薄壁注射成型工藝

薄壁注射成型工藝與模具設計高分子材料應用技術謝煥靜《24號》荀月梨《25號》09高分子一班近年來，筆記本電腦與移動電話等產品更新?lián)Q代的速度非常快，這類產品的設計理念正在朝著‘輕、薄、短、小’的方向發(fā)展，同時人們對這些產品的需求也在快速的增長，于是在常規(guī)注塑成型技術的基礎上，薄壁注塑成型技術迅速發(fā)展起來。薄壁注塑成型技術雖僅有十幾年的發(fā)展歷程，但以美、德、日等為首的發(fā)達國家卻紛紛投資，大力發(fā)展該技術。它已成為塑料成型行業(yè)中新的研究熱點，是一項具有深遠意義和重要作用的技術。引言定義目前關于薄壁注塑成型還沒有統(tǒng)一的定義，Mahishi和Maloney把其定義為流長厚度比L/T（L：Length，流動長度；T：Thickness，塑件厚度；L/T也簡稱為流長比）在100或者150以上的注塑為薄壁注塑；而Whetten和Fasset是這樣定義薄壁注塑成型的：所成型塑件的厚度小于1mm，同時塑件的投影面積在50cm2以上的注塑成型。由此可見要給出一個統(tǒng)一的定義還是比較困難的；同時隨著技術的發(fā)展，薄壁注塑成型定義的臨界發(fā)生變化，它應該是一個相對的概念。適用材料

薄壁注塑成型材料流動性要好，必須擁有大的流動長度。還有具有高的沖擊強度，高熱變形溫度，良好的尺寸穩(wěn)定性。另外，還要考察材料的耐熱性、阻燃性、機械裝配性及外觀質量等等。目前，薄壁注塑成型廣為應用的材料有聚碳酸酯（PC）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS）及PC/ABS共混物等。典型應用典型應用

常規(guī)注塑成型工藝已為人們所熟悉，但薄壁注塑成型則不然，因為隨著壁厚的減薄，聚合物熔體在型腔中的冷卻速度加劇，在很短的時間內就會固化，這使得成型過程變得復雜，成型難度加大，常規(guī)的注塑成型工藝條件已不能滿足需要。常規(guī)注塑成型的一個不足就是填充過程和冷卻過程往往是交織在一起的，但由于常規(guī)塑件的尺寸比較大，所以對成型過程影響不大，但在薄壁注塑成型中這個不足就成為致命的問題。所以，不能把常規(guī)注塑成型中的理論和操作簡單地照搬到薄壁注塑成型中去。

成型薄壁制品時一般需要專門設計的薄壁制品專用模具。與常規(guī)制品的標準化模具相比，薄壁制品的模具從模具結構、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等都發(fā)生了重大變化。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）模具結結構：為承受受成型時的高高壓，薄壁成成型模具的剛剛度要大、強強度要高。因因此模具的動動、定模板及及其支承板重重量較大，厚厚度通常比傳傳統(tǒng)模具的模模板要厚。支支撐柱要多，，模具內可能能要多設置內內鎖，以保證證精確定位和和良好的側支支撐，防止彎彎曲和偏移。。另外，高速速射出速度增增加了模具的的磨損，因此此模具要采用用較高硬度的的工具鋼，高高磨損、高沖沖蝕區(qū)（如澆澆口處）硬度度應大于HRC55。2）澆注系統(tǒng)統(tǒng)：成型薄壁壁制品，特別別是制品厚度度非常小時，，要使用大澆澆口，而且澆澆口應該大于于壁厚。如是是直澆口應設設置冷料井，，以減少澆口口應力，協(xié)助助填充，減少少制品去除澆澆口時的損壞壞。為保證有有足夠的壓力力充填薄的模模腔，流道系系統(tǒng)中應盡可可能減少壓力力降。為此，，流道設計要要比傳統(tǒng)的大大一些，同時時要限制熔體體的駐留時間間，以防止樹樹脂降解劣化化。當是一模模多腔時，澆澆注系統(tǒng)的平平衡性要求遠遠高于常規(guī)模模具的要求。。值得注意的的是薄壁制品品模具的澆注注系統(tǒng)中還引引入了兩項先先進技術，即即熱流道技術術和順序閥式式澆口（SVG）技術。。（3））冷冷卻卻系系統(tǒng)統(tǒng)：：薄薄壁壁制制品品不不像像傳傳統(tǒng)統(tǒng)壁壁厚厚件件那那樣樣可可以以承承受受較較大大的的因因傳傳熱熱不不均均而而產產生生的的殘殘余余應應力力。。為為保保證證制制品品的的尺尺寸寸穩(wěn)穩(wěn)定定性性，，把把收收縮縮和和翹翹曲曲控控制制在在可可以以接接受受的的范范圍圍內內，，就就必必須須加加強強模模具具的的冷冷卻卻，，確確保保冷冷卻卻均均衡衡。。較較好好的的冷冷卻卻措措施施有有在在型型芯芯及及模模腔腔模模塊塊內內采采用用不不閉閉合合冷冷卻卻線線，，加加大大冷冷卻卻長長度度，，均均可可增增強強冷冷卻卻效效果果，，必必要要的的地地方方加加入入高高傳傳導導率率金金屬屬鑲鑲塊塊，，以以加加快快熱熱傳傳導導。。