多段射出以及多段保壓是成型工藝的一部分,多段射出的控制可以有效改善產品外觀,而多段保壓可以有效改善毛邊、尺寸、變形度等其它要求。多段射出的應用廣泛,很多書籍裡面都有提及, 當然,這個也是需要看產品結構以及模具結構的需求,不可一概而論

目錄
1. 多級(段)射出成型的工藝設置
2. 分級的設定
3. 射出進程的設置
4. 射出壓力與射出速度的設定
5. 補充說明

 

1. 多級(段)射出成型的工藝設置
多級射出成型工藝的曲線反映的是螺桿給料行程與射出機提供的射出壓力和射出速度的關係,因而設計多級射出成型工藝時需要確定兩個主要因素:

  1. 是螺桿給料行程及分段。
  2. 是需要設置的射出壓力與射出速度。

(圖1)是給出典型的塑膠件(分4區)與射出機分段的對應關係。通常可以依據對應關係確定出分段的規則,並可根據流道分流的特徵同樣確定各段的工藝參數。
在實際生產中,多級射出控制程序可以根據流道的結構、澆口的形式及塑膠件結構的不同,來合理設定多段射出壓力、射出速度、保壓壓力和融體填充方式,從而有利於提高塑化效果、提高製品質量、降低不良率及延長模具、機器等的壽命。

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  • 塑膠融體充填影片說明(英文版本)


2. 分級的設定
在進行多級射出成型工藝時,首先應對塑膠件進行分析,確定各級射出的區域。一般分為3~5區,具體化分時要依據塑膠件的形狀特徵、壁厚差異特徵和熔料流向特徵等進行,塑膠件的壁厚一致或差異小時近似為1區;以料流換向點或壁厚轉折點確定為射出的每一區轉換點;流道系統可以單獨設置為一區。
在生產實踐中,一般的塑件射出時至少要設定三段或是四段射出才是比較科學的。

  • 澆口和流道為第一段。
  • 澆口處為第二段。
  • 塑膠件充填到90%左右時為第三段。
  • 剩餘的部分為第四段(亦稱末段)。

對於結構簡單而外觀質量要求不高的塑膠件,可採用三段射出。但對結構比較複雜、外觀缺陷多、質量要求高的塑膠件射出時,須採用四段以上的射出控制程序。
設定幾段射出程序,一定要根據流道的結構,澆口的形式、位置、數量和大小,塑膠件結構、外觀要求及模具的排氣效果等因素進行科學分析,合理設定。

  • 對於直澆口(圖2)的塑膠件,既可以採用單級射出的形式,也可採用多級射出的形式。對於結構簡單精度要求不高的小塑膠件,可採用低於三級射出的控制方式。
  • 對於複雜和精度要求較高的、大型的塑膠件,原則上選擇四級以上的多級射出工藝。 

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3. 射出進程的設置
如(圖1)所示,根據塑膠件的形狀特徵將塑膠件分區後,反映在射出基螺桿上分別對應螺桿的分段,那麼螺桿的各分段距離可以依據分區的標準進行預算,首先預算出塑膠件分區後對應的各段要求的射出量(容積),採用對應方法可以計算出螺桿自分段的進程,如n區的容積為Q,則射出基n段的行程為如下(圖3) 。

 

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在多級射出的射出生產實踐中,確定螺桿射出進程方法如下。

  • 第一級的射出量(級射出終止位止)是流道系統的澆口終點。除直澆口,其餘的幾乎都採用中壓,中速或者中壓低速;第二級射出的終止位置是從澆口終點開始至整個型腔1/2~2/3的空間。
  • 第二段射出應採用高壓、高速,高壓、中速或中壓、中速,具體數值根據製品結構和使用的塑料材料而定
  • 第三級開始射出級別,宜採用中壓中速或中壓低速,位置恰好充滿剩餘的型腔空間。上述3級進程都屬於熔體充填過程。
  • 最後一級射出屬於增壓、保壓的範疇,保壓切換點就在這級射出終止位置之間,切換點的選擇方法有兩種:計時和位置。

當射出開始時,射出計時即開始,同時計算各級射出終止位置,如果射出參數不變,依照原料的流動性不同,流動性較佳的,則最後一級終止位置比計時先到達保壓切換點,此時完成充填和增壓進程,此後射出進入保壓進程,未達到的計時則不再計時而直接進入保壓;流動性較差的,計時完成後最後一級射出終止位置未到達切換點,同樣不須等位置到達而直接進入保壓。
綜上所述,設置多級射出的射出進程應注意以下幾點。

