薄壁注塑成型技术的研究进展
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南昌大学科技成果——薄壁注塑制品成型过程CAD/CAE技术集成项目研究内容该项目通过对注塑成型CAD/CAE技术的研究,建立了进行“薄壁注塑制品成型过程CAD/CAE技术集成”研究的数学模型,提出了多型腔复杂注塑制品成型CAD/CAE集成的模具工程设计与分析的关键技术和实现方法,研究开发了从CAD/CAE集成设计与分析到物理试验一整套系统方法,取得了与实际产品成型过程一致的技术研究成果,所研究开发的基于特征参数化的CAD建模方法和有限元建模CAE 分析的集成技术在工程产品制造中得到成功实现和应用。
具体包括:(1)多型腔、并具有复杂曲面特征的注塑模具CAD参数化特征设计技术研究;(2)面向Top-Down的注塑模具结构设计与装配;(3)薄壁注塑产品CAD实体模型数据信息转换技术;(4)多型腔注塑产品成型过程CAD/CAE集成分析技术;(5)计算机仿真及其产品成型生产试验。
技术特点(1)基于CAD平台,开发出了多型腔不对称复杂形状注塑产品CAD设计与总体结构装配的技术;(2)为注塑成型工艺过程提供合理、经济的工艺方案,提高产品一次试模的成功率,缩短产品的试制开发周期;(3)提高了多型腔、并具有复杂曲面特征的注塑产品成型分析的精度,能准确预测产品注塑成型缺陷,降低废品率和生产成本;(4)开发出了多型腔注塑制品成型CAD设计的产品几何特征及其拓扑关系与复杂曲面类注塑制品成型CAE集成分析的关键技术和实现方法;(5)为模具数字化设计与制造提供了实用技术,确保注塑件成型质量。
市场预测本项目技术成果能提高产品一次试模的成功率,达到了降低废品率和生产成本,缩短产品的试制开发周期的目的。
对准确预测产品注塑成型缺陷、提高注塑产品成型质量有重要实用价值。
本项目的成果在技术方法、研究手段、实现途径上比从底层做重复的研发有明显的技术优势和使用价值,使用的人力成本、投入的财力均较低。
该成果的获得将有利于提高对注塑制品成型质量的预测和控制,并产生可观的经济效益和社会效益,因而本项目的成果具有广阔的推广应用前景。
薄壁注塑成型技术发展由于3C产品向轻、薄、短、小方向发展得越来越快,所以薄壁注塑成型技术也受到人们的高度重视,而薄壁注塑成型数值模拟技术是薄壁注塑成型技术得以应用的重要保证.本文介绍了薄壁注塑成型技术产生的背景和科学意义,综述了薄壁注塑成型中的制品设计、模具设计、注塑机和材料选用以及薄壁注塑成型数值模拟技术的研究与应用概况,探讨了薄壁注塑成型数值模拟技术发展中所面临的一些关键问题,指出了薄壁注塑成型数值模拟技术的研究发展方向.关键词:薄壁注塑成型;模具设计;数值模拟;流长厚度比;冷凝层. 近年来,笔记本电脑和移动电话等3C(Computer, Communication and Consumer)产品更新换代的速度非常快,这类产品的设计理念正朝着"轻、薄、短、小"方向发展,同时人们对这些产品的需求也在快速增长,于是在常规注塑成型(Conventional Injection Molding, CIM)技术的基础上,薄壁注塑成型(Thin-Wall Injection Molding , TWIM)技术迅速发展起来.薄壁化因具有减小产品重量及外形尺寸、便于集成设计及装配、缩短生产周期、节约材料和降低成本等优点成为塑料消费行业追求的目标,已成为塑料成型行业中新的研究热点. 薄壁注塑成型技术是一种仅有十几年发展历史的新兴技术,其理论体系尚未形成,缺少系统性的研究,而薄壁注塑成型数值模拟研究也只是近几年才提出的,还有许多理论上和实践中的问题尚待解决.薄壁注塑成型技术的概念目前关于薄壁注塑成型还没有统一的定义,Mahishi和Maloney把其定义为流长厚度比L/T(L:Length,流动长度;T:Thickness,塑件厚度;L/T也简称为流长比)在100或者150以上的注塑为薄壁注塑;而Whetten和Fasset是这样定义薄壁注塑成型的:所成型塑件的厚度小于1mm,同时塑件的投影面积在50cm2以上的注塑成型.由此可见要给出一个统一的定义还是比较困难的;同时随着技术的发展,薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化,它应该是一个相对的概念. 常规注塑成型工艺已为人们所熟悉,但薄壁注塑成型则不然,因为随着壁厚的减薄,聚合物熔体在型腔中的冷却速度加剧,在很短的时间内就会固化,这使得成型过程变得复杂,成型难度加大,常规的注塑成型工艺条件已不能满足需要.常规注塑成型的一个不足就是填充过程和冷却过程往往是交织在一起的,但由于常规塑件的尺寸比较大,所以对成型过程影响不大,但在薄壁注塑成型中这个不足就成为致命的问题.所以,不能把常规注塑成型中的理论和操作简单地照搬到薄壁注塑成型中去.薄壁注塑成型中的制品设计、模具设计、注塑机及材料选用薄壁制品的设计思想和方法更为复杂,并进一步受到成型局限及材料选择的影响.薄壁制品要求应该具有高的冲击强度、良好的外观质量和尺寸稳定性,并能承受大的静态载荷,成型材料的流动性要好.设计过程中要重点考虑制品的刚性、抗冲击性和可制造性. 成型薄壁制品时一般需要专门设计的薄壁制品专用模具.与常规制品的标准化模具相比,薄壁制品的模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统和脱模系统等都发生了重大变化.主要表现在以下几个方面: (1)模具结构:为承受成型时的高压,薄壁成型模具的刚度要大、强度要高.因此模具的动、定模板及其支承板重量较大,厚度通常比传统模具的模板要厚.支撑柱要多,模具内可能要多设置内锁,以保证精确定位和良好的侧支撑,防止弯曲和偏移.另外,高速射出速度增加了模具的磨损,因此模具要采用较高硬度的工具钢,高磨损、高冲蚀区(如浇口处)硬度应大于HRC55. (2)浇注系统:成型薄壁制品,特别是制品厚度非常小时,要使用大浇口,而且浇口应该大于壁厚.如是直浇口应设置冷料井,以减少浇口应力,协助填充,减少制品去除浇口时的损坏.为保证有足够的压力充填薄的模腔,流道系统中应尽可能减少压力降.为此,流道设计要比传统的大一些,同时要限制熔体的驻留时间,以防止树脂降解劣化.当是一模多腔时,浇注系统的平衡性要求远高于常规模具的要求.