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標(biāo)題: 汽車研發(fā)注塑件工藝流程及參數(shù)解析! [打印本頁(yè)]

作者: 中國(guó)注塑網(wǎng) 時(shí)間: 2022-3-12 22:10
標(biāo)題: 汽車研發(fā)注塑件工藝流程及參數(shù)解析!

塑料化是當(dāng)今國(guó)際汽車制造業(yè)的一大發(fā)展趨勢(shì)，尤其內(nèi)外飾上大部分件都是塑料件。內(nèi)飾塑料件大致有儀表盤配件、座椅配件、地板配件、頂板配件、方向盤配件、車門內(nèi)飾件、后視鏡以及各種卡扣和固定件；外觀塑料件有前后車燈、進(jìn)氣格柵、擋泥板、倒車鏡。今天和大家一起聊聊注塑件的工藝流程及相關(guān)重要參數(shù)。
一
定義
注塑成型工藝是指將熔融的原料通過(guò)填充、保壓、冷卻、脫模等操作制作一定形狀的半成品件的工藝過(guò)程。
二
工藝流程
注塑工藝流程圖如下：
1 填充階段
填充是整個(gè)注塑循環(huán)過(guò)程中的第一步，時(shí)間從模具閉合開始注塑算起，到模具型腔填充到大約95%為止。理論上，填充時(shí)間越短，成型效率越高。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，成型時(shí)間（或注塑速度）要受到很多條件的制約。填充又可分為高速填充和低速填充。
1）高速填充
高速填充時(shí)剪切率較高，塑料由于剪切變稀的作用而存在粘度下降的情形，使整體流動(dòng)阻力降低；局部的粘滯加熱影響也會(huì)使固化層厚度變薄。因此在流動(dòng)控制階段，填充行為往往取決于待填充的體積大小。即在流動(dòng)控制階段，由于高速填充，熔體的剪切變稀效果往往很大，而薄壁的冷卻作用并不明顯，于是速率的效用占了上風(fēng)。
2）低速填充
熱傳導(dǎo)控制低速填充時(shí)，剪切率較低，局部粘度較高，流動(dòng)阻力較大。由于熱塑料補(bǔ)充速率較慢，流動(dòng)較為緩慢，使熱傳導(dǎo)效應(yīng)較為明顯，熱量迅速為冷模壁帶走。加上較少量的粘滯加熱現(xiàn)象，固化層厚度較厚，又進(jìn)一步增加壁部較薄處的流動(dòng)阻力。
2 保壓階段
保壓階段的作用是持續(xù)施加壓力，壓實(shí)熔體，增加塑料密度（增密），以補(bǔ)償塑料的收縮行為。在保壓過(guò)程中，由于模腔中已經(jīng)填滿塑料，背壓較高。在保壓壓實(shí)過(guò)程中，注塑機(jī)螺桿僅能慢慢地向前作微小移動(dòng)，塑料的流動(dòng)速度也較為緩慢，這時(shí)的流動(dòng)稱作保壓流動(dòng)。由于在保壓階段，塑料受模壁冷卻固化加快，熔體粘度增加也很快，因此模具型腔內(nèi)的阻力很大。在保壓的后期，材料密度持續(xù)增大，塑件也逐漸成型，保壓階段要一直持續(xù)到澆口固化封口為止，此時(shí)保壓階段的模腔壓力達(dá)到最高值。
在保壓階段，由于壓力相當(dāng)高，塑料呈現(xiàn)部分可壓縮特性。在壓力較高區(qū)域，塑料較為密實(shí)，密度較高；在壓力較低區(qū)域，塑料較為疏松，密度較低，因此造成密度分布隨位置及時(shí)間發(fā)生變化。保壓過(guò)程中塑料流速極低，流動(dòng)不再起主導(dǎo)作用，壓力為影響保壓過(guò)程的主要因素。
3 冷卻階段
在注塑成型模具中，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要。這是因?yàn)槌尚退芰现破分挥欣鋮s固化到一定剛性，脫模后才能避免塑料制品因受到外力而產(chǎn)生變形。由于冷卻時(shí)間占整個(gè)成型周期約70%～80%，因此設(shè)計(jì)良好的冷卻系統(tǒng)可以大幅縮短成型時(shí)間，提高注塑生產(chǎn)率，降低成本。設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)睦鋮s系統(tǒng)會(huì)使成型時(shí)間拉長(zhǎng)，增加成本；冷卻不均勻更會(huì)進(jìn)一步造成塑料制品的翹曲變形。