测试试条的加工和缺口冲击强度的计算
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• PS 材料可参考 ISO 1622-1、1622-2、 2897-1、ASTM D 4549
• PS 材料注塑条件设定
– 熔料温度: 220 deg C – 模具温度: 45 deg C – 在试条测试位置注射速度: 200 +/- 100
mm/sec
• 需按照机筒内横切面积(螺杆横切面积)和试条测 试位置横切面面积的比例来设定注塑机注射速度
强度与流动方向的关系
例如: 冲击强度
顶视图
流动方向
注塑试条取样方向
平衡流动方向 垂直流动方向
缺囗冲击强度, ft-lb/in 2.76 0.80
• 平衡流动方向和垂直流动方向 的冲击强度差异很大
• 高分子取向并不代表注塑产品 有良好的韧性
• 需要有一个平衡
注道
例: 冲击强度样条的取样位置，那里最适合？
注塑机注射速度设定的计算方法
例子: 拉伸长度试条 试条中间横切面面积 = 4 mm x 10 mm = 40 mm2 两根试条中间总横切面面积 = 80 mm2 试条中间测试位置注射速度: 200 mm/sec
浇囗
流道
若螺杆直径 = 28 mm 螺杆横切面面积 = 3.1415 x 14 mm x 14 mm = 615.73 mm2
塑化
• 螺杆转速 rpm • 背压
• 影响 / 改变剪切加热量 • 影响 / 改变熔料温度(暂时性) • 影响 / 改变熔料温度均匀性 • 影响颜色 / 色母料的分配
• 螺杆转速的设定
– 尽量慢，塑化时间一般为冷却时间减 1-2 秒 – 保证熔料的颜色、度均匀性 – 避免因高剪切而引起的份子破坏
注塑加工条件对测试数据的影响
影响份子取向 • 熔料温度 • 注射速度 (注塑时间) • 模具温度
注塑加工条件对塑件的影响
熔化塑料 • 主要靠剪切加热 (约80%) • 机筒提供热力，保持 / 控制熔料温度 • 熔料温度不等於机筒设定温度 • 后加热段(料斗下)应被冷却以避免塑料架桥
熔料温度均匀性 • 螺杆转速 rpm • 背压
先计算总消耗能量:W＝12×0.0275＝0.33J
冲击强度：ain ＝W/h×bN ×1000 ＝0.33/2.3×10×1000 ＝14.35kJ/m2
Thanks
注塑过程 - 填模前
熔料: - 没有份子取向
注塑过程 - 正在填模
v = center Maximum
vwall = 0
份子取向 份子按流动方向排列
注塑过程 - 正在填模
熔料流动方向 外表面冷却层
CL 熔料速度分布
外表面冷却层会逐渐增厚，聚合物份子链有份子取向
高速注塑
• 注塑稳定后(料温、模温稳定) • 把注塑压力设定在高值位
进胶口
进胶口
进胶口
进胶口
检测模具的选择、试条的制造
• 使用” 标准化” 模具
– 例如 ISO、CAMPUS™ 模具
• 流道、浇囗、试条尺寸等等按照地区、国际标准 • 每一模注塑一种试条 • 不能使用” 一模多种试条” 模具 • 标准化插件式模具系统 (Insert Mold System) 能提供
快速转换试条模具
– 动模底模板 – 定模底模板 – 动模插件 – 定模插件 – “标准化” 插件式模具系统制造商参考例子
• / • /old_site/qmc.html
一模多种试条模具的缺点
• 流道、浇囗设计不能达到国际标准 • 浇囗设计、不同试条填模过程没法平衡 • 个别试条填模过程不能控制
– 在优化注塑工艺过程不用调整注压 – 与注射速度分开控制： 只需要调整注射速度
• 选用位置转换 (注压到保压) • 调整转换位置
– 比较早转换，避免注射阶段填充过满
• 把保压设定为 0，保压时间不变
– 冷却时间不变
• 使用尽可能高的注射速度 • 调整转换位置以达到95-98%填满 • 然后再使用保压 • 在调试过程能够同时观察熔料填模过程，填模是否平
– 因试条填模过程没法平衡，个别试条首先填满 – 另外一些试条先填充一部份，然后填充速度减慢或
什至停下来，待其他试条填满，然后才能继续填充
• 试条”质量” 、份子取向不稳定 • 试条容易出现缺陷 • Cannot use “family mold” to prepare test