值得注意的是薄壁制品模具的浇注系统中还引入了两项先进技术,即热流道技术和顺序阀式浇口(SVG)技术. (3)冷却系统:薄壁制品不像传统壁厚件那样可以承受较大的因传热不均而产生的残余应力.为保证制品的尺寸稳定性,把收缩和翘曲控制在可以接受的范围内,就必须加强模具的冷却,确保冷却均衡.较好的冷却措施有在型芯及模腔模块内采用不闭合冷却线,加大冷却长度,均可增强冷却效果,必要的地方加入高传导率金属镶块,以加快热传导. (4)排气系统:薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排气性,最好可以进行抽真空操作.由于填充时间短,注射速度高,模具的充分排气尤其是流动前沿聚集区的充分排气非常重要,以防困气引燃.气体通常通过型芯、顶杆、加强筋、螺柱及分型面等处排出.流道的末端也要充分排气.日本Sumitomo公司用多孔工具钢做小嵌件来解决小件制品的排气问题.(5)脱模系统:因为薄壁制品的壁和筋都很薄,非常容易损坏,而且沿厚度方向收缩很小,使得加强筋和其他小结构很容易粘合,同时高保压压力使收缩更小.为避免顶穿和粘模,薄壁注塑成型应使用比常规注塑成型数量更多、尺寸更大的顶出销. 常规的注塑机很难在薄壁塑件注塑成型中有用武之地.比如薄壁注塑成型的填充时间很短,很多填充时间不足0.5s,在这样短的时间不可能遵循速度曲线或截断压力,因此必须使用高解析度的微处理器来控制注塑机;在薄壁制品的整个注塑成型过程中,应同时各自独立地控制压力和速度,常规注塑机的充填阶段用速度控制,保压阶段再转为压力控制的方法已不适用.所以机械设备制造商与研究机构共同合作努力,研制出了专用的注射设备.如台湾中精机公司的VS-100薄壁注塑机、德国Dr.Boy公司开发的Boy型系列注塑机以及Battenfeld、Arburg和JSW等著名注塑机生产厂商开发的专用注塑机. 薄壁注塑成型材料流动性要好,必须拥有大的流动长度.还有具有高的冲击强度,高热变形温度,良好的尺寸稳定性.另外,还要考察材料的耐热性、阻燃性、机械装配性及外观质量等等.目前,薄壁注塑成型广为应用的材料有聚碳酸酯(PC)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS)及PC/ABS共混物等.薄壁注塑成型数值模拟技术在注塑成型中,对填充过程进行数值模拟可以预测实际注射过程中可能出现的缺陷、优化模具结构设计、调整工艺参数和有针对性地制订解决方案,从而达到减少材料浪费,降低生产成本,提高产品质量和市场竞争力的目的.目前,对于常规模具的数值模拟已经成为模具设计中不可缺少的一环;在薄壁注塑成型技术越来越引起关注的今天,出于同样的目的,人们希望对薄壁注塑模具的充填情况事先进行数值模拟. 20世纪70年代在世界范围内开始了注塑成型数值模拟技术的研究.到目前为止,成熟的商业注塑成型数值模拟软件较多,澳大利亚MOLDFLOW公司的Moldflow软件和美国AC-Tech公司(2000年2月,被MOLDFLOW公司合并)的C-Mold软件是其中的优秀代表.但针对薄壁注塑成型条件下的数值模拟还没有专用的软件,所以人们都还是使用现有的商业注塑成型数值模拟软件.不过从下文所介绍的研究表明,现有的商业化注塑成型数值模拟软件可以用来分析薄壁塑件的填充行为,以及薄壁塑件注塑中工艺参数的选择,但不能充分描述在薄壁注塑成型中所有的影响因素,实验结果与模拟结果之间几乎都存在差异.对于薄壁注塑成型,起初人们普遍认为需要高注射压力、高注射速度和高熔体温度等工艺条件,但是随着研究的进行,研究者发现并不完全像先前所认为的那样.每个研究者的结论也不尽相同,至今还没有比较系统、权威的结论. 奥克兰大学机械工程系的姚东刚等对不同厚度的矩形薄壁塑件成型行为进行了研究.使用C-mold软件来模拟其填充行为,所用材料为聚碳酸脂(PC),模具温度一种是室温,另一种是265℃(即聚合物熔体的温度),塑件壁厚分别为:0.25、0.5、1和2mm,注射速度为100和1000sec-1.在室温下的模拟研究表明:当壁厚减小时,要填充相同的L/T值注射压力急剧上升;在低注射速度下要填充相同的L/T值,所需的注射压力也要比高注射速度下高很多.在265℃下的模拟研究表明:要填充相同的L/T值所需的注射压力比在室温下时要低很多;在高速注射时,当壁厚减小时,注射压力升高并不明显;当低速注射时,注射压力几乎没有变化,同时所需压力还比在高速注射时要低.模拟结果表明模具温度在薄壁注塑成型中起重要作用;在低速、高模具温度下注塑时,L/T值可以很大,且注射压力也不是很高,这和当前认为在成型薄壁塑件时要采用高速、高压的工艺参数相反.实验使用快速热响应(Rapid Thermal Response, RTR)模具来进行验证,但在注射压力方面与数值模拟出现了较大的差异,分析可能是模具的浇口和流道没有加热的原因. Losch通过实验发现厚度愈薄的制品需要更高的注射压力与注射速度才能将塑件完全充填.Maloney以一个1mm厚,半径15.4mm的1/4圆盘状塑件以PC和ABS两种材料用MoldFlow软件来做模拟,结论表明高的注射速度可以提高剪应变率并且提高剪切热以增加材料的流长比.Tanktakom以厚度1mm、面积为50cm的塑件用ABS和PC材料来做实验模拟,研究表明成型材料主要受模具温度与熔体温度影响,而提高熔体温度到接近临界温度可以增加熔体流动的长度,提高模具温度也可以改善熔体流动的长度与成品的延伸强度.Mahishi[8]使用C-mold软件模拟了薄壁圆盘件的填充情况,研究表明在整个注塑过程中需要高注射速度和高注射压. 台湾龙华大学机械工程系的沈永康等使用在注塑数值模拟中公认的Hele-Shaw流动模型来描述非牛顿流体,使用的是Moldflow软件,塑件是一笔记本电脑外壳,其厚度分别为0.9和1.0mm,材料是加入不同比例玻璃纤维的聚丙烯(PP).模拟中采用正交实验表来安排填充时间、注射压力、熔体温度和模具温度等工艺参数.模拟结果表明在薄壁注塑中模具温度是最重要的工艺参数,如果模具温度过低就会发生欠注射;薄壁注塑中的注射压力、模具温度和熔体温度均高于常规注塑中的取值.台湾的Ming-Chih Huang等对1mm厚塑件的翘曲进行了数值模拟.模拟时采用正交实验方法来分析填充时间、模具温度、浇口尺寸、熔体温度、保压时间和保压压力等参数对其翘曲的影响.