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液体塑料瓶有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它们具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点,加入色料可制成彩色鲜艳的制品,俗称电玉。由于它耐油,不受弱碱和有机溶剂的影响(但不耐酸),可在70℃下长期使用,短期可耐110~120℃,可用于电工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高,有更好的耐水、耐热、耐电弧性,可作耐电弧绝缘材料。 典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料,还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它们具有耐热性高、受热不易变形等优点。缺点是机械强度一般不高,但可以通过添加填料,制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。 液体塑料瓶具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性,收缩率和吸水率小,机械强度好等特点。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物,其树脂分子由线型结构交联成网状结构。再加强热则会分解破坏。液体塑料瓶可以采用苯胺、环氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等改性的酚醛树脂以满足不同用途的要求。用酚醛树脂还可以制成酚醛层压板,其特点是机械强度高,电性能良好,耐腐蚀,易于加工,广泛应用于低压电工设备。 以酚醛树脂为主要原料制成的液体塑料瓶,如酚醛模压塑料(俗称电木),具有坚固耐用、尺寸稳定、耐除强碱外的其他化学物质作用等特点。可根据不同用途和要求,加入各种填料和添加剂。如要求高绝缘性能的品种,可采用云母或玻璃纤维为填料;如要耐热的品种,可采用石棉或其他耐热填料;如要求抗震的品种,可采用各种适当的纤维或橡胶为填料及一些增韧剂以制成高韧性材料。 |
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塑料吹膜机性能特点: 塑料吹膜机螺杆采用最先进的合金喷涂技术,经精密加工,硬度更高,耐腐蚀性能更佳,寿命长,是氮化处理螺杆寿命2~3倍; 塑料吹膜机螺杆长径比大,塑化能力强,温度分布均匀,自动温控,吹制的薄膜光亮均匀制品使用性能好; 可按用户需要配置旋转机头。 吹膜机适用于吹制低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及线性低密度(LLDPE)等塑料薄膜,广泛用于水果、食品、服装、纺织品、菌种种植、日用品等民用和工业品的内外包装。 吹膜机整机结构紧凑,运转平稳,单臂架构,经济实用,牵引装置一体化并可自调升降; 吹膜机采用先进的变频技术,高效节能; 吹膜机卷曲形式多样,可任意选择。 |
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眼药水瓶 眼药水瓶,滴眼剂瓶 [1]眼药水瓶是以LDPE、PET、PVC为材料的塑料包装瓶,一般有2.5ml-20ml规格系列。
眼药水瓶的特点和优势:能耐大多数酸碱的侵蚀,吸水性小,在低温时仍能保持柔软性。不溶于水,微溶于烃类、甲苯等。
眼药水瓶的生产工艺:主要有高压管式法和釜式法两种。从目前发展状况看,为降低反应温度和压力,管式法工艺普遍采用低温高活性引剂引发聚合体系,以高纯度乙烯为主要原料,以丙烯/丙烷等为密度调整剂,使用高活性引发剂在约200℃~330℃、150-300MPa条件下进行聚合反应。反应器中引发聚合的熔融聚合物,必须要经过高压、中压和低压冷却、分离,高压循环气体经过冷却、分离后送入超高压(300MPa)压缩机入口,中压循环气体经过冷却、分离后送入高压(30MPa)压缩机入口,而低压循环气体经过冷却、分离后送入低压(0.5MPa)压缩机循环利用,而熔融聚乙烯经过高压、低压分离后送入造粒机,进行水中切粒,在造粒时,企业可以根据不同应用领域,加入适宜的添加剂,颗粒经包装出厂。
眼药水瓶的阻隔性:
(1)遮光:维生素E等功效成分遇光线照射而氧化变质,包衣丸、片(尤柠檬黄着色衣)因光照而颜色变暗。对这类保健食品的包装,除密封外还需遮光。
(2)防泄漏:保健食品的挥发性或不挥发性组分、固体或液体药物经过不连续或包装材料,如材料上的针孔、裂缝或瓶盖与瓶之间的间隙而逸出或漏出。这种情况多半发生在瓶的结构设计和包装工艺不当的情况下,当然有时也因选料不当而造成。
(3)防穿透:挥发性功效成分或标志性成分能溶解于包装材料的内侧,借渗透压的作用向另一侧扩散移动。即挥发性成从可容器壁的分子间扩散出来。从包装外面可以明显闻出药味来。
选择眼药水瓶原则:
l 、无论选择什么原料做的眼药水瓶,首先必须符合无毒、无异味等要求,由于可供选用的主原料品种繁多,这就需要对原料的综合性能加以选用,一般片剂选用高密度聚乙烯,聚丙烯瓶,如需要透明度可选用聚酯瓶(PET瓶),如需要阻隔性能更高,且阻光、不透明,则选用棕色PET瓶,液体剂型药品一般选用聚丙烯瓶或聚酯瓶作为主原料。
2、瓶体与盖的密封性、水蒸汽渗透性。密封性与水蒸气渗透性是塑料瓶的两个重要技术指标,它们对被包装的产品稳定性起着致关重要的影响。
3 、眼药水瓶产品质量标准。从生产厂的产品质量标准中可以分析判断产品质量的优劣。
4、质量保证体系。对供应商进行审计己成为采购眼药水瓶必不可少的重要环节。通过审计,可对生产厂的软、硬件设施,技术设备、质量综合水平作出全面正确评估。 |
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铝瓶
用铝金属作为原材料,制造用于盛放啤酒,软饮料和酒精饮料的容器称为铝瓶。
研发历史:
铝瓶作为软饮料的包装容器,是由可口可乐公司于2001年在全美零售业和食品年会上推出的。可口可乐公司铝瓶的供应商是位于俄亥俄州杨斯顿的Exal Corporation研发并生产的,该公司是北美和欧洲地区最大的冲压式铝瓶生产商,其独有的高速铝瓶生产技术Coil to Can(C2C),可以使生产出来的铝瓶重量为原来的30%-40%,而生产速度提供2-4倍,最大的特点在于,铝瓶是一种可以完全回收的环保材料。然而,首先使用铝金属作为包装材料却是CCL容器公司,他们于1989年首次在北美地区推出了铝瓶包装的化妆品。
优势
铝瓶与以往的包装相比,最大的优势在于可以被回收,完全100%的重复利用性,而这并不以牺牲传统包装的优势为代价,包括便携性,美观等,反之与玻璃瓶相比,其坚固性和轻便,且不透光,使得饮料在货架上的保质期更长,运输更简易。
当然为了适应传统的生产线和消费者的习惯,铝瓶同样采用了传统的26mm皇冠盖或者是38mm的螺纹盖,瓶身也采用了和传统玻璃瓶一样的技术参数,以保证生产线的连续性。
当然,为了使铝制饮料瓶能够更加有效的使用和完全的可回收,在铝瓶生产中,需要用氧元素或者其他元素对铝瓶表面进行氧化处理。
科学研究
对于铝瓶而言,目前学术界研究最多的,莫过于可口可乐公司提出的“冰爽更持久”理论。马里兰州莫约拉学院的一样研究表明,铝瓶中的液体在同样的降温条件下,可以较玻璃瓶中的液体冷却更快速。然而,布克尼尔大学的一样研究,对这一理论提出了质疑,他们认为,尽管在同等的降温条件下,铝瓶内液体的降温速度的确比来得快,但是当他们拿到室温的时候,同样的升温条件下,铝瓶的升温同样来的更快,也就是说,当你的在饮用的时候不一定会冰爽更持久,而且这样研究和铝的导热系数(237 W/(m·K))比玻璃(1.1 W/(m·K))的大是相一致的。
另外的一项研究,来自材料与化学杂志,他研究着重就铝瓶内液体的金属离子进行的研究,发现,铝瓶和其他铝制容器内的液体较其他容器,比如塑料或者玻璃内的液体的铝离子含量要高,这个原因是由于一般存在铝瓶内的液体多为可腐蚀性的酸性液体。当然铝离子的增加是好还是坏,也莫衷一是。
上面的简单介绍是关于铝瓶的基础知识,这里发表一下我的看法,事实上现在市场上存在三种铝瓶模式,
第一种是日本子弹罐,我个人不赞成将其列为铝瓶,因为这个子弹罐的形状我个人还是认为比较像易拉罐的衍生版,但是可口可乐公司是将其认为是一种铝瓶的模式,这种子弹罐首先在日本出现,第一次出现是在札幌的一种啤酒上应用,其生产商是日本大和制罐,听上去估计和中粮制罐在其国内的地位差不多,2001年这种包装首次应用在可口可乐上,其图案是飞浪。看起来日本会把这种子弹罐一直做下去,事实上我个人隐约认为这个子弹罐之所以能够在日本可口可乐的舞台上大有作为,跟西日本可口可乐公司不无关系,因为在1999年西日本可口可乐公司成立之前,日本国内并没有一家公司在日本可口可乐市场上是具备话语权的,这个我们不详细说,会有部分内容阐述国际可口可乐市场上的十大具备话语权的集团,而西日本可口可乐公司的成立和兼并多家公司后,一跃成为了全球十大可口可乐装瓶集团之一,控制全日本的大部分可口可乐市场,因此子弹罐,在铝瓶产生并大面积铺开的背景下能够生产,的确得益于西日本可口可乐公司,如果是这样的话,看来铝瓶无法涉足日本了。这部分内容来源一部分源于日本一位本科生的毕业论文,这篇论坛写的很好,但是却没有机会出版,我在一个很偶然的机会搜索到它,大家可以看看,没有SCI文章拿着复杂的语法,单词简练通顺,但把子弹罐在日本的情况描写的很好。
article6.pdf (54.65 KB)
第二种,是我们常见的铝瓶,这类铝瓶现在数量很多,主要生产基地应该是西班牙,比较有代表的有SB4,WE8等,他们一个共同的特定就是应用传统的21脚铁片瓶盖压盖。这项技术是由美国杨斯顿的Exal公司开发的,其最开始的目的并不是为了可口可乐服务的,最开始Exal公司的想法只是想研发一种铝瓶能够装啤酒,因为玻璃瓶的啤酒毕竟有爆瓶的危险,因此开发了这项技术,这项技术在2001年推出,并于同年在美国注册专利,同年被可口可乐公司发掘,遂向软饮料方面发展。这个是Exal公司在美国注册的专利
D437233_Flat_sided_bottle.pdf (58.82 KB)
2004年和2006年Exal公司在欧洲注册专利,我估计是Exal公司把生产线建在了西班牙那边,所以在欧洲注册专利,下面两个就是
EP1531952B1.pdf (676.42 KB)
EP1731239B1.pdf (1.08 MB)
这以后可口可乐公司和Exal公司的合作进一步深入,但是我们现在还是可以发现一个很有趣的现象,大凡欧洲方面出产的铝瓶都是用传统瓶盖压盖的,应该都产自西班牙的基地。而北美的却不是,为什么呢?
