機(jī)械性能和成形因素

吳雨其

一. 拉伸強(qiáng)度和彈性模量
- w# c9 p3 e/ J' `% b/ _/ h) A& X上述四個成形參數(shù)并不明顯影響彈性模量.拉伸強(qiáng)度主要受方向性影響,塑件在取向方向強(qiáng)度較高.有證據(jù)表明,加熱時間具有有害的影響.與沖擊性能相對照,拉伸性能受的影響處胾較低的量級內(nèi).圖八定性地表示了重要的性能響應(yīng).定量地說,在從冷熔體慢速充填到熱熔體快速充填的典型條件內(nèi).室溫時的拉伸屈服強(qiáng)度可降低正常值的5~10%[15].模具溫度和充填壓力無明顯的影響.
二. 彎曲強(qiáng)度和彎曲模量
. D1 z* ^8 j) |7 K這些性能對成形參數(shù)的響應(yīng)與拉伸性能的相同,所以上述內(nèi)容完全可用.
三. 蠕變
可獲得的有限數(shù)據(jù)表明,成形參數(shù)對蠕變沒有明顯影響.
1 x; H3 r7 F& ?7 Y+ s% p四. 熱扭變溫度
" J- B9 q+ M( x# m) ]/ z研究結(jié)果表明,不退火和退火材料的熱扭變溫度對成形參數(shù)響應(yīng)稍有不同.不退火材料的熱扭變溫度受充填壓力和模具溫度影響,未發(fā)現(xiàn)熔體溫度和充填速率對此有何影響.試圖將不退火熱扭變溫度與方向性或冷卻應(yīng)力相聯(lián)系的努力已經(jīng)失敗[11].一個眾所周知的事實是有趣的,即退火常常將熱扭變溫度提高400F.文獻(xiàn)[4]在分子松馳概念基礎(chǔ)上解釋了成形參數(shù)的影響.圖九表明,過高的充填壓力使不退火熱扭變溫度損失10~150F[15].冷模具(800F)也能使不退火熱扭變溫度降低100F[11].高充填壓力和快速冷卻阻礙分子運(yùn)作,并且阻礙塑料分子的優(yōu)惠排列.
另一方面,充填壓力.模具溫度或充填速度對退火熱扭變溫度沒有影響.已收集的一些數(shù)據(jù)表明,當(dāng)熔體溫度上升時,退火熱扭變溫度下降約達(dá)100F(圖十).這種影響并不總是存在,它取決于所使用的ABS塑料牌號.

