注塑成型加工指南 | 模具設計

日期: 2020/10/18
作者: 旺百家平台登錄
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1構造材料



旺百家平台登錄旺百家平台登錄專業廠家2020年10月18日訊 要根據應用需求選擇适當的模具鋼。如果是原型制作,則無需使用硬化模具鋼。大多數情況下,通常使用預硬化鋼或鋁來降低成 本,以及便于在原型制作階段對模具進行調整。這些軟性金屬還可以模塑出足夠的試件及預制部件。預硬化的模具鋼(如 P-20 或 NAKR-55)常用于制作大規模的模具,因爲在大型應用中進行模具鋼硬化是很不切實際的。


在産量較高的情況下,需要對型芯和模腔使用硬化模具鋼。S-7、H-13 和不鏽鋼 420 是最常用的鋼材。S-7 是極其優秀的模鋼,可 以長時間用于生産運作。如果需要很高的熔體和模具溫度,則應選用 H-13 型鋼材。H-13 還可用于制作熱流道歧管。H-13 的回火 溫度非常高,可以承受很高的模具加工溫度而不影響硬度。


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如果應用領域對耐磨損性提出很高的要求,或者環境中會産生大量冷凝現象,則不鏽鋼則爲模具鋼的最佳選擇。可使用 A2、 ASP23 或 D-2 型鋼材制作具有高磨損性的模腔插件。


所有模具鋼都可依靠某些種類的鍍層保護來防止磨損和腐蝕。隻有不鏽鋼可通過焊接和機械加工來修複。對于已有鍍層的鋼,隻 有在除去鍍層後才能進行修複。修複後需重新敷塗鍍層。

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表面光潔度 |

根據部件美觀要求、客戶需求和功能的不同,成型部件的表面 可能各不相同。從 SPI #1 鏡面般的高光澤表面到使用蝕刻技術 得到的紋理表面,LNP 複合材料幾乎可以擁有任何類型的成型 部件表面光潔度。需要了解的很重要一點是,某些材料在具有 了某種模具表面光潔度後性能得到改進。例如,聚丙烯在無光 表面模具中的脫模性明顯好于高光表面的模具。在填充量很多 的樹脂中很難實現高光。



排氣 |

爲了最大程度提高模具性能,排氣是成型周期中的重要一環。當熱塑性材料進入模腔時,需要排出模腔中的空氣。排氣孔通 常位于最後填充到的部位,靠近縫合線的部位以及流道系統 上。沿分模線周邊分布的附加排氣孔可大大提高整體排氣性 能。模具中的殘留氣體在成型部件上顯示爲焦痕。基本經驗 是:模具中氣體必須能夠以與塑料進入模腔相同的速率排出。


氣孔深度因所用材料而不同 - 通常非晶态熱塑性材料由于粘度 較高,要求的氣孔深度較大。

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單腔和多腔 |

有三種基本類型的模具在工業中最爲常用,尤其是使用 LNP 複 合材料的模具。

最常用的類型是圖 1 所示的兩板式冷流道配 置。材料經注道襯套、流道系統射入部件中。在冷卻後,所有 成型件被頂出(包括澆口、流道和注道)。然後取下部件,并将 餘下的流道和注道廢棄使用或回收處理。

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圖 2 所示是帶冷流道 的三板式模具。使用這種設計時,材料經注道和流道系統射入 部件模腔中。冷卻後打開模具,将部件與澆口和流道分離。部 件從流道上自然脫落。仍然需要回收利用或丢棄注道、澆口和 流道。

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圖 3 顯示了電加熱型熱流道歧管模具。對歧管與澆口探 針通道進行加熱,使其達到或接近聚合物的熔體溫度,使材料 維持熔化狀态。由此,則無需處理注道、澆口和流道廢料。這些系統與常規的兩板式或三板式設計相比較爲昂貴,但可以更 好地對材料進行熱控制,而且沒有什麽廢棄物。

