注塑成型是一個復雜的加工工藝，其中會涉及到機械原理、流體動力學及熱傳導系統(tǒng)等知識。而這還只是冰山一角。如果作個簡化說明，我們可以把模具功能簡化為兩部分，即熱交換和壓力控制，然后可以觀察這兩個因素是如何整體地影響零件質(zhì)量和尺寸的。

注塑過程中的熱交換

首先，讓我們回顧一下塑料是如何在注塑裝置中從顆粒狀轉變?yōu)槿廴诨蛞汗袒旌衔锏?#xff08;既非真正液體也非真正固體）。如果有人不熟悉英制熱量單位BTU，我們可以做一個簡單的說明，它代表將一磅純水的溫度提高一華氏度所需的熱量。要熔化塑料，必須要吸收一定BTU的熱量，在半結晶材料中如PP(聚丙烯)，打破其晶格結構并使其轉化為真正的液態(tài)所需的能力與非結晶材料（如ABS、PC等）相比需要更多的能量。像PC(聚碳酸酯)這樣的材料嚴格來講永遠無法使其熔化，它們只會變得更軟。我們大多數(shù)人都不會考慮用多少BTU來加工塑料，而是更傾向于考慮熔融和HDT（熱變形溫度）。HDT是聚合物或塑料樣品在規(guī)定載荷條件下發(fā)生變形的溫度。從熱動力學角度看，脫模前我們只需要帶走約40%熔化或軟化塑料所需的BTU就可以了。剩余60%的BTU熱量在脫模后的冷卻過程中散失在環(huán)境中。對熔化塑料所需能量的方程式我們將不做討論，但在下圖1中我們可以看到僅僅基于材料選擇所帶來的最終冷卻差異。

圖1：半結晶與非結晶材料冷卻時間比較

如果比較塑料熔化時的溫度與脫時的模溫度，會發(fā)現(xiàn)溫度平均下降了 62%（顯示在表1中）。在工藝過程中測量熔化溫度與零件脫模溫度要容易得多。

表1：半結晶與非結晶材料的溫度比較

如何有效去除40%熱量，最終取決于冷卻水路的位置、模具使用的金屬類型以及塑料零件的散熱能力。在這種情況下，塑料是熱絕緣體，它是實現(xiàn)高效率的首要因素。我們作為工程師在模具設計方面做得更好（見下圖2），周期就越短。在理想狀態(tài)下，整個零件在脫模時沒有任何溫度不均。

圖2：冷卻通道設計起點

然而，我們知道在大多數(shù)情況下這是不可行的。相反，低于20°F的合理溫差將獲得可接受的結果。在多數(shù)情況下，脫模后將立刻能夠檢測到收縮、氣泡和光澤度變化。如果脫模后零件溫度差異超過20°F，則最終很有可能出現(xiàn)翹曲。如果使用聚甲醛這樣的材料，則必須明白脫模后收縮有時需要幾天或幾周才能穩(wěn)定下來。以下（圖3）中，截面較厚的零件顯示了脫模時相當大的溫差。

圖3 示例產(chǎn)品

壓力和對零件質(zhì)量與尺寸的影響

模具適當?shù)目刂茐毫?#xff0c;對于零件質(zhì)量的影響是巨大的。我們將把這個系統(tǒng)分為幾個部分：熔體輸送系統(tǒng)和型腔。由于塑料與模具的首先關聯(lián)的是熔體輸送系統(tǒng)，我們就從這里開始。我們在看熔體輸送系統(tǒng)時， 很重要的一點是不要使系統(tǒng)尺寸過小，以確保盡可能降低從噴嘴機到澆口的壓力損失。在多數(shù)情況下，半結晶需要的尺寸最小，然后是非結晶，接下來是任何含有玻璃纖維填充的材料。從更高角度看，我們可以開始討論這些樹脂的MFI（熔體流動指數(shù)）（見表2）。我們通常可以看到每種特定樹脂的粘度和MFI（熔體流動指數(shù)）范圍。MFI（熔體流動指數(shù)）越低，輸送系統(tǒng)尺寸要求越大，以確保性強的有效填充和保壓。

表2：粘度與MFI（熔體流動指數(shù)）范圍

在設計熔體輸送系統(tǒng)時，建議從零件向注塑機方向進行設計。澆口是起點，尺寸過小將增加填充壓力并降低補縮的效果。它還會提高剪切速率，可能會導致聚合物鏈的降解。如果粘度高且MFI（熔體流動指數(shù)）低，零件可能需要一個以上的澆口，以確保整個型腔的壓力損失不至過大。一旦確定了正確的澆口類型、尺寸和數(shù)量，連接到機器噴嘴的通道就可以繼續(xù)。型腔之間的流道、熱嘴或分流板長度應該盡可能短，如前所述，以確保冷卻水路仍有足夠的間距。模腔數(shù)量越高，就越難以管理壓力損失。 最后一點是，建議冷流道的主流道或熱流道入口長度不要超過2.000英寸。以下（圖4）是多型腔家族模具的例子，展示了流動長度差別極大的造成模具型腔壓力率和冷卻率的差別。我們知道注塑成型工藝中壓力最大的是機器噴嘴，而最低處是模具型腔內(nèi)填充末端。為了盡量減小收縮、氣孔、翹曲、短射以及尺寸不穩(wěn)定，我們作為工程師必須管理整個系統(tǒng)的壓力損失。

圖4 多型腔模具

結論

通過這些例子我們可以看出，管理注塑機噴嘴端到型腔末端的壓力損失和溫度是極其關鍵的。否則就將造成尺寸的變化和不穩(wěn)定。

作者簡介：

Jeremy Williams在塑料行業(yè)有19年的經(jīng)驗，曾服務于醫(yī)療、汽車、家具以及電器行業(yè)。他之前曾擔任首席工程師，負責的項目從設計概念到可銷售產(chǎn)品。Jeremy于2011年獲注塑大師II認證，于2012年成為一名RJG認證培訓師，并于2015年開始供職于RJG。除了豐富的制造業(yè)背景，他還擁有塑料業(yè)和商業(yè)學位。目前，Jeremy是一名TZERO?咨詢顧問/培訓師。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的三维空间长度温度数量_塑料压力和温度对注塑件质量与尺寸的影响研究的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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