蒸汽模高光注塑技術(shù)(急冷急熱模)-應(yīng)用探討.ppt

蒸汽高光注塑技術(shù)應(yīng)用探討 目錄 1 蒸汽模技術(shù)的基本原理 2 蒸汽模技術(shù)所涉及的設(shè)備 3 蒸汽模技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 4 蒸汽模技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 5 蒸汽模成型的主要影響因素 一 蒸汽模技術(shù)的基本原理 蒸汽模成型技術(shù)的成型工藝過(guò)程是 模具合模后 首先在加熱冷卻管道內(nèi)通入高溫蒸汽 把模具溫度提高到一個(gè)高的設(shè)定值 然后注射塑料熔體 在保壓轉(zhuǎn)入冷卻后 用氣壓吹走通道內(nèi)的殘留蒸汽 開(kāi)始注入冷水 使模具溫度快速下降到一個(gè)設(shè)定值 再向加熱冷卻管道內(nèi)通入空氣 把冷水完全吹走 開(kāi)模取制件 然后進(jìn)入下一次注塑循環(huán) 一 蒸汽模技術(shù)的基本原理 該技術(shù)利用蒸汽輔助系統(tǒng)以及在模具中設(shè)置的加熱冷卻管道 有效調(diào)節(jié)和控制注塑模具的溫度場(chǎng) 實(shí)現(xiàn)模具溫度快速升高和降低 改善了注塑工藝條件 能使熔融塑料在充模時(shí)達(dá)到最佳流動(dòng)狀態(tài) 有效消除了傳統(tǒng)注塑工藝中出現(xiàn)的由于流動(dòng)性能下降 冷卻不均導(dǎo)致的熔接痕 銀絲紋等各種缺陷 可降低塑料制件表面的粗糙度值 可以免去后續(xù)的噴涂工藝 從而降低了成本 縮短了生產(chǎn)周期 二 蒸汽模技術(shù)所涉及的設(shè)備 蒸汽模技術(shù)對(duì)注塑機(jī)沒(méi)有特殊要求 一般的注塑機(jī)都能滿(mǎn)足要求 2 1蒸汽模具蒸汽模具對(duì)塑件質(zhì)量的影響主要包括 模具材料 模具設(shè)計(jì)與制造等兩方面 1 模具材料模具材料需要有較好的拋光性 耐腐蝕性 耐磨性 熱強(qiáng)度 韌性和低的熱膨脹系數(shù)等 其中 拋光性 耐腐蝕性 熱強(qiáng)度 熱膨脹系數(shù)對(duì)高光模具尤為重要 如果模具拋光性差 表面粗糙度大 或被腐蝕或注塑時(shí)有水分沉積 就無(wú)法進(jìn)行高光澤制件成型 溫度的快速變動(dòng)對(duì)模具材料的熱強(qiáng)度 熱膨脹系數(shù)也有更高的要求 在蒸汽模技術(shù)中 注塑模具由于受長(zhǎng)期的快速加熱與冷卻 且溫度呈現(xiàn)周期性變化 故模具材料在使用過(guò)程中很容易發(fā)生熱疲勞失效 從而導(dǎo)致型腔表面出現(xiàn)龜裂 無(wú)法保證制件的成型質(zhì)量 為預(yù)防模具成型零部件的熱疲勞失效過(guò)早發(fā)生 必須研究蒸汽模技術(shù)中模具成型零部件材料的熱疲勞性 并選擇合適的模具材料及熱處理方法 從而保證模具的精度及使用壽命 二 蒸汽模技術(shù)所涉及的設(shè)備 2 模具設(shè)計(jì)與制造蒸汽模具除了型腔表面質(zhì)量要求高以外 模具溫度的動(dòng)態(tài)變化將導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)比普通模具復(fù)雜得多 其中模具內(nèi)部管道的設(shè)計(jì)與制造是影響模具質(zhì)量 生產(chǎn)周期和模具成本的關(guān)鍵 由于該技術(shù)對(duì)模具加熱 冷卻管道的特殊要求 必須研究在保證模具使用強(qiáng)度和剛度的條件下 有效地設(shè)置加熱 冷卻管回路 分析管道的位置 直徑和有效長(zhǎng)度 從而最大程度地提高熱交換特性 此外 模具在制造和裝配過(guò)程中 必須嚴(yán)格保證加工精度和表面質(zhì)量 特別是保證分型部分的配合間隙在塑料溢邊值的范圍之內(nèi) 以防止制件形成飛邊 經(jīng)蒸汽模成型的塑件表面極其光亮 無(wú)熔接痕 銀絲紋 翹曲等缺陷 二 蒸汽模技術(shù)所涉及的設(shè)備 2 2模具溫度控制系統(tǒng)模具溫度控制系統(tǒng)包括 冷卻塔 蒸汽鍋爐 壓縮機(jī) 高光溫度控制柜等生產(chǎn)設(shè)備 該溫度控制系統(tǒng)有時(shí)也可用高光蒸汽模溫機(jī)代替 高光溫度控制柜是系統(tǒng)非常關(guān)鍵的一部分 它根據(jù)模具上的溫度傳感器反饋的溫度控制著高溫蒸汽和冷卻水的切換 并與注塑機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)互換信號(hào) 從而進(jìn)行熔體的注射 保壓以及開(kāi)模頂出動(dòng)作 以完成整個(gè)注塑過(guò)程 整個(gè)注塑成型 三 蒸汽模技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 