樹脂加工的基礎!關于注塑成型

發布日期: 2024-04-22

樹脂產品,也稱為塑料產品,由于其質輕,結實,易于大批量生產,所以被廣泛應用于日常用品、電子設備和機器外殼等領域。本文介紹一下樹脂產品加工方法中最常用的注塑成型。
我們把生產塑料產品叫做“樹脂加工”。

 

 

?什么是注塑成型

將顆粒狀樹脂材料加熱熔化,再注入金屬制成的模具中。
我們把生產塑料產品叫做“樹脂加工”。在樹脂加工中,使用的是加熱后會變軟的熱塑性樹脂。將顆粒狀樹脂材料加熱熔化,再注入金屬制成的模具中。但是,熔融狀態的樹脂和水等液體不同,它粘性很強,很粘稠,所以必須用注射器之類的裝置施加外力注入。所以樹脂加工也被稱為“注塑成型”。
在樹脂產品中會發現突起形狀,如照片所示,這是樹脂注入位置的痕跡,被稱為澆口。

  • 樹脂加工-澆口
在樹脂產品中會發現突起形狀,如照片所示,這是樹脂注入位置的痕跡,被稱為澆口。
模具分為兩個部分,通常制造零件外觀側的模具稱為型腔,而位于內部的模具稱為型芯。在樹脂加工中,將模具加熱到不會使樹脂立即冷卻而凝固的上下模具合并在一起,然后將樹脂注入到其中。等待幾秒鐘,當里面的樹脂冷卻凝固時候打開模具。然后用頂針(EJECTOR PIN)從模具內部頂出完成的樹脂產品,并將其從模具上取下。

樹脂產品背面常見的圓形痕跡就是頂針痕

  • 樹脂加工-頂針痕

樹脂產品背面常見的圓形痕跡就是頂針痕,如圖所示。

?注塑成型的條件

樹脂加工的成型條件是決定樹脂零件質量的關鍵

在注塑成型過程中,將熔融狀態的樹脂在加壓的同時注入到模具中,樹脂充滿模具,當樹脂冷卻凝固時,打開模具,取出生產完成的零件。
在注塑成型過程中,將熔融狀態的樹脂在加壓的同時注入到模具中,樹脂充滿模具,當樹脂冷卻凝固時,打開模具,取出生產完成的零件。但并不是說所有的注塑加工總是在相同條件下,注入相同的樹脂就可以了。例如用鋸子切斷木材的時候,如果是軟木材,不用太大的力就可以切斷。但如果是硬質木材,就只能用力反復移動鋸條一點一點地切割。這種差異被稱為“加工的條件”。在樹脂加工中,還必須根據所使用樹脂材料的類型和形狀,改變加工條件,如樹脂澆注速度和填充壓力。如果不選擇適當的條件,可能會導致諸如樹脂無法在模具中流動或樹脂部件無法脫離模具等缺陷。此外,即使不是功能上的缺陷,也可能導致表面紋理不能順利復刻,冷卻后產生的樹脂凹痕明顯等外觀缺陷。因此,在注塑成型過程中,試制階段找到合適的成型條件是非常重要的。
樹脂加工的成型條件有很多影響因素,下面介紹幾種具有代表性的因素。

 

?溫度和速度影響樹脂流入模具的狀態

樹脂零件的成形取決于樹脂流入模具時的狀態,溫度和速度對此有很大影響作用。
樹脂零件的成形取決于樹脂流入模具時的狀態,溫度和速度對此有很大影響作用。決定樹脂流入模具狀態的主要成型條件有以下三個。
?模具溫度

對于一般注塑成型,模具溫度在15℃~90℃。當模具溫度較低時,流入的樹脂從接觸到模具部分就開始凝固。因此,如果樹脂周圍有不容易成形的部位,如較細的形狀部,則應將模具溫度設置的較高一些。然而,模具溫度過高也會導致缺陷,如樹脂凝固的時間變長,以及樹脂產生的氣體腐蝕模具等,也可以采取設置排氣鑲塊等措施進行改善,但最好還是不要讓模具的溫度過高。
?樹脂溫度

