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關(guān)于薄壁高速注塑的前景
時(shí)間：2019-11-20 09:49
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來源：互聯(lián)網(wǎng)
塑料原料的成本通常約占制品成本的50-80%，這一比例相當(dāng)驚人。薄壁制造有助于降低這一比例。特別是消費(fèi)性餐盒、醫(yī)療用品、電子產(chǎn)品等有關(guān)的日常用塑件設(shè)計(jì)便越來越薄。薄壁化因具有減小產(chǎn)品重量及外形尺寸、便于集成設(shè)計(jì)及裝配、縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約材料和降低成本等優(yōu)點(diǎn)成為塑料消費(fèi)行業(yè)追求的目標(biāo)，已成為塑料成型行業(yè)中新的研究熱點(diǎn)之一。
影響薄壁件的因素
薄壁件是指壁厚比較薄的工件稱之為薄壁件，工業(yè)上把壁厚小于1mm時(shí)的工件稱之為薄壁件。
本文主要探討的是注塑薄壁件。在注塑工藝中，薄壁的定義與是流程/壁厚比、塑料的粘度及傳熱系數(shù)均有關(guān)系。從模具的主流道到成品最遠(yuǎn)一點(diǎn)的距離稱之為流程（用L表示），除以成品的壁厚（用t表示），稱為流程/壁厚比。當(dāng)L/t＞150時(shí)，稱之為薄壁。如流程的厚薄不一致，可分段計(jì)算流程/壁厚比。聚丙烯（PP）的粘度因數(shù)是1。一次性飯盒的流程135mm，壁厚0.45mm，流程/壁厚比=300。聚碳酸酯（PC）的粘度因數(shù)是2。手機(jī)電池外殼的流程38mm，t=0.25mm，流程/壁厚比=152。因此，塑料的粘度是影響塑件成品的關(guān)鍵。
薄壁產(chǎn)品與注塑機(jī)的關(guān)系
薄壁注塑成型的填充時(shí)間很短，很多填充時(shí)間不足0.5秒，在這樣短的時(shí)間不可能遵循速度曲線或截?cái)鄩毫Γ虼吮仨毷褂酶呓馕龆鹊奈⑻幚砥鱽砜刂谱⑺軝C(jī)；在薄壁制品的整個(gè)注塑成型過程中，應(yīng)同時(shí)各自獨(dú)立地控制壓力和速度，常規(guī)注塑機(jī)的充填階段用速度控制，保壓階段再轉(zhuǎn)為壓力控制的方法已不適用。
高速注塑機(jī)是主要是針對周期要求比較高和產(chǎn)品壁厚要求比較薄的產(chǎn)品，類似單位時(shí)間產(chǎn)量比較大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，并能有效降低產(chǎn)品成本，最熟悉的就是一次性薄壁餐盒、一次性杯子等產(chǎn)品。目前市面上較好的高速注塑機(jī)有臺灣中精機(jī)公司的VS-100薄壁注塑機(jī)、德國Dr．Boy公司開發(fā)的Boy型系列注塑機(jī)、德庫瑪高速機(jī)、威猛巴頓菲爾（WITTMANN BATTENFELD)、阿博格（ARBURG）、日本制鋼JSW和浙江力松等著名注塑機(jī)生產(chǎn)廠商開發(fā)的專用注塑機(jī)。
高速注塑對模具的要求
與常規(guī)制品的標(biāo)準(zhǔn)化模具相比，薄壁制品的模具從模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等都發(fā)生了重大變化。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a、模具結(jié)構(gòu)：為承受成型時(shí)的高壓，薄壁成型模具的剛度要大、強(qiáng)度要高。因此模具要采用較高硬度的工具鋼，高磨損、高沖蝕區(qū)（如澆口處）硬度應(yīng)大于HRC55。b、澆注系統(tǒng)：成型薄壁制品，特別是制品厚度非常小時(shí)，要使用大澆口，而且澆口應(yīng)該大于壁厚。為此薄壁制品模具的澆注系統(tǒng)中還引入了兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，即熱流道技術(shù)和順序閥式澆口（SVG）技術(shù)。