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注塑熔模温度的重要性

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模塑厂家应认识到工艺条件在多大程度上会影响零件的最终性能。

随着模具温度的升高,这种高温尼龙的室温刚度也随之提高。但更重要的是模具温度对高温下样品刚度的影响。这表明冷却太快会降低零件的结晶度。

当我们一起工作时,我发现普遍不了解工艺条件对成型零件的最终性能有多大影响。普遍的意见似乎是所选材料具有数据表上公布的特性,而与原料如何转换成模制品无关。

在这种思维方式下,加工者的工作仅仅是将材料加热到熔融状态,使其通过合适的加工设备,然后将聚合物重新固化为印刷品所描述的形状。只要零件满足美学要求并且关键尺寸符合印刷要求,加工者就可以完成工作。属性是材料供应商的省。

不幸的是,这不是那么简单。例如,在注塑成型中,无论零件设计如何,成型条件都会对材料的最终性能产生重大影响。对聚合物的性能有重大影响的两个工艺条件是熔体温度和模具温度。

首先,重要的是要区分这些过程条件和我们用来控制它们的设定点。熔体温度是聚合物离开喷嘴并进入模具时的实际温度。料筒设定点代表了我们用来达到所需熔体温度的工具,但它们并非一回事。

赋予材料的机械功,停留时间以及螺杆和机筒的状况在确定实际熔体温度方面均起着重要作用。类似地,模具型芯和型腔的实际表面温度与通过模具中的通道的流体的温度有关,但不一定相同。

假设理解了这一点,我们可以检查这两个参数对聚合物性能的影响。通常理解的是,熔融温度对粘度有影响。但是熔体温度也影响模塑部件中聚合物的最终分子量。

例如,在一个涉及用聚丙烯模制的部件的实验中,在熔融温度为400 F(204 C)下模制的部件中的聚合物比在480 F(249 C)下模制的部件具有明显更高的平均分子量。这转化为更好的抗冲击性以及更低的成型能耗和更短的循环时间。

模具温度对最终性能的影响可能不太明显,但往往影响更大。在无定形聚合物(例如ABS和聚碳酸酯)中,较高的模具温度产生较低的模制应力,因此具有更好的耐冲击性,耐应力龟裂性和疲劳性能。

在半结晶材料中,模具温度是确定聚合物结晶度的重要因素。结晶度控制许多性能参数,包括抗蠕变性,抗疲劳性,耐磨性和高温下的尺寸稳定性。晶体只能在低于熔点但高于聚合物的玻璃化转变温度(Tg)的温度下形成。

结晶时间

当模制半结晶材料时,理想的模具温度将高于Tg,以使聚合物有足够的时间结晶。图1比较了在适当的模具温度和较低的模具温度下模塑时,高温尼龙(PPA)的性能。该图显示了材料的模量随温度的变化。随着模具温度的升高,室温下材料的刚度也随之提高。

但是,在较高的测试温度下,可以看到在适当的温度下和较低的模具温度下模制的样品之间存在更大的差异。当材料在130到140°C接近玻璃化转变区域时,在较低温度下模制的材料的模量开始下降,在更低的模具温度下模量则下降得越来越远。此行为在处理器的手中。

图2显示了模具和熔体温度在确定ABS(一种通常因其韧性而选择的无定形聚合物)的冲击性能中的相互作用。当模具温度从29到85 C(85到185 F)变化,熔体温度从218到271 C(425到515 F)调整时,轮廓图捕获了落镖抗冲击性。仅仅由于这些过程的改变,抗冲击性就从小于2 Nm(1.4 ft-lb)到几乎50 Nm(36.5 ft-lb)不等,这可能令某些人感到惊讶。

模具温度是主要因素。但是,将较高的模具温度与较低的熔体温度结合使用可获得最佳结果。理想的加工条件范围以及应避免的条件在该图中非常明显。

这种行为是所有聚合物的特征。通常,通过将较低的熔体温度和较高的模具温度结合在一起,可获得最佳性能。不幸的是,这与我们通常在生产车间发现的相反。通常,熔体温度比理想温度高,因为通常认为熔体温度是降低熔体粘度的唯一可用工具。较高的熔体温度会增加能耗,降解聚合物,并延长制造尺寸稳定零件所需的冷却时间。

为了补偿延长的循环时间,加工商将依靠降低的模具温度来恢复损失的生产率。然而,降低的熔体温度和较高的模具温度通常会产生具有相同或更短循环时间以及更好机械性能的零件。当加工商了解他们在建立聚合物性能中的作用时,他们将以非常不同的方式进行工艺开发,从而最终降低成本并提高质量。


备注说明:本文为全英文译文过来,可能会与传统的释义有所差异,注塑汇整理。

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