隨著我國各行各業(yè)的發(fā)展, 塑料制品的應(yīng)用越來越普遍, 對其質(zhì)量的要求也越來越高, 尤其對工業(yè)產(chǎn)品的要求更為嚴(yán)格。然而如何給客戶提供高檔、精密、能夠滿足各種功能甚至更有利于保護(hù)模具的工藝裝備,目前在注塑機(jī)方面已經(jīng)不是主要問題, 而其中決定優(yōu)良性能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于注塑機(jī)工藝參數(shù)的設(shè)定。特別是在加工精密、復(fù)雜塑料制品時(shí)注塑機(jī)的調(diào)校技術(shù)更為關(guān)鍵。
 

        為此, 筆者針對影響注塑機(jī)螺桿背壓、注塑壓力、保壓壓力和鎖模力的重要因素及其設(shè)定方法作一簡要介紹。
 

        1 背壓當(dāng)螺桿在轉(zhuǎn)動時(shí), 軟化的塑料被推動經(jīng)過止流閥而到達(dá)螺桿的前面。
         由于熔料不斷地被推送向前, 在這一區(qū)域便產(chǎn)生了壓力, 并作用于螺桿和止流閥, 把它們推后以便容納更多的熔料, 螺桿退后的同時(shí)也把相連接的油壓油缸的活塞推后, 油缸后室的壓力油便經(jīng)過油管回流到注塑機(jī)的油箱。若控制壓力油的速度, 則油壓油缸的后室將產(chǎn)生壓力, 回流壓力油的速度越大, 油缸內(nèi)所產(chǎn)生的壓力越大, 此壓力稱作背壓。背壓分熔料背壓和螺桿/ 油路背壓。通常所謂背壓大都是螺桿背壓。螺桿背壓與熔料背壓有著直接的關(guān)系, 與注塑機(jī)的構(gòu)造(例如螺桿直徑和油缸活塞的直徑)有關(guān)。一般熔料背壓約為螺桿背壓的10 倍。表1 是推薦的一些熱塑性塑料的熔料背壓數(shù)值。
 

        2 注塑壓力

        注塑壓力必須設(shè)定足夠, 它將決定注射速率和后來模具的填充情況。在最佳的注塑壓力下, 注射周期的變化不應(yīng)超過0.2 5 , 最好能控制在0.1 9內(nèi)川。若注射周期超過0.1 。, 除了表明注塑壓力不足外, 還有可能是熔料的均勻度不佳或注射速率的控制存在問題。
 

        2.1 止流間

        螺桿前面的止流閥也稱回流閥, 它的作用是在注射階段之前防止螺桿前端的熔料向后回流。為了達(dá)到止流閥恒定的封閉, 止流閥必須在螺桿復(fù)位后停留在相同的位置, 最佳的倒索行程應(yīng)比止流閥實(shí)際關(guān)閉所需要的行程長0.5 ~, 倒索速度應(yīng)是最高注射速度的20 % 一30 % 。

        2.2 壓力

        油溫度引起模具填充變化的原因之一是壓力油的溫度, 它可以直接影響注塑機(jī)的正常工作。應(yīng)開車運(yùn)轉(zhuǎn)使油溫上升正常后再生產(chǎn), 要注意液壓油經(jīng)冷卻器后的溫度。理想油溫應(yīng)控制在30 一5 ℃ [ 2 ; 。

        2.3 澆口

        很多情況下注射速率的設(shè)定取決于澆口的大小和位置, 尤其是澆口的直徑在0.5 一1.5 m m 時(shí)。當(dāng)熔料以高速經(jīng)過細(xì)小的澆口時(shí), 熔料內(nèi)便產(chǎn)生很大的剪切應(yīng)力, 速度越高剪切應(yīng)力越大, 這巨大的應(yīng)力使熔料的溫度急劇上升, 可能引起塑料的降解。如果把澆口的直徑稍微加大, 剪切應(yīng)力便可大為降低,制件上的缺陷也就可以避免。如把澆口的直徑從0.8 m m 增大到0.9 m m , 則澆口面積增加0.134m 擴(kuò), 相當(dāng)于增加了21.07 % 的面積。澆口增大后,缺料部分可被充滿, 相應(yīng)制件的表面質(zhì)量也開始好轉(zhuǎn), 顯然, 加大澆口直徑有利于改善型腔的填充狀態(tài)。

