材料知道如何 | 4分钟阅读

熔体和模具温度的重要性

制模者应该认识到工艺条件对零件最终性能的影响有多大。
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正如我与处理器合作,我发现一般缺乏欣赏,因为过程条件如何影响模塑部件的最终性质。普遍的观点似乎是所选材料表现出在数据表上发布的性质,与原料如何转化为模塑制品。

在这种思维方式下,处理器的工作只是将材料加热到熔融状态,通过适当的加工设备,并将聚合物重新固化为印刷描述的形状。只要零件满足美学期望和关键尺寸符合打印,处理器就完成了他的工作。物业是物料供应商省。

不幸的是,它并不那么简单。在注塑成型中,例如,无论部件设计如何,模塑条件对材料的最终性质具有显着影响。对聚合物的行为具有大量影响的两个过程条件是熔融温度和模具温度。

首先,区分这些过程条件和我们用来控制它们的设定值是很重要的。熔体温度是聚合物的实际温度,因为它退出喷嘴和进入模具。桶的设定值代表了我们用来达到所需熔体温度的工具,但它们不是同一件事。

材料所做的机械功、停留时间以及螺杆和筒体的状态都是决定实际熔体温度的重要因素。同样,模芯和型腔的实际表面温度与流经模内通道的流体的温度有关,但不一定相同。

假设这是理解的,我们可以检查这两个参数对聚合物的性质的影响。一般认为,熔体温度对粘度有影响。但熔体温度也对塑件中聚合物的最终分子量有影响。

例如,在一个实验涉及零部件成型聚丙烯聚合物在成型的融化温度400 F (204 C)平均分子量明显高于部分模制在480 F (249 C)。这个翻译成更好的抗冲击性以及更低的能耗在成型和较短的周期时间。

模具温度可能是一种不太明显但往往对最终性质的深远影响。在诸如ABS和聚碳酸酯的非晶态聚合物中,更高的模具温度会产生较低的模塑应力水平,因此更好的抗冲击性,应力 - 抗裂纹性和疲劳性能。

在半结晶材料中,结晶温度是决定聚合物结晶度的一个重要因素。结晶度决定了许多性能参数,包括抗蠕变性、抗疲劳性、耐磨性和高温下的尺寸稳定性。晶体只能在低于熔点但高于聚合物的玻璃化转变温度(Tg)的温度下形成。

一次结晶

当成型半晶材料时,理想的模具温度将高于Tg,以便给聚合物足够的时间来结晶。图1比较了高温尼龙(PPA)在合适的模具温度和较低的模具温度下的行为。图中显示了材料的模量随温度的变化。随着模具温度的升高,材料在室温下的刚度也随之增加。

但是在适当的温度下成型的样品和在较低的模具温度下成型的样品之间更显著的差异可以在较高的测试温度下看到。当材料在130到140℃接近玻璃过渡区时,在较低温度下成型的材料的模量开始下降,并且在更低的模具温度下下降得更远更快。该行为由处理器决定。

图2显示了模具的相互作用和熔融温度在确定ABS的冲击性能时,通常选择的非晶聚合物用于其韧性。随着模具温度从29〜85℃(85至185f)变化,轮廓图捕获下降 - 飞镖抗冲击性,并且将熔体温度从218℃调节到271c(425至515 f)。由于这些过程变化的结果,因此可能令人惊讶的是,由于这些过程变化的结果,抗冲击性从小于2n-m(1.4 ft-lb)到近50n-m(36.5ft-lb)的范围。

模具温度是主导因素;然而,当较高的模具温度与较低的熔体温度相结合时,得到最好的结果。加工条件的理想范围,以及那些应该避免的条件,在这个图中是非常明显的。

这种行为是所有聚合物的特征。一般来说,通过结合较低的熔体温度和较高的模具温度,可以获得最佳的性能。不幸的是,这与我们通常在生产现场发现的情况相反。熔体温度通常比理想的温度要高,因为熔体温度通常被认为是降低熔体粘度的唯一可用工具。较高的熔体温度会增加能源消耗,降解聚合物,并延长冷却时间,以创造一个尺寸稳定的部件。

为了弥补这种延长的循环时间,处理器将依靠降低的模具温度以获得损失的生产率。然而,与较高的模具温度结合的熔融温度降低通常会产生具有相同或更短的循环时间和更好的机械性能的一部分。当处理器了解他们在建立聚合物的性质方面的作用时,它们以非常不同的方式接近过程开发,最终降低了成本并提高了质量。

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