制压力油的速度, 则油压油缸的后室将产生压力, 回流压力油的速度越大, 油缸内所产生的压力越大, 此压力称作背压。背压分熔料背压和螺杆/ 油路背压。通常所谓背压大都是螺杆背压。螺杆背压与熔料背压有着直接的关系, 与注塑机的构造(例如螺杆直径和油缸活塞的直径)有关。一般熔料背压约为螺杆背压的10 倍。表1 是推荐的一些热塑性塑料的熔料背压数值。
        2 注塑压力
        注塑压力必须设定足够, 它将决定注射速率和后来模具的填充情况。在最佳的注塑压力下, 注射周期的变化不应超过0.2 5 , 最好能控制在0.1 9内川。若注射周期超过0.1 。, 除了表明注塑压力不足外, 还有可能是熔料的均匀度不佳或注射速率的控制存在问题。
        2.1 止流间
        螺杆前面的止流阀也称回流阀, 它的作用是在注射阶段之前防止螺杆前端的熔料向后回流。为了达到止流阀恒定的封闭, 止流阀必须在螺杆复位后停留在相同的位置, 最佳的倒索行程应比止流阀实际关闭所需要的行程长0.5 ~, 倒索速度应是最高注射速度的20 % 一30 % 。
        2.2 压力
        油温度引起模具填充变化的原因之一是压力油的温度, 它可以直接影响注塑机的正常工作。应开车运转使油温上升正常后再生产, 要注意液压油经冷却器后的温度。理想油温应控制在30 一5 ℃ [ 2 ; 。
        2.3 浇口
        很多情况下注射速率的设定取决于浇口的大小和位置, 尤其是浇口的直径在0.5 一1.5 m m 时。当熔料以高速经过细小的浇口时, 熔料内便产生很大的剪切应力, 速度越高剪切应力越大, 这巨大的应力使熔料的温度急剧上升, 可能引起塑料的降解。如果把浇口的直径稍微加大, 剪切应力便可大为降低,制件上的缺陷也就可以避免。如把浇口的直径从0.8 m m 增大到0.9 m m , 则浇口面积增加0.134m 扩, 相当于增加了21.07 % 的面积。浇口增大后,缺料部分可被充满, 相应制件的表面质量也开始好转, 显然, 加大浇口直径有利于改善型腔的填充状态。
        2.4 注射速率
        注射速率是熔料进入型腔的线速度, 在注射的充填阶段必须控制熔料进入型腔的速度以适应制品原料和模具的特性。例如, 注射速率的设定应在制品、壁厚设计和塑料特性容许情况下尽量快些, 薄壁制件将需要极快的注射速率以确保制品饱满; 而厚壁制件则需要慢的注射速率以防止气穴和流痕的形成。注射时可以在不同的螺杆位置转换不同的注射速率, 以避免制件的外观缺陷, 如银纹、飞边、焦烧痕、熔接痕等, 并且控制熔料进入型腔的速度, 该速度可以影响制品的分子排列和内应力的产生程度,不同注射速率的控制被称为“ 多级注射” 。多级注射不仅可以改善成品的质量, 而且还可缩短注射周期10 % 一巧% , 注射速率和行程控制的使用可以分别获得熔料进人流道系统和型腔的最佳状况。多级注射速率的设定原则是在最佳状态时,注射周期的变化一般不大。若注射周期发生较大变化, 可能的原因有熔料均匀度不佳, 注塑压力不足,油压控制系统操作不当, 压力油不洁净、过滤系统发生问题, 多级注射速率的设定不正确等。
        3 保压压力
        保压压力是指型腔刚被注满时所采用的压力。其作用是供应型腔所需的剩余注射量及补偿由冷却而收缩的熔料容积, 使型腔内的熔料能在受压情况下冷却定型。这样, 制品的外观要求和尺寸公差才可得到保证。
        3.1 保压数值