这就是第三种铝瓶,螺纹盖铝瓶。首先要补充一下,铝瓶需要开启顶盖这个技术只有在食品包装上有,铝制容器作为包装介质最初是在化妆品中出现,比较典型的就是依云喷雾瓶,这个瓶子是70年代后期研发的,因此铝瓶作为压力容器,又要能够轻易开启这个难题就出现了。这里同时解释一下我个人为什么认为子弹罐不是铝瓶,虽然子弹罐是全部铝制材料制造,但是细心的同好可以发现,在旋盖的瓶颈螺纹不是铝制的,是一种高分子材料,也可能是塑料。而在欧美,铝瓶=100%回收,但是我们知道,既然有塑料的存在,100%回收就无法实现。所以子弹罐不是铝瓶,而旋盖铝瓶作为铝瓶发展目前来说最高级的产品出现了。旋盖铝瓶是可口可乐公司和Exal公司以及美国达索设计SIMULIA公司等完成的。核心关键就是C2C技术,研发可100%傻瓜式回收的铝瓶,就是我们现在看到的,北美铝瓶,比如温哥华冬奥会火炬传递等。这项技术把铝瓶100%可回收做到了极致。因为这个部分的专利还处于保密期,我无法下载到,但是这里上传一份会议报告,是关于这项技术的详细说明的,非常高兴的是看到,SIMULIA公司方面主持这项工作的是一位叫毛坤明(音译)的中国人领衔的,呵呵
这是这篇会议记录 Mao_Final_3-3-09.pdf (1.64 MB)
下面这篇是EXAL公司的一份新闻稿,当然是迟到的新闻稿,内容非常简单是关于可应用于软饮料的铝瓶 BouteillesaluminiumBoxal-GB.pdf (209.26 KB)
关于铝瓶,现在在学术界基本分为两派,一边是以可口可乐公司和搞材料的人,极度支持,新材料,而且100%可回收减少了可口可乐公司的环保支出,另一边是以生物学家和营养学家为主,反对呼声比较大,这个不无理由,因为自从60年代铝罐诞生之后,就有人研究这个铝离子透过罐子内部的环氧树脂膜进入饮料之后对人体的危害,据说还真不少,我曾经看到过发布在美国营养学报上的一篇文字,作者用了8年时间研究这个铝罐中铝离子的迁移,得出结论是会影响人的智力,而关于铝瓶可能由于是新事物,文章不是很多,关于这方面在PUBMED上只有寥寥几篇,质疑声音还是比较尖锐的。
不去管他们,作为收藏者,我觉得铝瓶挺好,我喜欢可口可乐玻璃瓶的曲线,又不想带那么重的瓶子到处跑,铝瓶是个不错的选择。
关于铝瓶的基础知识就说这么多,下次关于铝瓶的时候,希望能做个图谱吧。 |
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可以焊接。之间我说不可以焊接,被你给删了,所以我查了一下资料。是可以焊接的铝及铝合金的焊接特点 (1)铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。 (2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。 (3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下,可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。 (4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。 (5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊缝中氢气的重要来源。因此,对氢的来源要严格控制,以防止气孔的形成。 (6)合金元素易蒸发、烧损,使焊缝性能下降。 (7)母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时,焊接热会使热影响区的强度下降。 (8) 铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通过相变来细化晶粒。 2. 焊接方法 几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气) 3.焊接材料 (1)焊丝 铝及铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外,按容器要求应使对接接头的抗拉强度、塑性(通过弯曲试验)达到规定要求,对含镁量超过3%的铝镁合金应满足冲击韧性的要求,对有耐蚀要求的容器,焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊丝的选用主要按照下列原则: 1)纯铝焊丝的纯度一般不低于母材; 2)铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近; 3)铝合金焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量一般不低于母材; 4)异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝; 5)不要求耐蚀性的高强度铝合金(热处理强化铝合金)可采用异种成分的焊丝,如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi一1等(注意强度可能低于母材)。 (2)保护气体 保护气体为氩气、氦气或其混合气。交流加高频TIG焊时,采用大于99.9%纯氩气,直流正极性焊接宜用氦气。MIG焊时,板厚<25 mm时宜用氩气;板厚25 mm~50 mm时氩气中宜添加10%~35%的氦气;板厚50mm-75mm时氩气中宜添加l0%~35%或50%的氦气;当板厚>75 mm时推荐采用添加50%~75%氦气的氩气。氩气应符合GB/T 4842?995《纯氩》的要求。氩气瓶压低于0.5 MPa后压力不足,不能使用。 (3)钨极 氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高,不易熔化挥发,电极烧损及尖端的污染较少,但电子发射能力较差。在纯钨中加入1%~2%氧化钍的电极为钍钨极,电子发射能力强,允许的电流密度高,电弧燃烧较稳定,但钍元素具有一定的放射性,使用时应采取适当的防护措施。在纯钨中加入1.8%~2.2%的氧化铈(杂质≤0.1%)的电极为铈钨极。铈钨极电子逸出功低,化学稳定性高,允许电流密度大,无放射性,是目前普遍采用的电极。锆钨极可防止电极污染基体金属,尖端易保持半球形,适用于交流焊接。 (4)焊剂 气焊用焊剂为钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物,可去除氧化膜。 4. 焊前准备 (1)焊前清理 铝及铝合金焊接时,焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污,清除质量直接影响焊接工艺与接头质量,如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法。 1)化学清洗 化学清洗效率高,质量稳定,适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液碱洗3 min~7 min(纯铝时间稍长但不超过20 min),流动清水冲洗,接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,流动清水冲洗,风干或低温干燥。 2)机械清理 在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时,常采用机械清理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油,随后直接用直径为0.15mm~0.2mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷,刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨,以免砂粒留在金属表面,焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。 工件和焊丝经过清洗和清理后,在存放过程中会重新产生氧化膜,特别是在潮湿环境下,在被酸、碱等蒸气污染的环境中,氧化膜成长得更快。因此,工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短,在气候潮湿的情况下,一般应在清理后4 h内施焊。清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。 (2)垫板 铝及铝合金在高温时强度很低,液态铝的流动性能好,在焊接时焊缝金属容易产生下塌现象。为了保证焊透而又不致塌陷,焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属。垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆弧形槽,以保证焊缝反面成型。也可以不加垫板单面焊双面成型,但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等先进工艺措施。 (3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热,厚度10 mm~15 mm时可进行焊前预热,根据不同类型的铝合金预热温度可为100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。 5.焊后处理 (1)焊后清理 焊后留在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜,有时还会腐蚀铝件,应清理干净。形状简单、要求一般的工件可以用热水冲刷或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而形状复杂的铝件,在热水中用硬毛刷刷洗后,再在60℃~80℃左右、浓度为2%~3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗5 min~10 min,并用硬毛刷洗刷,然后在热水中冲刷洗涤,用烘箱烘干,或用热空气吹干,也可自然干燥。 (2)焊后热处理 铝容器一般焊后不要求热处理。如果所用铝材在容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性,需要通过焊后热处理以消除较高的焊接应力,来使容器上的应力降低到产生应力腐蚀开裂的临界应力以下,这时应由容器设计文件提出特别要求,才进行焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理,对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等,推荐温度为345℃;对于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等,推荐温度为415℃;对于2017、2A11、6A02等,推荐温度为360℃,根据工件大小与要求,退火温度可正向或负向各调20℃~30℃,保温时间可在0.5 h~2 h之间 |
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软管,这种既方便又经济的包装形式深受大众欢迎。它是国内外包装界青睐的包装系列之一。主要用于液体、膏体等物品的包装,广泛用于日化、医药、食品等行业。
软管的印刷方式与软管制作工艺密切相关.主要分为两类:一类是先制软管再印刷,主要用于挤出式塑料软管.印刷方式主要是凸版胶印和丝网印刷;另一类是先印刷塑料薄膜(或复合片材)再制成复合软管.主要用于全塑复合软管和铝塑复合软管.采用柔性版印刷和凹版印刷方式。
由此可见,在软管印刷中活跃着四大印刷方式的身影,它们在软管印刷中的技术特点如何7它们适合哪些软管印刷业务7带着这些问题,本刊记者采访了山东烟台西蒙西塑料包装品有限公司袁丽萍工程师.上海牙膏厂技术委员会郑剑伟副主任、深圳丽星丰达塑料有限公司软管部任明军工程师和江阴宝柏包装有限公司技术部刘经理。
先制软管再印刷
软管成型之后,印刷方式可以选择凸版胶印或丝网印刷。现在.凸版胶印占据了主要地位,而丝网印刷以其鲜明的特点.成为凸版胶印不可缺少的补充印刷方式。
1.凸版胶印
在软管印刷中.凸版胶印技术不同于通常意义上的纸张胶印.有人形象地将其称为“干胶印”(Dry Offset)。实际上.它整合了凸印和胶印的特点.国外同行把它叫做 Letter Set”。业内人士恰如其分地将其称为干胶印.就是为了避免和标准胶印工艺混淆。
软管凸版胶印工艺不用水辊.它采用黏度高的浆状油墨.墨斗辊把油墨从墨斗中转移到一组胶辊上.通过串墨辊,油墨十分均匀地分布到着墨辊上着墨辊把油墨转移到贴在印版滚简上的凸版之图文部分 凸起的图文部分比空白部分高出大约0.50mm.接着印版上的油墨转移到橡皮滚简的橡皮布上.而后转移到复合软管的表面。
凸版胶印的印版由版基和感光高分子层组成 版基一般是金属或感光高分子树脂。版基为金属的印版耐印力稍微高一些,即使是树脂版基印版.耐印力也可以达到1 5万一20万个软管。
凸版胶印之所以成为软管印刷的主要印刷方式 主要原因有以下几点.