吳雨其

五. 懸掛梁式?jīng)_擊
3 ^; v8 \; ^  bV形缺口沖擊受到方向性的強(qiáng)烈影響,因此沖擊值也能反映方向性的強(qiáng)弱.因為方向性是有向的概念,所以必須特別規(guī)定相對于流動方向斷裂方向.沖擊斷裂方向與流動方向垂直時的方向性是有利的.另一方面,塑件沿流動方向斷裂時,相同的方向性就是不利的.垂直沖擊斷裂值可能比平行斷裂值大1~4倍[11].在某些應(yīng)用中,盡可能在一個方向上有較大的沖擊值是有益的,而其它方向則是無關(guān)緊要的.另一些應(yīng)用中則要求均勻的沖擊值(即沒有優(yōu)先方向).成形參數(shù)的相互作用可在某種程度上取得這兩種結(jié)果.
6 [8 }' J( A' a8 [$ t( q% S熔體溫度通過兩種可能的方式影響沖擊值.在推薦范圍內(nèi),升高熔體溫度降低了強(qiáng)烈影響該項性能的芯部方向性,使得垂直斷裂值下降而平行斷裂值上升(圖十一).
' @& u, n. ?" g, s  \- k$ {* F過高的熔體溫度不僅減小了方向性,而且還會使塑料降解,這就同時減小了平行方向和垂直方向的沖擊強(qiáng)度.圖十一中的曲線在超出推薦溫度范圍后呈現(xiàn)下降趨勢的原因就在于此.根據(jù)各種ABS塑料不同的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性,熔體溫度對強(qiáng)度的影響降到幾分之一,而對平行斷裂沖擊強(qiáng)度的影響沒有這么大,在推薦范圍內(nèi)提高熔體溫度可提高平行斷裂沖擊強(qiáng)度約50%[11,15].
* L0 W6 n$ Y) o# ]) x( F+ @快速充填減小芯部方向性,結(jié)果其影響是減小垂直斷裂沖擊強(qiáng)度和增大平行斷裂沖擊強(qiáng)度.在低熔體溫度時,充填速率的影響可為15~50%或更大.高熔體溫度時,充填速率的影響明顯減小,因為熔體松馳抵消了充填引起的方向性(圖十二).提高模具溫度還可減小垂直斷裂和平行斷裂沖擊強(qiáng)度的差別,因為這促進(jìn)了緩冷過程和增加了熔體的松馳.模溫(800F和1800F)的影響不象充填速率那么大.模溫影響最大發(fā)生在低熔體溫度和低充填速率時(圖十三).充填壓力對沖擊強(qiáng)度沒有強(qiáng)烈和確定的影響.
六. 熔接痕強(qiáng)度
熔接痕由兩股熔流匯合而成,有幾個原因決定了它的強(qiáng)度低于非熔接痕區(qū).熔接痕缺口處存在應(yīng)力集中.熔體鋒面的拉伸延展產(chǎn)生,與主流動方向垂直.這種方向性也被認(rèn)為是弱熔接痕的一個原因16~19].在熔接痕處避免陷入空氣是最重要的,所以成形模正確排氣是必不可少的.有關(guān)成形參數(shù)的影響資料并不充裕,但是現(xiàn)有的數(shù)據(jù)告訴了我們下列的一般規(guī)則.
" c# ^2 d; m" [( R. P提高熔體和模具的溫度往往增加熔接痕的強(qiáng)度(圖十四).較高的熔體溫度促進(jìn)熔接痕處分子的合并和纏連,也產(chǎn)生較小的殘留方向性.因此,可嘗試在推薦限度內(nèi)提高熔體溫度.過高的熔體溫度會使熔體降解,使包括熔接痕區(qū)在內(nèi)的強(qiáng)度降低.因此,圖十四中熔體溫度的響應(yīng)曲線在推薦限度上呈現(xiàn)下降趨勢.提高模具溫度會促進(jìn)緩冷,可以有較多的時間填滿熔接痕處的縫隙,并使該處分子互相纏連,方向性也得到更多的松馳,因此有利于提高熔接痕強(qiáng)度.然而,在大多數(shù)情況下,模溫的提高雖然是有利的,但不如熔體溫度的影響大.由于充填速率和充填壓力的相互作用,它們的影響是復(fù)雜的>因此,確切的影響程度取決于ABS塑料牌號.塑料設(shè)計和熔體及模具溫度.
, @, n$ b2 g$ [/ _一方面,提高充填速率可促進(jìn)拼合,其機(jī)理與提高熔接溫度相同.快速充填會產(chǎn)生熱量以及減少流動時的模內(nèi)冷卻.另一方面,快速充填可產(chǎn)生更多不利熔體鋒面的方向性和加劇排氣問題,因此使熔接痕變?nèi)?圖十五).
充填壓力不足會產(chǎn)生較明顯和較弱的熔接痕.可是有兩個因素決定了過高充填壓力也會產(chǎn)生較弱的熔接痕.過高的充填壓力產(chǎn)生比較尖銳的缺口,在使用條件下容易增加應(yīng)力集中.過高充填壓力也阻礙熔體松馳和分子的纏連.圖十六總結(jié)了可能發(fā)生的情況.
最佳的充填壓力和充甜速率取決于塑件設(shè)計的特殊性.排除故障時可從正.反兩個方向調(diào)整這兩個參數(shù),并仔細(xì)注意性能的響應(yīng).充填壓力和充填速率的影響都不如熔體或模具溫度的影響.還應(yīng)認(rèn)識到,變動這些參數(shù)雖可在一定程度上改善熔接痕,但熔接痕區(qū)的強(qiáng)度總要比非熔接痕區(qū)的差.
5 X3 e$ o% _( W% H. J七. 投擲沖擊
投擲沖擊性能與垂直斷裂懸臂梁式?jīng)_擊性能相比較,成形參數(shù)的影響在某些方面是不同的.在垂直斷裂懸臂梁式?jīng)_擊的情況下,芯部方向性提高了沖擊強(qiáng)度.相形之下,方向性對投擲沖擊性能幾乎總是有害的,因為流動傾向的強(qiáng)度較弱.投擲沖擊產(chǎn)生雙向變形,塑件不會比最弱方向的強(qiáng)度更牢固,流動方向上的高強(qiáng)度是無用的.
7 t) L' B/ ^9 j) T通常的規(guī)則是在不引起塑料降解的條件下改變成形參數(shù),以促使方向性減小.這意味著在許可范圍內(nèi)提高熔體溫度.各種ABS塑料的熱穩(wěn)定性是不同的.在降解抵消方向性減小帶來的好處之前,某些牌號經(jīng)受較高熔體溫度.各種牌號ABS塑料投擲沖擊性能響應(yīng)在圖十七中表示為包絡(luò)線.
4 E. z5 [6 J/ v. v模具溫度的升高促進(jìn)方向性的消除,并且常與充填速率相互作用.在模具溫度降低時,改變充填速率具有最大的影響(圖十八).充填壓力對投擲沖擊性能一般沒有什么影響.在發(fā)現(xiàn)提高充填壓力的影響時,這種幾乎總是有害的,在綜合較低熔體和模具溫度及緩慢充填時尤其如此.實驗和工業(yè)實踐已顯示,過高充填壓力時的投擲強(qiáng)度最優(yōu)值的一半.過高充填壓力增加殘留方向性,并可能打破冷卻應(yīng)力的平衡,使表面受拉而不象通常那樣受壓[6].預(yù)計這兩種情況都會減小投擲沖擊強(qiáng)度.

