008年9月第36卷第9期(总第197期) 薄壁注塑成型中的变模温控制技术 在薄壁注塑成型中,由于塑件厚度相对很薄,这氵由于注射压力比较高、模具型腔比较狭窄,熔体 个影响就更大。研究表明:当塑件的厚度减小时, 很容易形成湍流,特别是在流道中,当流道界面 冷凝层对流动的影响将会以指数形式增加吗 大小不一致时,熔体的不稳定流动会在塑件表面 模具 形成螺旋状波流痕。 14熔接线 熔接线是型腔内两个或多个熔体流动前沿熔 合时形成的界线。塑件薄壁化增加了成型时的充模 :阻力,所以,在薄壁塑件中,料流汇合处的熔接线 会更加明显。熔接线不但影响塑件的外观质量,而 ▲图1注塑成型时熔体在型腔内的充模流动示意图 且在熔接线处易产生应力集中,削弱塑件的力学强 Fig. 1 Schematic drawing of melt flowing in mould cavity 度,对塑件特别是薄壁塑件的力学性能尤为不利 12翘曲变形 在外力作用下,塑件极易在熔接线处开裂 翘曲变形是不均匀的内部应力导致的塑件缺 在注塑成型过程中,多种因素的力学作用均2薄壁注塑成型中变模温控制的必要性 会在塑件中产生内应力。从工艺方面来讲,塑件 中主要存在以下两种形式的应力,即取向应力和 热应力 模具温度直接影响熔体的充模流动行为 取向应力是充模过程中塑料熔体中的纤维、:件的冷却速度和塑件最终质量,所以模具温度的 大分子链或链段沿一定方向取向,来不及松弛而 控制是决定塑件质量合格率与生产效率的重要条 产生的。特别是在一些纤维增强的薄壁塑件成型:件之一。传统的模具加热方法是采用水、油加热 过程中,既有分子取向,又有纤维取向,取向应或电加热:在加压情况下,水温可达140~180℃ 力对塑件的翘曲变形影响会更明显。 高温油一般可达350℃,但会产生油气,影响成 热应力是薄壁塑件在注塑成型过程中,由于熔型;电热管的温度控制范围可大于350℃。这三种 体温度与模腔壁之间有较大的温差,靠近模壁的塑方式的共同特点是可使模具温度维持在一定髙温 料熔体冷却很快,在塑件内分布不均而产生的机械:范围内,有效地改善塑件质量缺陷,但同时也导 应力。塑料的热容量大、导热性差,所以塑件表层致冷却时间过长,生产成本相对提高。 比内层冷却快,而形成的凝固壳层会阻碍内部熔体 变模温控制技术是在注射时通过加热系统迅 继续冷却,使塑件内部产生拉应力,从而在凝固层速将模具型腔表面加热到较高温度,以保证塑料 产生压应力。在保压过程中,有少量熔体补入塑件:熔体在型腔内的流动性,注射完成后,再由冷却 中,使已凝固的表层受到拉伸,在塑件中产生拉应:系统迅速将熔融物料冷却至脱模温度,加热-冷却 力。这些都是热应力产生的原因。 时间越短越好。目前,变模温控制技术的加热系 统主要采用蒸气加热、电极加热和感应加热,而 1.3波流痕 冷却仍然采用传统方式,即利用冷却管道中的冷 波流痕是由于熔料在模具型腔中的不稳定流:却介质以热传导的方式将热量带走 而导致的塑件表面呈现年轮状或螺旋状的条纹花 在薄壁注塑成型过程中采用变模温控制技术 样。在一些有较高表面质量要求的塑件中,这类氵具有诸多优点。首先,较高的模具温度增加了熔 缺陷是不允许出现的。在薄壁注塑成型过程中,:体在模具型腔中的流动性,这样不但可以有效降45 2008年 9月 第36卷 第9期 （总第197期） 薄壁注塑成型中的变模温控制技术 在薄壁注塑成型中，由于塑件厚度相对很薄，这 个影响就更大。