3 1塑件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)蒸汽模成型技術(shù)作為高光無(wú)熔痕成型技術(shù)之一 其塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通塑件不同 即需要根據(jù)高光無(wú)熔痕模具的成型特點(diǎn)對(duì)塑件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 如制件的脫模斜度 圓角過(guò)渡 螺釘柱固定結(jié)構(gòu)等都需要調(diào)整 以滿(mǎn)足高光無(wú)熔痕注塑成型的工藝要求 三 蒸汽模技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 3 2成型過(guò)程模擬和澆注系統(tǒng)優(yōu)化高光蒸汽模具在注塑成型過(guò)程中 模具溫度較高 且模溫在短時(shí)間內(nèi)變化很大 從而導(dǎo)致蒸汽模具的流道布局和普通模具有很大的差別 為了達(dá)到較好的成型效果 可以利用Moldflow分析軟件對(duì)成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析 從而對(duì)澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化 以得到理想的填充效果和優(yōu)良的成型質(zhì)量 且成本較低 如圖3所示為應(yīng)用Moldflow軟件對(duì)制件的翹曲變形進(jìn)行優(yōu)化前后的對(duì)比 從圖3 a 可以看出 制件在Z軸方向的變形比較嚴(yán)重 翹曲現(xiàn)象明顯 從圖3 b 可以看出 在Moldflow軟件進(jìn)行優(yōu)化以后 Z軸方向的變形明顯減小 翹曲現(xiàn)象不明顯 三 蒸汽模技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 3 3蒸汽管道的設(shè)置與優(yōu)化由于蒸汽管道和冷卻管道是共用的 因此正確設(shè)置管道尤為關(guān)鍵 而蒸汽模成型技術(shù)對(duì)蒸汽管道的排布講究合理性和有效性 合理的排布管道不僅可以大大提高注塑效率 而且起到使塑件受熱和冷卻更加均勻 減少內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形的作用 其設(shè)計(jì)原則是 根據(jù)塑件形狀特征來(lái)設(shè)計(jì)模具的型腔結(jié)構(gòu)和環(huán)繞型腔的隨形冷卻管道 實(shí)現(xiàn)模腔內(nèi)部熔體溫度的動(dòng)態(tài)控制 使熔體在模腔中的流動(dòng)達(dá)到最佳狀態(tài) 三 蒸汽模技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 3 管道孔的排列與型腔形狀吻合 當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)應(yīng)在壁厚處開(kāi)設(shè)距離塑件較近 管間距較小的冷卻管道 4 采用并流流向 高光蒸汽模具進(jìn)出水溫差控制在2 左右 如果進(jìn)出水口溫差過(guò)大 會(huì)使模具內(nèi)部溫度不均 特別是塑件型腔和模板尺寸很大時(shí) 為了使塑件的冷卻速度基本一致 管道排向采用與熔體大致并流的流向 并將冷卻回路的入口設(shè)在澆口附近 出口設(shè)在流動(dòng)末端 蒸汽模具管道的設(shè)置主要考慮以下幾個(gè)方面 1 型腔 型芯和四面的滑塊應(yīng)均勻布置蒸汽管道 不可只布置在模具的一側(cè) 應(yīng)保持平衡 否則塑件兩側(cè)溫度不均勻 在保壓冷卻后會(huì)發(fā)生翹曲變形 2 管道孔間距越小 直徑越大 塑件加熱和冷卻越均勻 理想情況下管壁間距離不能超過(guò)管徑的5倍 距制件表面一般10 15mm 蒸汽管道與制件的距離一般12 15mm 如果管與管或制件相距太近 則在壓力作用下容易產(chǎn)生變形 爆裂 裂縫而損壞模具 若相距太遠(yuǎn) 則傳熱不均勻 會(huì)導(dǎo)致熱量失衡 影響注塑成型 三 蒸汽模技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 5 設(shè)計(jì)蒸汽管道按照精簡(jiǎn)原則 采用二合一或三合一方式進(jìn)出 如圖4所示 為防止漏水 鑲塊間拼接處不應(yīng)設(shè)置冷卻通道 并注意水管穿過(guò)型芯 型腔與模板接縫處的密封以及水管與水嘴連接處的密封 同時(shí)水管接頭部位的設(shè)置應(yīng)不影響操作 在模具上應(yīng)開(kāi)通槽 用于滑塊的水管接頭 加熱和冷卻管道的設(shè)置 在不同工藝參數(shù)下會(huì)有優(yōu)劣之分 