        2.4 注射速率

        注射速率是熔料進(jìn)入型腔的線速度, 在注射的充填階段必須控制熔料進(jìn)入型腔的速度以適應(yīng)制品原料和模具的特性。例如, 注射速率的設(shè)定應(yīng)在制品、壁厚設(shè)計(jì)和塑料特性容許情況下盡量快些, 薄壁制件將需要極快的注射速率以確保制品飽滿; 而厚壁制件則需要慢的注射速率以防止氣穴和流痕的形成。注射時(shí)可以在不同的螺桿位置轉(zhuǎn)換不同的注射速率, 以避免制件的外觀缺陷, 如銀紋、飛邊、焦燒痕、熔接痕等, 并且控制熔料進(jìn)入型腔的速度, 該速度可以影響制品的分子排列和內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生程度,不同注射速率的控制被稱為“ 多級注射” 。多級注射不僅可以改善成品的質(zhì)量, 而且還可縮短注射周期10 % 一巧% , 注射速率和行程控制的使用可以分別獲得熔料進(jìn)人流道系統(tǒng)和型腔的最佳狀況。多級注射速率的設(shè)定原則是在最佳狀態(tài)時(shí),注射周期的變化一般不大。若注射周期發(fā)生較大變化, 可能的原因有熔料均勻度不佳, 注塑壓力不足,油壓控制系統(tǒng)操作不當(dāng), 壓力油不潔凈、過濾系統(tǒng)發(fā)生問題, 多級注射速率的設(shè)定不正確等。
 

        3 保壓壓力

        保壓壓力是指型腔剛被注滿時(shí)所采用的壓力。其作用是供應(yīng)型腔所需的剩余注射量及補(bǔ)償由冷卻而收縮的熔料容積, 使型腔內(nèi)的熔料能在受壓情況下冷卻定型。這樣, 制品的外觀要求和尺寸公差才可得到保證。

        3.1 保壓數(shù)值

        保壓壓力的范圍一般是30 一70 MPa, 有時(shí)可高達(dá)90 一10 M Pa。影響實(shí)際使用保壓壓力的主要因素有加工塑料種類、流道和澆口設(shè)計(jì)、模具的操作溫度、熔料的加工溫度、制品的壁厚、制品的形狀與復(fù)雜程度, 以及保壓階段需要提供的注射量百分比等。大體上, 保壓壓力的數(shù)值應(yīng)是注塑壓力的25 %一65 %, 生產(chǎn)薄壁制件時(shí)可能高達(dá)注塑壓力的95 %一10 %。應(yīng)使用的保壓壓力數(shù)值與注人型腔的剩余注射量成正比。剩余注射量越大, 則需要的保壓壓力越大, 生產(chǎn)出來的制品件重變化越大。螺桿墊料(生產(chǎn)一定件數(shù)制品需要的加料量) 的數(shù)值可以反映制品件重的變化, 很多注塑操作人員都利用螺桿墊料的數(shù)值來評價(jià)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定水平。保壓時(shí)間是指螺桿在最前位置差不多停留不動的時(shí)間。保壓時(shí)間與制件壁厚、注射速率、澆口設(shè)計(jì)、塑化程度及模具溫度有關(guān)。另外, 注塑壓力切換成保壓壓力時(shí)正確設(shè)定轉(zhuǎn)壓點(diǎn)和采用分段保壓進(jìn)行注塑生產(chǎn)也是至關(guān)重要的。過早轉(zhuǎn)壓則要利用保壓壓力把過多的熔料推進(jìn)型腔, 這樣很容易產(chǎn)生缺料; 若是保壓太遲則制品會被壓縮過大, 形成很多部位有飛邊和內(nèi)應(yīng)力過高, 脫模不夠穩(wěn)定, 加大制品件重等; 分段保壓可以較好改善只用單一的壓力進(jìn)行保壓引起的制品缺陷。