(1)印刷效果好
凸版胶印工艺兼有凸印和胶印的特点,这两种印刷技术相对都比较成熟。在四色印刷时,可以实现四色网点的叠印,相对丝网印刷方式而言.凸版胶印的印刷图文较为精细,因此能够复制一些渐变.层次较丰富的美术设计稿。
在软管凸版胶印工艺中.单色印刷时,加网线数最高可以达到175线/英寸;多色叠印时,加网线数可以达到100~110线/英寸。但是.这种印刷方式的色彩复制效果肯定无法和纸张胶印媲美。
(2)多色印刷
采用凸版胶印方式印刷软管时 除了CMYK四色之外.针对客户的包装装潢设计 经常还使用一些专色。目前.国际上软管胶印领域已出现了八色印刷机.满足了一些客户的特定要求。
(3)速度快 产能高
在全自动软管生产线中.软管成型和印刷一气呵成。印刷机、挤出机、注头机和贴膜上盖机组成软管自动生产线.整条生产线的生产速度可以达到1 O0支/分钟。一些专门用于软管印刷的凸版胶印机的印刷速度可以达到200支/分钟(印刷速度与软管直径有关)。
此外 软管印刷机一般都配置了上光机组.采用uV油墨和uV光油.实现了印刷、上光的连线高速生产。
在生产线上.通过传送带.半成品无须人工搬运 实现了从挤出到最终成品的一次完成.因此能够满足大批量订单的要求,确保产品按期交付。
(4)印刷成本低
与丝网印刷相比.凸版胶印的印刷成本相对较低。原因在于:其一.凸版胶印UV油墨的价格比网印UV油墨便宜;其二.凸版胶印属于间接印刷方式.油墨从印版转移到软管表面需要两次转移 因此转移到软管表面的墨膜层明显要薄一些.油墨用量比丝网印刷方式少很多;其三.凸版胶印的速度快.产能高 降低了每支软管的印刷成本。
(5)质量稳定.检测方便
全自动软管生产线配置了自动摄像和自动剔管装置。自动摄像装置把标准产品的图像信息存储起来.然后扫描每一个软管的印刷画面.与存储的标准信息比较,自动做出产品是否合格的判断.并且把不合格品剔出.产品质量检测十分方便。整个印刷工序保证了软管印刷质量处于稳定的范围内。
2.丝网印刷
在软管印刷市场.丝网印刷有其自身的特点。
(1)墨层厚实 彰显网印魅力丝网印刷的一大显著特点是墨层厚实 软管印刷中这种特点更加彰显出丝网印刷的价值。
首先.印刷墨层厚实 立体感强.色彩饱和度高 看起来十分鲜艳.整个画面达到栩栩如生的色彩复制境界 放在货架上更能吸引消费者的眼球。
其次.目前国内外软管包装市场出现了多种特殊效果的彩色软管.例如珠光、金属光泽和皮革软管等.在这些新潮软管的表面上印刷.丝网印刷的厚实墨层 能够有效遮盖软管自身的彩色光泽.尤其是深颜色的软管 整个软管印刷之后表现出流光溢彩的美感。而凸版胶印的薄墨层则无法遮盖软管自身的颜色.因此不适合此类彩色软管的印刷。
(2)保留特殊软管的质感
软管包装市场新品迭出.例如一些软管的表面采用改性的PE材料.此类软管具有 软质触摸感”(Soft Touch)的特性。如果采用凸版胶印.则印刷之后一般需要上光油以提高产品的耐磨性.可是光油遮盖了特殊软管的质感。而采用丝网印刷工艺.则印刷之后不上光也能满足耐磨性要求.因此丝网印刷能够在最大程度上保持这种特殊软管的质感。
(3)满足小批量生产
丝网印刷制版速度快.设备调试时间短.可以在较短时间内印刷出合格的产品.满足了多批次、小批量的软管印刷业务。对于一些频繁更换设计图案的软管.丝网印刷是最适用的。
(4)软管网印机向全自动方向发展
在人们印象中.丝网印刷是一种依靠手工操作的工艺.其实不然.软管网印机正在向全自动方向发展。从前端的上料装置.到UV网印机组.再到印刷之后直接把软管包装起来.实现了全自动的印刷生产。例如香港互通集团的RUV-536网印生产线.印刷特殊塑料容器(软管是其中的一种)时.实现了全自动生产.速度达到50支/分钟(软管直径75mm)。
丝网印刷依靠自身的特点.弥补了凸版胶印的不足。两者交相辉映.共同点缀软管包装的印刷市场。
此种工艺.一般是先在复合片材(多为白色)或透明塑料薄膜上印刷.前者主要采用柔性版印刷.印刷方式为表印;后者可以采用凹版印刷.印刷方式为里印。印刷之后再制成复合软管.
1.柔性版印尉
(1)线条和实地印刷优势明显随着柔性版制版技术的提高.柔性版印刷已逐渐能够复制一些较为复杂的原稿。目前.复合软管表面的印刷图案一般以线条、实地色块居多 正好发挥了柔性版印刷实地色块墨色均匀平整.颜色复制可重复性好的优势。对于注重品牌形象的挑剔客户.柔性版印刷恰好满足了他们的要求。
(2)灵活.更换活件方便
竞争日趋白热化的市场.迫使厂家不断推陈出新.新产品的推出周期明显缩短.包装设计图案经常更换。消费市场出现的种种趋势.对印刷厂家提出了更高的要求。面对突如其来的海外订单.面对小批量和交货时间紧急的快印订单.难道让商机擦肩而过7柔性版印刷能够帮助印刷厂家抓住稍纵即逝的商机。
首先.与凹印制版相比.柔性版的制版周期短.缩短了生产周期。其次.技术熟练的工人.操作柔性版印刷机时.印刷准备的时间短.能够较快地印刷出合格产品.每批产品的印刷周期明显缩短。再次.与凹印相比.对于印量少的软管活件.柔性版印刷成本更低。因为感光树脂版的制作成本比凹印制版低.柔性版适合印量少的复合软管印刷。因此.在多批量、交货周期短的复合软管印刷市场.柔性版印刷体现出轻松更换活件的优势。
(3)张力控制出色
塑料薄膜的抗拉伸性能差,在放卷和印刷过程中张力控制不当会导致薄膜变形,影响印刷套准精度。
国内外的柔性版印刷机一般均采用二级张力控制系统,首先利用磁粉制动器控制放卷张力.当放卷张力突然变化时,通过张力浮动辊的左右摇摆,抵消张力的变化,保证印Jil1区的张力能够维持恒定状态。有一些柔性版印刷机在薄膜进入印刷区之前,还有一个独立电机控制的牵引辊,根据张力变化进行张力调节。在印刷区,利用张力控制系统自动地补偿张力的损失,把张力维持在用户设定的范围内。
(4)安全环保
欧美国家严格的立法,以及 以人为本”的绿色消费理念.对食品、医药等包装的安全性和卫生性提出了很高的要求。国内软管包装印刷企业在加工来自欧美客户的订单时.为了保证客户的满意度.符合出口国的相关法规和条令.采用了安全、环保的柔性版印刷工艺印刷复合塑料片材或薄膜.再制成复合软管。如今.印刷厂家使用的进口柔性版印刷UV油墨.已经达到相关的卫生和安全标准. 因此柔性版UV印刷已经成为食品、药品复合软管包装印刷的理想方式。
2.凹版印刷
在复合软管生产过程中.透明塑料薄膜可以采用凹版印刷.印刷之后再复合、分切和制管。在这种工艺中.凹版印刷主要有以下特点。
(1)里印墨层不易磨损
在先印刷后复合、制管工艺中.凹版印刷采用里印的方式在透明塑料薄膜表面先印刷彩色油墨.后印刷白墨.薄膜印刷后再复合。采用里印方式的复合软管.由于墨层上面覆盖了一层薄膜.因此在运输、流通和日常使用中不易磨损,外观装潢效果可以长期保持。
(2)印刷速度快 适合长版活
复合软管的印Jill 层主要是PE薄膜在高速凹版印刷生产线上,PE薄膜的印刷速度可以达到1 5O~200米/分钟。高速印刷满足了大批量复合软管印刷生产的要求,例如一些日化用品的订单,制管数量高达几千万个,凹版印刷是此类长版活的首选印刷方式。
(3)印刷效果好
在复合软管印刷中,凹版印刷比柔性版印刷的效果稍好一些。主要原因是凹版印刷的精细程度胜过柔性版印刷,它能够复制一些渐变、细节丰富的美术设计稿。其次.采用凹版印刷印刷透明塑料薄膜已经有较长一段时间,技术相对成熟.操作人员也已经积累了丰富的经验.有助于控制印刷中的变化因素.获得良好的印刷复制效果。
(4)绿色环保是未来的发展方向复合软管用于食品、药品包装时.
尤其强调包装材料的卫生性和安全性.凹版印刷要立足于复合软管印刷市场.必须持续改进. 以满足环保和卫生要求. 符合终端用户苛刻的卫生和安全要求。
目前,采用凹版印刷方式加工复合软管的部分国内厂家. 已经通过了ISO 1 4000环境管理体系认证和OHSAS1 8000职业健康与安全管理体系认证.这将成为复合软管凹版印刷的发展趋势.软管印刷是软管包装装潢的重要环节.软管的包装装潢质量、产品说明和品牌识别都离不开印刷技术.装潢美观的软管让商品在激烈的竞争中脱颖而出,因此软管印刷不可小觑.
总而言之.消费市场的特点和软管的制作工艺.决定了4种印刷方式— — 凸版胶印、丝网印刷、柔性版印刷和凹版印刷都有自己的市场立足点。对于软管印刷.4种印刷方式一个也不能少。
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近10年来,在化妆品、医药、食品等行业,塑料软管包装以其质轻、使用方便、物美价廉等优点,得到广大消费者的青睐。
顾名思义,塑料软管的原材料是塑料,更具体一点,主要是聚乙烯材料。根据结构,包装软管可分为单层管、多层管和多种原料的复合管。就包装而言,最能吸引顾客的部分当属印刷图案。因此,在此主要介绍一下塑料软管的印刷加工。
软管印制工艺
目前比较普遍的软管印制工艺为:除尘——表面预处理——印刷(UV油墨)——上光——光油UV固化(或热固化)。一台软管专用印刷机基本能全部实现上述工艺过程,如瑞士的POLYTYPE、德国的HINTERKOF等公司生产的软管印刷机。
第一步 除尘
塑料原料普遍存在的一个问题就是容易产生静电,在生产软管的过程中,聚乙烯原料不断与金属模具接触摩擦,使软管表面产生静电,静电使得软管表面容易吸附灰尘,因此在印刷前需先进行除尘处理。
第二步 表面预处理 由于聚乙烯是一种非极性材料,因此印刷前需进行表面预处理。处理的方式主要有两种,一种是电晕处理,另一种是火焰处理,这两种方式均可以达到使油墨和光油附着牢固的目的。
影响电晕处理效果的因素主要有:放电功率、电极与被处理表面的距离、软管通过电晕处理器的速度。 影响火焰处理效果的主要变量有:空气/燃料气比、被处理表面与可见的火焰蓝色顶部的距离、软管通过火焰的速度。 通常要求软管经表面处理后张力达到3.6×10-2N/m以上,具体数值还与所使用的油墨和光油的特性有关。 检验表面处理效果的一个简单方法是:将处理后的软管放入水中,然后从水中提起来,观察软管表面是否有一层均匀的水膜,如果水膜均匀则表明软管表面处理良好,否则应对影响表面处理效果的因素进行适当调整。
第三步 印刷 目前,塑料软管常用的印刷方式有两种,一种为胶印,通过一套墨辊将油墨转移到印版上,再由印版将印刷图案上的油墨转印到橡皮布上,然后由橡皮布将完整的印刷图案一次性转印到承印物上。 软管印刷用胶印机与我们通常所说的胶印机有所不同。通常所说的胶印版为平版,采用水墨不相溶的原理将油墨供给印版,再由印版转移到橡皮布上,虽然现在已发展了无水胶印,但印版仍为平版或平凹版。而用于软管印刷的胶印版则是凸版,因此更准确的叫法应为凸版胶印。 软管胶印版通常采用光固化树脂版材,经过主曝光、显影、冲洗、烘干、后曝光等过程制作完成。一块印版的制作时间大约为30~40分钟,耐印力达到10万支以上。由于这种印版为树脂版,且图文部分凸起较高(约0.5~0.6mm),在制作网目调版时,高光部分只能够保留5%以上的网点,因此软管上的印刷图案没有平胶印那样精细,也正是由于这个原因,出现了在软管包装上贴标代替在软管上进行商标等标志性图案直接印刷的现象。 目前软管胶印的速度已经能达到1.2万支/小时,操作过程也越来越简单。生产速度的提高,胶印成本的下降,使胶印已广泛地用于软管印刷。 软管印刷的另一种方式是传统的丝网印刷。国内生产的多色丝网印刷机通常是由几个单色丝网印刷机串连而成,占地面积大,软管输送路线长,色与色之间的定位精度比胶印差,印刷速度也较低,使得其成本偏高。目前在欧洲,已开发生产了用于软管印刷的丝网印刷机,如德国的ISIMAT公司、HINTERKOF公司及意大利的MOSS公司等,印刷精度和印刷速度都有了很大程度的提高,生产速度达到5400支/小时,套印精度达到±0.2mm,印刷颜色最多可以达到6色。由于丝网印刷墨层较厚,目前主要用于彩色软管或部分无罩光油产品的印刷。
在软管印刷方式上,还可以将上述两种印刷方式结合起来。一条全自动软管生产线,即实现了胶印和丝网印刷的组合生产,使软管的印刷色数达到12色。 随着UV固化技术的普及和提高,无论是软管胶印还是网印,都普遍使用了UV固化油墨,使油墨的控制更加简单。
第四步 上光 在软管胶印机和丝网印刷机上均安装有一套上光装置,由两个钢辊和一个橡胶辊组成。光油的附着牢度也与塑料表面预处理后张力的大小有直接关系。光油通常为UV固化光油,有亮光油和亚光油等多种类型。另外,也有热固化光油及三合一光油,用于软管胶印后的上光。
第五步 光油固化 对于UV固化光油,光油固化程度与UV灯所发出的波长和紫外线强度有很大关系。对于有后续加工如烫印的产品而言,光油的固化程度对后续加工质量将产生很大影响。
常见问题
在软管印刷过程中,容易出现的几个问题及解决办法如下。
1.光油、油墨附着不牢 该问题主要与承印材料表面预处理有关。可通过提高电晕处理的功率和火焰处理的空气/燃烧气的比例,使表面张力达到3.6×10-2N/m。但表面张力也不是越大越好,有些油墨在表面张力达到4.0×10-2N/m时,也会出现附着差的现象,因此对于不同油墨应寻找最佳表面张力值。
2.图文出现滋墨现象 该现象通常是由于印刷压力过大造成的。软管印刷机上有两处压力会影响最终产品的印刷质量,一个是墨辊对印版的压力,另一个是印版对橡皮布的压力。压力过大,就会使图文中间位置的油墨被挤压到图文的边缘,使印刷图案边缘出现滋墨和网点变大的现象。因此必须确保印刷压力适中。
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供应丝印胶印软管,日用品软管:管径从13mm-60mm的多种软管;管身长度可根据容量在2ML-500ML之间调节;软管材质有单层.双层.多层等多品种;并分为透明管.白管.色管.圆管.椭圆形(扃管)软管;配套有圆头.平头.尖头.翻盖.金属盖等多式多样的盖子;可满足磨砂.雾光.烫金,胶印,丝印等特殊需要;若有另外特殊需求可按客户的要求定制.
