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塑料收縮率及其影響因素

時間:2019-11-18 10:03 閱讀:1324 來源:互聯(lián)網(wǎng)

  熱塑性塑料的特性是在加熱後膨脹,冷卻後塑料收縮率,當然加壓以後體積也將縮小。 在注塑成形過程中,首先將熔融塑料注射入模具型腔內(nèi),充填結(jié)束後熔料冷卻固化,從模具中取出塑件時即出現(xiàn)收縮,此收縮稱為成形收縮。塑件從模具取出到穩(wěn)定這一段時間內(nèi),尺寸仍會出現(xiàn)微小的變化,一種變化是繼續(xù)收縮,此收縮稱為後收縮。另一種變化是某些吸濕性塑料因吸濕而出現(xiàn)膨脹。例如尼龍610含水量為3%時,尺寸增加量為2%;玻璃纖維增強尼龍66的含水量為40%時尺寸增加量為0.3%。但其中起主要作用的是成形收縮。 目前確定各種塑料收縮率(成形收縮+後收縮)的方法,一般都推薦德國國家標準中DIN16901的規(guī)定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成形後放置24小時,在溫度為23℃,相對濕度為50±5%條件下測量出的相應塑件尺寸之差算出。
  收縮率S由下式表示: S={(D-M)/D}×100%(1)
  其中:S-收縮率; D-模具尺寸; M-塑件尺寸。
  如果按已知塑件尺寸和材料收縮率計算模具型腔則為 D=M/(1-S) 在模具設計中為了簡化計算,一般使用下式求模具尺寸:
  D=M+MS(2)
  如果需實施較為精確的計算,則應用下式: D=M+MS+MS2(3)
  但在確定收縮率時,由於實際的收縮率要受眾多因素的影響也只能使用近似值,因而用式(2)計算型腔尺寸也基本上滿足要求。在制造模具時,型腔則按照下偏差加工,型芯則按上偏差加工,便於必要時可作適當?shù)男拚?
  難於精確確定收縮率的主要原因,首先是因各種塑料的收縮率不是一個定值,而是一個范圍。因為不同工廠生產(chǎn)的同種材料的收縮率不相同,即使是一個工廠生產(chǎn)的不同批號同種材料的收縮率也不一樣。因而各廠只能為用戶提供該廠所生產(chǎn)塑料的收縮率范圍。其次,在成形過程中的實際收縮率還受到塑件形狀,模具結(jié)構(gòu)和成形條件等因素的影響。下面對這些因素的影響作一介紹。
塑件形狀
  對於成形件壁厚來說,一般由於厚壁的冷卻時間較長,因而收縮率也較大,如圖1所示。 對一般塑件來說,當熔料流動方向L尺寸與垂直於熔料流方向W尺寸的差異較大時,則收縮率差異也較大。 從熔料流動距離來看,遠離澆口部分的壓力損失大,因而該處的收縮率也比*近澆口部位大。 因加強筋、孔、凸臺和雕刻等形狀具有收縮抗力,因而這些部位的收縮率較小。
模具結(jié)構(gòu)
  澆口形式對收縮率也有影響。用小澆口時,因保壓結(jié)束之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷卻回路結(jié)構(gòu)也是模具設計中的一個關鍵。冷卻回路設計得不適當,則因塑件各處溫度不均衡而產(chǎn)生收縮差,其結(jié)果是使塑件尺寸超差或變形。在薄壁部分,模具溫度分布對收縮率的影響則更為明顯。
成形條件
  料筒溫度:料筒溫度(塑料溫度)較高時,壓力傳遞較好而使收縮力減小。但用小澆口時,因澆口固化早而使收縮率仍較大。對於厚壁塑件來說,即使料筒溫度較高,其收縮仍較大。
  補料:在成形條件中,盡量減少補料以使塑件尺寸保持穩(wěn)定。但補料不足則無法保持壓力,也會使收縮率增大。
  注射壓力:注射壓力是對收縮率影響較大的因素,特別是充填結(jié)束後的保壓頁號335壓力。在一般情況下,壓力較大的時因材料的密度大,收縮率就較小。
  注射速度:注射速度對收縮率的影響較小。但對於薄壁塑件或澆口非常小,以及使用強化材料時,注射速度加快則收縮率小。
  模具溫度:通常模具溫度較高時收縮率也較大。但對於薄壁塑件,模具溫度高則熔料的流動阻抗小,*]而收縮率反而較小。
  成形周期:成形周期與收縮率無直接關系。但需注意,當加快成形周期時,模具溫度、熔料溫度等必然也發(fā)生變化,從而也影響收縮率的變化。在作材料試驗時,應按照由所需產(chǎn)量決定的成形周期進行成形,并對塑件尺寸進行檢驗。用此模具進行塑料收縮率試驗的實例如下。 注射機:鎖模力70t 螺桿直徑Φ35mm 螺桿轉(zhuǎn)速80rpm 成形條件:最高注射壓力178MPa 料筒溫度230(225-230-220-210)℃ 240(235-240-230-220)℃ 250(245-250-240-230)℃ 260(225-260-250-240)℃ 注射速度57cm3/s 注射時間0.44~0.52s 保壓時間6.0s 冷卻時間15.0s
模具尺寸和制造公差

模具型腔和型芯的加工尺寸除了通過D=M(1+S)公式計算基本尺寸之外,還有一個加工公差的問題。按照慣例,模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由於塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異,首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定較差塑料成形塑件的尺寸公差應取得大一些。否則就可能出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品。 為此,各國對塑料件的尺寸公差專門制訂了國家標準或行業(yè)標準。中國也曾制訂了部級專業(yè)標準。但大都無相應的模具型腔的尺寸公差。德國國家標準中專門制訂了塑件尺寸公差的DIN16901標準及相應的模具型腔尺寸公差的DIN16749標準。此標準在世界上具有較大的影響,因而可供塑料模具行業(yè)參考。

關於塑件的尺寸公差和允許偏差


  為了合理地確定不同收縮特性材料所成形塑件的尺寸公差,讓標準引入了成形收縮差△VS這一概念。   △VS=VSR_VST(4)
  式中: VS-成形收縮差 VSR-熔料流動方向的成形收縮率 VST-與熔料流動垂直方向的成形收縮率。
  根據(jù)塑料△VS值,將各種塑料的收縮特性分為4個組?!鱒S值最小的組是高精度組,以此類推,△VS值最大的組為低精度組。 并按照基本尺寸編制了精密技術(shù)、110、120、130、140、150和160公差組。并規(guī)定,用收縮特性最穩(wěn)定的塑料成形塑件的尺寸公差可選用110、120和130組。用收縮特性中等穩(wěn)定的塑料成形塑件的尺寸公差選用120、130和140。如果用這類塑料成形塑件的尺寸公差選用110組時,即可能出大量尺寸超差塑件。用收縮特性較差的塑料成形塑件的尺寸公差選用130、140和150組。用收縮特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差選用140、150和160組。 在使用此公差表時,還需注意以下各點。 表中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接標注偏差的公差是用於對塑件尺寸標注公差的公差帶。其上、下偏差可設計人員自行確定。例如公差帶為0.8mm,則可以選用以下各種上、下偏差構(gòu)成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每一公差組中均有A、B兩組公差值。其中A是由模具零件組合形成的尺寸,增加了模具零件對合處不密合所形成的錯差。此增加值為0.2mm。其中B是直接由模具零件所決定的尺寸。 精密技術(shù)是專門設立的一組公差值,供具有高精度要求塑件使用。 在此用塑件公差之前,首先必須知道所使用的塑料適用哪幾個公差組。

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