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【进阶】六个科学注塑工艺优化步骤

时间:2019-10-01 14:19

1)粘度曲线

做黏度曲线是为了选择一个合适的注射速度,当各参数存在微小波动时不会引起熔体黏度的大变化。每模之间的波动应该尽量小,以保证产品质量的可重复性。

参考上图的黏度曲线,可以看到当射出速度高于55mm/s时, 熔胶的黏度基本上非常平稳。因此, 射出速度设为65mm/s会确保充填阶段工艺的一致性。参数本身的微小波动并不会引起熔胶黏度的很大变化。

当然也会有特殊情况不能使用这个优化的速度, 比如减小浇口晕等。这种情况下当然以外观优先, 但是这个优化的速度应该作为射出曲线的参照,比如开始以低速通过浇口以减小浇口晕, 然后迅速的增加到这个优化速度。

2)流动平衡测试
只有多穴的情况下才会需要做这个测试,比如2穴或者多穴。目的是检查在不同的充填阶段,各穴之间的最大偏差百分比。

充填不平衡有可能被接受,也有可能不被接受, 取决于产品质量的要求。这些信息最好在外观成型视窗(第四步)完成之后来定夺。

1.如果产品能够被充分保压,并且成型窗口很大,检查产品尺寸是否都在公差之内, 如果都在的话, 充填不平衡是可以接受的。

2. 如果成型窗口很小,并且先充饱的模穴出现毛边, 而其他的模穴却存在短射或者缩痕,找出充填不平衡的原因。
充填不平衡通常会有4个主要原因:
1. 流道尺寸不同
2. 浇口尺寸不同
3. 排气大小不同
4. 冷却不同,然而这个原因在刚开机时往往影响不大
还有一种情况,是剪切导致的不平衡,特别是8穴冷流道模具。
3)压力降测试
做压力降测试的目的是评估充填不同阶段压力的损失状况。这通常包括机台射嘴、竖流道、主流道、次流道、浇口和充填末端。


成型工艺不应该用到机台的最大压力,比如如果机台的最大压力为180Bar, 那么填充完需要的最大压力不应该达到180Bar. 如果事实确实如此,那就意味着螺杆需要更大的压力来达到设定的注射速度,但是由于压力的限制却达不到。这种情况称作“压力受限”。

通常,射出工艺不应超过90%的机台最大压力。在做出的压力降曲线中,如果处于“压力受限”或者超过90%的机台压力,找出压力曲线中比较陡的一段,尝试去减小此处的压力损失。例如,在右图中,次流道的压力降很大,意味着在这一段需要很大的力量来推动塑胶的流动。加大此段的流道直径会对降低压力有帮助。
4)外观成型视窗

成型视窗是非常重要的一个测试。通常这个外观成型视窗是由保压和料温(无定形料)、保压和模温(结晶料)构成。

外观成型视窗会告诉有多大空间来调整工艺的同时能得到外观可接受的产品。最理想的情况是有一个比较大的成型视窗。如果成型视窗比较小,就会比较容易的产生质量缺陷。例如在上图中,如果成型视窗比较小,就比较容易因为工艺本身的波动而出现短射或者毛边。稳健的工艺就是拥有比较大的成型视窗 来弥补工艺本身的波动。

外观成型视窗同时会提供后续试模中因调整尺寸或者DOE试验中允许使用的料温/模温及保压的上下限。
5)浇口冻结测试
对冷流道模具或者半冷流道(热转冷),为保证模与模之间的可重复性,保压压力一定要持续到浇口完全冷却。
 
曲线生成以后, 选择一个产品重量稳定以后的时间。在上图中,产品重量在7s后就不再增加,所以为安全起见同时弥补工艺本身的波动, 保压时间要设定为8s。

要注意的是, 保压阶段这额外的1s并不会增加周期时间,因为在这段时间内,浇口应该已经冻结而只会短暂的保压冷流道,而同时产品已经在开始冷却。因此多出的这1s应该从冷却时间中减掉,以保证同样的周期时间。
6)模温图谱

模温图谱的目的是为了记录产品顶出后模具表面即时温度的分布。它可以用来确认冷却水路是否在工作或者是否会有“热点”存在。

此外,这些信息还可以后续用来解决问题 - 例如当产品尺寸出现不一致时可以用来确认模具表面温度是否跟以前一样。
温度的测量必须用接触式高温计。

要注意的是在首次开机或者停机后,模温会逐渐上升至一个稳定的状态。因此一定要在模温稳定后再进行测量(最少10模后)。

上图提供了5个图框,这个可以根据情况来适用于不同的模具。比如,如果正在试一套4穴的模具,需要每穴测量相同位置的点记录在对应的四个角落的方框里, 中间一个框留空。如果测试是单穴模具,5个都需要用到,代表不同的测量位置。

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