  1. 塑料原料流動性中等的射出,可在測得保壓點後,再把時間加幾秒,作為補償。
  2. 塑料原料流動性差的射出,如混和有回收料的塑料、低黏度塑料、由於射出過程不太穩定,應使用計時較佳,將保壓切換點減小(一般把終止位置設置為零),以計時來控制,自動切換進入保壓。
  3. 塑膠原料流動性好的射出,以位置來控制保壓切換點較佳,將計時加長,到達設定切換點後進入保壓。 
  4. 保壓切換點級模具型腔以充填的位置,射出位置以難再前進,數字變換很慢,這時必須切換壓力才能使塑膠件完全成型,該位置在射出機的操作畫面上可以觀察到。

此外,關於多級保壓的使用問題,可以按照以下方法確定:
加強筋不多,尺寸精度要求不高的塑膠件及高黏度原料的塑膠件使用一級保壓,保壓壓力比增壓進程的壓力高,而保壓時間短;而加強筋較多、尺寸精度要求不高的塑膠件,一般要啟用多級保壓。


4.射出壓力與射出速度的設定

  • 流道系統的射出壓力與射出速度

一般流道系統的流道較小,常常使用較高的射出速度及射出壓力(選用範圍為60%~70%),使熔料快速充滿流道與分流道,並且使流道中的融體壓力上升,形成一定的充模勢能(註1)。對於分流道截面積較小的模具,射出壓力及射出速度可設置低些,反之,對於分流道截面積較小的模具,可設置高些。

  • 2段的射出速度與射出壓力

當融料充滿流道、分流道、突破澆口(小截面積)的阻力開始充模時,所需要的射出速度可偏低些,克服不良的噴痕及流動狀態。在這一段可減小射出速度,而射出壓力降幅較小,對於澆口截面積較大的可以不減小射出壓力

  • 3段的射出速度與射出壓力

如(圖1)所示,3段對應射出3區的部分,3區是塑膠件的主體部分,此時融體已完全充滿型腔。為了實現擴散狀態的理想型態,需要增速充模,因而在這一段需要射出機提供較高的射出壓力與射出速度。同時這一區段也是融體流向的轉折點,融體的流動阻力增大,壓力損失較多,也需要補償。一般來說,多級射出在這一區段實施高速高壓。

  • 4段的射出速度與射出壓力

從(圖4)的對應關係判斷,當融體到達4區時,塑膠件壁厚可辨或不可變化。融體以基本充滿型腔。由於融體在3區獲得了高壓高速,因而在此階段可進行緩衝,以實現融體在型腔內的流動線速度在各部位近似一致。一般的設計原則是,可進入4區時,若壁厚增大,可減速減壓;若壁厚減小、可減速不減壓,或者可不減速而適當減壓或不減壓。總之,在4段既要使射出體現多級型腔特點又要使型腔壓力快速增大。
(圖5)是根據工藝條件設置的不同速度,對射出螺桿進行多級速度轉換(切換)的一個案例。

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(圖6)所示是基於對塑膠件幾何形狀分析的基礎上選擇多級射出成型工藝:由於塑膠件的型腔較深而壁又較薄,使模具型腔形成長而窄的流道,融體流經這個部位時必須很快地通過,否則易冷卻凝固,會導致充填不滿型腔的危險,在此應設定高速射出。但是高速射出會給融體帶來很大的動能(註2),融體劉到底時會產生很大的慣性衝擊,導致能量損失和毛邊現象,這時必須使融體減緩流速,降低充模壓力而要維持通常說的保壓壓力(二次壓力,後續壓力)使融體在澆口凝固之前向模腔內補充融體的收縮,這就對射出過程提出多級射出速度與壓力的要求。(圖6)中所示的螺桿劑量行程是根據塑膠件用料量與緩衝量來設定的。
射出螺桿從位置”97”道”20”是充提塑膠件的薄壁部分,在此階段設定高速值為10,其目的是高速充模可防止融體散熱時間長而流動終止;當螺桿從位置”20”==>”15”==>”2”時,又設定相應的低速5,其目的是減少融體流速及其衝擊模具的動能。當螺桿在”17”、”20”、”5”的位置時,設定較高的一次射出壓力已克服充模阻力,從”5”到”2”時又設定了較低的二次射出壓力,以便減小動能衝擊。
多級射出成型工藝是目前射出成形技術中較為先進的射出成型技術。再多級射出成型工藝的研究中,對於射出中螺桿行程分段的確定較為精確,而在各段射出壓力及射出速度的選擇上經驗性較強。一般的經驗方法是只能確定各段選用的射出壓力及射出速度的段間對應關係,通常的做法是依據各段對應於塑膠件各部位的截面積比例,在設計好多級射出成型工藝之後,需要通過多次試驗反覆修正,使選擇的射出壓力與射出速度達到最佳值。


5. 補充說明

【第7章 功与能】 第四节 势能

动能和势能 能量世界的哼哈二将

Physical 能量的動能和勢能【力和運動】

  • (註2)-動能

國中九上理化【觀念】動能與位能

動能的基本介紹


 

物理化學17-動能公式

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