熱流道系統(tǒng)是注射機噴嘴的延伸,同時又是模具的流道系統(tǒng)。與冷流道系統(tǒng)相比,它擴展了加工注射量,降低了壓力損失,使?jié)部跓崃﹂]合或機械閉合。為此它加入了外部的加熱源,模具結構復雜了。下面講述熱流道注射,對模塑件內部質量。
塑料熔體以層流在型腔中充模,各層次的冷卻速率不同。流動使高分子鏈排列具有方向性。被固化的無定形或結晶型的結構都凍結了取向狀態(tài)。因此改變了無取向的原材料的性能。注射加工的參數影響著此項性能的變化。熱流道系統(tǒng)的應用,既輔助了取向變化,也妨礙了這個作用。
(1))壁厚方向取向
塑料熔體在流道和間隙中的噴泉流動,形成的表皮層起了絕熱作用。使熔料在保溫中涌流前進。壁厚上表層和心層性能均化,能提高塑料制品的性能。這就要求實施較慢的固化,需要較高的模具溫度,但損失了注射生產率。
表皮層的絕熱效應被用在熱流道板和噴嘴的內部加熱方式,它是節(jié)能的加熱方式。
快速固化表皮層有較強的取向,流體的心部因為剪切應力低而取向小。這就是薄壁制品有較高程度的取向的原因,以致脆性厚壁制品有較小程度取向,但收縮率較大。
將已成型的塑料制品加熱到軟化溫度,而后保溫并緩冷可減少的取向程度是有限的。由于流動造成的分子鏈取向,基本不變。
(2)流程方向取向
取向程度在模塑的流程中,是愈遠愈弱。在熱流道的噴嘴澆口附近,有徑向輻射的分子鏈的強烈取向。熔料沖出澆口后,橫截面上的流動弱于縱向流動。周向多余的材料會造成折疊和膨脹,導致很嚴重的翹曲變形。短玻璃纖維增強的制品注射時,尤為明顯。
因為制品的澆口附近是取向造成的重災區(qū),故建議采用較大口徑的澆口,減緩熔體的注射速率,或采用開關式嘴。
制品的取向方向,與冷流道注射一樣,是由注射點的位置決定的。利用取向方向力學性能提高,來保證注射件的強度。這也是決定注射點位置的依據之一。
用計算機軟件預測塑料制品的翹曲變形已經實現(xiàn)。經計算機模擬可以優(yōu)化制品設計、澆口位置確定和注射工藝改善。
(3)取向的過程
塑料制品中分子結構形態(tài)的變化,從熔體充模流動開始,歷經模具內冷卻固化。從模具中取出后,貯存和使用過程中仍有緩慢變化。翹曲變形會持續(xù)較長的過程。
無定形塑料經高彈態(tài)緩慢冷卻,使制品表層分子鏈緊密纏結在一起。結晶型塑料的緩慢冷卻,使制品表層獲得良好的結晶。制品壁厚的心部冷卻更為緩慢,只有模具壁面的溫度愈高,才能使表層與心部的性能和收縮率相近。熱流道模具中澆口附近區(qū)域的制品壁厚兩側,熱傳遞速率相差很大。此區(qū)域制品的壁厚處于臨界位置。噴嘴的前面是動模型腔。噴嘴上是高溫流道板。噴嘴的四周和澆口附近,需要建立對流道板和噴嘴的屏障,要有良好的絕熱設計并有冷卻液的循環(huán)
調溫。但往往效果不太理想。這部位的壁厚兩側皮層形成的熱條件不同。澆口痕跡產生制品表面缺陷,更使壁厚方向的取向程度和收縮率差異較大。使制品在脫模后有翹曲變形。因此,要設法將噴嘴從注塑件上移開,中間引入一段較短的冷流道和澆口,可采用熱流道與冷流道組合。
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