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熱流道 |

全熱流道模具或“無流道”模具具有很多優點,但必須精心設 計,以确保對流入模腔内的熔體進行适當控制。盡管無流道模具在成型操作中幾乎不會産生任何廢棄物,但在啓動時易出現問題,尤其是使用半結晶 LNP 複合材料的模具,這種材料易于快速冷固。需要遵守的原則包括:


• 僅使用專門針對應用特點設計的、平衡良好的熱流道歧管系統。


• 根據所用材料的不同,可以将熱流道設計成用敞開式澆口底 板直接澆到部件上,也可使用閥門澆口進行無殘留成型,也 可把澆口開在小表面流道上。


• 加熱的流道路徑和熱底板應該提供可順利進入模腔的流動路 徑,并且在外部進行加熱。


• 在使用長玻璃纖維增強型樹脂時,澆口殘留是不可避免的。


• 應使用來自一家熱流道制造商的全套系統,而不是使用來自 不同制造商的不同組件。


• 澆口尺寸取決于所加材料的量和類型、部件大小/配比 和壁厚。


• 有關熱流道設計的更多信息,請咨詢 GE 塑料集團技術 人員。



2塑料加工業中常用的模具表面增強方法指南


下表爲成型操作人員和模具制造人員提供了多種常用的模具鋼處理方法,使其具有防腐蝕性或改進其耐磨損性。可能還有其他解決方案。

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3注道、流道和澆口


注道襯套 |

使用常規模具時,熱材料經過注道襯套進入模具。流道系統引 導材料經由澆口進入模腔。要使熔體分布适當和正确頂出成 型部件,注道襯套的正确設計和适當尺寸是至關重要的。注 道“O”直徑應該比噴嘴出口直徑約大于 20%,以防模具開啓時注 道阻塞。注道尺寸示意圖如下所示。“O”尺寸還與部件和流道大 小密切相關。可以使用加熱的注道襯套取代常規注道襯套。加熱注道(或 叫“熱”襯套)的初始成本可能比“冷”襯套高,但由于它消除了連 在每個部件或流道系統上的注道,因此可極大地減少産生的廢 棄物。有了熱襯套,對進入流道系統的熔體溫度的控制就能更加精确。

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流道設計 |

流道應該盡可能短,以減少不必要的壓力下降。橫截面最好是 圓形。如果流道須放置于模具的一半處,請使用梯形圓底的流 道。半圓和扁平流道效率不高,不推薦使用。流道應該能使材料平衡、不受限地流入一個或多個部件(如果 使用多個模腔的話)中。通常,一條流道每轉 90 度就需要在 直徑上縮小 20%。在設計流道系統時需要考慮到這一點。圓形 流道的直徑通常爲 0.125” – 0.375” (3.2 - 9.5mm)。旺百家平台登錄,旺百家平台登錄



澆口 |

LNP 複合材料部件的澆口設計應該能提供充裕的加工餘地,同 時不産生模内應力。根據所用澆口的類型(即潛伏、邊緣、附耳等),澆口的一些基本尺寸也會控制填充速率、流進模腔的材 料量和部件凝固的速率。


壁厚決定了澆口的大小,而部件幾何 形狀則決定了澆口在部件上的位置。澆口有三個關鍵的尺寸:深度、寬度和面。關于幾種澆口的具體設計在下一頁中顯示。



澆口大小/位置 |

• 澆口大小最小爲 0.040” (1mm),對于 Verton 長纖維複合材 料是 0.100” (2.5mm) - 圓形或梯形 - 50 –60% 壁厚(用于結晶複合材料) - 50–75% 壁厚(用于非晶态複合材料)


• 最好在壁截面最厚的地方 - 使澆口正對壁或凸套,以防回填和“噴射”(Verton 長纖維 複合材料除外) - 建議不要對 Verton 複合材料使用隧道式澆口。


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