        保压压力的范围一般是30 一70 MPa, 有时可高达90 一10 M Pa。影响实际使用保压压力的主要因素有加工塑料种类、流道和浇口设计、模具的操作温度、熔料的加工温度、制品的壁厚、制品的形状与复杂程度, 以及保压阶段需要提供的注射量百分比等。大体上, 保压压力的数值应是注塑压力的25 %一65 %, 生产薄壁制件时可能高达注塑压力的95 %一10 %。应使用的保压压力数值与注人型腔的剩余注射量成正比。剩余注射量越大, 则需要的保压压力越大, 生产出来的制品件重变化越大。螺杆垫料(生产一定件数制品需要的加料量) 的数值可以反映制品件重的变化, 很多注塑操作人员都利用螺杆垫料的数值来评价生产过程的稳定水平。保压时间是指螺杆在最前位置差不多停留不动的时间。保压时间与制件壁厚、注射速率、浇口设计、塑化程度及模具温度有关。另外, 注塑压力切换成保压压力时正确设定转压点和采用分段保压进行注塑生产也是至关重要的。过早转压则要利用保压压力把过多的熔料推进型腔, 这样很容易产生缺料; 若是保压太迟则制品会被压缩过大, 形成很多部位有飞边和内应力过高, 脱模不够稳定, 加大制品件重等; 分段保压可以较好改善只用单一的压力进行保压引起的制品缺陷。
        3.2 注射阶段注射量的测定
        应首先找出制品的最佳工艺参数, 并称量生产出来的制品件重, 假设此件重为Wo, 然后把注塑机的保压压力和保压时间设定为零, 这时型腔内注射量只与注射阶段有关, 所以这样制得的制品件重巩只与注射阶段的注射量有关。则注射阶段的注射量百分比= (矶/ 巩) x lo %。注射时进人型腔的注射量应是总件重的95 %一98 % 〔3 〕。若用多腔式模具时, 须确保各型腔的填充是平衡的。可以应用Z一Md d 等注塑模分析软件对多型腔注塑模浇注系统中的分流道和浇口尺寸进行平衡流动优化设计。
        4 锁模力
        锁模力是注塑机提供的把模具锁紧的力, 它可抵消熔料在型腔内所产生的开模力。很多注塑人员喜欢用最大的锁模力, 却很少考虑模具和注射量的大小及模具和制品的设计形式, 其实为了经济和技术上的需要, 在保证制品质量前提下, 应将锁模力调到所需最小值。这样, 一方面可以明显节省电能, 另一方面可以减少注塑机和模具的磨损程度, 有利于延长注塑机及模具的使用寿命, 同时模具的自然排气能力也可得到提高, 使模具的填充状态更加容易控制。设定最佳锁模力的程序是: ¹ 首先把注塑机的锁模力调到最高, 然后进行正常的全自动或半自动生产。º 分别称量三次制件的毛重并计算其平均值。» 把锁模力调低s t , 待生产情况稳定下来重复º , 找出毛重的平均值。¼再把锁模力调低s t , 并重复º 。½ 重复¼ , 直至毛重的平均值显著增加。¾把获得的数据列出, 绘制锁模力一制件毛重关系曲线。图1 是用A BS 生产拉伸哑铃型试样的制件件重一锁模力关系曲线。由图1 可知, 当锁模力从70t 减至4O t 时, 制件毛重数值开始增加, 其后再降低锁模力, 制件毛重数值更明显地增加了, 并产生飞边, 所以在生产稳定条件下的最佳锁模力便是4O t 。对于模具的安全防护, 目前主要采用低压试合模, 即采用将合模压力分级控制, 在移模终止前为低速低压, 仅当模具能完全贴合时才能升压锁紧达到所需锁模力。
        5 结语
        在注塑生产时, 注塑机压力关系到人身、设备安全及模具和注塑机的使用寿命, 同时它也是保证制品质量的一个先决条件。因此利用注塑机调校技术对每一注塑过程的工艺进行优化, 从而使注塑机、模具、塑料组合的最高效力能够发挥也就成为最关键的生产要素。生产过程的稳定水平可以通过以下现象来考察: 第一, 注射周期变化应不超过0.2 5 , 最好能控制在0.1 5 内; 第二, 利用螺杆垫料数值变化反映的件重应较稳定。

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