如何解决锁模不均

作者:John W. Bozzelli 文章来源:Injection Molding Solutions公司 发布时间:2011-10-20


图1 与采用蓝色颜料的方法相比,压敏试纸能够更好地反映出施加在分模线上的锁模力是否均匀,不均匀的锁模力会导致模腔的溢料现象

在注射成型的数百个工艺变量中,模板及锁模机构的因素往往没有得到足够的重视。通常,良好的锁模性能够使成型周期最小化,并能提高产品质量以及保持加工的一致性。因此,对模具的两个半模、模板和锁模机构的校正至关重要。如果模具的分模线、模板、锁模机构和拉杆出现了问题,就可能导致不必要的设备磨损、模具损坏、拉杆断裂、模具溢料以及废品等问题。

分模线对正了吗?

有一个简单的方法,可以确保两个半模在分模线处得到正确匹配,即调平注塑机以及使模板保持平行。调平注塑机的方法是:首先,找到机器基座上的所有调平螺栓,调节它们,使它们的扭矩大小一致。然后,在定模板附近的拉杆或模板支座处放置一个水平仪,在机器后端的拉杆或模板支座处放置另一个水平仪,并将第三个水平仪沿纵向放置在拉杆或模板支座上。接着由一个机械师对得到适度调平的机器基座进行升高或降低的微调,这一过程需要在另一个机械师的指挥下完成,指挥者通过目测来判断是否达到水平状态。

溢料是注塑成型中的常见问题,其原因有多种可能。如果出现了短射或溢料,有可能是模具出现了问题,或者是锁模对准的问题。但是,在高速成型薄壁产品时,如果出现了短射或溢料问题,可能不是上述原因造成的,而有可能是锁模力的不足。为了确定溢料产生的原因究竟是源于模具还是锁模对准的问题,需要检查分模线是否对正。典型的检查方法是判断分模线处的锁模压力是否均匀。做法是:将蓝色颜料涂到一个半模上,当两个半模在分模线处接触时,蓝色颜料就会转印到另一个半模上。但是,这种方法并不能够区分两个半模接触力的大小。要想了解更多的细节,可以使用压敏试纸来得到。因为压敏试纸的颜色会随着接触压力的不同而发生变化,其颜色的深浅与压力直接相关。

一般,压敏试纸(如Sensor Products公司的Pressurex试纸)的示压范围很宽泛,从0.14kg/cm2到3010kg/cm2。当需要检测分模线上的压力时,建议采用示压范围在490~1260kg/cm2的压敏试纸。

用压敏试纸检查分模线上的接触压力时,可以将该试纸覆盖在分模面上,闭合模具并保持5s的时间,然后打开模具以检查试纸颜色的均匀性。如果分模线处的接触力不均匀,有可能是模具的问题,也有可能是锁模对准的问题。如果机器是水平的,而且模板相互平行,那么未对正的分模线就是导致偏心的主要原因。这时,如果调节模具的闭合高度,只能达到提高或降低锁模力的目的,并不能解决锁模力不均匀的问题,除非模板出现了弯曲。

压板和拉杆问题

注塑成型商们有时会发现,当模具闭合后,锁模压板并没有完全锁紧。对此,通常的做法是检查分模线,看看是否有溢料或者其他的积聚物阻碍了合模。如果一台注塑机在开始生产制品后不久就出现压板不能锁紧的现象,并且在分模线处也没有异物妨碍合模,那么这表明问题可能比较严重。

在这种情况下,首先应该考虑模具和模板的温度。如果模具在超过82.22℃的温度下工作,就会使模板升温。测量上端拉杆之间的距离,并与下端拉杆之间的距离进行对比,可以检查出与上端拉杆接触的模板的膨胀情况。在此,尽量使这一测量位置靠近定模板。这是因为,定模板的下部受机器结构的保护,其热膨胀受到一定程度的限制,而定模板的上部却不受这种限制,因此受热后会膨胀。这将带来的一个问题是:在与定模板接近的上端拉杆之间的距离会大于下端拉杆之间的距离。在动模板向定模板移动而使模具闭合的过程中,被推出的上端拉杆会限制动模板的移动。在这种情况下,一个明显的信号就是拉杆被磨损或挤伤。解决这一问题的方法是使模板相对冷却下来。