以成型表面溫度的均勻性為目標(biāo)函數(shù) 利用CAE軟件對(duì)加熱和冷卻通道的形狀 尺寸 數(shù)量 分布等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化 尋求最佳的加熱和冷卻效果 以確保可以快速升溫和降溫 三 蒸汽模技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 3 4熱疲勞開(kāi)裂的預(yù)防高光蒸汽模具在注塑成型過(guò)程中要反復(fù)經(jīng)歷高達(dá)近百攝氏度的溫差變化 容易產(chǎn)生熱疲勞開(kāi)裂 對(duì)此需要采取預(yù)防熱疲勞開(kāi)裂的措施 以保證模具的壽命和制件的精度 高光蒸汽模具的成型零件需要使用耐腐蝕的淬硬材料 一般采取鑲拼結(jié)構(gòu) 并預(yù)留熱膨脹間隙 可有效解決型腔熱疲勞開(kāi)裂問(wèn)題 從而提高模具的使用壽命 四 蒸汽模技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 與普通的注塑模技術(shù)相比較 蒸汽模技術(shù)有以下明顯優(yōu)勢(shì) 1 能消除制件表面的熔接線 熔接痕和銀絲紋等缺陷 蒸汽模技術(shù)可以使模具溫度在短時(shí)間內(nèi)上升到當(dāng)成型模具溫度較高時(shí) 塑料熔體的流動(dòng)性及充填性能都較好 從而消除制件表面的熔接線 熔接痕 銀絲紋等缺陷 能明顯改善制件的表面質(zhì)量 蒸汽模技術(shù)使模具溫度快速升高和降低 熔體在充模過(guò)程中 熔融端也發(fā)生氣泡 但是由于模具表面溫度仍高于塑料熱變形的溫度 因此氣泡在接觸模具表面后未固化 同時(shí)樹(shù)脂壓力壓縮氣泡 消除表面部分氣泡 從而消除銀絲紋 圖6蒸汽模技術(shù)消除銀絲紋的原理圖 四 蒸汽模技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 2 應(yīng)用蒸汽模技術(shù) 成型塑件具有天然光澤 可以達(dá)到鏡面光澤的程度 提高了表面的光澤度 改變了塑件的表面質(zhì)量 塑件可無(wú)需再進(jìn)行人工打磨 噴涂和拋光 而傳統(tǒng)的注塑模技術(shù)需要應(yīng)用多種后處理工藝來(lái)進(jìn)行表面處理 需花費(fèi)大量的時(shí)間 因此 應(yīng)用蒸汽模技術(shù)可以節(jié)省大量的后處理時(shí)間 提高生產(chǎn)效率 圖7傳統(tǒng)注塑模技術(shù)與蒸汽模技術(shù)的制件表面質(zhì)量比較 上圖為傳統(tǒng)注塑工藝下的制件 其表面出現(xiàn)纖維 從電鏡圖中可以明顯地看出 材料成型過(guò)程中流動(dòng)性不強(qiáng) 光澤度較低 下圖為經(jīng)蒸汽模技術(shù)得到的高光注塑制件 材料在注塑過(guò)程中流動(dòng)性較好 其表面光澤 無(wú)纖維 四 蒸汽模技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 3 減小殘余應(yīng)力 防止表面翹曲 蒸汽模技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)模具溫度快速升高和冷卻 使得熔體受熱冷卻更加均勻 從而減小了塑件的殘余應(yīng)力 防止翹曲變形 4 模具溫度高 塑料熔體在模具型腔中的流動(dòng)性好 因此 非常有利于薄壁塑件 可薄至0 5mm以下 的注塑成型 5 介質(zhì)環(huán)保 可以實(shí)現(xiàn)回收 通過(guò)專(zhuān)門(mén)配置的加熱與冷卻設(shè)備 利用蒸汽作為加熱介質(zhì) 利用冷卻水作為冷卻介質(zhì) 使用完的冷卻水可以實(shí)現(xiàn)回收利用 非常環(huán)保 五 蒸汽模成型的主要影響因素 5 1塑料材料蒸汽模技術(shù)適用于各種制件 但是并不是所有的塑料都可以采用該技術(shù) 一般適用成型ABS PS PC PMMA等大多數(shù)工程塑料 尤其適合成型添加玻璃纖維的增強(qiáng)塑料 可根據(jù)生產(chǎn)需要選取適當(dāng)?shù)乃芰掀贩N 如在電視機(jī)行業(yè) 前殼塑膠材料一般是HIPS和ABS 作為常用的兩種機(jī)殼材料 盡管ABS的成本會(huì)大一些 但成型出的制件在耐沖擊性 表面光澤度以及硬度方面都HIPS好 所以在生產(chǎn)高光制件時(shí) 通常選用ABS 5 2注塑周期在一個(gè)注塑周期中 開(kāi)模 閉模 注射及保壓時(shí)間一般遠(yuǎn)小于塑件的冷卻固化時(shí)間 且通常已經(jīng)處于最低值 因此說(shuō) 縮短注塑周期的關(guān)鍵是降低塑件的冷卻固化時(shí)間 而影響這兩者變化的最重要因素是模具型腔表面溫度 因此 降低模具溫度可使這一時(shí)間顯著減小 從而提高塑件的生產(chǎn)效率 五 蒸汽模成型的主要