c、冷卻系統(tǒng)：薄壁制品不像傳統(tǒng)壁厚件那樣可以承受較大的因傳熱不均而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。為保證制品的尺寸穩(wěn)定性，把收縮和翹曲控制在可以接受的范圍內(nèi)，就必須加強(qiáng)模具的冷卻，確保冷卻均衡。d、排氣系統(tǒng)：薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排氣性，最好可以進(jìn)行抽真空操作。由于填充時(shí)間短，注塑速度高，模具的充分排氣尤其是流動前沿聚集區(qū)的充分排氣非常重要，以防困氣引燃。e、脫模系統(tǒng)：因?yàn)楸”谥破返谋诤徒疃己鼙。浅Ｈ菀讚p壞，而且沿厚度方向收縮很小，使得加強(qiáng)筋和其他小結(jié)構(gòu)很容易粘合，同時(shí)高保壓壓力使收縮更小。
薄壁件材料要求及合理控制冷卻時(shí)間
薄壁高速注塑成型的材料必須具備以下特點(diǎn)：流動性好；抗沖擊強(qiáng)度高；熱變形溫度高；尺寸穩(wěn)定性好；材料的耐熱性高；阻燃性好；機(jī)械裝配性較高；外觀質(zhì)量效果佳等。
目前，薄壁注塑成型常用的材料有聚碳酸酯（PC）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS）及PC/ABS共混物等，薄壁注塑適合的材料必須有較高的流動性，一旦原材料流動性不好，只能從設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，如加高料溫，高速高壓，用油溫機(jī)或熱流道效果來提高原材料的流動性，達(dá)到生產(chǎn)合格產(chǎn)品的目的。
冷卻時(shí)間占注塑成型周期的80%，準(zhǔn)確評估塑件的冷卻時(shí)間才能準(zhǔn)確地評估出塑件的成型周期，冷卻時(shí)間跟原料，產(chǎn)品壁厚，射出溫度，模溫等有關(guān)。
高速注塑技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用
隨著高分子材料和制造業(yè)的迅速發(fā)展，工程塑料在精密儀器、電子儀表、音像制品、醫(yī)療器械、通訊器材及光學(xué)鏡片等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。這類塑料制品大多體積小、質(zhì)量小、外形復(fù)雜或超薄壁，其尺寸精度、形位誤差、質(zhì)量的穩(wěn)定性、表觀質(zhì)量等參數(shù)均要求較高。高速注塑已勢在必行。
目前，高速注塑技術(shù)按驅(qū)動方式分主要有全液壓式高速機(jī)、全電動式高速機(jī)和電液復(fù)合式高速機(jī)。早期的高速注塑技術(shù)都是全液壓式，其在成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面有許多獨(dú)特優(yōu)勢，但其控制技術(shù)難度大，機(jī)械加工精度高，液壓技術(shù)精度控制也難掌握。由于伺服電機(jī)的成熟應(yīng)用和價(jià)格的大幅度下降，以及環(huán)保和節(jié)能的需要，近年來全電動式的高速注塑技術(shù)越來越多，其在環(huán)保和節(jié)能方面有優(yōu)勢，但在使用壽命上不如全液壓式注塑機(jī)，并且成本高。因此發(fā)展電液復(fù)合式高速機(jī)勢在必行，它是集液壓和電驅(qū)動于一體的新型注塑機(jī)，融合全液壓式注塑機(jī)在成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面的優(yōu)勢和全電動式定位精準(zhǔn)和節(jié)省能源、雜音小的優(yōu)點(diǎn)，并且成本低于全電動式注塑機(jī)。高速注塑技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用對提升國內(nèi)注塑機(jī)的技術(shù)水準(zhǔn)，尤其是精密系列注塑機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)水準(zhǔn)和層次具有極大的促進(jìn)作用，對推進(jìn)國內(nèi)塑機(jī)行業(yè)的發(fā)展和競爭力的提高具有重大意義。