specimens
标准化的注塑条件的探讨
注塑机注射速度设定 = 80 mm2 x 200 mm/sec / 615.73 mm2 = 26.0 mm/sec
其他试条如冲击强度、热变形温度…等等，可使用相同方法来设定注塑机的注塑速度
缺口冲击强度的定义与计算
定义：是指材料承受冲击负荷的最大能力；在冲击负荷下，材料破坏时所 消耗的功与试样的横截面积之比。
测试试条的加工和缺口冲击强度的 计算
內容
• 注塑加工条件对测试数据的影响 • 检测模具的选择、试条的制造 • 标准化的注塑条件的探讨 • 缺口冲击强度的定义与计算
注塑加工条件对测试数据的影响
主要注塑加工条件 • 熔料温度 • 注射速度 (注塑时间) • 模具温度 • 螺杆转速 rpm • 背压 • 转换位置 (注压 保压) • 保压 • 保压时间 • 注塑机的稳定性
保压时间的设定
优化保压时间
5.00
浇囗封闭
4.98
塑件重量, g
4.96
4.94
4.92
4.90
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
保压时间, sec
确保塑料不会从模腔回流，影响试条质量、稳定性
强度与流动方向、份子取向的关系
浇口
PS高分子链
浇口
取向低，强度相对均匀，内应力小 取向高，强度各向异性，内应力大
L
样条形状和尺寸：mm
长 L=60～80
宽 b＝12.0±0.2
b
缺口底部剩余宽度 bN ＝10±0.2
厚度按样品厚度，最好不要小于2mm
试验结果的计算
冲击试验仪的读数 数字盘中共分为100格，每格为0.0275J 总能量为：W＝格数×0.0275J
例：某底盘取样做冲击强度，样条厚度为2.3mm，剩 余缺口宽度为10mm，测试后冲击试验仪读数为12格， 计算此底盘的冲击强度为多少。
衡，最后填模区 ……
高速注塑
• 好处
– 塑件内应力较低，尺寸稳定性好 – 熔料黏度低，注射过程更稳定 – 更短的注塑周期 – 塑件的实际韧性更高
• 其他考虑
– 产品 / 模具设计 – 排气
注塑加工条件对测试数据的影响
影响试条质量 • 熔料温度 • 注塑速度 (注塑时间) • 模具温度 • 转换位置 (注压 保压) • 保压 • 保压时间 • 注塑机的稳定性
• PS 材料注塑条件设定
– 熔料温度: 220 deg C – 模具温度: 45 deg C – 在试条测试位置注射速度: 200 +/- 100
mm/sec
• 需按照机筒内横切面积(螺杆横切面积)和试条测 试位置横切面面积的比例来设定注塑机注射速度
强度与流动方向的关系
例如: 冲击强度
顶视图
流动方向
注塑试条取样方向
平衡流动方向 垂直流动方向
缺囗冲击强度, ft-lb/in 2.76 0.80
• 平衡流动方向和垂直流动方向 的冲击强度差异很大
• 高分子取向并不代表注塑产品 有良好的韧性
• 需要有一个平衡
注道
例: 冲击强度样条的取样位置，那里最适合？
注塑机注射速度设定的计算方法
例子: 拉伸长度试条 试条中间横切面面积 = 4 mm x 10 mm = 40 mm2 两根试条中间总横切面面积 = 80 mm2 试条中间测试位置注射速度: 200 mm/sec
浇囗
流道
若螺杆直径 = 28 mm 螺杆横切面面积 = 3.1415 x 14 mm x 14 mm = 615.73 mm2
塑化
• 螺杆转速 rpm • 背压
• 影响 / 改变剪切加热量 • 影响 / 改变熔料温度(暂时性) • 影响 / 改变熔料温度均匀性 • 影响颜色 / 色母料的分配
• 螺杆转速的设定
– 尽量慢，塑化时间一般为冷却时间减 1-2 秒 – 保证熔料的颜色、度均匀性 – 避免因高剪切而引起的份子破坏
注塑加工条件对测试数据的影响
影响份子取向 • 熔料温度 • 注射速度 (注塑时间) • 模具温度
注塑加工条件对塑件的影响
熔化塑料 • 主要靠剪切加热 (约80%) • 机筒提供热力，保持 / 控制熔料温度 • 熔料温度不等於机筒设定温度 • 后加热段(料斗下)应被冷却以避免塑料架桥
熔料温度均匀性 • 螺杆转速 rpm • 背压
先计算总消耗能量:W＝12×0.0275＝0.33J
冲击强度：ain ＝W/h×bN ×1000 ＝0.33/2.3×10×1000 ＝14.35kJ/m2
