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工程塑料CNC加工成型不完整的因素分析

点击:399 发布时间:2023-05-04

这是一个经常遇到的问题,但也相对容易解决。当无法通过技术手段解决工程塑料CNC加工问题时,可以从模具设计和制造的角度考虑改进,这通常可以解决。

1、在设备方面:

(1)注塑机的塑化能力很小。当产品质量超过注塑机的实际较大注塑质量时,很明显,材料供应无法维持收支平衡。如果产品的质量接近注塑机的实际注塑质量,则存在塑化不足的问题。料筒中的材料加热不足,导致无法及时向模具提供合适的熔融材料。这种情况只能通过更换容量更大的注塑机来解决。一些塑料,如尼龙(尤其是尼龙66),熔化范围窄,比热高,需要具有大塑化能力的注塑机来确保材料供应。

(2)温度计显示的温度不是真的,表明温度很高,但实际上很低,导致材料温度过低。这是由于热电偶及其电路或温差毫伏表等温度控制装置的故障,或由于远离温度测量点的电加热线圈老化或燃烧,加热故障未及时检测或修复或更换。

(3)喷嘴内孔的直径过大或过小。如果过小,由于流径较小,料棒的比体积会增加,这很容易导致冷却、堵塞进料通道或消耗注射压力;如果它太大,则流动的横截面积大,并且向模具中注射塑料的每单位面积的压力低,从而导致注射力低的情况。同时,ABS等非牛顿塑料由于缺乏显著的剪切热而无法降低粘度,导致模具填充困难。喷嘴和主通道入口之间的配合不良经常导致模具外部溢出和模具内部填充不足。喷嘴本身流动阻力大或被异物、塑料碳化沉积物等堵塞;喷嘴或主通道入口的球面损坏或变形,影响与另一侧的良好配合;注射座发生机械故障或偏移,导致喷嘴与主通道轴线之间的轴向压缩面发生倾斜位移或脱离;喷嘴球的直径大于主通道入口球的直径。由于边缘出现间隙,在溢流压力下逐渐增加喷嘴的轴向推力会导致产品注射不足。

(4)塑料熔块堵塞了进料通道。由于料斗干燥器中塑料的局部熔化和结块,机筒进料段温度过高,塑料等级选择不当,或塑料中含有过多的润滑剂,都可能导致塑料在减小进料口直径或螺杆起始端深沟槽的位置过早熔化。颗粒和熔融材料相互结合形成“桥”,堵塞通道或包裹螺杆,并随着螺杆旋转以圆形方式滑动而不向前移动,导致供应中断或不规则波动。这种情况只有在钻出通道并清除材料块后才能从根本上解决。

(5)喷嘴将材料冷却到模具中。考虑到压力损失,注塑机通常只配备直通喷嘴。然而,如果枪管前端和喷嘴的温度过高,或者在高压下枪管前端储存了太多材料,就会产生“流涎”,导致工程塑料CNC加工在开始注射和模具打开之前意外进入主通道入口,并在模板的冷却作用下变硬,从而阻碍熔融材料顺利进入模腔。此时,应降低枪管前端和喷嘴的温度,降低枪管的储存能力,并降低背压,以避免枪管前端的熔体密度过大。

(6)注塑周期太短。由于周期短,无法跟上材料温度也会导致材料短缺,尤其是当电压波动很大时。根据电源电压相应调整周期。在调整时,一般不考虑注射和保温时间,主要考虑调整从保温完成到螺杆返回的时间,这样既不影响填充和成型条件,也可以延长或缩短机筒内物料颗粒的预热时间。

