影响注射成型制品质量的重要部件止逆环

资源类型:pdf 资源大小:269.00KB 文档分类:工业技术 上传者:张博

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【作者】 梁志刚  金志明  朱复华 

【关键词】注射成型 止逆环 塑料制品 质量控制 

【出版日期】2005-04-30

【摘要】温度、注射速度、注射压力和注射成型过程的保压压力是获得较高制品质量的重要影响因素。对于成型过程的压力控制,注射成型螺杆头组件的作用非常重要。对注射成型止逆环的研究承担了用最小的成本来提高成型精确度的任务。止逆环对注射成型制品的质量有着重要的影响。

【刊名】塑料工业

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随着人们对注射制品质量要求的不断提高和新注射成型物料的不断出现 ,注射制品的质量控制越来越引起人们的重视。如何选择合适的工艺条件以得到最优的制品质量 ,人们对注射速度、注射压力、保压压力、注射压力和保压压力的切换、保压压力结束点的确定等影响制品质量的加工工艺条件进行了大量的研究。而对于成型过程的压力控制 ,注射成型螺杆头组件的作用非常重要。因此注射成型塑化系统的研究也越来越引起人们的重视 ,但目前对塑化系统的重要部件———止逆环的理论和实验研究很少 ,止逆环的优化设计已越来越引起人们的关注。1 止逆环的类型及特征  一般来说止逆环可以分成如下几类[1] :   1)环形  主要特征 :止逆环与螺杆有相对转动 ;主要用途 :中、低粘度的塑料。环形止逆环的结构如图 1所示。   2 )爪形  主要特征 :止逆环与螺杆无相对转动 ,可避免螺杆与环之间的熔料剪切过热及其污染 ;主要用途 :中、低粘度的塑料。爪形止逆环的结构如图 2所示。图 1 环形止逆环结构简图Fig 1 Schematicdiagramofringnon returnvalve图 2 爪形止逆环结构简图Fig 2 Schematicdiagramofclawnon returnvalve   3)滚动球形  主要特征 :环与螺杆间为滚动摩擦 ,具有升压快、注射量精确 ,使用寿命长等优点 ;主要用途 :中、低粘度的塑料。滚动球形的结构如图 3所示。   4 )止逆球主要特征 :止逆由钢球实现 ,止逆件无附加剪切效果 ,启闭迅速 ;主要用途 :中、低粘度的塑料。止逆球的结构如图 4所示。图 3 滚动球形止逆环结构简图Fig 3 Schematicdiagramofrollingballnon returnvalve图 4 环形止逆环结构简图Fig 4 Schematicdiagramofballnon returnvalve   5 )销钉型  主要特征 :螺杆头部带有混炼销 ;主要用途 :中、低粘度的塑料。销钉型的结构如图 5所示。图 5 销钉形止逆环结构图Fig 5 Schematicdiagramofpinnon returnvalve2 止逆环的工作原理及主要功能  止逆环的工作原理与液压单向阀相似。螺杆转动塑化时 ,由螺槽输送到螺杆头部的熔料具有一定的压力 ,把止逆环往前推移 ,形成图 6中下半部分的工作状态 ,螺槽输送来的熔料可以通过止逆环内孔的通道流经头部的沟槽进入螺杆头的前端。在注射时 ,螺杆往前移动对前端的熔料施加压力 ,同时止逆环也受到前端熔料的压力作用往后移动形成图 6中的上半部分的工作状态 ,即止逆环右端锥面与螺杆体的锥台贴合 ,形成了熔料的回泄密封 ,使螺杆头前端的熔料不能回流[2 ] 。