收缩率是产品设计中对塑胶模具制造的重要技术指标

发布时间:2022-03-18 02:03:46 作者:admin 426
收缩率是产品设计中对塑胶模具制造的重要技术指标
 
 
摘要:  产品设计中常用所涉及的塑料性能技术:塑料按受热后表面的性能,可分为热固性塑料与热塑性塑料两大类。前者的特点是在一定温度下,经一定时间加热、加压或加入硬化剂后,发生化学反应而硬化。硬化后的塑料化学结构发生变化、质地坚硬、不溶于溶剂、加热也不再软化,如果温度过高则就分解。后者的特点为受热后发生物态变化,由固体软化或熔化成粘流体状态,但冷却后又可变硬而成固体,且过程可多次反复,塑料本身的分子结构则不发生变化。
     塑料都以合成树脂为基本原料,并加入填料、增塑剂、染料、稳定剂等各种辅助料而组成。因此,不同品种牌号的塑料,由于选用树脂及辅助料的性能、成分、配比及塑料生产工艺不同,则其使用及工艺特性也各不相同。为此模具设计时必须了解所用塑料的工艺特性。
  (一)收缩率
  塑件产品设计注塑模具中取出冷却到室温后,发生尺寸收缩这种性能称为收缩性。由于收缩不仅是树脂本身的热胀冷缩,而且还与各成形因素有关,所以成形后塑件的收缩应称为成形收缩。


  1.成形收缩的形式成形收缩主要表现在下列几方面:
  (1)塑件的线尺寸收缩由于热胀冷缩,塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小,为此型腔设计时必须考虑予以补偿。
  (2)收缩方向性成形时分子按方向排列,使塑件呈现各向异性,沿料流方向(即平行方向)则收缩大、强度高,与料流直角方向(即垂直方向)则收缩小、强度低。另外,成形时由于塑件各部位密度及填料分布不匀,故使收缩也不匀。产生收缩差使塑件易发生翘曲、变形、裂纹,尤其在挤塑及注射成形时则方向性更为明显。因此,注塑模具设计时应考虑收缩方向性按塑件形状、流料方向选取收缩率为宜。
(3)后收缩塑件成形时,由于受成形压力、剪切应力、各向异性、密度不匀、填料分布不匀、模温不匀、硬化不匀、塑性变形等因素的影响,引起一系列应力的作用,在粘流态时不能全部消失,故塑件在应力状态下成形时存在残余应力。当脱模后由于应力趋向平衡及贮存条件的影响,使残余应力发生变化而使塑件发生再收缩称为后收缩。一般塑件在脱模后10小时内变化最大,24小时后基本定型,但最后稳定要经30~60天。通常热塑性塑料的后收缩比热固性大,挤塑及注射成形的比压塑成形的大。
(4)后处理收缩有时塑件按性能及工艺要求,成形后需进行热处理,处理后也会导致塑件尺寸发生变化。故注塑模具设计时对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的误差并予以补偿。
 2.收缩率计算塑件成形收缩可用收缩率来表示,如公式(1-1)及公式(1-2)所示。
     Q实=(a-b)/b×100 (1-1)
      Q计=(c-b)/b×100 (1-2)
      式中:Q实—实际收缩率(%);
         Q计—计算收缩率(%);
          a —塑件在成形温度时单向尺寸(毫米);
          b —塑件在室温下单向尺寸(毫米);
          c —模具在室温下单向尺寸(毫米)。
实际收缩率为表示塑件实际所发生的收缩,因其值与计算收缩相差很小,所以塑胶模具设计时以Q计为设计参数来计算型腔及型芯尺寸。
 3.影响收缩率变化的因素在实际成形时不仅不同品种塑料其收缩率各不相同,而且不同批的同品种塑料或同一塑件的不同部位其收缩值也经常不同,影响收缩率变化的主要因素有如下几个方面。
1)塑料品种各种塑料都有其各自的收缩范围,同种类塑料由于填料、分子量及配比等不同,则其收缩率及各向异性也不同。
 (2)塑件特性塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件,嵌件数量及布局对收缩率大小也有很大影响。
(3)塑胶模具结构模具的分型面及加压方向,浇注系统的形式,布局及尺寸对收缩率及方向性影响也较大,尤其在挤塑及注射成形时更为明显。
 (4)成形工艺 挤塑、注射成形工艺一般收缩率较大,方向性明显。预热情况、成形温度、成形压力、保持时间、填装料形式及硬化均匀性对收缩率及方向性都有影响。
 如上所述产品设计中的塑胶模具设计时应根据各种塑料的说明书中所提供的收缩率范围,并按塑件形状、尺寸、壁厚、有无嵌件情况、分型面及加压成形方向、塑胶模具结构及进料口形式尺寸和位置、成形工艺等诸因素综合地来考虑选取收缩率值。对挤塑或注射成形时,则常需按塑件各部位的形状、尺寸、壁厚等特点选取不同的收缩率。
另外,成形收缩还受到各成形因素的影响,但主要决定于塑料品种、塑件形状及尺寸。所以成形时调整各项成形条件也能够适当地改变塑件的收缩情况。常用塑料计算收缩率详见表1-1。塑胶模具设计时选取收缩率的规则详见第三章所述。