（4））排排氣氣系系統(tǒng)統(tǒng)：：薄薄壁壁注注塑塑成成型型模模具具一一般般需需要要有有良良好好的的排排氣氣性性，，最最好好可可以以進進行行抽抽真真空空操操作作。。由由于于填填充充時時間間短短，，注注射射速速度度高高，，模模具具的的充充分分排排氣氣尤尤其其是是流流動動前前沿沿聚聚集集區(qū)區(qū)的的充充分分排排氣氣非非常常重重要要，，以以防防困困氣氣引引燃燃。。氣氣體體通通常常通通過過型型芯芯、、頂頂桿桿、、加加強強筋筋、、螺螺柱柱及及分分型型面面等等處處排排出出。。流流道道的的末末端端也也要要充充分分排排氣氣。。日日本本Sumitomo公公司司用用多多孔孔工工具具鋼鋼做做小小嵌嵌件件來來解解決決小小件件制制品品的的排排氣氣問問題題。。（5）脫脫模系統(tǒng)統(tǒng)：因為為薄壁制制品的壁壁和筋都都很薄，，非常容容易損壞壞，而且且沿厚度度方向收收縮很小小，使得得加強筋筋和其他他小結構構很容易易粘合，，同時高高保壓壓壓力使收收縮更小小。為避避免頂穿穿和粘模模，薄壁壁注塑成成型應使使用比常常規(guī)注塑塑成型數(shù)數(shù)量更多多、尺寸寸更大的的頂出銷銷。工藝優(yōu)點點薄壁成型型降低了了制品質質量、節(jié)節(jié)約了材材料，并并且大大大縮短了了冷卻時時間。同同時也滿滿足了客客戶的某某些需求求，例如如設計要要求，成成本降低低。特別別是，傳傳統(tǒng)注射射成型周周期在30~60s范范圍內；；而薄壁壁注射成成型的周周期在6~20s之間間，縮短短了2/3.周周期縮短短，成本本降低。。工藝缺點點由于流道道通道窄窄、操作作條件苛苛刻、加加工范圍圍窄，薄薄壁成型型較傳統(tǒng)統(tǒng)注射成成型工藝藝遇到更更多技術術挑戰(zhàn)。。該工藝藝也需要要硬度極極高的、、昂貴的的模具，，可能還還需要高高標準的的或專用用的成型型機械進進行高速速、高壓壓注射。。最后高高速注射射導致的的高剪切切速率會會造成材材料降解解。薄壁注射射成型中中存在的的主要問問題常見問題短射翹曲變形熔接線1)短短射短短射(shortshots)是指由由于模具具型腔填填充不完完全造成成塑件不不完整的的質量缺缺陷,即即熔體在在完成填填充之前前就已經(jīng)經(jīng)凝結。。如果某某塑件填填充不完完整,則則無需考考慮其他他質量缺缺陷就可可判定為為不合格格產品。。常規(guī)注注塑成型型的填充充過程和和冷卻過過程是交交織在一一起的。。當聚合合物熔體體流動時時,熔體體前沿遇遇到相對對溫度較較低的型型芯表面面或型腔腔壁,就就會在其其表面形形成一層層冷凝層層。熔體體在冷凝凝層內繼繼續(xù)向前前流動,隨著冷冷凝層厚厚度的增增加,實實際型腔腔流道變變窄,冷冷凝層厚厚度對聚聚合物的的流動有有著顯著著的影響響。因為為常規(guī)注注塑成型型時塑件件的厚度度較厚,所以此此時冷凝凝層對注注塑成型型的影響響還不是是很大。。但在薄薄壁注塑塑成型中中,當冷冷凝層的的厚度與與塑件厚厚度之比比隨著塑塑件厚度度的變薄薄逐漸增增加時,這個影影響就很很大。特特別是二二者的尺尺寸可以以相互比比較時更更為突出出。研究表明明,當塑件的的厚度減減小時,冷凝層對對流動的的影響將將會以指指數(shù)形式式增加,這也更說說明了冷冷凝層在在薄壁注注塑成型型中的影影響之大大。如果果僅從注注塑成型型(圖1)考慮,則需要注注塑機有此時L/T為100,用常規(guī)注塑成型技術就很容易達到;但當塑件壁厚下降至1.0mm以到下時,這個曾經(jīng)很容易達到的流長厚度比(100)就變得非常難達到。(2)翹翹曲變變形翹曲變形形(warpage)是不均勻勻的內部部應力導導致的塑塑件缺陷陷。翹曲曲變形產產生的原原因是收收縮不均均勻、取取向不均均勻和冷冷卻不均均勻。翹翹曲變形形值超過過一定數(shù)數(shù)值后塑塑件將被被視為不不合格,而且薄壁壁塑件對對翹曲的的要求更更為嚴格格?？梢砸酝ㄟ^平平衡冷卻卻系統(tǒng)、、調節(jié)冷冷卻時間間、保壓壓壓力以以及保壓壓時間等等措施來來改善塑塑件的翹翹曲變形形缺陷。。(3)熔熔接線線熔接接線(weldline)是是型腔內內兩個或或多個熔熔體流動動前沿熔熔合時形形成的界界線。熔熔接線不不但影響響塑件的的外觀質質量,而而且在熔熔接線處處易產生生應力集集中,削削弱塑件件的機械械強度,對塑件件特別是是薄壁塑塑件的機機械性能能尤為不不利,受受外力后后塑件非非常容易易在熔接接線處開開裂。在在設計時時可以通通過減少少澆口數(shù)數(shù)目或改改變澆口口位置來來減少或或改變熔熔接線的的位置,來滿足足塑件的的設計要要求。隨隨著3C產品品應用領領域不斷斷拓寬,產品品向“短短、小、、輕、薄薄”方向向的深入入發(fā)展,薄壁注注塑成型型技術將將會成為為一種不不可缺少少的注塑塑成型技技術。我我國的薄薄壁注塑塑成型技技術與國國外相比比還有很很大差距距,我們們一定要要加快這這一高新新技術的的開發(fā)與與應用,為我國國塑料加加工業(yè)開開創(chuàng)新局局面作出出貢獻。。