由熔體進(jìn)入模具的熱量大體分兩部分散發(fā)，一部分有5%經(jīng)輻射、對(duì)流傳遞到大氣中，其余95%從熔體傳導(dǎo)到模具。塑料制品在模具中由于冷卻水管的作用，熱量由模腔中的塑料通過(guò)熱傳導(dǎo)經(jīng)模架傳至冷卻水管，再通過(guò)熱對(duì)流被冷卻液帶走。少數(shù)未被冷卻水帶走的熱量則繼續(xù)在模具中傳導(dǎo)，至接觸外界后散溢于空氣中。注塑成型的成型周期由合模時(shí)間、充填時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間及脫模時(shí)間組成。其中以冷卻時(shí)間所占比重最大，大約為70%～80%。因此冷卻時(shí)間將直接影響塑料制品成型周期長(zhǎng)短及產(chǎn)量大小。脫模階段塑料制品溫度應(yīng)冷卻至低于塑料制品的熱變形溫度，以防止塑料制品因殘余應(yīng)力導(dǎo)致的松弛現(xiàn)象或脫模外力所造成的翹曲及變形。
4 脫模階段
脫模是一個(gè)注塑成型循環(huán)中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。雖然制品已經(jīng)冷固成型，但脫模還是對(duì)制品的質(zhì)量有很重要的影響，脫模方式不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在脫模時(shí)受力不均，頂出時(shí)引起產(chǎn)品變形等缺陷。脫模的方式主要有兩種：頂桿脫模和脫料板脫模。設(shè)計(jì)模具時(shí)要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的脫模方式，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于選用頂桿脫模的模具，頂桿的設(shè)置應(yīng)盡量均勻，并且位置應(yīng)選在脫模阻力最大以及塑件強(qiáng)度和剛度最大的地方，以免塑件變形損壞。而脫料板則一般用于深腔薄壁容器以及不允許有推桿痕跡的透明制品的脫模，這種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是脫模力大且均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯的遺留痕跡。
三
重要參數(shù)
注塑相關(guān)的重要參數(shù)如下：
1 注塑壓力
注塑壓力是由注塑系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)提供的。液壓缸的壓力通過(guò)注塑機(jī)螺桿傳遞到塑料熔體上，塑料熔體在壓力的推動(dòng)下，經(jīng)注塑機(jī)的噴嘴進(jìn)入模具的豎流道（對(duì)于部分模具來(lái)說(shuō)也是主流道）、主流道、分流道，并經(jīng)澆口進(jìn)入模具型腔，這個(gè)過(guò)程即為注塑過(guò)程，或者稱之為填充過(guò)程。壓力的存在是為了克服熔體流動(dòng)過(guò)程中的阻力，或者反過(guò)來(lái)說(shuō)，流動(dòng)過(guò)程中存在的阻力需要注塑機(jī)的壓力來(lái)抵消，以保證填充過(guò)程順利進(jìn)行。在注塑過(guò)程中，注塑機(jī)噴嘴處的壓力最高，以克服熔體全程中的流動(dòng)阻力。其后，壓力沿著流動(dòng)長(zhǎng)度往熔體最前端波前處逐步降低，如果模腔內(nèi)部排氣良好，則熔體前端最后的壓力就是大氣壓。
響熔體填充壓力的因素很多，概括起來(lái)有3 類：
1）材料因素
如塑料的類型、粘度等；
2）結(jié)構(gòu)性因素
如澆注系統(tǒng)的類型、數(shù)目和位置，模具的型腔形狀以及制品的厚度等；
3）成型的工藝要素
2 注塑時(shí)間
這里的注塑時(shí)間是指塑料熔體充滿型腔所需要的時(shí)間，不包括模具開、合等輔助時(shí)間。盡管注塑時(shí)間很短，對(duì)于成型周期的影響也很小，但是注塑時(shí)間的調(diào)整對(duì)于澆口、流道和型
