有關(guān)工藝參數(shù)對(duì)注塑件成型質(zhì)量產(chǎn)生的影響探究

【摘要】注塑件成型工藝相對(duì)復(fù)雜，并且對(duì)制品的質(zhì)量影響深遠(yuǎn)，從這個(gè)角度看，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化便成為提升注塑件成型質(zhì)量的重中之重，通過(guò)科學(xué)的選擇管控時(shí)間節(jié)點(diǎn)，改變相應(yīng)的注射流率，進(jìn)而加快熔體前沿部位的前進(jìn)速率，確保熔體的前沿速率在充填時(shí)均等化。本文通過(guò)分析注塑件成型的影響因素以及各類工藝參數(shù)，經(jīng)由構(gòu)建合乎實(shí)際需要的數(shù)學(xué)模型，為注塑件成型質(zhì)量的有序提高提供系統(tǒng)的、可靠的方案。

【關(guān)鍵詞】工藝參數(shù)；注塑件；成型質(zhì)量；影響；注射流率

注塑成型已成為塑料的重點(diǎn)加工形式，在“注塑模具充填-冷卻”的循環(huán)鏈條中，因材料自身的特性以及相對(duì)繁瑣的加工條件，使材料的成型歷經(jīng)相對(duì)較長(zhǎng)的狀態(tài)變化，如固體的運(yùn)送、熔融、熔體運(yùn)輸、壓實(shí)、牢固、纖維取向等。注塑件的成型不單使材料擁有了一定的尺寸及形態(tài)，更使材料的性能及組織結(jié)構(gòu)有了根本性的更新。成型加工工藝的終極目標(biāo)便是產(chǎn)生較高品質(zhì)和高使用價(jià)值的注塑制品，然而，假若工藝參數(shù)存在彼此之間的制約和影響關(guān)聯(lián)，僅憑操作經(jīng)驗(yàn)是很難獲得最優(yōu)質(zhì)的加工工藝辦法的。所以說(shuō)，怎樣將當(dāng)代前沿的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案貫穿于聚合物的成型加工之中，已是當(dāng)下成型加工所面臨的重大課題。

一、注塑件成型質(zhì)量控制的發(fā)展趨勢(shì)

注塑成型技術(shù)的發(fā)展日臻完善，注塑制品在汽車、家用電器等科技制造領(lǐng)域中運(yùn)用日趨廣泛。同時(shí)，對(duì)制品的性能、結(jié)構(gòu)及技術(shù)也提出了新的更高的要求。注塑件成型是一個(gè)技術(shù)上比較復(fù)雜的過(guò)程。通常情況下，影響注塑制品質(zhì)量的要素主要有以下幾類：工藝參數(shù)、材料參數(shù)、設(shè)備參數(shù)和擾動(dòng)。工藝參數(shù)集中體現(xiàn)了注塑件成型階段的材料狀態(tài)、該參數(shù)受材料參數(shù)、設(shè)備參數(shù)的影響程度強(qiáng)烈，注塑成型中的工藝參數(shù)表現(xiàn)在：熔體壓力大小、熔體氣溫等，當(dāng)然，這些參數(shù)雖被分配到各有差異的范圍，但彼此間的聯(lián)系依然密切，并且相互影響。其中，工藝參數(shù)取決于材料參數(shù)和設(shè)備參數(shù)。工藝參數(shù)要求的高低，關(guān)乎材料參數(shù)和設(shè)備參數(shù)的選擇，進(jìn)而影響注塑機(jī)及相應(yīng)材料的最終確認(rèn)。因材料特征及工藝的復(fù)雜性，使注塑技術(shù)預(yù)測(cè)制品品質(zhì)的作用大打折扣，有鑒于此，提升注塑件制品的性能及品質(zhì)被提上該領(lǐng)域的議事日程。

二、影響注塑成型品質(zhì)的主要因素探討

在注塑成型階段，充填異常關(guān)鍵，聚合物的熔體依靠高壓注入到冷的模具型腔，使模具得以充滿，在動(dòng)態(tài)化填充時(shí)，模具型腔內(nèi)部的熔體前部速率越快，表面取向所致的翹曲形變會(huì)加深，較為成功的充填模式是在熔體前沿速度相同的前提下充滿整個(gè)模具型腔，所以，管理熔體的前沿速度MFV便是實(shí)現(xiàn)注塑成型精密化的重要基礎(chǔ)。

在充填流動(dòng)的同時(shí)，同MFV緊密關(guān)聯(lián)的是注射流率Q（cm3/s）及型腔內(nèi)熔體的前沿面積MFA（cm2），彼此關(guān)系可表示為：MFV=Q/MFA。針對(duì)注塑機(jī)械來(lái)講，Q同螺桿速率成正相關(guān)關(guān)系，MFA同螺桿路程有關(guān)，所以，控制在不同方位的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)速凍就可達(dá)到控制MFV的目的。

三、注塑件成型的工藝分析

1、壓力參數(shù)