研究表明模具温度和熔体温度的交互作用影响最大,保压压力、模具温度、熔体温度和保压时间的影响依次递减,而浇口尺寸和填充时间的影响很小. 宋满仓等通过实验和Moldflow软件对一圆形塑件和一个矩形塑件(壁厚为0.1和0.2mm)进行了研究,研究表明:注射量及注射速度对薄壁塑件注塑成型的填充过程起主导作用,适当用量范围的注射量及高的注射速度能大幅度地提高填充率;熔体温度和注射压力相对于注射量和注射速度只起次要作用;由于实验条件所限没有研究模具温度的影响. 美国LANL 的国家实验室在研究中发现,在诸多影响模拟精度的因素中,粘度的压力依赖性排在前列,如不考虑压力对粘度的影响,随着压力的增加,模拟误差将增大.同时还发现,熔体的密度变化、由压缩功转化的粘性热甚至熔体的粘弹性本身都可能会影响薄壁注塑成型的模拟精度. Ainoya和Amono[1]发现PVT数据会影响填充时间和型腔压力,他们还发现传热系数对压力的预测有很大的影响.Sridhar和Narh[1]发现比热和热传导对型腔压力几乎没有影响,但会影响冷却时间和塑件的收缩和翘曲. 综上所述,从研究的手段来看,由于在模拟和实验中要考虑的参数比较多(注射速度、注射压力、注射量、模具温度、熔体温度和冷却时间等),且每个参数又有很多不同水平,还要考虑交互影响,所以多倾向于使用正交实验方法安排模拟条件和实验条件,这样不但可以减少实验次数,节省时间和费用,而且又能得到好的效果.薄壁注塑成型模拟技术的关键问题及发展方向常规注塑的填充过程和冷却过程是交织在一起的,当聚合物熔体流动时,熔体前沿遇到相对温度较低的型芯表面或型腔壁,就会在其表面形成一层冷凝层,熔体在冷凝层内继续向前流动,冷凝层厚度对聚合物的流动有着显著地影响.因为常规注塑成型时塑件的厚度较厚,所以此时冷凝层对注塑的影响还不是很大.但在薄壁注塑成型中,由于冷凝层的厚度与塑件厚度之比随着塑件厚度的变薄逐渐增加,所以此时这个影响就很大,特别是二者的尺寸可以相互比较时.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,这也更说明了冷凝层在薄壁注塑成型中的影响之大,所以需要对薄壁注塑成型中的冷凝层的性质进行更深入、更全面的研究.塑胶模具厂,双色塑胶模具。
探究注射成型工艺自适应优化技术的进展摘要:针对注塑成型过程中出现的不足,介绍了正交试验的设计方法,开展了模具结构及工艺参数优化设计。
在模具温度,保压压力下、以保压时间,模内冷却时间为因素,用体积收缩率表示,通过使用Moldflow软件,对型腔中熔体流动进行了仿真研究,得出了各种工艺参数对制品成型质量影响的变化趋势,得到了最优化工艺参数组合。
关键词:注射成型;优化技术;探究引言:当今社会快速发展,竞争日趋激烈,商品经济这个概念根深蒂固。
塑料制品在人们生活中发挥着越来越重要的作用,塑料制品生产的质量与成本控制,是塑料制品企业争夺的集中点。
为了提高产品性能、降低生产成本,需要采用先进的技术来实现这一目标,而注射成型工艺就是其中一个重要的方面。
注塑成型是塑料加工的一种主要成型方式,广泛使用。
注塑成型过程涉及许多复杂而又重要的物理过程。
注塑制品具有重量轻、强度大、耐腐蚀、耐摩擦、易成型等优点,被广泛应用于汽车零部件制造、电子电气产品制造、家用电器制造等领域。
尽管注塑成型广泛应用于方方面面,但在实践中因缺乏经验、塑料成分结构复杂,注塑成型工艺的影响,导致塑料件质量不过关。
尤其对于一些塑料制品来说,注塑模具是决定其质量最关键的部分之一。
因此如何摆脱工艺参数试验繁杂,提高试验成功率,由此对注塑工艺参数进行了优化,是目前各企业亟待解决的一个课题。
一、注射成型工艺产品的现状(一)熔接痕在注塑成型产品中,熔接痕属于一种常见外观缺陷,这种缺陷对塑料制品外观质量有直接的影响,甚至破坏产品力学性能。
熔接痕产生主要原因在于塑化室和浇口位置的设计不合理及工艺控制不当等。
充模时,当两股相对于聚合物熔体而言,其流动前沿聚集在一起,或者当一股在通过障碍物之后又发生了聚集,由于流动前沿的部位已降温,以致无法良好的融合,汇合时产生熔接痕,即熔接线。
对于不同形状和尺寸的注塑件而言,其熔接痕都具有一定的特征和规律。
一般表现为2种:一是在制品有镶嵌件时、孔洞或制品厚度变化很大,熔体在模具中进行着两方向的运动,交汇产生熔接痕迹。
塑料加工成型技术研究进展塑料是一种广泛应用于工业、日常生活中的材料,其加工成型技术一直是塑料制品生产中的关键环节。
随着科技的不断进步,塑料加工成型技术也在不断发展。
本文将从注塑、挤出、吹塑等常见的塑料加工成型技术入手,探讨当前塑料加工成型技术的研究进展。
一、注塑技术注塑技术是一种通过塑料熔融注入模具,冷却后形成所需形状的塑料制品加工方法。
目前,在注塑技术方面,主要的研究进展有以下几点:1. 先进模具设计随着计算机辅助设计技术的不断发展,注塑模具设计也变得更加精准和高效。
采用CAD/CAM技术设计模具,可以实现复杂产品的注塑成型,提高注塑制品的精度和质量。
2. 高速注塑成型传统的注塑成型速度较慢,而现在一些高速注塑机的问世,注塑速度得到了大幅提升。
高速注塑成型不仅能提高生产效率,还能降低生产成本,是注塑技术的重要突破点。
3. 多材料注塑技术随着人们对产品功能性能的要求不断提高,多材料注塑技术得到了广泛关注。
通过多材料注塑技术,可以实现不同性能要求的塑料材料在同一产品中的注塑,极大地拓展了塑料制品的应用范围。
二、挤出技术挤出技术是通过将加热熔化的塑料物料挤压成型,常用于生产塑料管材、板材、薄膜等制品。
近年来,挤出技术的研究进展体现在以下几个方面:1. 高速高效挤出设备挤出生产线的速度和产量一直是制约挤出技术发展的关键。
为了提高挤出生产效率和质量,近年来研发了一批高速高效的挤出设备,使挤出生产线能够更快地进行塑料制品生产。
2. 无纺布挤出技术无纺布是一种广泛应用于医疗、卫生、家居等领域的新型材料,而无纺布的制备过程主要采用挤出技术。
目前,无纺布挤出技术正处于不断创新和完善阶段,带来了一系列新型无纺布产品。
复合材料具有高强度、轻质等优异性能,而挤出技术在复合材料制备中也得到了广泛应用。
通过挤出技术,可以将不同材料复合在一起,生产出性能更加优越的复合材料制品。
1. 全自动化吹塑生产线传统的吹塑生产线需要人工干预操作,效率低下且易受人为因素影响。