吳雨其

八. 用于電鍍的注射成形件
成形件電鍍時,其外觀.鍍層附著性和尺寸穩(wěn)定性都是關(guān)鍵的質(zhì)量指針.由于存在各種相互矛盾的因素,從成形參數(shù)最優(yōu)化的觀點來看,電鍍代表了最復(fù)雜的情況中的一種.例如,某種成形參數(shù)配置使鍍層附著性最佳,但它卻不是抑制流紋或塑件翹曲傾向的最好選擇.一般情況下選擇的參數(shù)使鍍層附著性和熱循環(huán)性能最優(yōu),下面的討論將圍繞這個方面展開.
假定電鍍預(yù)處理和電鍍的各個步驟都能正確地實現(xiàn),那么ABS塑料的鍍層附著性主要取決于鍍層底下塑料薄層的強(qiáng)度.低附著性和鍍層氣泡很少能使鍍層和ABS塑料徹底分離,而是ABS塑料本身在邊界層處剝離.邊界層受到熔體鋒面產(chǎn)生的方向性的制約.為使這個要害層次的強(qiáng)度達(dá)成最大,希望該層的方向性最小[20].如圖十九所示,兩個關(guān)鍵性參數(shù)是熔體溫度和充填速率.應(yīng)采用緩慢充填來促使表面方向性減小,從而提高ABS塑料與鍍層相結(jié)合的邊界層的強(qiáng)度.不過,這里的例子很好地說明了前述的折衷方法.由于電鍍塑件的扭曲或彎曲會產(chǎn)生應(yīng)力,使得鍍層起伏或開裂,因此還應(yīng)使塑件的翹曲達(dá)成最小.如前所述,快速充填使方向性產(chǎn)生在表層而不是在芯部,所以減小了翹曲.有一個合理的方法可以幸運(yùn)地擺脫這種狀況––––高熔體溫度有利于解除方向性,尤其是對于緩慢充填產(chǎn)生的芯部方向性.因此應(yīng)該使用較高的熔體溫度,只要不至于使塑料降解和產(chǎn)生流紋或低劣的塑件外表.合理選擇充填速率和熔體溫度可使鍍層附著性增加50%或更高.
' |+ s7 S2 \6 U$ a9 C模溫和充填壓力的影響較小.高的模具溫度有助于減小方向性,尤其是對要求的緩慢充填所產(chǎn)生的芯部方向性.充足的充填壓力僅僅是為了得到充滿的美觀的塑件.過高的充填壓力會產(chǎn)生不利的方向性和應(yīng)力.圖二十表示模溫和充填壓力的影響.
0 }9 G- t$ w5 T? 塑件內(nèi)各點的性能變化
* v4 i0 Y  T$ q( G熔體溫度和壓力以及充填速率等成形參數(shù)在型腔內(nèi)各點很少是相同的,尤其是頭兩項參數(shù)在流動方向上發(fā)生變化.在簡單的塑件中,局部速度會在流動方向上改變;在復(fù)雜的塑件中,橫截面上的局部速度也不一致. 局部速度還受到局部厚度的影響.甚至連型腔各點的模具表面溫度基本上也是不同的.因為這些參數(shù)在模具中是逐點變化的,所以它們同樣也影響到性能變化.像沖擊和電鍍附著性這類性能的確在塑件各點變化.
塑件澆口端的方向性常達(dá)到最大,并朝著盲端逐漸減小.結(jié)果垂直斷裂沖擊強(qiáng)度在澆口端較高,而在盲端較低.投擲沖擊強(qiáng)度受不均勻方向相的影響,所以投擲沖擊強(qiáng)度在澆口端較低,而在盲端較高.文獻(xiàn)[15]中的一個范例說明,投擲沖擊強(qiáng)度和懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度可隨位置發(fā)生變化.在一塊4in寬的板上,從澆口處開始的15in流動長度內(nèi),垂直斷裂沖擊強(qiáng)度下降一半,而投擲沖擊強(qiáng)度竟增加4倍!這個例子說明的另一點是不論是成形機(jī)還是位置變化引起的)成形參數(shù)可使一種性能得到提高而使另一種性能下降.注射成形過程控制中充滿了這種矛盾.甚至連頂桿,塑件編碼號或起伏之類的模具表面最小的擾動都可產(chǎn)生表面不規(guī)則的方向性,這會影響對表面方向性的敏感性,電鍍附著性就是一個很好的例子.模具表面上與流動方向垂直的0.005in深的劃痕可減小塑件表面的方向性.用這種技術(shù)可局部改善鍍層附著性.文獻(xiàn)[20.21]中討論了這些模具表面影響如何干擾熔體烽面,并如何將其中影響傳遞到相吻合的塑件表面.

于誠366

很好的資料。學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

/擦汗POIKO

太好了，受教了！頂一個！