¢13、16、19软管管径系列软管适用于眼霜、润唇膏等化妆品的包装,或眼霜等膏霜类的包装,该系列软管小巧精致,常用作赠品或试用装等的产品,客户可选择白管、色管、珠光管、透明管等款式。
¢22、25管径系列软管一般适用于防晒霜、护肤霜、精华素、粉底液、乳液等化妆产品的包装,该系列软管比较精巧,可用作赠品或试用装产品。
¢30、35管径系列软管比较适用于防晒品、洁面乳、护肤霜、粉底液、护手霜等化妆产品的包装,该系列软管容量适中。
¢40、45管径系列软管一般适用于洗面奶、面膜、润滑油、洗手液等产品的包装。
¢ 50、60管径系列软管比较适用于焗油膏、洗发水、护发素、沐浴露、按摩膏等产品的包装。
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本质区别就在于原料不一样. 印刷分为四大类, 胶印,网印<丝印>.凹印,凸印. 根据不同引法,其油墨也有本质区别. 丝印油墨讲究的是附着力强,而胶印在附着力.色泽.品相方面要求非常高. 油墨按照其印刷的不同要求也会有多少. |
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1. 龟裂 龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,产生的主要原因是由于应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。 (-)残余应力引起的龟裂 残余应力主要由于以下三种情况,即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂,其解决方法主要可在以下几方面入手: (1)由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂最主要产生在直浇口附近,则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。 (2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。 (3)一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高温度。但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的产生。 (4)注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。 (5)非结晶性树脂,如 AS树脂、 ABS树脂、 PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予以注意。 脱模推出时,由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙,使推出力过大,产生应力,有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。只要仔细观察龟裂产生的位置,即可确定原因。 在注射成型的同时嵌入金属件时,最容易产生应力,而且容易在经过一段时间后才产生龟裂,危害极大。这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力,而且随着时间的推移,应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。为预防由此产生的龟裂,作为经验,壁厚7”与嵌入金属他的外径 通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件,而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小,比较适合嵌入件。 另外,成型前对金属嵌件进行预热,也具有较好的效果。 (二)外部应力引起的龟裂 这里的外部应力,主要是因设计不合理而造成应力集中,特别是在尖角处更需注意。由图2-2可知,可取R/7”一0.5~0.7。 (三)外部环境引起的龟裂 化学药品、吸潮引起的水降解,以及再生料的过多使用都会使物性劣化,产生龟裂。 二、充填不足 充填不足的主要原因有以下几个方面: i. 树脂容量不足。 ii. 型腔内加压不足。 iii. 树脂流动性不足。 iv. 排气效果不好。 作为改善措施,主要可以从以下几个方面入手: 1)加长注射时间,防止由于成型周期过短,造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。 2)提高注射速度。 3)提高模具温度。 4)提高树脂温度。 5)提高注射压力。 6)扩大浇口尺寸。一般浇口的高度应等于制品壁厚的1/2~l/3。 7)浇口设置在制品壁厚最大处。 8)设置排气槽(平均深度0.03mm、宽度3~smm)或排气杆。对于较小工件更为重要。 9)在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的(约smm)缓冲距离。 10)选用低粘度等级的材料。 11)加入润滑剂。 三、皱招及麻面 产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同,只是程度不同。因此,解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较差的树脂(如聚甲醛、PMMA树脂、聚碳酸酯及PP树脂等)更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。 四、缩坑 缩坑的原因也与充填不足相同,原则上可通过过剩充填加以解决,但却会有产生应力的危险,应在设计上注意壁厚均匀,应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。 五、溢边 对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型条件上,则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方法: 1)降低注射压力。 2)降低树脂温度。 4)选用高粘度等级的材料。 5)降低模具温度。 6)研磨溢边发生的模具面。 7)采用较硬的模具钢材。 8)提高锁模力。 9)调整准确模具的结合面等部位。 10)增加模具支撑柱,以增加刚性。 ll)根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。 六、熔接痕 熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生 的。一般情况下,主要影响外观,对涂装、电镀产生影响。严重时,对制品强度产生影响 (特别是在纤维增强树脂时,尤为严重)。可参考以下几项予以改善: l)调整成型条件,提高流动性。如,提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速 度等。 2)增设排气槽,在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。 3)尽量减少脱模剂的使用。 4)设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处,成型后再予以切断去除。 5)若仅影响外观,则可改变烧四位置,以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等,予以修饰。 七、烧伤 根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤,采取的解决办法也不同。 1)机械原因,例如,由于异常条件造成料筒过热,使树脂高温分解、烧伤后注射到制品 中,或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树脂的滞流,分解变色后带入制品,在制品中带有黑褐色的烧伤痕。这时,应清理喷嘴、螺杆及料筒。 2)模具的原因,主要是因为排气不良所致。这种烧伤一般发生在固定的地方,容易与第 一种情况区别。这时应注意采取加排气槽反排气杆等措施。 3)在成型条件方面,背压在300MPa以上时,会使料筒部分过热,造成烧伤。螺杆转速 过高时,也会产生过热,一般在40~90r/min范围内为好。在没设排气槽或排气槽较小时,注射速度过高会引起过热气体烧伤。 八、银线 银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此,一般应在比树脂热变形温度低10~15C的 条件下烘干。对要求较高的PMMA树腊系列,需要在75t)左右的条件下烘干4~6h。特别是在使用自动烘干料斗时,需要根据成型周期(成型量)及干燥时间选用合理的容量,还应在注射开始前数小时先行开机烘料。 另外,料简内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时,例如聚苯乙烯和ABS树脂、 AS树脂,聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。 九、喷流纹 喷流纹是从浇口沿着流动方向,弯曲如蛇行一样的痕迹。它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。因此,扩大烧四横截面或调低注射速度都是可选择的措施。另外,提高模具温度,也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率,这对防止在充填初期形成表面硬化皮,也具有良好的效果。 十、翘曲、变形 注射制品的翘曲、变形是很棘手的问题。主要应从模具设计方面着手解决,而成型条件的调整效果则是很有限的。翘曲、变形的原因及解决方法可参照以下各项: 1)由成型条件引起残余应力造成变形时,可通过降低注射压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。 2)脱模不良引起应力变形时,可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。 3)由于冷却方法不合适,使冷却不均匀或冷却时间不足时,可调整冷却方法及延长冷却时间等。例如,可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。 4)对于成型收缩所引起的变形,就必须修正模具的设计了。其中,最重要的是应注意使制品壁厚一致。有时,在不得已的情况下,只好通过测量制品的变形,按相反的方向修整模具,加以校正。收缩率较大的树脂,~般是结晶性树脂(如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET树脂等)比非结晶性树脂(如PMMA树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂及AS树脂等)的变形大。另外,由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性,变形也大。 十一、白化 白化现象最主要发生在ABS树脂制品的推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。可采用降低注射压力,加大脱模斜度,增加推杆的数量或面积,减小模具表面粗糙度值等方法改善,当然,喷脱模剂也是一种方法,但应注意不要对后续工序,如烫印、涂装等产生不良影响。 十二、气泡 根据气泡的产生原因,解决的对策有以下几个方面: 1)在制品壁厚较大时,其外表面冷却速度比中心部的快,因此,随着冷却的进行,中心部的树脂边收缩边向表面扩张,使中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决方法主要有: a)根据壁厚,确定合理的浇口,浇道尺寸。一般浇口高度应为制品壁厚的50%~60%。 b)至浇口封合为止,留有一定的补充注射料C)注射时间应较浇口封合时间略长。d)降低注射速度,提高注射压力,e)采用熔融粘度等级高的材料。 2)由于挥发性气体的产生而造成的气泡,解决的方法主要有: a)充分进行预干燥。b)降低树脂温度,避免产生分解气体。 3)流动性差造成的气泡,可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。 |
