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怎樣用傳統(tǒng)設備實現(xiàn)薄壁注塑成型？
怎樣用傳統(tǒng)設備實現(xiàn)薄壁注塑成型？
在塑膠注射成型加工中，零件的壁厚是一個十分關鍵的參數(shù)，薄壁注塑件有很多好處，它降低零件的質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模，減速材料開支及縮短成型周期。但是，制造薄壁產(chǎn)品必須采用昂貴的高速注塑機，甚不劃算。究竟傳統(tǒng)注塑機可否勝任，下面就這個問題來進行分析。
首先要了解什么是薄壁注塑，一般意義上講，薄壁注塑是指一個有50cm2 表面積的注塑件上，其壁厚為1mm，這種級別的注塑可稱為薄壁注塑。
然而，傳統(tǒng)的注塑機往往不能適應薄壁注塑的要求。以一臺制作3mm壁厚零件的傳統(tǒng)注塑機為例：當熔化的熱塑性塑料的前沿部分流經(jīng)模具型腔時，它將會與溫度較低的型芯或型腔內(nèi)壁接觸，并形成一個固化的薄表皮。這種提前固化的表皮大致要占整個壁厚的20%，在這層表皮內(nèi)邊，注入的熔化材料仍在不斷地向前流動。顯然，如果零件的壁厚減少并達到壁厚的程度，其冷卻速度也會加快，從而導致上述固化表皮占整個壁厚的比例將會增加，也就是說，其后續(xù)流入型腔的熔融芯部將會縮小。相反，零件產(chǎn)生冷凝的時間間隔卻在縮短。這都給材料的繼續(xù)流動增加了難度，從而使得零件在冷凝之前實現(xiàn)填滿的要求變得更加困難。
為了攻克薄壁注塑的填充困難，通常要對注塑機進行特別的設計或改裝，如采用多通道注入口，施加高達241Pa的注射壓力和1000mm/s的注射速度。然而，這些做法將要花費相當可觀的資金。
那么，能否在傳統(tǒng)的未經(jīng)改裝的標準注塑機上，對某些工藝參數(shù)進行控制，以實現(xiàn)薄壁注塑的要求呢？
答案是肯定的，據(jù)報道，曾經(jīng)有人在一臺最大夾緊力為90kg，最大注射量為170g的傳統(tǒng)注塑機上做過這方面的實驗。在這臺機器上安置了具有一個扇形注入內(nèi)插件和一個注口，并有一個型腔的模具。該內(nèi)插件的長、厚比為140:1，型腔厚度為1mm。使用的塑料是LexanSP7602和Magnum9015.
在同一個模具型腔條件下，零件質(zhì)量的變化顯然與注塑過程熔化材料在型腔內(nèi)填滿的程度密切相關。據(jù)稱，對零件質(zhì)量變化的分析，其結果的可信度能高達95%。因此，該實驗就是從有關工藝參數(shù)與零件質(zhì)量的關系著手進行研究的。為此，在型腔里特別裝設了五個壓力
與溫度轉換器。一個數(shù)據(jù)控測系統(tǒng)在腔內(nèi)跟蹤壓力與溫度曲線。
該實驗采用了一個半分數(shù)因子設計，用來研究噴嘴溫度、模具溫度、冷卻時間、注射速度。據(jù)稱，這五個參數(shù)都能影響零件質(zhì)量。為了建立這些參數(shù)以確定它們對零件質(zhì)量的影響，采用了不同高低值的組合來進行注射成型。
對PC和ABS兩種材料進行了實驗。實驗條件是：各自的熔化溫度，標準的模具溫度和零件質(zhì)量、標準的零件張力強度和最高的許用注射速度。另外，兩種材料的相對粘度也都能在不同的剪切率下得到確立。
1、 實驗結果
(1) 將ABS材料由其熔化溫度260°升至280°時，其零件質(zhì)量會由6.6g增至7.4g，即有12%的增大；
(2) 對PC材料，將其熔化溫度由290°升至300°時，零件質(zhì)量即從7.3g增至8.9g，即增大了22%；
(3) 當模具溫度從80°升至90°時，PC和ABS兩種材料的零件質(zhì)量都有增大，但PC更為敏感，后者的零件質(zhì)量從8.4g增至8.8g，增長了4.8%；
(4) 熔化溫度和模具溫度的變化都會導致零件張力強度的改變，但熔化溫度的增高將會使強度下降，而模具溫度的升高則會使強度增加；
(5) 縮短冷卻時間和提高注射速度都會使PC材料的零件質(zhì)量得以增加，而ABS材料則不受這兩個參數(shù)的影響。
2、 結果分析
（1）對于PC材料而言，熔化溫度、模具溫度、冷卻時間和注射速度都是影響零件質(zhì)量的關鍵參數(shù)；而對ABS而言，影響其零件質(zhì)量的參數(shù)只是熔化溫度和模具溫度；
（2）熔化溫度的提高將使材料有更高的熱能，同事會導致材料黏度的降低，從而使得熔融材料更易于流動，其形成一個更長的流注長度，同時更加順暢的填滿型腔，但熔化溫度過高，將會促使材料退化和降級。所以，這一參數(shù)僅可再該材料允許的上限之內(nèi)被用來保證型腔的填滿。
（3）模具溫度的升高，會減少材料在型腔里的冷凝層，使熔融材料在型腔內(nèi)更易于流動，從而獲得更大的零件質(zhì)量和更換的表面質(zhì)量；
（4）更短的冷卻時間可使熔化材料在容器內(nèi)停留的時間更短，并減少退化的可能性。通常，減少壁厚50%將導致冷卻時間成4倍的減少。另外冷卻時間構成了約70%的成型周期，它的減少意味著生產(chǎn)效率的提高；
（5）機器注射量應盡可能達到最大值，因為這也使熔化材料在容器內(nèi)停留時間減少；
（6）增高注射速度，也會使熔化材料的相對黏度下降，這是由于剪切變得更薄時，產(chǎn)生假塑膠體。同時，這種剪切的加熱僅發(fā)生在不到一秒鐘的瞬間，這對于導致明顯的退化來說，是無足輕重的。
（7）注射速度的提高，雖然會使PC材料黏度下降并造成零件質(zhì)量的上升，但比起熔化溫度增高時零件質(zhì)量的增加要少得多。不過，由于它還能使材料更加不易退化，所以，提高注射速度還是有可取之處的；
（8）注塑速度的改變，對于ABS材料幾乎不會造成任何影響，這是由于此時它的相對黏度沒有產(chǎn)生明顯的下降；
通過在傳統(tǒng)注塑機條件下對一些工藝參數(shù)的變更，取得了零件質(zhì)量增加的效果。
這一結果實際上反映了塑料在熔化狀態(tài)下填滿1mm型腔能力的增加，也就是提高了薄壁成型的能力。
綜合實驗情況，在傳統(tǒng)注塑機螺桿上加工薄壁零件同樣是可以做到的，進行操作時，可以將其注射速度調(diào)整到所允許的的最高上限，在此基礎上，可以按照該材料所推薦的最高熔化溫度界限和模具最高溫度標準，盡可能的提高這兩個參數(shù)，這就是在傳統(tǒng)注塑機上，以低成本的選擇，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的薄壁注塑的主要對策.