常規(guī)的的注塑塑機很很難在在薄壁壁塑件件注塑塑成型型中有有用武武之地地。比比如薄薄壁注注塑成成型的的填充充時間間很短短，很很多填填充時時間不不足0.5s，，在這這樣短短的時時間不不可能能遵循循速度度曲線線或截截斷壓壓力，，因此此必須須使用用高解解析度度的微微處理理器來來控制制注塑塑機；；在薄薄壁制制品的的整個個注塑塑成型型過程程中，，應同同時各各自獨獨立地地控制制壓力力和速速度，，常規(guī)規(guī)注塑塑機的的充填填階段段用速速度控控制，，保壓壓階段段再轉轉為壓壓力控控制的的方法法已不不適用用。所所以機機械設設備制制造商商與研研究機機構共共同合合作努努力，，研制制出了了專用用的注注射設設備。。如臺臺灣中中精機機公司司的VS-100薄薄壁注注塑機機、德德國Dr．．Boy公公司開開發(fā)的的Boy型型系列列注塑塑機以以及Battenfeld、、Arburg和JSW等著著名注注塑機機生產產廠商商開發(fā)發(fā)的專專用注注塑機機注塑機機Thankyou9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。20:43:1520:43:1520:4312/29/20228:43:15PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2220:43:1520:43Dec-2229-Dec-2212、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。20:43:1520:43:1520:43Thursday,December29,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2220:43:1520:43:15December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。29十十二月20228:43:15下午午20:43:1512月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月228:43下下午12月-2220:43December29,202216、行動出成成果，工作作出財富。。。2022/12/2920:43:1520:43:1529December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。8:43:15下午8:43下下午20:43:1512月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功??！。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有結果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。20:43:1520:43:1520:4312/29/20228:43:15PM11、成成功功就就是是日日復復一一日日那那一一點點點點小小小小努努力力的的積積累累。。。。12月月-2220:43:1520:43Dec-2229-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。20:43:1520:43:1520:43Thursday,December29,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2220:43:1520:43:15December29,202214、意意志志堅堅強強的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20228:43:15下下午午20:43:1512月月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月228:43下下午12月-2220:43December29,202216、少年十五二二十時，步行行奪得胡馬騎騎。。2022/12/2920:43:1520:43:1529December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。8:43:15下午午8:43下午午20:43:1512月-229、楊柳散和和風，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱讀一切好好書如同和過過去最杰出的的人談話。20:43:1520:43:1520:4312/29/20228:43:15PM11、越是沒有本本領的就越加加自命不凡。。12月