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洗面奶:facialcleanser/facewash(Foaming,milky,cream,Gel) 爽肤水:toner/astringent 紧肤水:firminglotion 柔肤水:toner/smoothingtoner(facialmist/facialspray/complexionmist) 护肤霜:moisturizersandcreams 保湿:moisturizer 隔离霜,防晒:sunscreen/sunblock 日霜:daycream 晚霜:nightcream 面膜:facialmask/masque 眼膜:eyemask 口红护膜:Lipcoat 磨砂膏:facialscrub 去死皮:Exfoliating Scrub
Essence(精华液) Pack(剥撕式面膜) Peeling(敷面剥落式面膜)
彩妆:cosmetics 遮瑕膏:concealer 修容饼:Shadingpowder 粉底:foundation(compact,stick) 粉饼:pressedpowder 散粉:loosepowder 闪粉:shimmeringpowder/glitter 眉粉:browpowder 眉笔:browpencil 眼线液(眼线笔):liquideyeliner,eyeliner 眼影:eyeshadow 睫毛膏:mascara 唇线笔:lipliner 唇膏:lipcolor/lipstick(笔状lippencil,膏状liplipstick,盒装lipcolor/lipgloss) 唇彩:lipgloss/lipcolor 腮红:blush 卸装水:makeupremover 卸装乳:makeupremovinglotion 粉刷:cosmeticbrush,facebrush 粉扑:powderpuffs 海绵扑:spongepuffs 眉刷:browbrush 睫毛夹:lashcurler 眼影刷:eyeshadowbrush/shadowapplicator 口红刷:lipbrush 胭脂扫:blushbrush 电动睫毛卷:electriclashcurler 描眉卡:browtemplate 纸巾:facialtissue 吸油纸oil-AbsorbingSheets 化装棉:cottonpads 棉签:Q-tips
Acne/Spot(青春痘用品) Active(活用) Aftersun(日晒后用品) Alcohol-free(无酒精) Anti-(抗、防) Anti-wrinkle(抗老防皱) Balancing(平衡酸碱) Clean-/Purify-(清洁用) Combination(混合性皮肤) Dry(干性皮肤) Facial(脸部用) Fast/Quickdry(快干) Firm(紧肤) Foam(泡沫) Gentle(温和用) Hydra-(保湿用) Longlasting(持久性) Milk(乳) Mult-(多元) Normal(中性皮肤) Nutritious(滋养) Oil-control(抑制油脂) Oily(油性皮肤) Remover(去除、卸妆) Repair(修护) Revitalite(活化) Scrub(磨砂式(去角质)) Sensitive(敏感性皮肤) Solvent(溶解) Sunblock(防晒用) Toninglotion(化妆水) Trentment(修护) Wash(洗) Waterproof(防水) |
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cosmetics遮瑕膏: concealer修容餅:Shading powder粉底: foundation (compact,stick)粉饼: pressed powder散粉:loose powder闪粉:shimmering powder/glitter眉粉: brow powder眉笔:brow pencil眼线液(眼线笔):liquid eye liner, eye liner眼影: eye shadow睫毛膏: mascara唇线笔: lip liner唇膏: lip color/lipstick(笔状lip pencil,膏状lip lipstick,盒装lip color/lip gloss)唇彩: lip gloss/lip color腮红: blush卸装水: makeup remover卸装乳: makeup removing lotion帖在身上的小亮片: body art指甲: manicure/pedicure指甲油: nail polish/color/enamel去甲油:nail polish remover护甲液:Nail saver发: hair products/accessories洗发水: shampoo护发素: hair conditioner锔油膏: conditioning hairdressing/hairdressing gel /treatment摩丝: mousse发胶: styling gel染发: hair color冷烫水: perm/perming formula卷发器: rollers/perm rollers |
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19mm管径系列软管适用于润唇膏、唇彩、眼部精华液以及糖浆、芥辣等产品的包装,或用于赠品及试用装产品的包装,也可用于药膏/水(粘质性)和颜料等产品的包装。 22mm和25mm管径系列软管一般适用于眼霜,手霜,精华液,乳液,男用洗面奶,宾馆用个人护理用品等产品的包装。 30mm和35mm管径系列软管比较适用于护肤霜,沐浴露,洁面乳、粉底液、护手霜、护发素、防晒霜以及果酱,炼乳等产品的包装。 38mm、40mm及45mm管径系列软管一般适用于面膜、洗面奶、纤体霜、卸装油、护手霜、洗手液、护发素或者鞋油,鞋蜡等产品的包装。 50mm、55mm及60mm管径系列软管比较适用于护发素、洗发水、焗油膏、沐浴露、按摩膏等产品的包装。
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塑料模具制造技术的5类更新趋势
编者按:随着经济气候的变化和竞争的全球化,模具制造业在过去10年经历了剧烈的变化,标准化的单一精密零件已取代了手装式嵌件,标准化的基础零配件普遍得到推广和应用,越来越多的顾客在世界范围内拥有生产网络。模具制造商能够合理地生产模具、尽快地装配并确保零件在世界范围内都有替换零件供应商。
1、高标准的工程技术
不断地引入3D-CAD设计、CAD/CAM、加工中心才能实现模具的工业化生产。而且,高速铣削(HSC)和组合工件加工在模具制造领域已成为最新技术。这些新发展已经取代了类似仿形铣削和电火花加工,以及程度不大的线导电火花加工等传统工艺。通过HSC铣削获得的表面质量高,已经令多数费时的表面抛光在电火花加工后不再需要使用。高质量的金属去除生产工艺已经代替了模具嵌件的单独组装和对模,取而代之的是集中装配。
工业化生产的模具嵌件,以及单/多型腔模具的阴模具有统一性和精确度,促进了注道系统的均衡。热塑料用注塑模具的最新技术是热流道系统,而弹性体用注塑模具的最新技术是冷流道系统。
2、新型注塑工艺
模具制造业设计师和生产专家的想象力和能力也经受考验。他们不得不将过去十年在工艺工程中取得的为数众多的革新转化为成功的实践。可举出的例子有多料和多色注塑、含织物、薄膜或涂漆表面的注塑。但热流道注道系统或者气体注射方法也得到不断应用。
这些模具制造技术的发展也需要来自顾客(如注塑工厂)、最终使用者、材料和设备生产厂家的紧密合作。日益提高的模具复杂性(型腔数量、不同工艺的结合)也迫使模具制造趋于规范化。与10-15年前的情况相比,普通的模具制造商很难在今天的市场中具有竞争力。但是将产品理念转变化模具设计将会一直是模具制造业的主要任务。
3、微注塑工艺
微注塑模具一般轻于1克,但产品所含部件的总重量仅0.01克。这些微注塑件的几何形态同大型注塑件的一样都是多种多样的。
对于成型微型部件,有两套系统供选择。第一种是由合模装置、材料准备、注射装置、模具等组成的非标准注塑装置的组合部件。在这种情况下,模具配备了转板,从而可以从模具中取出完整的物件。
第二种被称为变温注塑。基本原理是在每个循环内,将模具加热至被加工塑料的熔化温,以促进填充模腔。一旦模腔被充满,它又冷却下来了。为缩短冷却时间,尽可能少的阴模嵌件经受温度循环。余下的模结构被一直保持在脱模温度中。阴模嵌件依靠电加热,它的截面积决定着加热的强度。
冷却模具嵌件相当具有挑战性。因为尺寸细微,很难得有空间来集中冷却腔道。它们的截面积很小,对任何冷却液体都有很高的流动阻力。所以空气是最理想的冷却介质。
应用变温方法,目前注塑可获得15秒的循环时间,尽管阴模嵌件在每个周期中不得不经受200℃-50℃的温度。
除了冷却之外,另一个特别的问题是由微注塑过程中的阴模排气引起的。通过阴模嵌件之间的分界线可完成排气。在目前的发展阶段,注道仍然较大。在一个四型腔模内,腔内容物占了注射重量的30%-50%。还没有适合于微注塑的热流道系统。
微型模具可由微蚀或微加工来制成。用火花底蚀加工方法,半径可达20μm,粗糙深度可达0.2μm,而用线导电火花加工方法,半径达30μm,粗糙深度达0.1μm()。
微型注塑零件的例子是可移植助听器的感应器外壳,或微型开关的元件。在试验性应用中,已能用聚甲醛(POM)制作板形元件,厚度只有0.01-0.03mm。而常规注塑模具的排气通道有0.03mm深。
4、新型钢材提高了精确度
粉末冶金或HIP(高温均压)方法生产的钢材获得广泛应用,对注塑模具的质量改善做出了重要的贡献。这样在长期运行中仍能保持成品的高精确度,阴模尺寸可以在最大5μm的范围内偏离。为防止溢料,排气缝宽度必须小于5μm。
橡胶的加工也可用类似的工艺。在这个领域,人工卸载成型件的压塑技术仍被广泛应用。采用了来自硅酮注塑的创新概念后,会在将来使橡胶物件的自动化生产也逐渐成为可能。
由压塑向注塑的转变是工作条件改善的一个重要前提。通常在橡胶硫化过程中会排出大量的水蒸汽和气体。因为压力为垂直方向的,只可能从操作员的工位不充分地抽走气体。而用注塑方法,气体上升直接进入抽取系统,而操作员站在模具的旁边。有了自动化的注塑,包括手动装置卸载塑件的整个模具工位都能最有效地作为抽取气体之用。