高速注塑主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：PP、PE、PS的各種薄壁類制品，如一次性餐盒，航空杯，IML盒子；高產(chǎn)量的產(chǎn)品，如注射器等以及精密的工業(yè)配件等，該類產(chǎn)品屬于消耗品，市場缺口較大，而且該類產(chǎn)品易回收，可分類處理制作其他產(chǎn)品，循環(huán)利用，不會對環(huán)境造成污染，市場前景廣泛。
影響薄壁件的因素
薄壁件是指壁厚比較薄的工件稱之為薄壁件，工業(yè)上把壁厚小于1mm時(shí)的工件稱之為薄壁件。
本文主要探討的是注塑薄壁件。在注塑工藝中，薄壁的定義與是流程/壁厚比、塑料的粘度及傳熱系數(shù)均有關(guān)系。從模具的主流道到成品最遠(yuǎn)一點(diǎn)的距離稱之為流程（用L表示），除以成品的壁厚（用t表示），稱為流程/壁厚比。當(dāng)L/t＞150時(shí)，稱之為薄壁。如流程的厚薄不一致，可分段計(jì)算流程/壁厚比。聚丙烯（PP）的粘度因數(shù)是1。一次性飯盒的流程135mm，壁厚0.45mm，流程/壁厚比=300。聚碳酸酯（PC）的粘度因數(shù)是2。手機(jī)電池外殼的流程38mm，t=0.25mm，流程/壁厚比=152。因此，塑料的粘度是影響塑件成品的關(guān)鍵。
薄壁產(chǎn)品與注塑機(jī)的關(guān)系
薄壁注塑成型的填充時(shí)間很短，很多填充時(shí)間不足0.5秒，在這樣短的時(shí)間不可能遵循速度曲線或截?cái)鄩毫Γ虼吮仨毷褂酶呓馕龆鹊奈⑻幚砥鱽砜刂谱⑺軝C(jī)；在薄壁制品的整個(gè)注塑成型過程中，應(yīng)同時(shí)各自獨(dú)立地控制壓力和速度，常規(guī)注塑機(jī)的充填階段用速度控制，保壓階段再轉(zhuǎn)為壓力控制的方法已不適用。
高速注塑機(jī)是主要是針對周期要求比較高和產(chǎn)品壁厚要求比較薄的產(chǎn)品，類似單位時(shí)間產(chǎn)量比較大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，并能有效降低產(chǎn)品成本，最熟悉的就是一次性薄壁餐盒、一次性杯子等產(chǎn)品。目前市面上較好的高速注塑機(jī)有臺灣中精機(jī)公司的VS-100薄壁注塑機(jī)、德國Dr．Boy公司開發(fā)的Boy型系列注塑機(jī)、德庫瑪高速機(jī)、威猛巴頓菲爾（WITTMANN BATTENFELD)、阿博格（ARBURG）、日本制鋼JSW和浙江力松等著名注塑機(jī)生產(chǎn)廠商開發(fā)的專用注塑機(jī)。
高速注塑對模具的要求
與常規(guī)制品的標(biāo)準(zhǔn)化模具相比，薄壁制品的模具從模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等都發(fā)生了重大變化。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a、模具結(jié)構(gòu)：為承受成型時(shí)的高壓，薄壁成型模具的剛度要大、強(qiáng)度要高。因此模具要采用較高硬度的工具鋼，高磨損、高沖蝕區(qū)（如澆口處）硬度應(yīng)大于HRC55。b、澆注系統(tǒng)：成型薄壁制品，特別是制品厚度非常小時(shí)，要使用大澆口，而且澆口應(yīng)該大于壁厚。為此薄壁制品模具的澆注系統(tǒng)中還引入了兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，即熱流道技術(shù)和順序閥式澆口（SVG）技術(shù)。c、冷卻系統(tǒng)：薄壁制品不像傳統(tǒng)壁厚件那樣可以承受較大的因傳熱不均而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。為保證制品的尺寸穩(wěn)定性，把收縮和翹曲控制在可以接受的范圍內(nèi)，就必須加強(qiáng)模具的冷卻，確保冷卻均衡。d、排氣系統(tǒng)：薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排氣性，最好可以進(jìn)行抽真空操作。由于填充時(shí)間短，注塑速度高，模具的充分排氣尤其是流動前沿聚集區(qū)的充分排氣非常重要，以防困氣引燃。e、脫模系統(tǒng)：因?yàn)楸”谥破返谋诤徒疃己鼙。浅Ｈ菀讚p壞，而且沿厚度方向收縮很小，使得加強(qiáng)筋和其他小結(jié)構(gòu)很容易粘合，同時(shí)高保壓壓力使收縮更小。