2020,32(6)MODERN PLASTICSPROCESSING AND APPLICATIONS工业技术薄壁注塑专用聚丙烯产品的开发蒋文军李国飞周小群封水彬周丹东(中国石油化工股份有限公司茂名分公司,广东茂名,525011)摘要:在ST工艺生产装置上,用氢调法以成核剂HPN-20E作为增刚剂,生产出了聚丙烯薄壁注塑专用料。
结果表明,采用氢调法并且配合成核剂HPN-20E作为增刚剂,所得到的产品冲击强度好、弯曲模量高、低翘曲,满足一次性餐盒的性能指标。
关键词:聚丙烯薄壁注塑成核剂氢调法DOI:10.19690/j.issn1004-3055.20200037Development of New Polypropylene Products forThin-walled Injection Molding;A VJiang Wenjun Li Guofei Zhou Xiaoqun Feng Shuibin Zhou Dandonga v(Maoming Branch of China Petroleum&Chemical Corporation,\Maoming,Guangdong,525011)A VAbstract:In the ST process production device,the hydrogen modulation method is J used,and the nucleating agent HPN-20E is used as the rigidizer to produce polypropylene thin-wall injection molding materials.The results show that by usinga v\hydrogen modulation method and nucleating agent HPN-20E as a stiffening agent,thea v:product can be obtained.And it shows good impact strength,high flexural modulus,low: :warpagea,and meets the performance requirements of disposable lunch box.*V Key words:epolypropylene%thin-walled injection%nucleating agent% ahydrogen regulation随着互联网外卖业务的兴起,国内对于快餐盒的需求日,要求高&聚丙烯制的快餐盒,即市面上常见的塑餐盒,具有的性、耐低温、耐高温、加性。
智者论道智库时代 ·297·一、背景及必要性近年来,电子元器件的发展逐渐朝向小型化、精密化方向,这就是说,元器件内部相关产品的体积将进一步缩小,同时其整体数量将进一步增大,这个过程中,为了满足零部件的分布和使用效果,需要对塑料类的零件的体积、厚度进行控制,尤其是针对其壁厚进行降低,从而缩小其所占空间,满足元器件的使用要求。
为了满足元器件中各种塑料产品的新的要求,尤其是各种薄壁塑料产品,生产厂家纷纷采用新的生产工艺,其中应用非常广泛的一种技术就是快速成型模具技术。
快速成型模具技术有助于从整体上提高薄壁塑料产品的生产效率,还可以有效降低其整体生产成本,一方面满足小型化、精密化元器件的使用要求,另一方面则有效降低薄壁注塑件的生产成本,从整体上提高生产厂家的经济效益,提高企业的市场竞争力。
注塑成型生产工艺,要想实现高效优质的生产效果,就需要在对应的注射模具中完成合模填充、冷却、开模等生产工序,这个过程要实现循环往复,才能源源不断生产新的塑料产品,将塑料材料转变为符合实际需要的产品。
在这个过程中,材料自身的性能、注塑生产工艺、模具自身性能及其使用效果对注塑件的整体生产效果都具有关键影响。
针对薄壁注塑件的快速成型生产,需要关注的问题主要有三个,分别是如何实现对模具的快速填充,材料成型后如何迅速实现冷却,冷却完成后如何将注塑件成功脱模。
要想顺利解决这些问题,就需要对模具进行科学设计,并按照相关原则实现注塑件的迅速生产,达到良好的使用效果。
本文将以现以D3外壳为例,分析快速成型模具的开发和运用。
二、研究内容模具开发技术要求:该注塑件的具体外形尺寸为:长 15×宽 7.5×高 8.4,壁厚为 0.35~0.4,使用的塑料材料 为LCP4008;针对注塑件的具体要求如下:尺寸符合要求:口部变形量<0.15,尺寸精度±0.03,偏心量<0.05;飞边<0.05;针对注塑件的生产工艺要求包括模具为1模16腔,成型周期<4 秒;为了满足注塑件迅速成型的生产要求,要顺利完成塑料材料的快速填充、生产完成后的快速冷却以及后续的快速脱模。
2023年聚丙烯薄壁注塑行业市场发展现状
随着人们生活水平的提升以及技术的不断进步,聚丙烯薄壁注塑行业发展迅速。
聚丙烯薄壁注塑是指在注塑机上制造的聚丙烯塑料管道、杯子、盘子等薄壁制品。
聚丙烯薄壁注塑制品主要应用于食品包装、日用品和医疗器械等领域。
聚丙烯薄壁注塑行业市场发展现状总体良好。
中国的生活水平提高,人们的生活方式发生巨大变化,从传统的喝水用瓷杯,到现在的一次性纸杯,再到环保型的可重复使用杯子。
特别是在大型连锁餐饮业的发展,促进了聚丙烯薄壁注塑市场增长,使得聚丙烯薄壁注塑行业得到迅速的发展。
目前,聚丙烯薄壁注塑行业有多个重要的发展趋势。
首先,材料的研发有了重大突破。
为了不断满足客户的需求,聚丙烯薄壁注塑行业的厂商们不断研发出新型材料,开发出能够更好地抗压和防漏的产品。
其次,环保意识的提升,促使着聚丙烯薄壁注塑行业不断改进使用的材料。
为了保护环境,薄壁注塑成品的制造需要使用更加环保的材料,以减少垃圾对环境的污染。
最后,自动化生产线的建设、智能制造技术的应用,大幅提升了聚丙烯薄壁注塑行业的生产效率,降低了成本。
聚丙烯薄壁注塑行业的市场前景也非常乐观。
随着人们对高品质餐饮的追求,对产品的环保性的要求越来越高,公司必须不断推陈出新,开发更加环保、更加科技、更加实用的产品,才能适应市场趋势、保持持续发展。
总之,聚丙烯薄壁注塑行业市场发展前景广阔,但同时也需要不断创新、不断改进、提高自身竞争力。