随着弹性成型件的出现,液体硅酮的应用将有可能比天然橡胶的加工变得更加广泛。硅酮与其它材料的结合已经被认为是可行的。并且这些工艺所需要的注塑模具已出现了。
5、使用多组件模具的注塑装配
多组件模具取代装配的单个元件是注塑设备生产厂家中模具制造部分的显著特征。注塑模具是生产部门的核心,产品新理念的接受促进了内部技术的结合,导致了应用研究、自动化技术和机械工程部门之间的合作。
用于硬/软复合物的多组件注塑模具占据了特别重要的地位。这些包括带完整密封件的功能组件,以及“软接触”容装件(如牙刷、螺丝批、剃须刀外壳、电器的吸振手柄)。为了这个目的,在第一工作台上制作实心热塑件。在第二工作台上,成型件接受一个密封件,多数情况下由热塑弹性体(TPE)组成。当模具在两个工位间交替时,通常作旋转运动。这个转台可能是注塑机的一部分。
一般说来,多色彩或多组件注塑的设计依赖于所规定作业(成品的复杂度、生产件数等)。对于每一个项目,顾客规定的要求决定着整个设计方案和周期时间。目的是将任何组装过程集中到注塑工艺中,迄今已不断进行。
随着对注射过程中单个元件更深程度集成的要求持续,更复杂模具由此产生,还有热塑件和橡胶弹性体元件的结合。这要求冷却的模具用于热塑性材料,受热的模具用于橡胶的硫化。不同的温度和热扩散比率、不同加工技术的结合对跨学科问题的解决提出了极大的要求。
市场对完整结构件的质量改善、价格竞争和产品个性化(设计的自由性)的要求驱动着多组件成品专门领域的注塑模具的系统化集成。 |
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塑料模具材料 随着塑料产量的提高和应用领域的扩大,对塑料模具提出了越来越高的要求,促进了塑料模具的不断发展。目前塑料模具正朝着高效率、高精度、高寿命方向发展,推动了塑料模具材料迅速发展。 我国目前用于塑料模具的钢种,可按钢材特性和使用时的热处理状态分类,见表3-2 表3-2 塑料模具用钢分类 类 别 钢 种 类 别 钢 种 渗碳型 20,20Cr,20Mn,12CrNi3A,20CrNiMo, DT1,DT2,0Cr4NiMoV 预硬型 3Cr2Mo,Y20CrNi3AlMnMo(SM2), 5NiSCa,Y55CrNiMnMoV(SM1), 4Cr5MoSiVS,8Cr2Mn-WMoVS(8CrMn) 调质型 45,50,55,40Cr,40Mn,50Mn,S48C, 4Cr5MoSiV,38CrMoAlA 耐蚀型 3Cr13,2Cr13,Cr16Ni4Cu3Nb(PCR), 1Cr18Ni9,3Cr17Mo,0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH) 淬硬型 T7A,T8A,T10A,5CrNiMo,9SiCr, 9CrWMn,GCr15,3Cr2W8V,Cr12MoV, 45Cr2NiMoVSi,6CrNiSiMnMoV(GD) 时效硬化型 18Ni140级,18Ni170级,18Ni210级, 10Ni3MnCuAl(PMS),18Ni9Co, 06Ni16MoVTiAl,25CrNi3MoAl 对于我国传统常用的塑料模具钢,已有很多书藉资料作过详细的论述,本节主要介绍我国近年研制和从国外引进并已在生产中推广使用的塑料模具钢。 一、渗碳型塑料模具用钢 渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成形的塑料模。为了便于冷挤压成形,这类钢在退 火态须有高的塑性和低的变形抗力,因此,对这类钢要求有低的或超低的含碳量,为了提高模具的耐磨性,这类钢在冷挤压成形后一般都进行渗碳和淬回火处理,表面硬度可达58~62HRC。 此类钢国外有专用钢种,如瑞典的8416、美国的P2和P4等。国内常采用工业纯铁(如DT1和DT2)、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢,以及国内最新研制的冷成形专用钢 0Cr4NiMoV(LJ)。现介绍两个典型钢种。 (一)0Cr4NiMoV(LJ)钢 1. 化学成分:表3-3是LJ钢的化学成分。 表3-3 LJ钢的化学成分(质量分数) (%) C Mn Si Cr Ni Mo V ≤0.08 <0.3 <0.2 3.6~4.2 0.3~0.7 0.2~0.6 0.08~0.15 该钢含碳量很低,因而塑性优异、变形抗力低。钢中主加元素为铬,辅加元素为镍、钼、钒等,合金元素的主要作用是提高淬透性和渗碳能力,增加渗碳层的硬度和耐磨性以及心部的强韧性。 2.工艺性能:LJ钢具有良好的锻造性能和热处理工艺性。 锻造工艺:加热温度1230℃,始锻温度1200℃,终锻温度900℃。 退火工艺:加热880℃,保温2h,随炉缓冷至(冷速约40℃/h)650℃后出炉空冷,退火硬度100~105HBS,可顺利地进行冷挤压成形。 固体渗碳工艺:加热930℃×(6~8)h,渗后在850~870℃油淬,再进行200~220℃×2h的低温回火,热处理后表面硬度58~60HRC,心部硬度为27~29HRC,热处理变形微小。LJ钢渗碳速度快,渗层深度比20钢深一倍。 3.实际应用:LJ钢冷成形性与工业纯铁相近,用冷挤压法成形的模具型腔轮廓清晰、光洁、精度高。LJ钢主要用来替代10、20钢及工业纯铁等冷挤压成形的精密塑料模。由于渗碳淬硬层较深,基体硬度高,不会出现型腔表面塌陷和内壁咬伤现象,使用效果良好。 (二)12CrNi3A钢 1.化学成分:12CrNi3A钢是传统的中淬透性合金渗碳钢,其成分见表3-4。该钢含碳量较低,加入镍、铬合金元素,以提高钢的淬透性和渗碳层的强韧性,尤其是镍,在产生固溶强化的同时,明显增加钢的塑韧性。与其它冷成形塑料模具钢相比,该钢的冷成形性属于中等。 表3-4 12CrNi3A钢的化学成分 (质量分数) (%) C Si Mn Cr Ni P、S 0.09~0.16 0.17~0.37 0.30~0.60 0.60~0.90 2.75~3.25 ≤0.025 2.工艺性能:锻造加热温度为1200℃,始锻温度1150℃,终锻温度大于850℃,锻后缓冷,锻后必须软化退火。 退火工艺:740~760℃加热,保温4~6h后以5~10℃/h的速度缓冷至600℃,再炉冷至室温,退火后的硬度<160HBS,适于冷挤压成形。 正火工艺:870~900℃加热并保温3~4h后空冷,正火后硬度≤229HBS,切削加工性良好。 12CrNi3A钢采用气体渗碳工艺时,加热温度为900~920℃保温6~7h,可获得0.9~1.0mm的渗碳层,渗碳后预冷至800~850℃直接油淬或空冷,淬火后表层硬度可达56~62HRC,心部硬度为250~380HBS,变形微小。 3. 实际应用: 12CrNi3A钢主要用于冷挤压成形的形状复杂的浅型腔塑料模具。也可用来制造大、中型切削加工成形的塑料模具,为了改善切削加工性,模坯须经正火处理, 二、淬硬型塑料模具用钢 (一)常用钢种及热处理 常用的淬硬型塑料模具钢有:碳素工具钢(如T7A、T8A)、低合金冷作模具钢(如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、7CrSiMnMoV钢)、Cr12型钢(如Cr12MoV钢)、高速钢(如W6Mo5Cr4V2钢)、基体钢和某些热作模具钢等。这些钢的最终热处理一般是淬火和低温回火(少数采用中温回火或高温回火),热处理后的硬度通常在45~50HRC以上。 (二)实际应用 碳素工具钢仅适于制造尺寸不大,受力较小,形状简单以及变形要求不高的塑料模;低合金冷作模具钢主要用于制造尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模;Cr12型钢适于制造要求高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模;W6Mo5Cr4V2钢适于制造要求强度高和耐磨性好的塑料模;热作模具钢适合于制造有较高强韧性和一定耐磨性的塑料模。 另外,GD钢也是近年新推广使用的一种淬硬型塑料模具钢。由于该钢强韧性高、淬透性和耐磨性好,淬火变形小,价格低,用此钢取代Cr12MoV钢或基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模,不仅降低了成本,而且提高了模具的使用寿命。 三、预硬型塑料模具用钢 所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理,并使之达到模具使用态硬度。这类钢的特点是在硬度30~40HRC的状态下可以直接进行成形车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等项加工,精加工后可直接交付使用,这就完全避免了热处理变形的影响,从而保证了模具的制造精度。 我国近年研制的预硬化型塑料模具钢,大多数是以中碳钢为基础,加入适量的铬、锰、镍、钼、钒等合金元素制成。为了解决在较高硬度下切削加工难度大的问题,通过向钢中加入硫、钙、铅、硒等元素,以改善切削加工性能,从而制得易切削预硬化钢。有些预硬化钢可以在模具加工成形后进行渗氮处理,在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高。下面介绍几种典型预硬化塑料模具钢。 (一)3Cr2Mo(P20)塑料模具钢 3Cr2Mo钢是引进的美国塑料模具钢常用钢号,也是GB1299-85《合金工具钢技术条件》中正式纳标的唯一一种塑料模具钢。 1.化学成分及相变点 化学成分见表3-5所示。 表3-5 3Cr2Mo钢的化学成分 (质量分数) (%) C Si Mn Cr Mo P、S 0.28~0.40 0.20~0.80 0.60~1.00 1.40~2.00 0.30~0.55 ≤0.030 相变点为Ac1770℃、Ac3825℃、Ar1640℃、Ar3760℃、Ms300℃、Mf120℃。 2.工艺性能 (1)锻造:加热温度1100~1150℃,始锻温度1050~1100℃,终锻温度≥850℃,锻后空冷。 (2)退火:加热温度850℃,保温2~4h,等温温度720℃,保温4~6h,炉冷至500℃,出炉空冷。 (3)淬火及回火:淬火加热温度860~870℃,油淬,540~580℃回火。预硬态硬度为30~35HRC。 (4)化学热处理:P20钢具有较好的淬透性及一定的韧性,可以进行渗碳,渗碳淬火后表面硬度可达65HRC,具有较高的热硬度及耐磨性。 3.力学性能 850℃淬火,550℃回火的P20钢室温力学性能见表3-6所示。 表3-6 P20钢室温力学性能 硬度HRC σb/Mpa σ0.2/MPa δ5(%) ψ(%) αk/(J/cm2) 30 1250 1140 14 58 11.5 4.实际应用 P20钢适宜制造电视机、大型收录机的外壳及洗衣机面板盖等大型塑料模具,其切削加工性能及抛光性能均显著优于45钢,在相同抛光条件下,表面粗糙度比45钢低1~3级。 如制造的"飞跃"牌14吋黑白电视机外壳塑料模具,已成型24万模次,模具仍完好无 损。还制造过18吋彩色电视机外壳塑料模具,大型收录机模具,电唱机盘罩模具,以及洗 衣机面板盖模具等。 (二)3Cr2NiMo(P4410)塑料模具钢 1.化学成分及相变点 3Cr2NiMo钢是3Cr2Mo钢的改进型,是在3Cr2Mo钢中添加了质量分数为0.8%~1.2%的镍,其化学成分见表3-7所示。