塑料通常是在高溫熔融狀態下充滿模具型腔而成型,當塑件從塑模中取出冷卻到室溫後,其尺寸會比原來在塑模中的尺寸小,這種特性稱為收縮性。它可用單位長度塑件收縮量的百分數來表示,既收縮率(S)。

目錄
1. 塑件的尺寸收縮
2. 塑件的收縮
3. 塑件尺寸精度
4. 收縮率計算
5. 影響收縮率的因素

1. 塑件的尺寸收縮
由於塑件的熱漲冷縮以及塑件內部的物理化學變化的原因,導致塑件脫模冷卻到室溫後發生尺寸縮小的現象,為此在設計模具的成型零部件時必須考慮通過設計對它進行補償,避免塑件尺寸出現超差。
這裡的塑件尺寸,指的是塑件總體尺寸(外形尺寸),而不是壁厚、孔徑等尺寸、其設計原則如下。

  • 受到塑料的流動性制約,流動性好的塑料可以成型較大尺寸的塑件,反之能成型的塑件尺寸就較小。
  • 受到成型設備的限制,射出成型的塑件尺寸要受到射出機的射出量、鎖模力和模板尺寸的限制。
  • 在滿足使用要求的前提下,應盡量將塑件設計得緊湊,尺寸小巧一些。

 

2. 塑件的收縮
塑件從模具中取出冷卻到室溫後,成型塑件的尺寸發生收縮,稱為收縮性,塑件的收縮形式有以下幾種。

  • 尺寸收縮

由於熱脹冷縮,塑件脫模時的彈性回復、塑性變形等原因導致塑件脫模且冷卻到室溫後發生尺寸縮小,因此,進行模具型腔設計時必須予以補償。

  • 收縮的方向性

塑料在成型過程中高分子沿流動方向的取向效應會導致塑件的各向異性,塑件的收縮必然會因方向的不同而不同。通常沿料流的方向性收縮大、強度高、而與料流垂直的方向收縮小、強度低。同時,由於塑件各個部位添加劑不均勻,密度不均勻,故收縮也不均勻,從而使塑件收縮產生收縮差,容易造成塑件產生翹曲,變形以致開裂。

  • 後收縮

成型時,由於受到成型壓力,剪切應力,各向異性、密度不均勻、塑件變形等因素的影響,引起一系列應力的作用,這些作用在黏流太時不能全部消失,故塑件在應力狀態下成形時存在殘留應力。脫模後由於應力趨向平衡及儲存條件的影響,殘留應力發生變化而使塑件發生再收縮現象,稱為後收縮。
通常,一般塑件脫模後10h內的後收縮較大,24h後基本定型,但要達到最終定型,則需要很長時間,一般熱塑性塑料的後收縮大於熱固性塑料。

  • 後處理收縮

為了穩定塑件成型後的尺寸,有時根據塑料的性能及工藝要求,塑件在成型後須進行熱處理,熱處理後也會導致塑件的尺寸發生收縮,稱為後處理收縮。在對高精度塑件的模具設計應補償後收縮和後處理收縮產生的誤差。

 

3. 塑件尺寸精度
塑件尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品途中尺寸的符合程度,即所獲得塑件尺寸的準確度。在滿足使用要求的前提下,應盡可能設計得低一些。
目前我自己所知道的工程塑料件尺寸的公差標準有兩個國家,一個是德國、另外一個是中國,
相關的資料可參考(
一模多穴的計算方式)這篇文章,裡面有這兩個國家標準的資料。

 

4. 收縮率計算
塑件成型收縮率分為實際收縮率和計算收縮率,實際收縮率表示模具或塑件在成型溫度的尺寸與塑件在常溫時的尺寸之間的差別,計算收縮率則表示模具在常溫時的尺寸與塑件在常溫時的尺寸之間的差別計算公式如(圖1)。
因實際收縮率與計算收縮率數值相差很小,所以在普通中、小型模具設計時常採用收縮率來計算型腔及型芯等的尺寸。而對大型、精密模具設計時一般採用實際收縮率來計算型腔及型芯等的尺寸。

 

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5. 影響收縮率的因素
實際成形時,不同塑料的收縮率差異較大,即使同種塑料,不同牌號或是不同廠商的塑料
以及同一塑件的不同部位其收縮率也經常不同,主要影響因素有如下幾個方面:

  • 塑料的品種

各種塑料都有其各自的收縮率範圍,但即使是同一種塑膠料,由於分子量、填料及配比等不同,則其收縮率及各向異性也各不相同。無定型塑料的收縮率小於1%,結晶型塑料的收縮率均超過1%,結晶型塑料射出的塑件,具有後收縮現象,需再冷卻24h厚測量其尺寸,精確動可達0.02mm。常用塑料收縮表見(圖2)。
 

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  • 塑件結構

塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件、嵌件數量及布局等對收縮率有很大影響,一般塑件壁厚越大,收縮率越大,形狀複雜的塑件的收縮率小於形狀簡單的塑件的收縮率,有嵌件因嵌件阻礙使收縮率減小。

  • 模具結構

塑模的分型面、加壓方向及流道系統的結構形式、布局及尺寸等直接影響料流方向、密度分布、寶壓補償作用及成型時間,對收縮率及方向性影響很大,尤其是擠出成型和射出成型更為突出。

  • 成型條件工藝

模具的溫度、射出壓力、保壓時間等成型條件對塑件收縮率均有較大影響。模具溫度高,則融料冷卻慢、密度高、收縮率大。尤其是對結晶塑料、因其體積變化大,其收縮率更大,模具溫度分布均勻性也直接影響塑件個部分收縮率的大小和方向性。射出壓力高,則融料黏度差小。脫模後彈性恢復大,收縮率減小。保壓時間長,則收縮率小,但方向性明顯。
由於收縮率不是一個固定值,而是在一定範圍內波動,收縮率的變化將引起塑件尺寸變化,因此,在模具設計時應根據塑料的收縮率範圍、塑件厚度、形狀、進澆口形式、尺寸、位置成型因素等綜合考慮確定塑件各部位的收縮率。對精度高的塑件應選取收縮率波動範圍小的塑膠,並留有修模餘地,試模後逐步修正模具,以達到塑件尺寸、精度要求。


以下資料是有關於塑膠原料縮水率的相關資料以及說明,有興趣的人可下載了解看看。

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