微孔注射成型加工技術的應用介紹

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2007-12-18 20:32:54點擊率：

20世紀90年代以來，電視機喇叭窗網(wǎng)與面框一體注射成型技術得到了越來越多的應用。傳統(tǒng)電視機的喇叭遮蓋方式采用安裝鐵窗網(wǎng)、貼帶孔PVC膜或貼尼龍布等方式，產(chǎn)品外觀整體效果不佳，而且經(jīng)長時間使用后，窗網(wǎng)區(qū)域可能出現(xiàn)銹蝕、脫落或破損等質(zhì)量問題。采用窗網(wǎng)一體注射成型后，電視機外觀整體效果得到了大幅度提高，同時也增加了結構設計的靈活性。
    微孔注射成型制品的特點是制品壁薄，上面分布有密集細小的通孔和盲孔，且分布面積較大。
    微孔注射成型模具的特點是在定模、動模上設置有鑲塊，鑲塊上有采用電火花加工出的排列密集的鋼針，模具制造精度要求高，加工難度大。
    由于微孔區(qū)域冷卻面積增加、填充阻力較大等原因，微孔注射成型的制品易出現(xiàn)缺料、拉白、拉裂、表面凹凸不平、燒焦等缺陷。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，因微孔區(qū)域缺料、拉裂、燒焦等缺陷造成報廢的制品，占所有廢品的30％以上，所以很有必要進一步探討高抗沖聚苯乙烯(HIPS)微孔注射成型技術。
    1 制品設計
  電視機喇叭窗網(wǎng)微孔一般分布于面框正面兩側(cè)，安裝喇叭的區(qū)域為通孔(區(qū)域1)，其它區(qū)域為盲孔(區(qū)域2)。微孔排列方式有菱形排列、正方形排列、長方形排列等。其孔徑約1mm，孔間距約1.7mm。
    微孔區(qū)域壁厚一般設計為1.5mm左右。如果壁厚設計太薄，模具填充阻力大，熔料前峰流速較慢，冷卻變粘的熔料進一步加大了充填阻力，終造成制品缺料。如果壁厚設計太厚，雖然缺料問題可以較好地解決，但是由于成型孔的鋼針變長，制品成型冷卻后微孔區(qū)域?qū)δ＞咪撫樀陌o力將大幅度增加，在開模及頂出制品時，通孔區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)拉白、拉裂等缺陷。
    制品通孔區(qū)域的背面應設計加強筋，其作用是：①增加制品微孔區(qū)域的強度；②在注射充填時發(fā)揮引流作用，可降低通孔區(qū)域的充填壓降，保證快速充模；③可以增加制品通孔區(qū)域?qū)幽５恼掣搅?，在開模時，能防止制品拉白、拉裂等缺陷。
    加強筋的設置方式與微孔的排列方式有關。菱形排列時可設置橫向和斜向加強筋；正方形及長方形排列時可設置橫向和縱向加強筋，并可根據(jù)孔間距不同，設置不同寬度的加強筋。
    2 模具設計
    2.1 模具鋼針的設計
    模具鋼針一般采用裝配鑲件的形式，盲孔區(qū)域的鋼針均設置在定模上，制品啟模時即脫開，鋼針直徑和長度根據(jù)制品設計要求而定。在電火花加工和裝配時，每根鋼針必須盡量保證垂直于開模方向，否則開模時會拉傷制品微孔，嚴重時甚至會拉裂制品。為方便脫模，鋼針的脫模斜度應為10°或更大。
    制品通孔區(qū)域的模具設計有兩種方法。
    (1)采用動、定模鋼針對碰成型通孔。即在定模、動模上設置鋼針，其長度均為成型孔深的一半左右，合模后鋼針對碰，從而在制品上成型通孔。采用鋼針對碰成型的形式對模具加工精度要求很高，一方面，動、定模鋼針對碰后不能出現(xiàn)大的錯位，另一方面要求在合模增壓后，對碰的鋼針恰好緊密接觸，如鋼針太短，動、定模鋼針不能對碰，將無法成型通孔；如鋼針太長，動、定模鋼針對碰時承受壓力過大而損壞，將導致制品脫模困難。
    (2)只在定模設置鋼針，單邊成型通孔和盲孔。此法要求在動模成型微孔的區(qū)域設置較密集或較深的加強筋，以保證制品在啟模時順利地從定模上脫開。其優(yōu)點是可以降低動模、定模的配合精度，缺點是由于微孔區(qū)域?qū)Χ５恼掣搅υ黾?，動模相應區(qū)域需更大的粘附力方能保證正常脫模，如果動模加強筋設置過少或過淺，將會出現(xiàn)制品拉白、拉裂等問題。
    2.2 模具排氣設計
    由于微孔注射成型極易出現(xiàn)困氣問題，所以排氣設計顯得極為重要。常用的排氣措施有：①鑲件材料選用燒結金屬。燒結金屬有微孔，在注射成型時，模內(nèi)空氣可以通過微孔順利排出模外。②設置排氣針。在困氣區(qū)域的動模上鉆孔，然后將截面類似十字梅花形的鋼針打入孔中，要求孔與針間有小于0.02mm的間距。排氣針的設置位置在試模時確定。③在分型面上設置排氣槽。④利用頂桿或鑲件與模具的配合間隙排氣。在試模時，通過改變各澆口的大小，將熔接線位置調(diào)整到模具頂桿或鑲件位置附近，可有效地解決排氣問題。