图 6 止逆环工作原理简图Fig 6 Schematicdiagramofworkingprincipleofnon returnvalve  止逆环主要有两个功能 :一是在注射循环的开始时刻 ,当热塑性熔体注射进入模腔时 ,止逆环关闭 ;另外一个功能是在螺杆后退、聚合物已塑化完毕准备下一次注射时 ,止逆环开启 ,给聚合物提供流道。止逆环快速、可靠的关闭能力直接影响最终制品的质量 ;而在螺杆后退阶段 ,止逆环应不限制熔体的流动和通过止逆环后产生很小的压力降。结果是使循环时间尽可能短。此外 ,止逆环的快速关闭将使物料倒流回螺槽的量最小。3 止逆环设计的注意事项  一个良好的止逆环应该是启闭灵活、注射时熔料的回泄量及其在止逆环动作区域内 (亦称滑环区 )的发热量保持在最低程度 ;因此 ,设计时需要注意以下几点[3] :   1)止逆环与料筒的配合要合适。过松容易造成大的回泄 ,随之产生高剪切流动和热解现象 ;反之 ,过紧又会影响到止逆动作的效果。环隙一般取 0 0 5~ 0 15mm为宜 ,止逆环的宽度大约为止逆环直径的0 6~ 0 8倍。   2 )螺杆头处的流通截面要适当。止逆环的位移量小或熔料的流通面积小 ,则限流作用大。这会降低螺杆的塑化能力 ;同时熔料在环滑区也易发热 ,形成热量积聚 ,使工艺不易稳定。止逆环的位移另过大会使止逆环动作过迟 ,降低止逆效果 ,从而影响到注射量的精度。止逆环的位移量约为螺杆均化段的螺槽深度 ,螺槽的横截面与图 7所示止逆环密封端F1处的流通截面之比约为 0 2~ 0 3。   3)启闭灵活。根据螺杆刚注射时作用于止逆环上的诸力之间的关系 (图 7) ,如要实现止逆要求 ,则必须满足 :p (F1-F2 ) +F >pF1,式中 ,p为熔料压力 ;F为摩擦阻力 ;S1为止逆环密封端的环形截面积 ;S2 为螺杆头与止逆环左端相接触面积。从式 1可知 ,F1与F2 的差值愈大 ,愈有利于止逆环迅速启闭。图 7 注射时止逆环上的作用力Fig 7 Stressactiononnon returnvalveduringinjectionstage   4 )止逆环是易磨损的零件 ;因容易更换 ,故其硬度应低于料筒的硬度。使用中已严重磨损的止逆螺杆头应及时更换 ;否则使用这种止逆失效的螺杆头 ,将会导致熔料严重回泄 ,从而引起制品欠压 ,充料不足、尺寸不稳定、内应力和缩孔等弊病。4 小结  注射成型机的止逆环的作用主要有两个。一个是在注射阶段关闭 ,另一个是在螺杆后退阶段开启。止逆环的主要功能是在注射时防止熔融物料回泄到螺槽中 ,从而影响注射制品的质量。随着人们对注射制品要求的提高 ,人们应该掌握聚合物在止逆环中的流动情况 ,并在此基础上建立一定形状止逆环流道中聚合物熔体流动的三维有限元模型 ,并求得误差较小的结果 ,以用于分析止逆环对注射成型制品质量的影响 ,并对止逆环的优化设计提出参考方案。影响注射成型制品质量的重要部件止逆环@梁志刚$北京化工大学机电工程学院!北京100029 @金志明$北京化工大学机电工程学院!北京100029 @朱复华$北京化工大学机电工程学院!北京100029注射成型;;止逆环;;塑料制品;;质量控制温度、注射速度、注射压力和注射成型过程的保压压力是获得较高制品质量的重要影响因素。对于成型过程的压力控制,注射成型螺杆头组件的作用非常重要。对注射成型止逆环的研究承担了用最小的成本来提高成型精确度的任务。止逆环对注射成型制品的质量有着重要的影响。1 北京化工大学,华南理工大学合编塑料机械设计(第二版)北京:轻工业出版社,1995 2 瞿金平,黄汉雄,吴舜英主编塑料工业手册:注塑、模压工艺与设备北京:化学工业出版社,2001 3 王兴天编注塑成型技术北京:化学工业出版社,1989

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