OCCUPATION1 2010 10RESEARCH & EXPLORE研究与探索编辑︱姜菁︱E-mail:zhiyezazhi@1 实践与探索⑥更换自动变速器油(6年) ;⑦更换手动变速器油(视情更换)。
(2)发动机修理作业:①清洗节气门阀体(节流阀怠速时开度超过5°);②清洗喷油器(怠速不稳、加速无力、排放超标时);③清洗化油器(不易起动、怠速抖动、加速不良、排放超标时);④更换发电机皮带(10万km);⑤更换正时皮带(2阀,8万km);⑥更换水泵(漏水、异响时);⑦更换气门室垫(漏油时)。
2.在实车上进行实训教学和示范,加强学生修车的真实体验实训课采用实车教学和示范,按照实训课工艺化教学来完成,使每个作业项目直接针对整车来完成,增加实景实车教学的现场感,使学生对实车修理过程有真实体验。
教学过程中,采用一对多组的并联方法,在老师讲解示范过程中,运用视频投影的方法扩大现场的可视范围,提高动作细节的可视度,解决一对多组教学的示范观摩难点。
实际教学时,学生观看一段视频,各组跟随一段实际操作,然后再根据学生接受掌握的程度将作业项目细分为若干个简单的工序步骤,进一步强化训练。
训练时老师每示范一个步骤,就让各组同学操作一个步骤,老师现场观在职业学校的模具专业教学中,注塑成型是必须开设的训练科目,但学校的实习课教学不同于工厂企业的加工生产,从设备品种、规模、工装到产品的数量都是无法相比的,实习教学是充分利用有限的课时、有限的设备、有限的模具使学生接触、练习到更为实用、典型的模具结构和塑料制品的生产加工。
特别是现代社会中更为广泛使用轻便、耐用、经济的电子产品制件,其中很多制品壁厚往往小于1毫米,那么这些薄壁塑件的注塑,更是模具实习教学中不可缺少的课题。
一、薄壁塑件注塑中常见的质量缺陷及其原因1.塑件充型不良现象有塑件充型不满、边部塌陷等形式。
成因是注塑时填充材料温度过低、塑料熔融流动性差、供给不足;注塑机设定预制射出压力低,形成汽筒管嘴堵塞或者注塑嘴孔径太小;模具内表面润滑不良、温度低、入胶口流道小、水口位置不当、通气口位置不当或没有、冷却渣堵在流道或入胶口等。
薄壁注塑工艺的研究李文平【摘要】通过分析壁厚小于1 mm或者流长比L/t>150的薄壁塑料件注塑成型特点,发现影响注塑效果的主要因素:(1)注塑材料由于壁厚薄而提前冷却,进而降低注塑材料的流动性,导致填充不完整等缺陷;(2)由于冷却不均,导致注塑件翘曲.从塑料选择、模具设计和注塑成型过程等探讨如何避免这些缺陷产生.【期刊名称】《上海塑料》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P43-45)【关键词】薄壁注塑成型;流动性;冷却;模具设计【作者】李文平【作者单位】四川信息职业技术学院,四川广元628040【正文语种】中文【中图分类】TQ320.661 薄壁注塑的定义近年来,很多产品中的塑料零件要求小而轻,因此,薄壁注塑成型技术迅速发展。
关于薄壁注塑,还没有统一的定义。
Whetten 和Fasset认为所成型塑件的厚度小于1mm,同时塑件的投影面积在50cm2 以上的为薄壁注塑成型。
Maloney和Mahishi认为应与流长厚度比L/T,即从熔体进入模具到熔体必须充填的型腔最远点的流动长度L和相应平均壁厚T 之比有关。
其数值在150以上的注塑为薄壁注塑。
随着技术的发展,薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化,它应是一个相对的概念。
2 薄壁注塑成型过程分析2.1 塑料充填过程分析在注塑成型中,塑料的充填过程与塑料的冷却过程是交织在一起的。
塑料在充填时,模具即使在预热的情况下,模具的温度相对于熔融塑料的温度低。
在充填时熔融塑料会在流动方向上逐渐冷却,其降温最先是表层的塑料流体,然后是心部塑料流体,而且会随着流动长度的增加,其降温的表层塑料流体的厚度增大,心部塑料流体的厚度逐渐减小,如图1 所示。
熔融塑料在流动方向上逐渐凝固,且厚度逐渐增加,流动通道越来越窄,直至完全消失。
对于常规注塑而言,由于注塑通道足够大,这种影响不明显。
但对于薄壁注塑而言,由于流长比太大,这种影响就很大,将使塑件填充不完整。
2024年聚丙烯薄壁注塑市场分析现状引言薄壁注塑技术是一种通过注塑工艺将热塑性塑料制成薄壁产品的方法。
聚丙烯薄壁注塑是其中一种常见的应用,由于聚丙烯具有良好的可注塑性、低成本和轻量化等优点,因此在市场上有着广泛的应用。
本文将对聚丙烯薄壁注塑市场的现状进行分析,包括市场规模、市场竞争、市场前景等方面。
市场规模聚丙烯薄壁注塑市场的规模在近年来呈现出稳步增长的趋势。
随着人们对环境保护意识的增强和生活水平的提高,轻量化、便捷性、易清洁等特点成为人们选择聚丙烯薄壁注塑产品的主要原因之一。
聚丙烯薄壁注塑在食品包装、医疗器械、电子产品等领域得到广泛应用,推动了市场需求的增加。
目前,全球聚丙烯薄壁注塑市场的规模已超过XX亿元,预计在未来几年内还将保持较高的增长率。
亚太地区是全球聚丙烯薄壁注塑市场的主要消费地区,尤其是中国、印度等新兴经济体对聚丙烯薄壁注塑产品的需求日益增加。
市场竞争聚丙烯薄壁注塑市场的竞争程度较高,主要表现在以下几个方面:1. 产品质量和性能聚丙烯薄壁注塑产品的质量和性能是消费者选择的重要考量因素之一。
市场上存在着众多的注塑产品供应商,他们的产品质量和性能的差异对市场竞争起着决定性的作用。
2. 价格价格是消费者在购买聚丙烯薄壁注塑产品时的主要考虑因素之一。
市场上存在着价格竞争较为激烈的情况,供应商需要通过不断优化生产成本和提高产品附加值来获得竞争优势。
3. 创新能力聚丙烯薄壁注塑市场对产品创新能力的需求日益增加。
消费者对于功能性、个性化等方面的要求提高,作为供应商需要不断进行技术创新和产品升级来满足市场需求。
市场前景聚丙烯薄壁注塑市场在未来有着广阔的前景。
首先,随着生活水平的提高,人们对食品安全和卫生的要求也越来越高,聚丙烯薄壁注塑产品具备优异的耐高温、抗菌等特性,能满足人们对食品安全的需求。
其次,随着电子产品的普及和轻量化趋势的增强,对聚丙烯薄壁注塑产品的需求也在不断增加。
聚丙烯薄壁注塑产品具备良好的抗冲击性能和绝缘性能,适用于电子产品的外壳、配件等制造。
2024年聚丙烯薄壁注塑市场前景分析1. 引言聚丙烯薄壁注塑是一种常用的注塑成型技术,广泛应用于家居用品、食品包装、医疗器械等领域。