腔的壓力控制有著很大作用。合理的注塑時(shí)間有助于熔體理想填充，而且對(duì)于提高制品的表面質(zhì)量以及減小尺寸公差有著非常重要的意義。注塑時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷卻時(shí)間，大約為冷卻時(shí)間的1/10 ～1/15 ，這個(gè)規(guī)律可以作為預(yù)測(cè)塑件全部成型時(shí)間的依據(jù)。在作模流分析時(shí)，只有當(dāng)熔體完全是由螺桿旋轉(zhuǎn)推動(dòng)注滿型腔的情況下，分析結(jié)果中的注塑時(shí)間才等于工藝條件中設(shè)定的注塑時(shí)間。如果在型腔充滿前發(fā)生螺桿的保壓切換，那么分析結(jié)果將大于工藝條件的設(shè)定。
3 注塑溫度
注塑溫度是影響注塑壓力的重要因素。注塑機(jī)料筒有5～6 個(gè)加熱段，每種原料都有其合適的加工溫度（詳細(xì)的加工溫度可以參閱材料供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)）。注塑溫度必須控制在一定的范圍內(nèi)。溫度太低，熔料塑化不良，影響成型件的質(zhì)量，增加工藝難度；溫度太高，原料容易分解。在實(shí)際的注塑成型過(guò)程中，注塑溫度往往比料筒溫度高，高出的數(shù)值與注塑速率和材料的性能有關(guān)，最高可達(dá)30℃。這是由于熔料通過(guò)注料口時(shí)受到剪切而產(chǎn)生很高的熱量造成的。在作模流分析時(shí)可以通過(guò)兩種方式來(lái)補(bǔ)償這種差值，一種是設(shè)法測(cè)量熔料對(duì)空注塑時(shí)的溫度，另一種是建模時(shí)將射嘴也包含進(jìn)去。
4 保壓壓力與時(shí)間
在注塑過(guò)程將近結(jié)束時(shí)，螺桿停止旋轉(zhuǎn)，只是向前推進(jìn)，此時(shí)注塑進(jìn)入保壓階段。保壓過(guò)程中注塑機(jī)的噴嘴不斷向型腔補(bǔ)料，以填充由于制件收縮而空出的容積。如果型腔充滿后不進(jìn)行保壓，制件大約會(huì)收縮25%左右，特別是筋處由于收縮過(guò)大而形成收縮痕跡。保壓壓力一般為充填最大壓力的85%左右，當(dāng)然要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。
5 背壓
背壓是指螺桿反轉(zhuǎn)后退儲(chǔ)料時(shí)所需要克服的壓力。采用高背壓有利于色料的分散和塑料的融化，但卻同時(shí)延長(zhǎng)了螺桿回縮時(shí)間，降低了塑料纖維的長(zhǎng)度，增加了注塑機(jī)的壓力，因此背壓應(yīng)該低一些，一般不超過(guò)注塑壓力的20%。注塑泡沫塑料時(shí)，背壓應(yīng)該比氣體形成的壓力高，否則螺桿會(huì)被推出料筒。有些注塑機(jī)可以將背壓編程，以補(bǔ)償熔化期間螺桿長(zhǎng)度的縮減，這樣會(huì)降低輸入熱量，令溫度下降。不過(guò)由于這種變化的結(jié)果難以估計(jì)，故不易對(duì)機(jī)器作出相應(yīng)的調(diào)整。
四
結(jié)語(yǔ)
由于汽車輕量化、低能耗的發(fā)展要求，汽車零部件的材料構(gòu)成發(fā)生明顯的以塑代鋼的變化。從國(guó)內(nèi)外汽車塑料應(yīng)用的情況看，汽車塑料的用量已成為衡量汽車生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。
如果有朋友對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)感興趣，或者有業(yè)務(wù)需要開展

作者: admin 時(shí)間: 2022-3-12 23:40
不錯(cuò)不錯(cuò)，樓主您辛苦了。。。

作者: 注塑機(jī)廠家 時(shí)間: 2022-3-13 04:28
幫你頂下哈??！

作者: 注塑技術(shù)網(wǎng) 時(shí)間: 2022-3-13 17:59
我是個(gè)湊數(shù)的。。。

作者: 注塑網(wǎng) 時(shí)間: 2022-3-13 18:09
這是什么東東啊

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