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塑料模具设计教程_2-3压注成型原理及工艺特性

2014/11/14    作者:未知    来源:网络文摘    阅读:833

    压注成型又称传递成型,是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法,能成型外形复杂、薄壁或壁厚变化很大、带有精细嵌件的塑件。压注成型与压缩成型有许多共同之处,压注模与压缩模的型腔结构、脱模机构、成型零件的结构及计算方法、加热方式等也基本相同,两者最大的区别在于压注模有单独的加料室和浇注系统。

一 压注成型原理及特点

    压注成型原理如图2-3所示。压注成型时,将热固性塑料原料(和压缩成型时一样,塑料原料为粉料或预压成锭的坯料)装入闭合模具的加料室内,使其在加料室内受热塑化,如图2-3a所示;塑化后熔融的塑料在压柱压力的作用下,通过加料室底部的浇注系统进入闭合的型腔,如图2-3b所示;塑料在型腔内继续受热、受压而固化成型,最后打开模具取出塑件,如图2-3c所示。

塑料模具设计教程_2-3压注成型原理及工艺特性

图2-3  压注成型原理

塑料模具设计教程_2-3压注成型原理及工艺特性

    压注成型与压缩成型相比具有以下一些特点:

(1)成型周期短,生产效率高

    塑料在加料室首先被加热塑化,成型时塑料高速通过浇注系统被压入型腔,未完全塑化的塑料与高温的浇注系统相接触,使塑料升温快而均匀。同时,熔料在通过浇注系统的窄小部位时吸收摩擦热使温度进一步提高,有利于塑料制件在型腔内迅速硬化,从而缩短了硬化时间。压注成型的硬化时间只相当于压缩成型的1/3~l/5。

(2)塑件的尺寸精度高、表面质量好

    由于塑料受热均匀,交联硬化充分,因此改善了塑件的机械性能,使塑件的强度、力学性能、电性能都得以提高。塑件高度方向的尺寸精度较高,飞边很薄。

(3)可以成型带有细小嵌件、较深侧孔及较复杂的塑件

    由于塑料是以熔融状态压入型腔的,因此对细长型芯、嵌件等产生的挤压力比压缩模小。一般的压缩成型在垂直方向上成型的孔深不大于其直径的3倍,侧向孔深不大于其直径的1.5倍,而压注成型可成型孔深不大于直径10倍的通孔、不大于直径3倍的盲孔。

(4)消耗原材料较多

    由于存在浇注系统凝料,故塑料消耗比较多,这对小型塑件尤为突出。

(5)压注成型收缩率大于压缩成型收缩率

    一般酚醛塑料在压缩成型时的收缩率为0.8%,但压注成型时的收缩率则为0.9%~l%,而且收缩率具有方向性。这是由于物料在压力作用下的定向流动而引起的,因此影响塑件的精度,但对于用粉状填料填充的塑件则影响不大。

(6)压注模的结构比较复杂,工艺条件要求严格

    由于压注时熔料是通过浇注系统进入模具型腔成型的,因此压注模的结构比压缩模复杂,工艺条件要求严格,特别是成型压力较高(比压缩成型时的压力要大的多),而且操作比较麻烦,制造成本也大,因此,只有在用压缩成型无法达到要求时才用压注成型。

二 压注成型工艺

    压注成型工艺过程和压缩成型工艺过程基本相似,它们的主要区别在于压缩成型过程是先加料后闭模,而一般结构的压注模在压注成型时则要求先闭模后加料。

三 压注成型的工艺参数

    压注成型的主要工艺参数包括成型温度、成型压力和成型周期等,它们均与塑料品种、模具结构、塑件情况等因素有关。

1. 成型温度

    成型温度包括加料室内的物料温度和模具本身的温度。为了保证物料具有良好的流动性,料温必须适当地低于交联温度10~20℃。压注成型的模具温度通常要比压缩成型的模具温度低15~30℃,一般为130~190℃。由于塑料通过浇注系统时能从中获取一部分摩擦热,故加料室和模具的温度可稍低一些。

2. 成型压力

    成型压力指压力机通过压柱或柱塞对加料室熔体施加的压力。由于熔体通过浇注系统时有压力损失,所以压注成型时的成型压力一般为压缩成型时的2~3倍。酚醛塑料粉和氨基塑料的压注成型压力通常为50~80MPa,更高的压力可达100~200MPa;纤维填料的塑料为80~160MPa;环氧树脂、硅酮等低压封装塑料为2~10MPa。

3. 成型周期

    压注成型周期包括加料时间、充模时间、交联固化时间、脱模取件时间和清模时间等。压注成型的充模时间通常为5~50s,而固化时间取决于塑料品种、塑件的大小、形状、壁厚、预热条件和模具结构等,通常可取30~180s。

    压注成型要求塑料在未达到硬化温度以前应具有较大的流动性,而达到硬化温度后,又要具有较快的硬化速度。常用压注成型的材料有:酚醛塑料、三聚氰胺和环氧树脂等塑料。表2-6是酚醛塑料压注成型的主要工艺参数,其它部分热固性塑料压注成型的工艺参数见表2-7。

表2-6  酚醛塑料压注成型的主要工艺参数

              模  具

工艺参数

罐        式

柱  塞  式

未  预  热

高频预热

高频预热

预热温度/℃

100~110

100~110

成型压力/MPa

160

80~100

80~100

充模时间/min

4~5

1~1.5

0.25~0.33

固化时间/min

8

3

3

成型周期/min

12~13

4~4.5

3.5

表2-7  部分塑料压注成型的主要工艺参数

塑    料

填    料

成型温度/℃

成型压力/MPa

压 缩 率

成型收缩率/%

环氧双酚A塑料

玻璃纤维

138~193

7~34

3.0~7.0

0.001~0.008

矿物填料

121~193

0.7~21

2.0~3.0

0.001~0.002

环氧酚醛塑料

矿物和玻纤

121~193

1.7~21

 

0.004~0.008

矿物和玻纤

190~196

2~17.2

1.5~2.5

0.003~0.006

玻璃纤维

143~165

17~34

6~7

0.0002

三聚氰胺

纤维素

149

55~138

2.1~3.1

0.005~0.15

酚醛

织物和回收料

149~182

13.8~138

1.0~1.5

0.003~0.009

聚酯(BMC、TMC①)

玻璃纤维

138~160

 

0.004~0.005

聚酯(SMC、TMC)

导电护套料②

138~160

3.4~1.4

1.0

0.0002~0.001

聚酯(BMC)

导电护套料

138~160

 

0.0005~0.004

醇酸树脂

矿物质

160~182

13.8~138

1.8~2.5

0.003~0.010

聚酰亚胺

50%玻纤

199

20.7~69

 

0.002

脲醛塑料

α-纤维素

132~182

13.8~138

2.2~3.0

0.006~0.014

    注:①TMC指粘稠状模塑料;

    ②在聚酯中添加导电性填料和增强材料的电子材料,用于工业用护套料。

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