硬質聚氯乙烯制品在注射過程中所產生的缺陷如缺料、接縫線明顯、泛黃燒焦等,當然與各種因素都有關系,例如工藝條件、制品設計、模具設計等。在這些產生缺陷的因素中,注射模的設計是一個非常重要的因素,而其中澆注系統的設計影響最大。因此必須認真分析澆注系統各組成部分的作用,及其與制品質量的關系。
(1)澆注系統的組成:一般分為三個組成部分。
①主澆道:自注射機噴嘴通入注射模體內的流道,澆注套安裝在定模上。
②分澆道:由主澆道通向成型腔的分支,一般開設在動模上,也可開設在定模上。
③澆口:由分澆道通入成型腔的狹窄部分。
(2)澆注系統的設計原則:由于硬質聚氯乙烯塑料的流動性比較差,因此它在成型過程中的澆注系統必須適應這個特性。
①能引導熔融塑料順利地、阻力最小地充滿型腔各個深處,并使型腔內的氣體順利排出。
②單針形澆口是不適宜的,因它會阻止硬質聚氯乙烯塑料的流動,使成型困難,同時進澆口應適當放大一些,以減少冷料與熱料的明顯接縫線,如產品需要可適當采取多點進料。
③熔融塑料通過澆注系統時,要求動能損失最小及防止過多的降溫,以免熔融塑料在型腔內凝固而不能傳遞最終壓力,因此澆注系統應盡量減少彎折,選取適當的截面積及長度。
④由于澆口較大,澆口附近的缺陷較多。因此,澆口的位置及形狀應結合零件形狀一起考慮,以整修方便,不傷制件的美觀、強度和使用為原則。
⑤盡量避免熔融狀塑料正面沖擊型壁或較小直徑的型芯,以免損耗注射壓力或使型芯彎曲變形。
⑥在一模同時壓制兩種以上不同幾何形狀制件時,應避免將大小或壁厚相差懸殊的制品放在同一模具內,因為在注射過程中很難滿足兩種或兩種以上零件的工藝要求。但是,有時為了節省開制模具的費用,只能將幾只零件放在一副模具中成型。此時,澆口應與制件的重量厚度相適應,由于其重量、壁厚都較大,故設置兩只澆口,否則就會造成閥座成型不足或起泡等缺陷。
⑦在澆注系統中,一般都要設置冷料井,主要的作用是儲藏壓制間隔時產生的冷料頭,以免阻滯于型腔。只有成型特別大的制件(一副模具中僅一只制品時),為了防止中心偏移及縮小模具尺寸才采用直接進料。此時,操作要特別注意除去冷料頭,若不注意,就會使冷料斑而留在制品上。
⑧澆注系統的容積在保證達到以上各項原則的條件下,應取其最小值,否則就會使澆口料過多而增加回頭料的數量。
在注射模澆注系統的設計中,實際經驗很重要,必須給予足夠的重視。
(3)主澆道:主澆道的斷面尺寸為圓錐形,其直徑由塑料進口的注射模方向逐漸加大,以便于清除冷料。主澆道的進口直徑、制件的大小、注射機的注射量均與噴嘴的直徑有關,一般約在3~12毫米之間。
主澆道設計注意事項:
①主澆道進口直徑比噴嘴直徑大(0.5~1毫米),否則將造成死角,積存塑料,使注射壓力損失。
②為了便于清除冷料,主澆道帶2.5~5°的圓錐角。
③主澆道與噴嘴要同心,且接觸處的弧度要吻合即主澆道R>噴嘴R,否則將造成漏料現象。
④主澆道出口處應有圓角,光潔度要達到▽7以上。
⑤澆注套不宜作成組合式,其尺寸要滿足強度要求。
⑥澆注套長度T,不應大于定模相應處的長度,否則閉模后,動模與定模有間隙是很危險的。
⑦為了便于排出冷空氣和冷料,在主澆道出口對側,應設有主澆道冷料井,冷料井直徑等于或大于主澆道出口直徑。
⑧主澆道尺寸應盡可能小,若主澆道尺寸過大,一方面要增加保壓和冷卻時間,另一方面,當冷料從澆注套中拔出時,由于接觸面大,有可能使澆口和制品斷裂,冷料留在定模中不易取出。
(4)分澆道:分澆道的斷面尺寸有圓形、六角形、橢圓形、半圓形、梯形或半橢圓形,如圖10-23所示。