    2.3 澆口的設計
    微孔注射成型時，由于微孔區(qū)域鋼針排列緊密、冷卻面積大、充填阻力大，所以應適當擴大澆口及流道尺寸。但澆口尺寸過大，會使?jié)部诠袒瘯r間增加，當微孔注塑結合氣輔成型時，氣體會從澆口回串到料筒。另外，采用大澆口，充填時會降低澆口區(qū)域的剪切熱，從而降低模具內(nèi)熔料的整體溫度，影響熔料的填充能力。
    澆口應避免開設在離微孔較近的部位。因為微孔區(qū)域填充壓力損失較大，注塑壓力很難傳遞到制品其它區(qū)域，容易造成制品缺料。另外，如果采用很大的注塑壓力以克服缺料問題，還可能造成制品通孔區(qū)域堵料。一般地，通孔區(qū)域均在注塑階段充填完成。
    3 工藝參數(shù)的設定
    3.1 料筒溫度
    料溫是影響熔料流動性的重要因素。由于微孔區(qū)域填充阻力大，故需要較高料溫。針對HIPS而言，一般將料筒溫度設置為235-245℃。必須強調(diào)的是，有時料筒溫度與模內(nèi)料溫相差很大。由于注塑壓力大，模內(nèi)料溫會迅速升高，有可能造成塑料分解，從而影響制品質(zhì)量，所以在進行參數(shù)設置時，應保證模內(nèi)料溫低于塑料分解溫度。
    3.2 模具溫度
    模具溫度是影響微孔區(qū)域成型的關鍵因素之一。一般，較高的模溫有利于微孔的充填，而模溫不平衡將嚴重影響微孔的充填。如果微孔區(qū)域模溫太低，其它厚壁區(qū)域模溫太高，在充填過程中，微孔區(qū)域熔料將很快固化，即使增加后續(xù)填充壓力及射入量，也只能使更多的熔料流向厚壁區(qū)域，甚至出現(xiàn)在某些部位產(chǎn)生毛刺或脹模，而微孔區(qū)域仍然存在缺料現(xiàn)象。
    要保證模溫平衡，必須保證冷卻水路通暢、冷卻水質(zhì)優(yōu)良。在夏季，循環(huán)冷卻水極易變臟，水中含有大量砂土和鐵銹等絮狀物，容易將模具冷卻水路堵塞，造成模具熱交換變差，因此應定期更換冷卻水和清洗模具水路。
    3.3 鎖模力
    設置鎖模力可采用制品質(zhì)量恒定法。首先根據(jù)制品在分型面的投影面積大小，初設稍大的鎖模力，然后固定其它參數(shù)，逐步降低鎖模力直到制品件重發(fā)生突變?yōu)橹?，將此時的鎖模力數(shù)值乘以安全系數(shù)(一般為1.1-1.3)即為鎖模力設置值。如果鎖模力設置過大，容易造成微孔區(qū)域排氣不良，制品出現(xiàn)缺料、燒焦等缺陷。但鎖模力設置過小，可能出現(xiàn)動定模配合不良，從而導致微孔堵料、分型面出現(xiàn)飛邊等缺陷。
    3.4 預充填量
    由于電視機外殼成型普遍應用了氣體輔助成型技術和微孔注射成型技術，所以預充填量應大于90％，同時應保證微孔區(qū)域完全填充。如果注料完成時制品微孔區(qū)域缺料，則后續(xù)注氣將難以保證補充填。一方面，因為氣輔成型一般在注料完成后有1-3s的延遲時間，注氣時熔料流動性已經(jīng)變差；另一方面，因為注氣氣壓比注塑壓力低得多，難以推動微孔區(qū)域熔料流動。
    3.5 注射速率及注塑壓力
    復雜制品注射成型一般需采用多段注射速率和注塑壓力，微孔注射成型由于要解決排氣、冷卻、注塑壓力損失等問題，故一般采用多段注射速率和注塑壓力控制。
如果模具排氣良好，采用高的注塑壓力和注射速率，可以保證制品順利充填、熔合線熔接良好。有這樣一個例子，在試模階段，制品微孔區(qū)域曾在開模時被拉裂，反復修模，問題始終無法解決。經(jīng)進一步分析，其原因在于微孔區(qū)域的熔合線強度不夠，在開模時制品受強大的拉力而被拉裂。當提高注射階段的注塑壓力和注射速率后，此問題得到了解決。
    從工藝上解決微孔成型的排氣問題，可以通過設置多段注射速率和注塑壓力來達到。在料流經(jīng)過澆口后，采用高速中壓注塑，注射速率為0.82-0.92dm3／s，料流到達通孔附近區(qū)域時改用中速高壓注塑，注射速率為0.41-0.72dm3／s，這樣可以有效地防止熔料溫度降低過多，一段根據(jù)排氣需要采用低速中壓注塑，注射速率為0.05-0.31dm3／s。
    對于因模溫不平衡造成的缺料情況，在設置參數(shù)時，可在料流經(jīng)過澆口后，前段采用高速中壓注塑，料流從中段至接近于微孔區(qū)域時采用中速中壓注塑。理論上溫差越大，傳熱越快，所以適當延長注射時間可以平衡模內(nèi)料溫。一段采用較高的注射速率和壓力，以彌補料溫下降所帶

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