本文将从市场规模、增长趋势、竞争格局以及未来发展趋势等方面对聚丙烯薄壁注塑市场前景进行分析。
2. 市场规模聚丙烯薄壁注塑市场在过去几年呈现稳定增长的趋势。
根据数据显示,2019年聚丙烯薄壁注塑市场规模达到X亿元,预计到2025年将达到X亿元,年复合增长率约为X%。
这一市场规模的增长主要受到家居用品和食品包装行业的推动。
3. 增长趋势(1)家居用品市场的增长:随着人们生活水平的提高和对居住环境的要求不断增加,家居用品市场对聚丙烯薄壁注塑产品的需求不断增加。
聚丙烯薄壁注塑制品具有优良的物理性能和成型性能,能够满足人们对家居用品的质量和美观要求。
(2)食品包装市场的增长:食品包装行业是聚丙烯薄壁注塑市场的主要应用领域之一。
随着人们生活节奏的加快和外卖业务的发展,对于安全、便捷的食品包装需求也在不断增加。
聚丙烯薄壁注塑产品具有耐高温、耐腐蚀、密封良好等特点,逐渐成为食品包装行业的首选材料。
(3)医疗器械市场的增长:随着人口老龄化趋势的加剧,医疗器械市场对聚丙烯薄壁注塑产品的需求也在增加。
聚丙烯薄壁注塑产品具有良好的透明度、生物惰性和抗菌性能,非常适合用于医疗器械的制造。
4. 竞争格局聚丙烯薄壁注塑市场存在一定的竞争格局,主要来自于制造商和供应商。
目前市场上主要的竞争对手有公司A、公司B和公司C。
这些公司在技术实力、产品质量和市场份额方面存在差异。
在未来,随着市场的不断发展和竞争的加剧,聚丙烯薄壁注塑市场的竞争格局可能会发生变化。
尤其是一些技术实力较强、具有创新能力的公司可能会进一步壮大。
5. 未来发展趋势(1)产品创新与升级:聚丙烯薄壁注塑市场将越来越重视产品的创新和升级,以满足消费者不断变化的需求。
新材料的研发和应用、新工艺的探索和应用等都将是聚丙烯薄壁注塑市场的重要发展方向。
浅析薄壁塑件在注塑成型中质量控制发布时间:2023-01-15T04:04:54.121Z 来源:《工程管理前沿》2022年8月16期作者:肖迪[导读] 薄壁注射成型技术不同于普通注射成型。
随着对塑料制品质量、成本和性能要求的不断提高,薄壁注射成型技术在普通注射成型的基础上逐渐发展起来。
由于塑料制品壁薄,很容易提高生产效率,降低成本。
肖迪广州恒佳精工科技有限公司摘要:薄壁注射成型技术不同于普通注射成型。
随着对塑料制品质量、成本和性能要求的不断提高,薄壁注射成型技术在普通注射成型的基础上逐渐发展起来。
由于塑料制品壁薄,很容易提高生产效率,降低成本。
它质量更轻,便于用户携带。
塑料件越薄,填充过程中熔体的冷却速度越快,并且会在短时间内凝固,这增加了塑料件成型的难度,直接影响塑料件的成型质量。
薄壁注射成型作为模具产品的一种新的生产工艺,具有加工周期短、生产成本低、利润好等优点,但也存在塑料件成型性差、型腔填充不完全、翘曲变形等问题。
本文对薄壁塑料件的注射成型缺陷和质量控制进行了详细的探讨,希望本文的理论研究能够帮助解决实际问题。
关键词:薄壁塑料件;注塑成型;质量控制1简介薄壁塑料零件的注射成型在成型周期中相对较短,使用的原材料较少,生产率高,生产成本相对经济。
因此,薄壁塑料件的注射成型在实际生产中更受欢迎。
然而,注塑成型的质量问题也相当突出。
如何控制注塑过程中的质量问题更为重要。
2薄壁塑料件注射成型的主要特点和缺陷2.1薄壁塑料件注射成型的主要特点薄壁塑料件注射成型主要是指壁厚小于1mm的产品的注射成型。
薄壁的概念是相对的。
从薄壁塑料件注射成型的特点可以看出,注射周期短、原材料用量少是比较突出的特点。
这种注塑技术可以大大降低生产成本。
薄壁注射成型的填充时间也相对较短。
壁厚减小后,聚合物熔体将在型腔中快速冷却,因此固化将在短时间内发生,成型将更加复杂。
普通注塑工艺不能满足要求。
当传统的成型流程长厚比小于100时,填充时间将超过1秒,周期将超过30秒。
聚丙烯薄壁注塑市场分析报告1.引言1.1 概述概述:聚丙烯薄壁注塑是一种注塑成型工艺,通过对聚丙烯材料进行注塑成型,制造出具有薄壁特点的产品。
这种制造工艺具有高效、经济、易加工等优点,因此在各种领域得到了广泛的应用。
本报告将对聚丙烯薄壁注塑市场进行全面的分析,包括市场现状、发展趋势以及未来展望,旨在为相关行业提供参考和决策依据。
通过对市场的深入分析,可以更好地把握行业发展的方向,为企业发展提供有力支持。
1.2 文章结构文章结构部分:本报告分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将概述本报告的目的和意义,并对聚丙烯薄壁注塑市场进行简要介绍。
正文部分将对聚丙烯薄壁注塑的定义与特点进行分析,并对市场现状进行详细的调查和分析。
同时,还将展望聚丙烯薄壁注塑市场的发展趋势。
最后,结论部分对聚丙烯薄壁注塑市场的特点进行总结,并展望其未来发展方向,最终得出结论。
1.3 目的:本报告的目的是对聚丙烯薄壁注塑市场进行深入分析,全面了解其定义、特点、现状和发展趋势。
通过本文的研究,我们旨在为相关行业提供市场指导,帮助企业制定战略规划和决策,促进聚丙烯薄壁注塑市场的健康发展和持续增长。
同时,也为投资者提供有效的市场信息和参考,提高投资决策的准确性和有效性。
通过对市场的分析和展望,我们希望为相关行业的从业人员和投资者提供有益的参考,促进聚丙烯薄壁注塑市场的良性发展。
1.4 总结:本文旨在对聚丙烯薄壁注塑市场进行全面的分析,从市场现状、市场特点到未来发展趋势进行了深入的探讨。
通过对市场的概述和结构,我们对聚丙烯薄壁注塑的定义与特点有了更深入的了解。
同时,对市场现状的分析让我们对市场的规模、趋势和竞争格局有了更清晰的认识。
最后,对市场未来发展的展望让我们对聚丙烯薄壁注塑市场的前景有了更明确的认识。
通过本文的研究发现,聚丙烯薄壁注塑市场具有很好的发展前景,受益于行业技术的不断提升和消费需求的增长。
我们对市场的发展趋势进行了展望,认为聚丙烯薄壁注塑市场将在未来取得更大的发展。
翘曲变形是薄壳塑料件注塑成型中的常见缺陷之一,因为涉及到对翘曲变形量的准确预测,而不同材料、不同形状的注塑件的翘曲变形规律差别很大。
翘曲变形问题的存在会影响注塑件的形状精度和表面质量,当翘曲变形量超过允许误差后,就成为成形缺陷,进而影响产品装配。
