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怎樣用傳統設備實現薄壁注塑成型？
怎樣用傳統設備實現薄壁注塑成型？
在塑膠注射成型加工中，零件的壁厚是一個十分關鍵的參數，薄壁注塑件有很多好處，它降低零件的質量、生產規模，減速材料開支及縮短成型周期。但是，制造薄壁產品必須采用昂貴的高速注塑機，甚不劃算。究竟傳統注塑機可否勝任，下面就這個問題來進行分析。
首先要了解什么是薄壁注塑，一般意義上講，薄壁注塑是指一個有50cm2 表面積的注塑件上，其壁厚為1mm，這種級別的注塑可稱為薄壁注塑。
然而，傳統的注塑機往往不能適應薄壁注塑的要求。以一臺制作3mm壁厚零件的傳統注塑機為例：當熔化的熱塑性塑料的前沿部分流經模具型腔時，它將會與溫度較低的型芯或型腔內壁接觸，并形成一個固化的薄表皮。這種提前固化的表皮大致要占整個壁厚的20%，在這層表皮內邊，注入的熔化材料仍在不斷地向前流動。顯然，如果零件的壁厚減少并達到壁厚的程度，其冷卻速度也會加快，從而導致上述固化表皮占整個壁厚的比例將會增加，也就是說，其后續流入型腔的熔融芯部將會縮小。相反，零件產生冷凝的時間間隔卻在縮短。這都給材料的繼續流動增加了難度，從而使得零件在冷凝之前實現填滿的要求變得更加困難。
為了攻克薄壁注塑的填充困難，通常要對注塑機進行特別的設計或改裝，如采用多通道注入口，施加高達241Pa的注射壓力和1000mm/s的注射速度。然而，這些做法將要花費相當可觀的資金。
那么，能否在傳統的未經改裝的標準注塑機上，對某些工藝參數進行控制，以實現薄壁注塑的要求呢？
答案是肯定的，據報道，曾經有人在一臺最大夾緊力為90kg，最大注射量為170g的傳統注塑機上做過這方面的實驗。在這臺機器上安置了具有一個扇形注入內插件和一個注口，并有一個型腔的模具。該內插件的長、厚比為140:1，型腔厚度為1mm。使用的塑料是LexanSP7602和Magnum9015.
在同一個模具型腔條件下，零件質量的變化顯然與注塑過程熔化材料在型腔內填滿的程度密切相關。據稱，對零件質量變化的分析，其結果的可信度能高達95%。因此，該實驗就是從有關工藝參數與零件質量的關系著手進行研究的。為此，在型腔里特別裝設了五個壓力
與溫度轉換器。一個數據控測系統在腔內跟蹤壓力與溫度曲線。
該實驗采用了一個半分數因子設計，用來研究噴嘴溫度、模具溫度、冷卻時間、注射速度。據稱，這五個參數都能影響零件質量。為了建立這些參數以確定它們對零件質量的影響，采用了不同高低值的組合來進行注射成型。
對PC和ABS兩種材料進行了實驗。實驗條件是：各自的熔化溫度，標準的模具溫度和零件質量、標準的零件張力強度和最高的許用注射速度。另外，兩種材料的相對粘度也都能在不同的剪切率下得到確立。
1、 實驗結果
(1) 將ABS材料由其熔化溫度260°升至280°時，其零件質量會由6.6g增至7.4g，即有12%的增大；
(2) 對PC材料，將其熔化溫度由290°升至300°時，零件質量即從7.3g增至8.9g，即增大了22%；
(3) 當模具溫度從80°升至90°時，PC和ABS兩種材料的零件質量都有增大，但PC更為敏感，后者的零件質量從8.4g增至8.8g，增長了4.8%；
(4) 熔化溫度和模具溫度的變化都會導致零件張力強度的改變，但熔化溫度的增高將會使強度下降，而模具溫度的升高則會使強度增加；
(5) 縮短冷卻時間和提高注射速度都會使PC材料的零件質量得以增加，而ABS材料則不受這兩個參數的影響。
2、 結果分析
（1）對于PC材料而言，熔化溫度、模具溫度、冷卻時間和注射速度都是影響零件質量的關鍵參數；而對ABS而言，影響其零件質量的參數只是熔化溫度和模具溫度；
（2）熔化溫度的提高將使材料有更高的熱能，同事會導致材料黏度的降低，從而使得熔融材料更易于流動，其形成一個更長的流注長度，同時更加順暢的填滿型腔，但熔化溫度過高，將會促使材料退化和降級。所以，這一參數僅可再該材料允許的上限之內被用來保證型腔的填滿。
（3）模具溫度的升高，會減少材料在型腔里的冷凝層，使熔融材料在型腔內更易于流動，從而獲得更大的零件質量和更換的表面質量；
（4）更短的冷卻時間可使熔化材料在容器內停留的時間更短，并減少退化的可能性。通常，減少壁厚50%將導致冷卻時間成4倍的減少。另外冷卻時間構成了約70%的成型周期，它的減少意味著生產效率的提高；
（5）機器注射量應盡可能達到最大值，因為這也使熔化材料在容器內停留時間減少；
（6）增高注射速度，也會使熔化材料的相對黏度下降，這是由于剪切變得更薄時，產生假塑膠體。同時，這種剪切的加熱僅發生在不到一秒鐘的瞬間，這對于導致明顯的退化來說，是無足輕重的。
（7）注射速度的提高，雖然會使PC材料黏度下降并造成零件質量的上升，但比起熔化溫度增高時零件質量的增加要少得多。不過，由于它還能使材料更加不易退化，所以，提高注射速度還是有可取之處的；
（8）注塑速度的改變，對于ABS材料幾乎不會造成任何影響，這是由于此時它的相對黏度沒有產生明顯的下降；
通過在傳統注塑機條件下對一些工藝參數的變更，取得了零件質量增加的效果。
這一結果實際上反映了塑料在熔化狀態下填滿1mm型腔能力的增加，也就是提高了薄壁成型的能力。
綜合實驗情況，在傳統注塑機螺桿上加工薄壁零件同樣是可以做到的，進行操作時，可以將其注射速度調整到所允許的的最高上限，在此基礎上，可以按照該材料所推薦的最高熔化溫度界限和模具最高溫度標準，盡可能的提高這兩個參數，這就是在傳統注塑機上，以低成本的選擇，實現優質的薄壁注塑的主要對策.
