薄壁注塑成型技术的概念与材料的选用

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2018-05-07 10:32:19

常规注塑成型工艺已为人们所熟悉,但薄壁注塑成型则不然。目前关于薄壁注塑成型还没有统一的定义,mahishi和maloney把其定义为流长厚度比l/t(l:length,流动长度;t:thickness,塑件厚度;l/t也简称为流长比)在100或者150以上的注塑为薄壁注塑;而whetten和fasset是这样定义薄壁注塑成型的:所成型塑件的厚度小于1mm,同时塑件的投影面积在50cm2以上的注塑成型。由此可见要给出一个统一的定义还是比较困难的;同时随着技术的发展,薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化,它应该是一个相对的概念。

薄壁注塑成型因随着壁厚的减薄,聚合物熔体在型腔中的冷却速度加剧,在很短的时间内就会固化,这使得成型过程变得复杂,成型难度加大,常规的注塑成型工艺条件已不能满足需要。那么,薄壁注塑成型中的材料应怎么选择呢?

材料的正确选择可以提高产品设计水平和有助产品制造。因此,在材料选定前,应正确地了解材料的属性,工艺约束以及对成品的要求是必要的。用于薄壁技术的工程热塑性塑料必须保证工艺的自由度以及具有能在使用环境不当时产品的性能,其中如下的性能在材料选择时特别注意:

<2毫米至2毫米时,最大树脂流动距离可取15毫米。当然,增加更多浇口,可以减少对树脂流动距离的要求,但这样可能产生熔接痕等外观问题。

②冲击刚性:这是薄壁技术中的材料关键属性nothed lzod值(astmd256a)是640j/m或更大,则一般可满足刚性要求。在薄壁技术应用上,实践已表明nothed lzod值并非始终能正确地反映出材料的冲击性能。对相同材料,也由于其样品的外形和试验方法不同,其nothed lzod值和冲击值可能变化很大,由测试冲击试验时产生的矢量/位移曲线(相当于应力/元复曲线)去测定冲击刚性性能更为准确。

③低温冲击刚性:这项指标也是薄壁技术应用上的关键材料属性,在零件外形和冲击速度一定时,温度可使韧性强的材料变脆。

④材料引起成品的审美问题:在薄壁技术应用中,消费者对产品的要求也是重要的。产品的各类缺陷,如凹陷、色斑、顶白和接合边等均为顾客所不能接受。

⑤耐热性:在薄壁技术应用中,耐热性也是一项非常重要的材料属性。首先,家用电器在正常运行时会产生热量,因此在选择材料时,必须使产品在使用时不变形,不凹陷,也不能出现老化等问题。根据家用器具内部产生的热量估计,与美国ul相关的热指数参考,当温度为70℃至95℃时能有效地对材料提供保护。此外,器具本身也可能暴露于外部热源之中,故塑料材料也应能经受来自外部的热负载而不损坏。

⑥材料的阻燃性:对于很多家用电子器具,要根据其电流、电压,来确定其阻燃级别。对于大多数家用器具,材料的阻燃性能是参考美国安全标准ul94,并按v-o至5v级别递减。

<2至2毫米时,零件所注射压力就要增加,而一旦注射压力增加,则必须注意零件的模具设计工作。为了保证零件的尺寸精度和装配的间隙值,故严格控制零件注塑的收缩率。

一般认为,无论是一般壁厚或薄壁技术的应用,其零件的收缩量仅与材料的属性有关。但注射后的收缩量不仅和材料的属性有关,而且和工艺条件、零件的外形等一系列属性有关。

与塑料收缩结果相对应的是零件的翘曲,也由于塑料在整个模腔的收缩量不同之故。塑料在注射阶段,熔融的塑料在高注射压力下从浇口注入模具内,其前锋面是在或接近大气压。在零件成形时,其承受高压部份比承受低压部份的变形少,这将导致两部份收缩的不同,从而产生翘曲。采用足够的保压时间以及恰当的零件和浇道形状有助于减少这些收缩或翘曲现象。

模具和流道的尺寸及其设计,应使零件在注塑时从零件较厚部份向较薄部份过渡。以减少大面积、非受控制部份的收缩量,也从而避免产生间隙、凹陷、过渡翘曲现象。建议设计零件时,建议采用单一固定的壁厚。但当设计不允许时,先注满零件的壁厚较厚部份,以避免一旦浇口冻结,从而无法维持保压过程,受限制的熔融塑料将会比其周围的塑料收缩更多。浇注薄壁零件时,其浇口尺寸应足够大(比一般浇注的浇口还要大),从而避免在保压完成之前冻结,并且浇口也应设在使模具内的塑料平衡注满的位置上,这样可帮助减少注塑时的收缩量的差异和翘曲现象,从而也降低对注射压力的要求。