薄壁件材料要求及合理控制冷卻時(shí)間
薄壁高速注塑成型的材料必須具備以下特點(diǎn)：流動性好；抗沖擊強(qiáng)度高；熱變形溫度高；尺寸穩(wěn)定性好；材料的耐熱性高；阻燃性好；機(jī)械裝配性較高；外觀質(zhì)量效果佳等。
目前，薄壁注塑成型常用的材料有聚碳酸酯（PC）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS）及PC/ABS共混物等，薄壁注塑適合的材料必須有較高的流動性，一旦原材料流動性不好，只能從設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，如加高料溫，高速高壓，用油溫機(jī)或熱流道效果來提高原材料的流動性，達(dá)到生產(chǎn)合格產(chǎn)品的目的。
冷卻時(shí)間占注塑成型周期的80%，準(zhǔn)確評估塑件的冷卻時(shí)間才能準(zhǔn)確地評估出塑件的成型周期，冷卻時(shí)間跟原料，產(chǎn)品壁厚，射出溫度，模溫等有關(guān)。
高速注塑技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用
隨著高分子材料和制造業(yè)的迅速發(fā)展，工程塑料在精密儀器、電子儀表、音像制品、醫(yī)療器械、通訊器材及光學(xué)鏡片等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。這類塑料制品大多體積小、質(zhì)量小、外形復(fù)雜或超薄壁，其尺寸精度、形位誤差、質(zhì)量的穩(wěn)定性、表觀質(zhì)量等參數(shù)均要求較高。高速注塑已勢在必行。
目前，高速注塑技術(shù)按驅(qū)動方式分主要有全液壓式高速機(jī)、全電動式高速機(jī)和電液復(fù)合式高速機(jī)。早期的高速注塑技術(shù)都是全液壓式，其在成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面有許多獨(dú)特優(yōu)勢，但其控制技術(shù)難度大，機(jī)械加工精度高，液壓技術(shù)精度控制也難掌握。由于伺服電機(jī)的成熟應(yīng)用和價(jià)格的大幅度下降，以及環(huán)保和節(jié)能的需要，近年來全電動式的高速注塑技術(shù)越來越多，其在環(huán)保和節(jié)能方面有優(yōu)勢，但在使用壽命上不如全液壓式注塑機(jī)，并且成本高。因此發(fā)展電液復(fù)合式高速機(jī)勢在必行，它是集液壓和電驅(qū)動于一體的新型注塑機(jī)，融合全液壓式注塑機(jī)在成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面的優(yōu)勢和全電動式定位精準(zhǔn)和節(jié)省能源、雜音小的優(yōu)點(diǎn)，并且成本低于全電動式注塑機(jī)。高速注塑技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用對提升國內(nèi)注塑機(jī)的技術(shù)水準(zhǔn)，尤其是精密系列注塑機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)水準(zhǔn)和層次具有極大的促進(jìn)作用，對推進(jìn)國內(nèi)塑機(jī)行業(yè)的發(fā)展和競爭力的提高具有重大意義。
高速注塑主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：PP、PE、PS的各種薄壁類制品，如一次性餐盒，航空杯，IML盒子；高產(chǎn)量的產(chǎn)品，如注射器等以及精密的工業(yè)配件等，該類產(chǎn)品屬于消耗品，市場缺口較大，而且該類產(chǎn)品易回收，可分類處理制作其他產(chǎn)品，循環(huán)利用，不會對環(huán)境造成污染，市場前景廣泛。
