由于前幾年PVC2U管材、管件配套缺口較大,近年來不少企業紛紛投資該領域,限于各方面的因素,新投資的管件生產多集中在中小口徑系列,大口徑的PVC2U管件由于設備投資大、技術要求高,更主要的是成品收益率低等原因,市場一直緊缺。筆者曾在某公司新籌建的PVC2U注塑管件廠中工作一段時間,收獲很多,其中有不少現象比較典型、普遍。下面就以國產東華TTI2300PVC注塑機為例(該機注射分三段,塑化分兩段),對注塑工藝中幾個典型的問題作一說明。
1　多級分段
在注塑過程中,由于澆道系統及各部位的幾何形狀不同,不同部位對熔體流動的速度、壓力有不同要求。多級分段的目的正是通過設置不同位置的注射速度、壓力,來充分改善物料溫度的均勻性,進而改善充模過程,以獲得外觀良好、尺寸穩定、機械性能優良、內應力小的制品。
1.1注射多級分段
與聚烯烴類管件生產相比,PVC2U管件制品的缺陷種類較多,分段的設置正是針對易產生這些缺陷的位置來確定的。該位置可用欠充注射法來確定:設定足夠長的冷卻時間、零保壓壓力和零保壓時間,在原先生產時確定的注射壓力、速度下,先注射少量熔膠,觀察缺陷是否出現,逐漸增加注射行程,收集各行程對應的欠充產品,找出缺陷點對應的位置。開始出現缺陷的位置就是注射速度、壓力的調整點,然后據此改變注射位置、速度和壓力,觀察缺陷變化情況,隨后調整保壓壓力、速度和時間[1]。當然新確定的工藝參數還需進一步考察其可操作性和長期穩定性。例如管件模具中都設有冷料穴,用以捕捉容納注射起始段的冷料,但有時在制品澆口附近仍有少許冷料斑,影響制品外觀,這時可通過改變注射多級分段的速度和位置來消除這些缺陷,見表1和表2。
表1　A產品有少許冷料斑時的注射參數
動作速度,%壓力,MPa位置,mm 注射一段583150二段995100
三段12105 2.0
表2　A產品調整后的工藝參數
動作速度,%壓力,MPa位置,mm 注射一段483145二段995100
三段13105 2.0
1.2　塑化多級分段
在生產操作中,與注射多級分段相比,塑化多級分段一直未得到充分重視,其實后者對制品品質也有影響,尤其是在精密注塑中。較早先分析完整的塑化過程:前次塑化好的熔體儲存于料筒前端(即存料區),其溫度分布如圖1所示[2]。
(1)由于注塑螺桿計量段的作用不是求得穩定的熔體輸送,其螺槽深度較擠出螺桿深15~20%。注射時,存料區有少部分熔體回/橫流。該部分熔體在下次塑化后,位于存料區前端,其經歷的剪切熱歷程較短,料溫較低,見a 段
。
圖1　存料區熔體溫度分布
　　(2)在螺桿注射前進過程中(此時螺桿不轉
動),螺桿加料段經過加料口時,會有少部分粉料落下。該部分粉料塑化時先塑化,由于量少、分布又散,故剪切、混煉不強烈,塑化后相對于前者,料溫有所上升,見b 段。
(3)當螺桿塑化粉料時,其一邊轉動一邊沿軸向后退,螺桿有效工作長度逐漸減少,這樣膠料所經歷的熱歷程各不相同:先落下的粉料填充于螺桿加料段,其經歷的熱歷程較長,塑化后約位于c 段;后落下的粉料經歷的熱歷程較短,塑化后將位于存料區后端,見d 段。
故應針對物料不同的運動過程,合理設置塑化多級分段,一般塑化一段的速度宜較低,壓力較高,位置稍長,如表3。塑化一段的位置設置過短,由于塑化二段速度較快,將加劇塑化二段中先塑化的膠料(c 部分)的料溫升高;設置過長,將使加料段的部分粉料(d 部分)塑化不充分,料溫較低
。
　　塑化延遲時間對熔體溫差也有影響,螺桿靜止時間與存料區溫度關系如圖2[2]。由圖可見,隨著螺桿靜止時間的增加,存料區熔體溫度分布的變化更加均勻。
由于塑化延時和塑化時間均包含在制品冷卻時間中,在生產周期不變的情況下,增加塑化延時,就會減少螺桿靜止的時間,但塑化延時并非只能減少,應針對不同的制品合理設置:適當增加塑化延時,雖
減少了螺桿塑化后的靜止時間,加劇了存料區熔體溫度分布不均,但當在保證產品質量的前提下,使塑化延時+塑化時間≤設定的冷卻時間,塑化完成時隨即開模,三者配合得當時,可有效減少生產周期。對于尺寸精度要求不高的PVC 2U 管件而言,這一點可能更可取。對于尺寸精度要求高的精密注塑產品,應減少塑化延時,以使存料區熔體溫度分布更加均勻。（待續）
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