对各类大量日益增加的薄壁件(壁厚小于2mm)翘曲变形做出准确预测是有效控制翘曲缺陷的前提,长期以来,人们在翘曲预测方面做了大量的工作,常见的研究方法有实验法和理论分析法。
实验法研究现状用实验方法研究塑料制品的翘曲变形主要体现在研究材料性质、产品的几何形状和大小、注塑成型工艺条件等对制品翘曲变形的影响。
早在六十年代,VLeo和Ch.Curelliez通过设计大量的实验,获取浇口几何形状、保压参数(保压压力和保压时间)和模具的弹性对制品最终尺寸的影响。
C.S.Lec和A.Dusin 等用Nylon6和PET作为聚合物基,研究了不同材料和不同壁厚平板的翘曲特性。
HiroyukiKikuehi和 KiyohitoKoyama等实验研究了33%玻璃增强纤维PA66注塑磁盘的增强比率、线性热膨胀系数的各向异性、制品厚度和翘曲之间的关系,首次提出了翘曲指数概念,采用翘曲指数研究PA66塑料制品的翘曲特性,并研究了翘曲指数、翘曲和纤维定向状态之间的关系和屈服与翘曲指数的关系。
图 1: 手机外壳是一种典型的薄壁注塑件E.J.Fahy等采用磁盘来测试增强塑料制品出模后发生翘曲变形的机制,并提出磁盘呈拱形或马鞍形变形的实验公式。
M.Akay和S.Ozden等在大量实验数据的基础上,建立残余应力和翘曲之间的实验关系,这样就无需考虑忽略塑料的粘弹行为和假设塑料固化时材料性质与温度无关给翘曲预测带来误差。
Radford和 Diefendorf等实验研究了复合材料在成型和使用过程中的变形。
他们提出了基于经典层状薄板理论的预测制品形状变化的数学模型。
实验方法研究翘曲变形,往往局限于某一特定的几何形状、特定的材料和工艺条件,并不能全面考虑诸多因素对翘曲变形的影响,而且也不能在产品设计阶段预测可能发生的翘曲变形的大小。
薄壁注塑成型技术的研究进展摘要:由于3C产品向轻、薄、短、小方向发展得越来越快,所以薄壁注塑成型技术也受到人们的高度重视,而薄壁注塑成型数值模拟技术是薄壁注塑成型技术得以应用的重要保证。
本文介绍了薄壁注塑成型技术产生的背景和科学意义,综述了薄壁注塑成型中的制品设计、模具设计、注塑机和材料选用以及薄壁注塑成型数值模拟技术的研究与应用概况,探讨了薄壁注塑成型数值模拟技术发展中所面临的一些关键问题,指出了薄壁注塑成型数值模拟技术的研究发展方向。
关键词:薄壁注塑成型;模具设计;数值模拟;流长厚度比;冷凝层。
近年来,笔记本电脑和移动电话等3C(Computer, Communication and Consumer)产品更新换代的速度非常快,这类产品的设计理念正朝着“轻、薄、短、小”方向发展,同时人们对这些产品的需求也在快速增长,于是在常规注塑成型(Conventional Injection Molding, CIM)技术的基础上,薄壁注塑成型(Thin-Wall Injection Molding , TWIM)技术迅速发展起来。
薄壁化因具有减小产品重量及外形尺寸、便于集成设计及装配、缩短生产周期、节约材料和降低成本等优点成为塑料消费行业追求的目标,已成为塑料成型行业中新的研究热点。
薄壁注塑成型技术是一种仅有十几年发展历史的新兴技术,其理论体系尚未形成,缺少系统性的研究,而薄壁注塑成型数值模拟研究也只是近几年才提出的,还有许多理论上和实践中的问题尚待解决。
薄壁注塑成型技术的概念目前关于薄壁注塑成型还没有统一的定义,Mahishi 和Maloney把其定义为流长厚度比L/T(L:Length,流动长度;T:Thickness,塑件厚度;L/T也简称为流长比)在100或者150以上的注塑为薄壁注塑;而Whetten和Fasset是这样定义薄壁注塑成型的:所成型塑件的厚度小于1mm,同时塑件的投影面积在50cm2以上的注塑成型。
由此可见要给出一个统一的定义还是比较困难的;同时随着技术的发展,薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化,它应该是一个相对的概念。
常规注塑成型工艺已为人们所熟悉,但薄壁注塑成型则不然,因为随着壁厚的减薄,聚合物熔体在型腔中的冷却速度加剧,在很短的时间内就会固化,这使得成型过程变得复杂,成型难度加大,常规的注塑成型工艺条件已不能满足需要。
常规注塑成型的一个不足就是填充过程和冷却过程往往是交织在一起的,但由于常规塑件的尺寸比较大,所以对成型过程影响不大,但在薄壁注塑成型中这个不足就成为致命的问题。
所以,不能把常规注塑成型中的理论和操作简单地照搬到薄壁注塑成型中去。
薄壁注塑成型中的制品设计、模具设计、注塑机及材料选用薄壁制品的设计思想和方法更为复杂,并进一步受到成型局限及材料选择的影响。
薄壁制品要求应该具有高的冲击强度、良好的外观质量和尺寸稳定性,并能承受大的静态载荷,成型材料的流动性要好。
设计过程中要重点考虑制品的刚性、抗冲击性和可制造性。
成型薄壁制品时一般需要专门设计的薄壁制品专用模具。
与常规制品的标准化模具相比,薄壁制品的模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统和脱模系统等都发生了重大变化。
主要表现在以下几个方面:(1)模具结构:为承受成型时的高压,薄壁成型模具的刚度要大、强度要高。
因此模具的动、定模板及其支承板重量较大,厚度通常比传统模具的模板要厚。
支撑柱要多,模具内可能要多设置内锁,以保证精确定位和良好的侧支撑,防止弯曲和偏移。
另外,高速射出速度增加了模具的磨损,因此模具要采用较高硬度的工具钢,高磨损、高冲蚀区(如浇口处)硬度应大于HRC55。
(2)浇注系统:成型薄壁制品,特别是制品厚度非常小时,要使用大浇口,而且浇口应该大于壁厚。
如是直浇口应设置冷料井,以减少浇口应力,协助填充,减少制品去除浇口时的损坏。
为保证有足够的压力充填薄的模腔,流道系统中应尽可能减少压力降。
为此,流道设计要比传统的大一些,同时要限制熔体的驻留时间,以防止树脂降解劣化。
当是一模多腔时,浇注系统的平衡性要求远高于常规模具的要求。
值得注意的是薄壁制品模具的浇注系统中还引入了两项先进技术,即热流道技术和顺序阀式浇口(SVG)技术。
(3)冷却系统:薄壁制品不像传统壁厚件那样可以承受较大的因传热不均而产生的残余应力。
为保证制品的尺寸稳定性,把收缩和翘曲控制在可以接受的范围内,就必须加强模具的冷却,确保冷却均衡。