        3.2 注射階段注射量的測定

        應(yīng)首先找出制品的最佳工藝參數(shù), 并稱量生產(chǎn)出來的制品件重, 假設(shè)此件重為Wo, 然后把注塑機(jī)的保壓壓力和保壓時(shí)間設(shè)定為零, 這時(shí)型腔內(nèi)注射量只與注射階段有關(guān), 所以這樣制得的制品件重鞏只與注射階段的注射量有關(guān)。則注射階段的注射量百分比= (磯/ 鞏) x lo %。注射時(shí)進(jìn)人型腔的注射量應(yīng)是總件重的95 %一98 % 〔3 〕。若用多腔式模具時(shí), 須確保各型腔的填充是平衡的。可以應(yīng)用Z一Md d 等注塑模分析軟件對多型腔注塑模澆注系統(tǒng)中的分流道和澆口尺寸進(jìn)行平衡流動優(yōu)化設(shè)計(jì)。
 

        4 鎖模力

        鎖模力是注塑機(jī)提供的把模具鎖緊的力, 它可抵消熔料在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的開模力。很多注塑人員喜歡用最大的鎖模力, 卻很少考慮模具和注射量的大小及模具和制品的設(shè)計(jì)形式, 其實(shí)為了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的需要, 在保證制品質(zhì)量前提下, 應(yīng)將鎖模力調(diào)到所需最小值。這樣, 一方面可以明顯節(jié)省電能, 另一方面可以減少注塑機(jī)和模具的磨損程度, 有利于延長注塑機(jī)及模具的使用壽命, 同時(shí)模具的自然排氣能力也可得到提高, 使模具的填充狀態(tài)更加容易控制。設(shè)定最佳鎖模力的程序是: ¹ 首先把注塑機(jī)的鎖模力調(diào)到最高, 然后進(jìn)行正常的全自動或半自動生產(chǎn)。º 分別稱量三次制件的毛重并計(jì)算其平均值。» 把鎖模力調(diào)低s t , 待生產(chǎn)情況穩(wěn)定下來重復(fù)º , 找出毛重的平均值。¼再把鎖模力調(diào)低s t , 并重復(fù)º 。½ 重復(fù)¼ , 直至毛重的平均值顯著增加。¾把獲得的數(shù)據(jù)列出, 繪制鎖模力一制件毛重關(guān)系曲線。圖1 是用A BS 生產(chǎn)拉伸啞鈴型試樣的制件件重一鎖模力關(guān)系曲線。由圖1 可知, 當(dāng)鎖模力從70t 減至4O t 時(shí), 制件毛重?cái)?shù)值開始增加, 其后再降低鎖模力, 制件毛重?cái)?shù)值更明顯地增加了, 并產(chǎn)生飛邊, 所以在生產(chǎn)穩(wěn)定條件下的最佳鎖模力便是4O t 。對于模具的安全防護(hù), 目前主要采用低壓試合模, 即采用將合模壓力分級控制, 在移模終止前為低速低壓, 僅當(dāng)模具能完全貼合時(shí)才能升壓鎖緊達(dá)到所需鎖模力。
 

        5 結(jié)語

        在注塑生產(chǎn)時(shí), 注塑機(jī)壓力關(guān)系到人身、設(shè)備安全及模具和注塑機(jī)的使用壽命, 同時(shí)它也是保證制品質(zhì)量的一個先決條件。因此利用注塑機(jī)調(diào)校技術(shù)對每一注塑過程的工藝進(jìn)行優(yōu)化, 從而使注塑機(jī)、模具、塑料組合的最高效力能夠發(fā)揮也就成為最關(guān)鍵的生產(chǎn)要素。生產(chǎn)過程的穩(wěn)定水平可以通過以下現(xiàn)象來考察: 第一, 注射周期變化應(yīng)不超過0.2 5 , 最好能控制在0.1 5 內(nèi); 第二, 利用螺桿墊料數(shù)值變化反映的件重應(yīng)較穩(wěn)定。