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如何避免注塑制件翹曲變形?

結晶型工程塑膠例如POM(聚甲醛)、PA(尼龍)、PBT和PET(多元酯)的翹曲趨向遠大于非結晶性者,在設計模具和成型時就應該考慮改進。如果此點沒作到,在后續(xù)注塑成型階段將幾乎不可能修正。
1、什么是翹曲的主要原因
結晶型工程塑料的收縮相對較高,并且受許多因素的影響。如脫模太快、模具溫度過高、模具溫度不均勻及流道系統(tǒng)不對稱。
對于結晶型工程塑料材料,翹曲受壁厚和模具溫度的影響極大。制件壁厚不均或轉角不圓滑,成型時制件不能平均冷卻收縮導致翹曲變形。有些制件為了表面美觀,流道澆口設于產(chǎn)品邊角上,成型時熔膠只能由一端高速射入模腔,凝固的塑料被拉直向同一方向排列(取向),脫模時原料分子被拉回原來狀態(tài)形成翹曲。不適當?shù)哪>邷囟纫矔a(chǎn)生翹曲變形。
由于玻璃纖維的方向性,玻璃纖維增強工程塑料注塑成型時表現(xiàn)出完全不同的收縮特性,壁厚差別造成的收縮影響比較輕微。因此,造成翹曲變形的主要原因是增強纖維在水平方向流動和垂直方向流動的收縮差異。
從模具澆口分析,模具的設計要保證塑料能順利進入模腔,分流道要避免采用直角轉彎形式,轉彎點應采用弧形過渡區(qū)。短而粗的分流道最理想,有利于減少流體阻力及流體取向現(xiàn)象,
為了避免熔膠充填時緊密程度不同,導致脫模困難而引起變形,分流道的截面形狀、大小要依射膠量及產(chǎn)品形狀而改變。產(chǎn)品較難成型部分的分流道加粗后,主流道也相應加大,使主流道截面積等于分流道截面之和。
還有兩個值得注意的問題:其一是制件頂出裝置的形式。如果頂針設置太少,容易造成變形及翹曲現(xiàn)象;但頂針數(shù)量過多,會影響制件外觀,此時應考慮采用推板方式頂出。其二是模腔冷卻流道設計,應保證制件整體收縮均勻,必要時制件設置隱藏的模芯。
總之,影響翹曲變形的要素是壁厚分布、澆口位置、流動阻凝、分流道以及成型制品的剛性。這些不同原因導致注塑制品的翹曲變形。依據(jù)原料是否含有增強纖維,同一零件經(jīng)常產(chǎn)生相反的翹曲變形現(xiàn)象。
2、如何防止翹曲變形?
結晶型工程塑料注塑成型時,要求制件的壁厚均勻,盡可能避免熔膠積聚。使用多點澆口以滿足高壓力注射成型,減小收縮差異到最小程度,模具溫度控制系統(tǒng)的設計盡可能考慮平均地散熱。
對于玻璃纖維增強塑料,成型制品結構的對稱性與均勻的壁厚同樣重要。不對稱的零件妨礙熔膠流動并產(chǎn)生偏向,最終造成翹曲變形。不對稱的零件必需通過在模具計劃與設計階段結合隱藏的模芯以達成平衡。澆口的位置也很重要的,每一處分流和熔合線都是造成翹曲的潛在因素。
為了使熔融塑料能順利充填模腔,其設計要盡量避免以下各點:
* 同一制件中厚薄相差太大;
* 存有過度銳角;
* 緩沖區(qū)過短,使厚薄轉變相差懸殊。
3、注塑成型時預防翹曲變形的工藝措施
假設成型品、澆口和模具已經(jīng)正確地設計,注塑成型時通過調節(jié)保壓壓力和模具溫度可控制制品的翹曲變形。模具也可采用多數(shù)熱回路系統(tǒng),使熱分散完全。
對增強型工程塑料,改變射出速率或降低模具溫度可輕微地改善翹曲變形。如果在模具制造與成型品設計階段未預見可能的后續(xù)翹曲,將無法由改變成型工藝條件作后續(xù)的更正。
下表即為翹曲變形的原因及改善方法:

4、當翹曲已經(jīng)發(fā)生時能作些什么?
對于玻璃纖維增強塑料,進行模具充填研究,也就是對模具分階段進行部分充填,通過研究熔膠流動前端輪廓,了解纖維方向重構,參照增強材料的收縮曲線,可采取相應措施減少翹曲變形,例如加上流動輔助筋或阻礙物。這些能改變?nèi)勰z流動前端輪廓,藉此影響翹曲。
這種方法需要很多的實際經(jīng)驗,增加知識量可在未來提供預防的措施。對于結晶型工程塑料,不可能獲得如同非結晶性原料一般的平坦的制件。
提倡使用低翹曲、半結晶的聚合物,由于化學調節(jié)或不同增強材料的結合對制品翹曲變形有所改善。最昂貴的翹曲改進方法就是修改模具,如果成型經(jīng)驗豐富,修改模具鑲嵌件就可改善精密制件的翹曲變形。
生產(chǎn)注塑制件時也采用定型夾具進行翹曲矯正。

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