2、模具

(1)模具浇注系统存在缺陷。流道太小、太薄或太长,会增加流体阻力。主流道的直径应增加,流道和导流通道应做成圆形。流道或喷嘴过大,导致喷射力不足;有杂质、异物或碳化物质堵塞流道和闸门;转轮和闸门粗糙,有划痕或尖角,表面粗糙度差,影响物料流动顺畅;流道未设置冷料井或冷料井过小,开启方向不正确;对于多型腔模具,必须仔细安排流道和浇口尺寸的平衡分布,否则可能出现只有靠近主流道或浇口较厚和较短的型腔才能填充,而其他型腔无法填充的情况。流动通道的直径应适当增大,以减少流向通道末端的熔融材料的压降。还需要增加远离主通道的腔体闸门,使每个腔体的注入压力和材料流速基本一致。

(2)模具设计不合理。模具过于复杂,过渡多,进料口选择不当,流道狭窄,浇口数量不足或形式不当;产品的局部截面很薄,应增加整个产品或局部区域的厚度,或在填充不足的区域附近设置辅助流道或浇口;模腔内排气措施不足导致产品不满意的情况并不少见。这些缺陷大多发生在拐角处、深凹陷处、被厚壁包围的薄壁部件以及由侧门形成的薄底壳的底部。消除这一缺陷的设计包括打开一个有效的排气管,选择一个合理的浇口位置,使空气易于提前排出,必要时,故意将模腔的一部分截留区域制成插入件,使空气从插入件的间隙溢出;对于多腔模具,很容易出现浇口分布不平衡的情况。如有必要,应减少注射腔的数量,以确保其他腔零件合格。

3、工艺方面

(1)进料调整不当,物料短缺或过量。进料测量不准确或进料控制系统操作异常、注塑机或模具或操作条件导致的注塑周期异常、预成型背压小或机筒内颗粒密度低都可能导致材料短缺。对于大颗粒、多孔颗粒和结晶度变化较大的塑料,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙,以及高粘度塑料,如ABS,应将材料量调整得更高。当材料温度高时,应增加材料量。

当料筒末端储存的材料过多时,螺杆在注射过程中需要消耗额外的注射压力来压缩和推动储存在料筒内部的多余材料,这大大降低了塑料进入模腔的有效注射压力,使产品难以填充。

(2)注射压力过低,注射时间短,柱塞或螺钉过早返回。熔融塑料在低工作温度下粘度高,流动性差,应在高压和高速下注射。例如,在制造ABS着色零件时,着色剂缺乏耐高温性限制了机筒的加热温度,这需要通过比平时更高的注射压力和更长的注射时间来补偿。

(3)注射速度较慢。注射速度对于一些形状复杂、厚度变化大、加工时间长的产品,以及增韧ABS等高粘度塑料都具有重要意义。当高压注射无法完全填充产品时,应考虑高速注射,以克服注射不足的问题。

(4)材料温度过低。筒体前端温度低,进入模腔的熔融材料的粘度由于模具的冷却作用而过早增加到难以流动的程度,阻碍了模具远端的填充;枪管后部塑料的低温和高粘度使其难以流动,阻碍了螺杆的向前运动。因此,压力表上显示的压力似乎足够,但实际上,熔融材料以低压和低速进入模腔;如果喷嘴温度低,可能是由于固定进料时喷嘴与冷模接触时间过长,或者喷嘴加热环加热不足或接触不良导致材料温度低,从而堵塞模具的进料通道;如果模具没有冷井,则使用自锁喷嘴并使用后进料程序来保持必要的温度;当启动初期喷嘴过冷时,有时可以使用火焰枪进行外部加热,以加速喷嘴的温度上升。

4、原料方面

工程塑料CNC加工的流动性很差。塑料工厂经常使用回收的破碎材料,这通常反映出粘度增加的趋势。实验指出,由于氧化裂化产生的分子链断裂的单位体积密度增加,筒体和模腔内流动的粘度增加,再生的破碎材料促进了更多气态物质的产生,导致注射压力损失增加,模具填充困难。为了提高塑料的流动性,应考虑外部润滑剂,如硬脂酸或其盐,优选硅油(粘度300-600cm2/s)。润滑剂的加入不仅提高了塑料的流动性,还增强了稳定性,降低了气态物质的气体阻力。


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