较好的冷却措施有在型芯及模腔模块内采用不闭合冷却线,加大冷却长度,均可增强冷却效果,必要的地方加入高传导率金属镶块,以加快热传导。
(4)排气系统:薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排气性,最好可以进行抽真空操作。
由于填充时间短,注射速度高,模具的充分排气尤其是流动前沿聚集区的充分排气非常重要,以防困气引燃。
气体通常通过型芯、顶杆、加强筋、螺柱及分型面等处排出。
流道的末端也要充分排气。
日本Sumitomo公司用多孔工具钢做小嵌件来解决小件制品的排气问题。
(5)脱模系统:因为薄壁制品的壁和筋都很薄,非常容易损坏,而且沿厚度方向收缩很小,使得加强筋和其他小结构很容易粘合,同时高保压压力使收缩更小。
为避免顶穿和粘模,薄壁注塑成型应使用比常规注塑成型数量更多、尺寸更大的顶出销。
常规的注塑机很难在薄壁塑件注塑成型中有用武之地。
比如薄壁注塑成型的填充时间很短,很多填充时间不足0.5s,在这样短的时间不可能遵循速度曲线或截断压力,因此必须使用高解析度的微处理器来控制注塑机;在薄壁制品的整个注塑成型过程中,应同时各自独立地控制压力和速度,常规注塑机的充填阶段用速度控制,保压阶段再转为压力控制的方法已不适用。
所以机械设备制造商与研究机构共同合作努力,研制出了专用的注射设备。
如台湾台中精机公司的VS-100薄壁注塑机、德国Dr.Boy公司开发的Boy型系列注塑机以及Battenfeld、Arburg和JSW等著名注塑机生产厂商开发的专用注塑机。
薄壁注塑成型材料流动性要好,必须拥有大的流动长度。
还有具有高的冲击强度,高热变形温度,良好的尺寸稳定性。
另外,还要考察材料的耐热性、阻燃性、机械装配性及外观质量等等。
目前,薄壁注塑成型广为应用的材料有聚碳酸酯(PC)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS)及PC/ABS共混物等。
薄壁注塑成型数值模拟技术在注塑成型中,对填充过程进行数值模拟可以预测实际注射过程中可能出现的缺陷、优化模具结构设计、调整工艺参数和有针对性地制订解决方案,从而达到减少材料浪费,降低生产成本,提高产品质量和市场竞争力的目的。
目前,对于常规模具的数值模拟已经成为模具设计中不可缺少的一环;在薄壁注塑成型技术越来越引起关注的今天,出于同样的目的,人们希望对薄壁注塑模具的充填情况事先进行数值模拟。
20世纪70年代在世界范围内开始了注塑成型数值模拟技术的研究。
到目前为止,成熟的商业注塑成型数值模拟软件较多,澳大利亚MOLDFLOW公司的Moldflow软件和美国AC-Tech公司(2000年2月,被MOLDFLOW公司合并)的C-Mold软件是其中的优秀代表。
但针对薄壁注塑成型条件下的数值模拟还没有专用的软件,所以人们都还是使用现有的商业注塑成型数值模拟软件。
不过从下文所介绍的研究表明,现有的商业化注塑成型数值模拟软件可以用来分析薄壁塑件的填充行为,以及薄壁塑件注塑中工艺参数的选择,但不能充分描述在薄壁注塑成型中所有的影响因素,实验结果与模拟结果之间几乎都存在差异。
对于薄壁注塑成型,起初人们普遍认为需要高注射压力、高注射速度和高熔体温度等工艺条件,但是随着研究的进行,研究者发现并不完全像先前所认为的那样。
每个研究者的结论也不尽相同,至今还没有比较系统、权威的结论。
奥克兰大学机械工程系的姚东刚等对不同厚度的矩形薄壁塑件成型行为进行了研究。
使用C-mold软件来模拟其填充行为,所用材料为聚碳酸脂(PC),模具温度一种是室温,另一种是265℃(即聚合物熔体的温度),塑件壁厚分别为:0.25、0.5、1和2mm,注射速度为100和1000sec-1。
在室温下的模拟研究表明:当壁厚减小时,要填充相同的L/T值注射压力急剧上升;在低注射速度下要填充相同的L/T值,所需的注射压力也要比高注射速度下高很多。
在265℃下的模拟研究表明:要填充相同的L/T值所需的注射压力比在室温下时要低很多;在高速注射时,当壁厚减小时,注射压力升高并不明显;当低速注射时,注射压力几乎没有变化,同时所需压力还比在高速注射时要低。
模拟结果表明模具温度在薄壁注塑成型中起重要作用;在低速、高模具温度下注塑时,L/T值可以很大,且注射压力也不是很高,这和当前认为在成型薄壁塑件时要采用高速、高压的工艺参数相反。
实验使用快速热响应(Rapid Thermal Response, RTR)模具来进行验证,但在注射压力方面与数值模拟出现了较大的差异,分析可能是模具的浇口和流道没有加热的原因。
Losch通过实验发现厚度愈薄的制品需要更高的注射压力与注射速度才能将塑件完全充填。
Maloney 以一个1mm厚,半径15.4mm的1/4圆盘状塑件以PC和ABS两种材料用MoldFlow软件来做模拟,结论表明高的注射速度可以提高剪应变率并且提高剪切热以增加材料的流长比。
高速注射成型方法的熔体填充速度较传统的快10 ~100倍,使熔体在模腔内产生高剪切的流动,粘度下降,充模速度快,塑料表面硬化减慢,因而可提高薄壁制品的成型厚度极限,抑制过度的成型压力,同时由于模内低压流动,制品的内应力降低。
Tanktakom以厚度1mm、面积为50cm的塑件用ABS和PC材料来做实验模拟,研究表明成型材料主要受模具温度与熔体温度影响,而提高熔体温度到接近临界温度可以增加熔体流动的长度,提高模具温度也可以改善熔体流动的长度与成品的延伸强度。
Mahishi[8]使用C-mold软件模拟了薄壁圆盘件的填充情况,研究表明在整个注塑过程中需要高注射速度和高注射压。
台湾龙华大学机械工程系的沈永康等使用在注塑数值模拟中公认的Hele-Shaw流动模型来描述非牛顿流体,使用的是Moldflow软件,塑件是一笔记本电脑外壳,其厚度分别为0.9和1.0mm,材料是加入不同比例玻璃纤维的聚丙烯(PP)。
模拟中采用正交实验表来安排填充时间、注射压力、熔体温度和模具温度等工艺参数。
模拟结果表明在薄壁注塑中模具温度是最重要的工艺参数,如果模具温度过低就会发生欠注射;薄壁注塑中的注射压力、模具温度和熔体温度均高于常规注塑中的取值。
台湾的Ming-Chih Huang等对1mm厚塑件的翘曲进行了数值模拟。
模拟时采用正交实验方法来分析填充时间、模具温度、浇口尺寸、熔体温度、保压时间和保压压力等参数对其翘曲的影响。