注入到模具中的樹脂溫度也很重要?;旧蠝囟仍礁?,樹脂的粘度就越低,因此樹脂也更容易深入到模具的細小部位。但是如果溫度過高的話,樹脂會發生變質,冷卻硬化時的體積差變大,這是造成“縮痕”凹陷的主要原因。此外,由于樹脂粘度過低,樹脂可能會流入頂針(EJECTOR PIN)和鑲塊、模具接縫中,從而形成毛刺。
?填充速度

理想的情況是,從樹脂開始進入模具到填充結束,樹脂以相同的速度填充,但實際上大多數情況下都很難實現。如果樹脂流動太慢,就會發生樹脂無法注滿的短射,樹脂流動痕跡會變成條紋,造成流痕等外觀缺陷。相反,如果樹脂流動過快,就會順勢損壞模具,摩擦會縮短模具的使用壽命。

 

?開模前的狀態也很重要。保壓和冷卻

在注塑成型中,將樹脂注入模具后,從樹脂冷卻凝固到開模取出零件之間的成型條件也很重要。
在注塑成型中,將樹脂注入模具后,從樹脂冷卻凝固到開模取出零件之間的成型條件也很重要。決定此時狀態的代表性條件有以下兩個。
?保壓

在注塑成型中,當模具填充樹脂后,噴嘴繼續施加壓力,這種壓力稱為保壓。如果保壓較低,肋背面的縮痕會很明顯,冷卻時收縮會變大,可能無法確保所需的尺寸。相反,過高的保壓會產生毛刺或使成型零件無法脫模。
?冷卻時間

雖然被加熱的樹脂溶解會變黏稠,但為了使樹脂零件能夠從模具中取出,必須冷卻并使樹脂凝固。這段時間叫做冷卻時間。冷卻時間越長,收縮就越大,尺寸就可能越小。此外,冷卻時間在加工周期中占很大比例,因此冷卻時間越長,加工周期就越長,從而導致產品成本上升。相反,如果冷卻時間過短,則可能出現缺陷,諸如用頂針頂出零件時可能會發生變形。

 

?注塑成型無法生產的形狀

注塑成型可以生產各種形狀的零件,但有些形狀不能生產
注塑成型可以生產各種形狀的零件,但有些形狀不能生產,具有代表性的例子如下。
?薄壁形狀
太薄的形狀無法生產,因為粘性較強的樹脂無法充分流入到模具中。根據樹脂種類和形狀,通常認為厚度在1MM以下就需要注意了。
?垂直壁
注塑成型需要一定的“拔模斜度”,以便將成形的零件從模具中剝離出來。因此,即使是看似垂直的立壁,也是向根部逐漸加粗的坡度形狀。沒有拔模斜度的垂直形狀不能生產出來。
?底切
由于模具是向上和向下打開的,因此無法生產阻礙模具運動方向的形狀。例如,立壁內部的凸起或側面開孔。這樣的形狀被稱為底切,通稱“UNDER”,不能直接生產。
?沒有R角的尖角
用于樹脂成型的模具是通過機械加工雕刻而成金屬塊,并在其中添加各種模具零件而制成的。加工金屬的工具都是圓角的,不能做出一個面與面相對的直角。因此,注塑成型也無法生產沒有R角的尖形。另外,從樹脂流動的視角來看,也不建議生產尖角形狀。

?將不可能變為可能的鑲塊和滑塊構造

注塑成型基本上無法生產底切形狀。

  • 樹脂加工-卡爪

注塑成型基本上無法生產底切形狀。但考慮到零件之間的組裝關系,不少情況還是需要側面的孔和爪等特征。這時可以使用一種叫做“滑塊”的機構?;瑝K會隨著模具開合而橫向或傾斜移動,以生產出原來無法生產的形狀。
此外,也可以使用被稱為“鑲塊”的模具零件,用于排出熔化樹脂產生的氣體的排氣孔,以及需要比其他部分更精細形狀的部位。鑲塊是指鑲嵌在模具中的零件,它具有降低模具加工成本、改善可維護性等作用。

 

?總結

注塑成型是最常見的一種樹脂加工方法。熟悉注塑成型的方法及其特點有助于設計和開發更好的樹脂零件形狀。

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