图2 不均匀的锁模力也会导致厚重的模板“包覆”在模具上

许多加工商认为,可以采取隔绝模具和模板的方法来解决这个问题,但是,这种方法只能延长模板上下部分出现温差的时间,绝热体仍然会将热量传递给模板,只不过传热速率有所减缓罢了。当然,成型商们可以在锁模压板和模具之间放置绝缘板,而不能在锁模压板和模板之间放绝缘板。

解决此类问题的另一种方法是主动冷却模板。成型商们可以在锁模压板上钻孔,用于布置冷却线路,以使模板保持适当的温度。通常,在机器模板上布置冷却线路的情况是比较少见的,但如果模板能够得到一定的冷却,就不会出现太大的热膨胀,这样在开合模的过程中,由于模板温度能够保持稳定,因而可极大地提高加工过程的稳定性。总之,通过在锁模压板上钻孔,以及通过使用一台水温机 (TCU),可以使模板温度保持在54.44℃以下。

此外,拉杆温度也会受到加工过程中产生的热空气的影响。随着热空气的上升,使得上端拉杆的温度会高于下端的温度,这种温度的不同意味着锁模压板不能均匀地对分模面施压。例如,如果拉杆长304.8cm,上端拉杆温度比下端拉杆高9.44℃,那么,上端拉杆就比下端拉杆长出0.03cm,从而导致上下锁模力的不一致,最终引起模腔出现溢料现象。

需要多大的锁模力?

成型商们需要做的一件重要的事情是:根据生产需要来确定锁模力的大小,进而尽可能地选择小吨位的适当机器。尽可能地选用小的锁模力,可以使飞边最小化。如果在小型模具上施加过大的锁模力,会导致模具中间部位发生弯曲,而较小的锁模力可提供更均匀的压力。按照实际生产中积累的经验,一般是在每平方英寸的面积上施加2~6t的锁模力。对于易于流动的塑料,锁模力可以选择下限,而对于难流动的树脂,如聚碳酸酯或丙烯酸类树脂,锁模力则应选择上限。如果需要加工薄壁产品,或者材料在模具中的流动路径较长,则需要加大锁模力。

人们可能难以相信,尽管非常厚重,但模板也有可能会“包覆”住模具,特别是在一个大型模板上安装一副小型模具时更是如此。为了避免这种情况,成型商们应该确保模具尺寸能够占到拉杆间距的70%甚至更大。

无论锁模力是来自肘杆机构还是液压机构,模板“包覆”模具的现象都有可能发生。这种现象也有可能出现在无拉杆机器以及采用液压机构的双模板机器(液压缸是拉动而不是推动模板闭合的)上。对于肘杆锁模的情况,锁模力一般是作用在动模板的角部位置;而对于全液压锁模,锁模力作用在动模板的中间位置。

是否出现了模板“包覆”模具的现象,可以通过以下操作得到证实:将模具从注塑机上取下,看看在模板上安装模具的区域内是否有锈痕。一般,这些锈痕出现在模板的表面,而不是人们想象的嵌入到模板中。如果模具安装在注塑机上已超过数小时,当取下模具后,只能在模板上看到模具的轮廓。

通常,弯曲的模板会导致模腔出现裂纹(由于金属疲劳),这个问题很普遍。因此,人们采用特殊的负压式模温机,通过吸入而不是推动冷却剂以使其通过模具的方式来为模具降温,这样可防止冷却水进入带有裂纹的模腔中而导致部件的损坏。

此外,一些模具制造商采用的解决方案是切掉模具的几个角,以使锁模力在模具表面上得到更加均匀的分布。由于模具角部不再是承压点,因而使得锁模力的均匀性有所改善。模具制造商们还采用中央支撑柱,通过对模具施加预应力的方法来解决这一问题。他们所使用的中央支撑柱比旁边的支撑柱长0.005~0.01cm,这样可使模具在合模注射前出现轻微的弯曲。

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