分澆道的斷面尺寸圖中(a)、(b)、(c)三種形式在動、定模上都開設有分澆道,加工時不易對準,但從塑料的流動角度來看,以圓形斷面最好,因為圓形斷面的表面積最小,冷卻最慢,流動摩擦阻力亦小,不會產生早凝現象。同時,物料容易充滿型腔,因此對硬質聚氯乙烯塑料的成型是適宜的。但是,圓形、橢圓形、半圓形及半橢圓形分澆道都要用專用刀具加工。從加工角度來看,梯形斷面最方便,使用也比較廣泛。但在加工可能的條件下,硬質聚氯乙烯塑料的分澆道,盡量采用半橢圓形較為有利。
分澆道的大小主要根據制件的大小、注射機的壓力及螺桿的塑化效率等決定,分澆道長度,由模具結構決定,應該盡量短。
分澆道設計注意事項:
①理想的分澆道在注射時對塑料的阻力最小,產生回頭料最少。設計這樣的澆道是比較困難的,為要減少對塑料的阻力,澆道斷面應大一點。要減少再生塑料,澆道斷面應小一點,短一些。所以在設計時應考慮,在保證有足夠的注射壓力將塑料注入型腔的情況下,澆道斷面及長度應盡量小,特別是對小件制品來講,更應這樣做。
②當分澆道較長時,在其末端應有冷料井,以便容納開始注射時產生的冷塑料和冷空氣,防止冷料堵塞澆口和冷空氣進入型腔,提高制件質量。
③分澆道的設計應保證塑料同時充滿各型腔(一模同時注射多個制件),這往往要通過試模修正的方法來確定合理的澆道尺寸。
④為了保證有足夠的塑料流入分澆道。即保證在分澆道內有一定的流速,則幾個分澆道的斷面總和應小于或等于分澆道出
口的斷面積,否則,可能要造成欠壓或缺料的情況。同時分澆道的斷面積應等于或大于分澆道分支斷面積總和。
⑤分澆道的光潔度要保證在▽7以上,轉角處要磨圓。
(5)澆口:澆口就是塑料進入型腔的部分,澆口的形式有多種,但是硬質聚氯乙烯塑料的澆口形式一般僅三種:
①中央澆口(直接澆口):無分澆道,塑料直接進入型腔,用于單型注射模和大型制件中。
②直的梯形澆口:這種類型的澆口應用最廣泛,澆口由側向通入型腔,在塑料上形成的澆口成扁平狀,容易修飾。
③半圓形澆口:為了減少流動阻力,硬質聚氯乙烯塑料比較適用于這種澆口,缺點是加工比較麻煩。
其它如環形、扇形、盤形等澆口都不適用于硬質聚氯乙烯塑料的加工成型。
硬質聚氯乙烯塑料的成型澆口,一般偏大一些較好。但過大時,由于注射壓力不夠或保壓時間不夠,可能會造成回流塑料表面有凹陷。澆口過小,會產生摩擦燒焦或表面皺皮現象,一般正確的尺寸是要通過試模后修正得出。
澆口設計注意事項:
(1)澆口的位置對制品質量有很大的影響,由于硬質聚氧乙烯塑料的流動性差,因此,結合能力小,故在成型過程中要避免分股冷料與冷料相遇,使結合處的強度降低。在模具結構允許的情況下,盡量使料呈螺旋形注人型腔,此時可按切線方向設置澆口,使塑料的冷料與熱料相遇,結合強度可以改善。當塑料件中有嵌件或成型桿時,澆口也最好設置在切線方向,以使成型桿不會變形。
(2)制品厚度不等時,澆口應該放在制品的較厚部分,因為這里的收縮性較大,則要求致密性好,一般來說塑料制品離澆口近處壓實性好,物料容易補充。
(3)長形的桿狀制品,澆口不應設置在兩端近主澆道處,不應使物料的路線太長,若太長,中間會合處結合能力不好,產品容易彎曲。這時可以設計兩只澆口,一只澆口放在端部,一只澆口放在中央,以彌補注料不足的缺陷。
(4)澆口不能設在制品的正面和水平面上,最好設置在注射模的分型面處,且是制品尺寸最大的地方,便于清理及修正澆口。
(5)如果制品的面積較大,可以同時設置幾個澆口,但澆口不宜太大,以免造成過多的接縫線。特別是圓筒形或正方形薄壁制品,對稱澆口可以減少尺寸形變。