研究表明：当塑件的厚度减小时， 冷凝层对流动的影响将会以指数形式增加[1] 。 图 1 注塑成型时熔体在型腔内的充模流动示意图 Fig. 1 Schematic drawing of melt flowing in mould cavity during injection moulding 1.2 翘曲变形 翘曲变形是不均匀的内部应力导致的塑件缺 陷。在注塑成型过程中，多种因素的力学作用均 会在塑件中产生内应力。从工艺方面来讲，塑件 中主要存在以下两种形式的应力，即取向应力和 热应力[2] 。 取向应力是充模过程中塑料熔体中的纤维、 大分子链或链段沿一定方向取向，来不及松弛而 产生的。特别是在一些纤维增强的薄壁塑件成型 过程中，既有分子取向，又有纤维取向，取向应 力对塑件的翘曲变形影响会更明显。 热应力是薄壁塑件在注塑成型过程中，由于熔 体温度与模腔壁之间有较大的温差，靠近模壁的塑 料熔体冷却很快，在塑件内分布不均而产生的机械 应力。塑料的热容量大、导热性差，所以塑件表层 比内层冷却快，而形成的凝固壳层会阻碍内部熔体 继续冷却，使塑件内部产生拉应力，从而在凝固层 产生压应力。在保压过程中，有少量熔体补入塑件 中，使已凝固的表层受到拉伸，在塑件中产生拉应 力。这些都是热应力产生的原因。 1.3 波流痕 波流痕是由于熔料在模具型腔中的不稳定流 而导致的塑件表面呈现年轮状或螺旋状的条纹花 样。在一些有较高表面质量要求的塑件中，这类 缺陷是不允许出现的。在薄壁注塑成型过程中， 由于注射压力比较高、模具型腔比较狭窄，熔体 很容易形成湍流，特别是在流道中，当流道界面 大小不一致时，熔体的不稳定流动会在塑件表面 形成螺旋状波流痕。 1.4 熔接线 熔接线是型腔内两个或多个熔体流动前沿熔 合时形成的界线。塑件薄壁化增加了成型时的充模 阻力，所以，在薄壁塑件中，料流汇合处的熔接线 会更加明显。熔接线不但影响塑件的外观质量，而 且在熔接线处易产生应力集中，削弱塑件的力学强 度，对塑件特别是薄壁塑件的力学性能尤为不利， 在外力作用下，塑件极易在熔接线处开裂。 2 薄壁注塑成型中变模温控制的必要性 模具温度直接影响熔体的充模流动行为、塑 件的冷却速度和塑件最终质量，所以模具温度的 控制是决定塑件质量合格率与生产效率的重要条 件之一。传统的模具加热方法是采用水、油加热 或电加热：在加压情况下，水温可达140~180℃； 高温油一般可达350℃，但会产生油气，影响成 型；电热管的温度控制范围可大于350℃。这三种 方式的共同特点是可使模具温度维持在一定高温 范围内，有效地改善塑件质量缺陷，但同时也导 致冷却时间过长，生产成本相对提高。 变模温控制技术是在注射时通过加热系统迅 速将模具型腔表面加热到较高温度，以保证塑料 熔体在型腔内的流动性，注射完成后，再由冷却 系统迅速将熔融物料冷却至脱模温度，加热-冷却 时间越短越好。目前，变模温控制技术的加热系 统主要采用蒸气加热、电极加热和感应加热，而 冷却仍然采用传统方式，即利用冷却管道中的冷 却介质以热传导的方式将热量带走。 在薄壁注塑成型过程中采用变模温控制技术 具有诸多优点。首先，较高的模具温度增加了熔 体在模具型腔中的流动性，这样不但可以有效降 薄壁注塑成型中的变模温控制技术.indd 45 2008/8/30 16:37:55