Thanks
注塑过程 - 填模前
熔料: - 没有份子取向
注塑过程 - 正在填模
v = center Maximum
vwall = 0
份子取向 份子按流动方向排列
注塑过程 - 正在填模
熔料流动方向 外表面冷却层
CL 熔料速度分布
外表面冷却层会逐渐增厚，聚合物份子链有份子取向
高速注塑
• 注塑稳定后(料温、模温稳定) • 把注塑压力设定在高值位
进胶口
进胶口
进胶口
进胶口
检测模具的选择、试条的制造
• 使用” 标准化” 模具
– 例如 ISO、CAMPUS™ 模具
• 流道、浇囗、试条尺寸等等按照地区、国际标准 • 每一模注塑一种试条 • 不能使用” 一模多种试条” 模具 • 标准化插件式模具系统 (Insert Mold System) 能提供
快速转换试条模具
– 动模底模板 – 定模底模板 – 动模插件 – 定模插件 – “标准化” 插件式模具系统制造商参考例子
• / • /old_site/qmc.html
一模多种试条模具的缺点
• 流道、浇囗设计不能达到国际标准 • 浇囗设计、不同试条填模过程没法平衡 • 个别试条填模过程不能控制
– 在优化注塑工艺过程不用调整注压 – 与注射速度分开控制： 只需要调整注射速度
• 选用位置转换 (注压到保压) • 调整转换位置
– 比较早转换，避免注射阶段填充过满
• 把保压设定为 0，保压时间不变
– 冷却时间不变
• 使用尽可能高的注射速度 • 调整转换位置以达到95-98%填满 • 然后再使用保压 • 在调试过程能够同时观察熔料填模过程，填模是否平
– 因试条填模过程没法平衡，个别试条首先填满 – 另外一些试条先填充一部份，然后填充速度减慢或
什至停下来，待其他试条填满，然后才能继续填充
• 试条”质量” 、份子取向不稳定 • 试条容易出现缺陷 • Cannot use “family mold” to prepare test
specimens
标准化的注塑条件的探讨
注塑机注射速度设定 = 80 mm2 x 200 mm/sec / 615.73 mm2 = 26.0 mm/sec
其他试条如冲击强度、热变形温度…等等，可使用相同方法来设定注塑机的注塑速度
缺口冲击强度的定义与计算
定义：是指材料承受冲击负荷的最大能力；在冲击负荷下，材料破坏时所 消耗的功与试样的横截面积之比。
测试试条的加工和缺口冲击强度的 计算
內容
• 注塑加工条件对测试数据的影响 • 检测模具的选择、试条的制造 • 标准化的注塑条件的探讨 • 缺口冲击强度的定义与计算
注塑加工条件对测试数据的影响
主要注塑加工条件 • 熔料温度 • 注射速度 (注塑时间) • 模具温度 • 螺杆转速 rpm • 背压 • 转换位置 (注压 保压) • 保压 • 保压时间 • 注塑机的稳定性
保压时间的设定
优化保压时间
5.00
浇囗封闭
4.98
塑件重量, g
4.96
4.94
4.92
4.90
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
保压时间, sec
确保塑料不会从模腔回流，影响试条质量、稳定性
强度与流动方向、份子取向的关系
浇口
PS高分子链
浇口
取向低，强度相对均匀，内应力小 取向高，强度各向异性，内应力大
L
样条形状和尺寸：mm
长 L=60～80
宽 b＝12.0±0.2
b
缺口底部剩余宽度 bN ＝10±0.2
厚度按样品厚度，最好不要小于2mm
试验结果的计算
冲击试验仪的读数 数字盘中共分为100格，每格为0.0275J 总能量为：W＝格数×0.0275J
例：某底盘取样做冲击强度，样条厚度为2.3mm，剩 余缺口宽度为10mm，测试后冲击试验仪读数为12格， 计算此底盘的冲击强度为多少。
衡，最后填模区 ……
高速注塑
• 好处
– 塑件内应力较低，尺寸稳定性好 – 熔料黏度低，注射过程更稳定 – 更短的注塑周期 – 塑件的实际韧性更高
• 其他考虑
– 产品 / 模具设计 – 排气
注塑加工条件对测试数据的影响
影响试条质量 • 熔料温度 • 注塑速度 (注塑时间) • 模具温度 • 转换位置 (注压 保压) • 保压 • 保压时间 • 注塑机的稳定性