一般情況下，壓力同注塑件的不少特征相關(guān)聯(lián)，增強(qiáng)注塑件的壓力對(duì)于熔體充模、減緩注塑件萎縮的進(jìn)程、增強(qiáng)尺寸平穩(wěn)度是大有裨益的。然而，注塑件內(nèi)的取向和應(yīng)力也同步增長(zhǎng)，直接增加了注塑件的脫模難度，使注塑件外表結(jié)構(gòu)受損，從總體來(lái)看，注塑壓力偏高對(duì)產(chǎn)品性能的維持是有所幫助的，然而，假若壓力超過(guò)限度值則極易導(dǎo)致熔體出現(xiàn)流動(dòng)，在注塑件內(nèi)表產(chǎn)生泡沫、紋裂，以致燒損注塑件。另外，還會(huì)使注塑件出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，增加其內(nèi)應(yīng)力，使其發(fā)生翹曲和形變，在脫模階段極可能產(chǎn)生劃傷、紋裂，給模具帶來(lái)不利影響。

2、時(shí)間參數(shù)

注射時(shí)間作為管理注射速率的一類參數(shù)，其與注射速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，注射速率的大小關(guān)注塑件的性能。提升注射速率可極大地增加充模壓力，使充模操作時(shí)，熱量不致于過(guò)度地流失，模腔內(nèi)部的氣溫分布相對(duì)均勻，所制備的樣品密實(shí)度高，有利于使樣品收縮率下降，使熔接縫的強(qiáng)度更加牢固。注射速率的穩(wěn)步提高可增強(qiáng)制品的使用性能，然而，注射速率過(guò)高，壓力受損的進(jìn)度會(huì)變壞，使厚度下降，增強(qiáng)注塑件表面的取向性，使熔體出現(xiàn)彈性湍流的現(xiàn)象，造成注塑件的外表的紋裂或飛邊。實(shí)踐表明，注射速率偏離正常值均會(huì)降低沖擊的強(qiáng)度，假若注射速率異常低下，便會(huì)削弱注塑件熔接縫強(qiáng)度，增加內(nèi)應(yīng)力，不利于制品力度的合理維持。

3、溫度參數(shù)

熔體氣溫主要由噴嘴和機(jī)筒兩部位的氣溫所決定，注射氣溫的增加可增強(qiáng)熔體流動(dòng)性。熔體氣溫的增高，可降低注塑件的內(nèi)應(yīng)力、伸拉強(qiáng)度等物理力學(xué)性能，而使與流線方向相互垂直的沖擊強(qiáng)度有所增強(qiáng)，并可使制品后收縮性能得以下降。熔體氣溫的增高可增強(qiáng)制品的綜合性能，使充模狀況得到一定的改觀。當(dāng)熔體氣溫達(dá)到注塑件氣溫的上限時(shí)，會(huì)因氣體數(shù)量的增加使注塑件出現(xiàn)空洞甚至色澤變化等現(xiàn)象，降低制品品質(zhì)；氣溫較高所產(chǎn)生的降解作用，還會(huì)削弱注塑件的強(qiáng)度，降低其使用價(jià)值。

四、工藝參數(shù)給注塑件成型質(zhì)量所帶來(lái)的影響探討

1、注塑模注射速度的優(yōu)化模型分析

針對(duì)注射模優(yōu)化注射速率問(wèn)題，其優(yōu)化計(jì)算的主要目標(biāo)便是經(jīng)由對(duì)充填數(shù)值展開(kāi)分析后，取得優(yōu)化之后的螺桿速度，使MFV在充填中實(shí)現(xiàn)均勻化。在構(gòu)建優(yōu)化模型時(shí)，要關(guān)注以下問(wèn)題：選取控制點(diǎn)最恰當(dāng)?shù)膫€(gè)數(shù)；控制點(diǎn)位所對(duì)應(yīng)的注射速率的最優(yōu)值；明確螺桿速度的方位。為此，首要的任務(wù)便是優(yōu)化管理區(qū)段數(shù)N及管理點(diǎn)方位，在加工操作時(shí)，可將注射速率的改變?cè)O(shè)定成分段線性變化；其次，在科學(xué)分區(qū)段后，要科學(xué)選擇螺桿速度，力求每個(gè)管理點(diǎn)的速率不得高于注塑件速率的最大值，達(dá)到充填過(guò)程中MFV的同一性。

2、模型的求解方法

因充填時(shí)長(zhǎng)及總體積對(duì)注射速率的影響是同步的，當(dāng)控制總體積時(shí)，可行解所明確的平均速率較小時(shí)，充填時(shí)長(zhǎng)更久，反之亦然。

通常對(duì)于一類隨機(jī)的注射流率，因其自身的隨機(jī)性，便使其充填時(shí)長(zhǎng)出現(xiàn)改變，將新充填時(shí)長(zhǎng)定為tnew，各區(qū)段的時(shí)長(zhǎng)以δt代表，總體積V總、每個(gè)區(qū)段的充填比例δper、每個(gè)區(qū)段內(nèi)部的充填體積Vt存在下列關(guān)系：Vt=V總*δper，δti=Vt/Qi。這類求解方案對(duì)速率展開(kāi)了強(qiáng)勁的調(diào)整，使其逐步偏離了所產(chǎn)生的隨機(jī)性，并加快了算法執(zhí)行效率。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)影響注塑件成型質(zhì)量的各種工藝參數(shù)的深入分析，可明確在注塑件成型中，熔體前沿速率優(yōu)化的主要原因，將其運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，有助于增強(qiáng)注塑件成型制品的品質(zhì)，減少或避免內(nèi)外表面的成型漏洞，削減制造成本，創(chuàng)造生產(chǎn)效益。

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