(2)模具。所用模具為環(huán)形料,關(guān)鍵的配合尺寸比較嚴(yán)格,模芯與型腔較為嚴(yán)格對(duì)中。但加工出的產(chǎn)品均是單邊缺料,且單邊缺料位置呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則變化。盡管在模具上和成型壓力上做了改進(jìn),但還是無(wú)法解決此問(wèn)題。為此,改進(jìn)了成型工藝,由注射成型改為注射壓縮成型,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品完好率達(dá)99%以上的目標(biāo)。
(3)制備工藝。
①工藝條件。
料筒溫度:后部140~160℃,前部170~200℃;
注射壓力:60~80MPa;
注射時(shí)間:5~10s;
高壓時(shí)間:1~2s;
冷卻時(shí)間:5~10s;
成型周期:20~30s。
②工藝控制。
針對(duì)襯套結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和注射成型單邊缺料的情況進(jìn)行了認(rèn)真分析研究,認(rèn)為缺料的主要原因是物料 的流動(dòng)性,特別是充模流動(dòng)性不理想,因此必須降低其黏流態(tài)的表觀黏度,才能使物料順利充滿型腔。
根據(jù)聚合物的流變學(xué)原理,當(dāng)溫度或剪切速率變化時(shí),黏流態(tài)的聚合物黏度也相應(yīng)地發(fā)生變化。具體地說(shuō),溫度的提高有助于聚乙烯大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng),使其黏度 降低,而剪切速率的提高,也有助于聚乙烯熔體黏度的下降。
根據(jù)聚合物表觀黏度與溫度和剪切速率的關(guān)系曲線,發(fā)現(xiàn)有的聚合物的表觀黏度對(duì)剪切速率的敏感程度比對(duì)溫度的敏感程度要強(qiáng),也就是剪切速率改變時(shí),其表觀黏度變化較大,而溫度改變時(shí),其表觀黏度變化不大。有的聚合物卻正好相反。
聚乙烯的曲線斜率小,黏度隨溫度的變化率小,當(dāng)溫度在160℃以上時(shí),要進(jìn)一步降低聚乙烯靜觀黏度,采取繼續(xù)升高溫度的辦法意義不大,可以直觀地看到,溫度上升到250℃,但黏度下降并不明顯;卻可能導(dǎo)致聚乙烯發(fā)生降解而使產(chǎn)品質(zhì)量降低。當(dāng)溫度不變的情況下,剪切速率只是稍有增加,黏度就大幅度地降低了。故此應(yīng)首先選擇提高剪切速率,以便大幅度降低物料的黏度而生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
對(duì)于襯大這樣一個(gè)特薄壁制品,加之料流流程又較長(zhǎng),當(dāng)通過(guò)提高注射壓力和注射速度而降低了黏度的黏流態(tài)物料一進(jìn)入型腔時(shí),就受到模具的冷卻而定型。由于壁太薄,流程又長(zhǎng),最早進(jìn)入型腔而處于流程前端的尋部分熔融物料很快因冷卻而推動(dòng)流動(dòng)性,由黏流態(tài)回到高彈態(tài)。這樣就抵消了高速高壓注射降低黏度的作用。物料形成了前端的高彈態(tài),中部是高黏度的黏流態(tài),后部(包括還未射入型腔的物料)是低黏度的黏流態(tài)的現(xiàn)象。當(dāng)然后部物料 在高壓下一定會(huì)克服前端阻力,繼續(xù)向前充模,結(jié)果是已回到高彈態(tài)的前端物料在哪個(gè)方位有薄弱環(huán)節(jié)(即未來(lái)得及完全由黏流態(tài)進(jìn)入高彈態(tài)),就會(huì)在哪個(gè)方位被沖破,因此造成了產(chǎn)品單邊充模、單邊缺料現(xiàn)象。因?yàn)樘胬m(xù)器注射時(shí)后部物料能沖破的薄弱環(huán)節(jié)不可能在一個(gè)方位上,故而單邊又呈無(wú)規(guī)律狀態(tài)。
根據(jù)上面的分析研究,找到了能使黏流態(tài)的物料在充模的過(guò)程中一面充模一面產(chǎn)生并得到一個(gè)強(qiáng)大的剪切力,使物料保持黏度有降無(wú)增,當(dāng)充模過(guò)程結(jié)束時(shí),剪切力隨之消失,模具繼續(xù)冷卻而使產(chǎn)品定型的方法。這就是采用的注射壓縮成型法或稱二次合模注射成型法。
注射壓縮成型法的工藝過(guò)程和工藝條件是:首先慢速閉模,但模具不閉嚴(yán),使模芯前端在型腔里留有一定空間,接著將熔融物料以正常壓力和速度注入模腔空間里,然后再以全壓快速閉模,將已注入模腔內(nèi)的熔融物料擠滿型腔。這樣,在快速閉模動(dòng)作過(guò)程中,模芯和模腔將物料擠滿型腔的同時(shí),產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力,物料在這個(gè)剪切力的作用下,黏度很快大幅地降低,故能順利地充滿型腔。合模后,剪切力隨之立即消失,并不影響模具的快速冷卻定型。又由于物料的黏度低,不會(huì)在模具內(nèi)產(chǎn)生足以使模芯和模腔間了發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的橫向作用力,因此產(chǎn)品壁厚各處均能達(dá)到產(chǎn)品要求而不會(huì)出現(xiàn)單邊缺料現(xiàn)象。
(4)效果。
①采用注射壓縮成型法生產(chǎn)襯套,成品率達(dá)99%以上,每班可正常生產(chǎn)1000模左右。
②進(jìn)一步簡(jiǎn)化模具,降低了模具制造難度和費(fèi)用。
③由于模具采用大流量水冷卻,產(chǎn)品生產(chǎn)周期短而質(zhì)量好。取消了推出板,避免了產(chǎn)品翻口變形。