国内试制的P4410钢实际成分,与瑞典生产的P20钢改进型718钢一致。 表3-7 P4410的化学成分(质量分数) (%) C Mn Si Cr Mo Ni P S 0.28~0.40 0.60~1.00 0.20~0.80 1.40~2.00 0.30~0.55 0.80~1.20 ≤0.020 ≤0.015 相变点Ac1725℃、Ac3810℃、Ms280℃。 2.生产工艺 碱性平炉粗炼→真空脱气、钢包喷粉精炼→水压机锻造→粗加工→超声波探伤→调质热处理→检验出厂。经此工艺生产出的钢材达到较高的洁净度,组织细密,镜面抛光性能好,表面粗糙度可达Ra0.05~0.025μm。 3.性能特点 经860℃淬火,650℃回火后,室温及高温力学性能见表3-8所示。 表3-8 P4410钢的力学性能 试验温度/℃ σb/MPa σs/MPa δ(%) ψ(%) αk/(J/cm2) HRC 室温 1120 1020 16 61 96 35 200 1006 882 13.6 56 - - 400 882 811 14.0 67 - - P4410钢在硬度值为32~36HRC范围内,具有良好的车、铣、磨等加工性能。 P4410钢也可采用火焰局部加热淬火,加热温度800~825℃,在空气中或用压缩空气冷却,局部表面硬度可达56~62HRC,可延长模具使用寿命。也可对模具进行表面镀铬,表面硬度可由370~420HV提高到1000HV,显著提高模具的耐磨性和耐蚀性。 P4410钢制造的模具,局部损坏后也可用补焊法修补,焊接质量良好,可以进行加工。 4.应用 P4410钢在预硬态(30~36HRC)使用,防止了热处理变形,适于制造大型、复杂、精密塑料模具。该钢也可采用渗氮、渗硼等化学热处理,处理后可获得更高表面硬度,适于制作高精密的塑料模具。 (三)8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)钢 8Cr2MnWMoVS属易切削精密塑料成形模具钢,是为适应精密塑料模和薄板无间隙精密冲裁模之急需而设计的,其成分设计采用了高碳多元少量合金化原则,以硫作为易切削元素。8Cr2S钢的化学成分及性能在第一章第二节已经介绍过,这里就使用方面再进一步介绍。 1.钢的特点 (1)热处理工艺简便,淬透性好:空冷淬硬直径φ100mm以上,空淬硬度为61.5~62HRC,热处理变形小。当860~900℃淬火,160~300℃回火时,轴向总变形率<0.09%,径向总变形率<0.15%。 (2)切削性能好:退火硬度为207~239HBS,切削加工时,可比一般工具钢缩短加工工时1/3以上。硬态40~45HRC时,用高速钢或硬质合金刀具进行车、铣、刨、镗、钻等加工,相当于碳钢调质态,硬度为30HRC左右的切削性能,远优于Cr12MoV钢退火态硬度为240HBS时的切削性能。 (3)镜面研磨抛光性好:采用相同的研磨加工,其表面粗糙度比一般合金工具钢低1~2级,最低表面粗糙度为Ra 0.1μm。 (4)表面处理性能好:渗氮性能良好,一般渗氮层深达0.2~0.3mm,渗硼附着力强。 2.应用 8Cr2S作为预硬钢适宜于制作各种类型的塑料模、胶木模、陶土瓷料模以及印制板的冲孔模。该钢种制作的模具配合精密度较其它合金工具钢高1~2个数量级,表面粗造度低1~2级,使用寿命普遍高2~3倍,有的高十几倍。 (四)5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)钢 5NiSCa属易切削高韧性塑料模具钢,在预硬态(35~45HRC)韧性和切削加工性良好;镜面抛光性能好,表面粗糙度低,可达Ra 0.2~0.1μm,使用过程中表面粗糙度保持能力强;花纹蚀刻性能好,清晰,逼真;淬透性好,可作型腔复杂、质量要求高的塑料模。该钢在高硬度下(50HRC以上),热处理变形小,韧性好,并具有较好的阻止裂纹扩展的能力。 1.化学成分及相变点 5NiSCa钢采用中碳加镍,其主要化学成分见表3-9。 表3-9 5NiSCa钢的化学成分(质量分数) (%) C Cr Ni Mn Mo V S Ca 0.57 0.89 1.03 1.19 0.52 0.26 0.028 0.0036 加热时相变点695~735℃,冷却时相变点378~305℃,Ms220℃。 2.工艺性能 (1)锻造:加热温度1100℃,始锻温度1070~1100℃,终锻温度850℃,锻后砂冷。 (2)球化退火:加热温度770℃,保温3h,等温温度660℃,保温7h,炉冷到550℃出炉空冷。退火硬度≤241HBS,加工性能良好。 (3)淬火:淬火温度880~900℃,小件取下限,大件取上限,油冷或260℃硝盐分级淬火。 3.力学性能 5NiSCa钢经880℃和900℃淬火后的力学性能,见表3-10所列。 表3-10 5NiSCa钢不同温度淬火及回火后的力学性能 淬火/℃ 回火/℃ σ0.2/Mpa σb/MPa σbc/MPa δ(%) ψ(%) αk/(J/cm2) HRC 880 575 1240.7 1274.0 1271.1 8.8 42.1 46.1 45.5 625 1240.7 1274.0 1271.1 8.8 42.1 46.1 39 650 1008.4 1045.7 1011.4 9.0 45.3 56.8 36 900 575 1364.2 1430.8 1442.6 7.9 39.6 42.1 47 625 1252.4 1291.6 1355.3 8.3 41.7 49 41.5 650 1061.3 1084.9 1110.3 10.5 47.0 66.6 37 4.生产应用 5NiSCa钢可用作型腔复杂、型腔质量要求高的注射模、压缩模、橡胶模,印制板冲孔模等效果显著。 (五)Y55CrNiMnMoV(SM1) SM1属易切削调质型预硬化塑料模具钢,预硬态交货,预硬硬度为35~40HRC。易切削效果明显、性能稳定、综合性能明显优于45钢,还具有耐蚀性较好和可渗氮等优点。 1.化学成分及相变点 Y55CrNiMnMoV钢的化学成分,见表3-11。 表3-11 SM1钢化学成分(质量分数) (%) C Mn S P Cr Ni Mo V Si 0.50~0.60 0.80~1.20 0.080~0.150 <0.030 0.80~1.20 1.00~1.50 0.20~0.50 0.10~0.30 <0.40 相变点 Ac1712℃、Ac3772℃、Ms290℃。 2.工艺性能 (1)锻造:锻造性能良好,锻造无特殊要求。 (2)软化处理:800℃加热、保温3h,680℃等温加热5h,硬度≤235HBS。 (3)淬火、回火:800~860℃加热油淬,600~650℃回火。 3.力学性能 经上述处理后,SM1的力学性能见表3-12所示。 表3-12 SM1钢的力学性能 σb/MPa σ0.2/Mpa δ5(%) ψ(%) αk/(J/cm2) 硬度HRC 1176 980 15 45 44 35 4.实际应用 Y55CrNiMnMoV钢生产工艺简便易行,性能优越稳定,使用寿命长。经电子、仪表、家电、玩具、日用五金等行业推广应用,效果显著。 四、时效硬化型塑料模具钢 此类钢的共同特点是含碳量低、合金度较高,经高温淬火(固溶处理)后,钢处于软化状态,组织为单一的过饱和固溶体。但是将此固溶体进行时效处理,即加热到某一较低温度并保温一段时间后,固溶体中就会析出细小弥散的金属化合物,从而造成钢的强化和硬化。并且,这一强化过程引起的尺寸、形状变化极小。因此,采用此类钢制造塑料模具时,可在固溶处理后进行模具的机械成形加工,然后通过时效处理,使模具获得使用状态的强度和硬度,这就有效地保证了模具最终尺寸和形状的精度。 此外,此类钢往往采用真空冶炼或电渣重熔,钢的纯净度高,所以镜面抛光性能和光蚀性能良好。这一类钢还可以通过镀铬、渗氮、离子束增强沉积等表面处理方法来提高耐磨性和耐蚀性。下面介绍几种时效硬化型塑料模具用钢。 (一)25CrNi3MoAl钢 25CrNi3MoAl属低镍无钴时效硬化钢,这是参考了国外同类钢的成分,并根据我国冶炼工业的特点及使用厂对性能的要求加以改进而研制的一种新型时效硬化钢,为我国时效硬化型精密塑料模具专用钢种填补了空白。 1.化学成分及相变点 25CrNi3MoAl钢的化学成分见表3-13。 表3-13 25CrNi3MoAl钢的化学成分(质量分数) (%) C Cr Ni Mo Al Si Mn S、P 0.2~0.3 1.2~1.8 3.0~4.0 0.2~0.4 1.0~1.6 0.2~0.5 0.5~0.8 ≤0.03 相变点Ac1740℃、Ac3780℃、Ms290℃。 2.力学性能 (1)硬度:25CrNi3MoAl钢经不同温度固溶及时效处理后的硬度分别见表3-14及表3-15。 表3-14 25CrNi3MoAl钢经不同温度固溶处理后的硬度 加热温度/℃(保温30min) 830 920 960 1000 硬度HRC 50 48.5 46.4 45.6 表3-15 25CrNi3MoAl钢时效处理后的硬度 时效温度/℃ 500 520 540 硬度HRC 35.5~38 39~41 39~42 (2)室温力学性能:25CrNi3MoAl钢经880℃固溶,680℃回火,540℃时效处理8h后的力学性能见表3-16。 表3-16 25CrNi3MoAl钢的室温力学性能 HRC σb/Mpa σs/MPa δ(%) ψ(%) αk①/(J/cm2) 39~42 1260~1350 1170~1200 13~16.8 55~59 45~52 ① αk 值为夏比U形试样冲击韧度值。 3.热处理工艺 (1)用作一般精密塑料模具:淬火加热温度880℃,空冷或水冷淬火,淬火硬度48~50HRC,再经680℃,4~6h高温回火,空冷或水冷,回火硬度22~23HRC,经机加工成形。再经时效处理,时效温度520~540℃,保温6~8h,空冷,时效硬度39~42HRC。再经研磨、抛光或光刻花纹后装配使用。时效变形率大约为-0.039%。 (2)用于高精密塑料模具:淬火加热温度880℃,再经680℃高温回火,其余工艺同上。但在高温回火后对模具进行粗加工和半精加工,再经650℃保温1h,消除加工后的残留内应力,然后再进行精加工。此后的时效、研磨、抛光等工艺仍同上。经此处理后时效变形率仅为-0.01%~-0.02%。 (3)用于对冲击韧度要求不高的塑料模具:对退火的锻坯直接经粗加工、精加工,进行520~540℃、6~8h的时效处理,再经研磨、抛光及装配使用。经此处理后,模具硬度40~43HRC,时效变形率≤0.05%。 (4)用作冷挤型腔工艺的塑料模具:模具锻坯经软化处理后,即对模具挤压面进行加工、研磨、抛光。然后对冷挤压模具型腔和模具外形进行修整,最后对模具进行真空时效处理或表面渗氮处理后再装配使用。 4.特点及应用 综上所述,25CrNi3MoAl钢有如下特点: (1)钢中含镍量低,价格远低于马氏体时效钢,也低于超低碳中合金时效钢。 (2)调质硬度为230~250HBS,常规切削加工和电加工性能良好。时效硬度为38~42HRC,时效处理及渗氮处理温度范围相当,且渗氮性能好,渗氮后表层硬度达1000HV以上,而心部硬度保持在38~42HRC。 (3)镜面研磨性好,表面粗糙度可在Ra 0.2~0.025μm,表面光刻浸蚀性好,光刻花纹清晰均匀。 (4)焊接修补性好,焊缝处可加工,时效后焊缝硬度和基体硬度相近。 25CrNi3MoAl钢可用以制作普通及高精密塑料模具,经十多家工厂试用,技术经济效益显著。 (二)18Ni类钢 这类钢属于低碳马氏体时效钢,其成分和力学性能见表3-17。 表3-17 18Ni类钢的化学成分和力学性能 18Ni钢 级别 化学成分(w,%) 热处理 工 艺 σs /MPa σb /MPa δ (%) ψ (%) 硬度 HRC Ni Co Mo Ti Al 140级 17.5~18.5 8~9 3.0~3.5 0.15~0.25 0.05~0.15 815℃±10℃固溶处理1h空冷,经480℃±10℃时效3h,空冷 1350~1450 1400~1550 14~16 65~70 46~48 170级 17~19 7.0~8.5 4.6~5.2 0.3~0.5 0.05~0.15 1700~1900 1750~1950 10~12 48~58 50~52 210级 18~19 8.0~9.5 4.6~5.2 0.55~0.80 0.05~0.15 2050~2100 2100~2150 12 60 53~55 马氏体时效钢碳质量分数极低(约0.03%),目的是改善钢的韧性。因这类钢的屈服强度有1400MPa,1700MPa,2100MPa三个级别,可分别简写为18Ni140级、18Ni170级和18Ni210级,也分别对应国外的18Ni250级、18Ni300级和18Ni350级。 18Ni马氏体时效钢中起时效硬化作用的合金元素是钛、铝、钴,钼。18Ni中加入大量的镍,主要作用是保证固溶体淬火后能获得单一的马氏体,其次Ni与Mo作用形成时效强化相Ni3Mo,镍的质量分数在10%以上,还能提高马氏体时效钢的断裂韧度。 18Ni类钢主要用在精密锻模及制造高精度、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的塑料模具。但因Ni、Co等贵重金属元素含量高,价格昂贵,尚难以广泛应用。 (三)06Ni6CrMoVTiAl(06Ni)钢 06Ni6CrMoVTiAl钢属低镍马氏体时效钢。该钢突出优点是热处理变形小,抛光性能好,固溶硬度低,切削加工性能好,具有良好的综合力学性能以及渗氮、焊接性能。因为合金含量低,其价格比18Ni型马氏体时效钢低得多。 1.化学成分及相变点 低碳马氏体时效钢的硬化机理是在马氏体基体中析出金属间化合物而产生硬化,这首先要求低含碳量,并含有时效硬化元素,以提高钢的时效硬度。06钢化学成分见表3-18所示。 表3-18 06Ni6CrMoVTiAl钢的化学成分(质量分数) (%) C Ni Cr Mo Ti Al V Mn Si P、S 0.06 5.5~6.5 1.3~1.6 0.9~1.2 0.9~1.3 0.6~0.9 0.08~0.16 ≤0.5 ≤0.6 ≤0.03 相变点Ac1705℃、Ac3836℃、Ar1425℃、Ar3525℃、Ms512℃、Mf395℃。 2.热加工工艺 (1)锻造:加热温度1100~1150℃,终锻温度≥850℃,锻后空冷。 (2)软化退火:可采用680℃高温回火处理达到软化目的。 (3)固溶处理:固溶是时效硬化钢必要的工序,通过固溶既可达到软化目的,又可以保证钢材在最终时效时具有硬化效应。固溶处理可以利用锻轧后快速冷却实现,也可以把钢材加热到固溶温度之后油冷或空冷实现。 固溶处理后,采用的冷却方式不同,对固溶及时效硬度影响很大。如820℃固溶后,空冷硬度为26~28HRC,油冷硬度为24~25HRC,水冷硬度为22~23HRC。固溶后冷速越快,硬度越低,但时效后硬度值却更高。 06钢的时效硬度比18Ni类高合金马氏体时效钢固溶硬度(28~32HRC)低,故而切削加工性能优于高合金马氏体时效钢。 推荐的固溶处理工艺:固溶温度800~880℃,保温1~2h,油冷。 (4)时效处理:推荐的时效工艺:时效温度500~540℃,时效时间4~8h,硬度为42~45HRC。 3.力学性能 测得的不同温度下06钢的力学性能见表3-19。 表3-19 06钢室温和高温力学性能 试验温度/℃ σb/Mpa σ0.2/MPa δ(%) ψ(%) αk/(J/cm2) 室温 1478 1422 9.3 37.2 3.4 100 - - - - 1503 200 1292 1262 11.2 54.2 36.8 300 1238 1197 10.5 53.3 41.7 400 1153 1128 13.7 56.5 51.9 由表3-19可见,随着试验温度的增加,虽然钢的强度有所下降,但塑性和韧性都迅速增加。在使用温度状态下,钢的韧性有较大增加。 4.实际应用 马氏体时效钢06Ni6CrMoVTiAl已分别应用在化工、仪表、轻工、电器、航空航天和国防工业部门,用以制作磁带盒、照像机、电传打字机等零件的塑料模具,均收到很好效果。 该钢制作的录音机磁带盒塑料模具寿命可达200万次以上,压制的产品质量可与进口模具压制的产品相媲美;制作收录机磁带盒塑料模具,其平均寿命达110万次以上。 (四)10Ni3CuAlMoS(PMS)镜面塑料模具钢 光学塑料镜片、透明塑料制品以及外观光洁、光亮、质量高的各种热塑性塑料壳体件成形模具,国外通常选用表面粗糙度低、光亮度高、变形小、精度高的镜面塑料模具钢制造。 镜面性能优异的塑模钢,除要求具有一定强度、硬度外,还要求冷热加工性能好,热处理变形小。特别是还要求钢的纯洁度高,以防在镜面出现针孔、桔皮、斑纹及锈蚀等缺陷。 PMS镜面塑料模具钢是一种新型的析出硬化型塑料模具钢,具有良好的冷热加工性能和综合力学性能,热处理工艺简便,变形小,淬透性高,适宜进行表面强化处理,在软化状态下可进行模具型腔的挤压成形。 1.化学成分及相变点 PMS钢的化学成分见表3-20,碳质量分数限制在0.2%以下,保证钢的热加工性能及热处理后的韧性,Ni、Al的加入是为了保证时效硬化后钢的硬度(40HRC左右)。 表3-20 PMS钢的化学成分(质量分数) (%) C Si Mn Ni Cu Al Mo P、S. 0.06~0.16 ≤0.35 1.4~1.7 2.8~3.4 0.8~1.2 0.7~1.1 0.2~0.5 ≤0.01 相变点Ac1675℃、Ac3821℃、Ar1382℃、Ar3517℃、Ms270℃。 2.工艺性能 (1)锻造:PMS钢有良好的锻造性能,锻造加热温度1120~1160℃,终锻温度≥850℃,锻后空冷或砂冷。 (2)固熔处理:固溶处理的目的是为了使合金元素在基体内充分溶解,使固溶体均匀化,并达到软化,便于切削加工。经840~850℃加热3h固溶处理,空冷后的硬度为28~30HRC。 (3)时效处理:钢的最终使用性能是通过回火时效处理而获得的,钢出现硬化峰值的温度约为510℃±10℃,时效后硬度为40~42HRC。 (4)变形率:PMS的变形率很小,收缩量<0.05%,总变形率径向为-0.11%~0.041%,轴向为-0.021%~0.026%,接近马氏体时效钢。 3.力学性能 PMS钢经840~850℃加热保温空冷固溶处理,再经510℃及530℃时效处理后的力学性能,见表3-21所示。 表3-21 PMS钢不同温度时效后的力学性能 钢 种 时效温度/℃ 硬度/HRC σb/MPa σs/MPa δ5(%) ψ(%) αk/(J/cm2) PMS钢(含S) 510 42.5 1303.5 1169.1 16 49.2 14.7~17.1 530 41.4 1292.7 1194.6 15 52.7 20.6 PMS钢(低S) 510 42.7 1331.9 1264.5 14.7 47.8 21.6 530 41.8 1252.5 1191.7 14.6 55.7 21.6 4.实际应用 PMS镜面塑料模具钢适于制造各种光学塑料镜片,高镜面、高透明度的注射模以及外观质量要求极高的光洁、光亮的各种家用电器塑料模。 例如电话机壳体模具,生产出的电话机塑料壳体制品外观质量达到国外同类产品的先进水平,模具使用寿命也明显提高。又如大型双卡收录机注射模,生产出的机壳外观质量高,原用45钢制造注射模,模具寿命15万模;而PMS钢制造的注射模,寿命达40万模。 PMS钢是含铝钢,其渗氮性能好,时效温度与渗氮温度相近,因而,可以在渗氮处理的同时进行时效处理。渗氮后模具表面硬度、耐磨性、抗咬合性均提高,可用于注射玻璃纤维增强塑料的精密成形模具。 PMS钢还具有良好的焊接性能,对损坏的模具可进行补焊修复。PMS钢还适于高精度型腔的冷挤压成形。 (五)Y20CrNi3AlMnMo(SM2)钢 1.化学成分及相变点 Y20CrNi3AlMnMo(SM2)属时效硬化型塑料模具钢,其化学成分见表3-22。 表3-22 SM2钢化学成分(质量分数) (%) C Mn S P Cr Ni Mo Al Si 0.17 ~0.23 0.80 ~1.20 0.080 ~0.150 <0.030 0.80 ~1.20 3.00 ~3.50 0.20 ~0.50 1.00 ~1.50 <0.40 相变点 Ac1710℃、Ac3795℃、Ms405℃。 2.工艺性能 (1)锻造:锻造性能良好,锻造无特殊要求。 (2)软化处理: 870~930℃加热,油冷,680~700℃高温回火2h,油冷,硬度≤30HRC。 (3)热处理工艺:870~930℃加热,油淬,680~700℃油冷,500~560℃时效。 3.力学性能 经上述处理后,SM2的力学性能见表3-23所示。 表3-23 SM2钢的力学性能 σb/MPa σ0.2/Mpa δ5(%) ψ(%) αk/(J/cm2) 硬度HRC 1176 980 15 45 54 35 4.实际应用 Y20CrNi3AlMnMo钢生产工艺简便易行,性能优越稳定,使用寿命长。经电子、仪表、家电、玩具、日用五金等行业推广应用,效果显著。 五、耐蚀塑料模具钢PCR 0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)钢属析出硬化不锈钢,硬度为32~35HRC时可进行切削加工。该钢再经460~480℃时效处理后,可获得较好的综合力学性能。 (一)PCR钢的化学成分及相变点 PCR钢的化学成分见表3-24。 表3-24 PCR钢的化学成分(质量分数) (%) C Mn Si Cr Ni Cu Nb S、P 其它 ≤0.07 <1.0 <1.0 15~17 3~5 2.5~3.5 0.2~0.4 ≤0.03 添加特殊元素 相变点: As580℃,Af723℃、Ms85℃、Mf300℃。 (二)力学性能 见表3-25。 表3-25 PCR钢时效处理后的力学性能 热处理规程 σb/Mpa σs/MPa σsc/MPa δ5(%) ψ(%) αk①/(J/cm2) HRC 950℃固溶460℃时效 1324 1211 - 13 55 50 42 1000℃固溶460℃时效 1334 1261 - 13 55 50 43 1050℃固溶460℃时效 1355 1273 1442 13 56 47 43 1100℃固溶460℃时效 1391 1298 - 15 45 41 45 1150℃固溶460℃时效 1428 1324 - 14 38 28 46 ① C形缺口冲击试样,R=12.7mm。 (三)工艺性能 1.锻造工艺:加热温度1180~1200℃,始锻温度1150~1100℃,终锻温度≥1000℃空冷或砂冷。 钢中含有元素铜,其压力加工性能与含铜量有很大关系。当铜质量分数wCu>4.5%时,锻造易出现开裂;当铜质量分数wCu≤3.5%时,其压力加工性能有很大改善。锻造时应充分热透,锻打时要轻锤快打,变形量小;然后可重锤,加大变形量。 2.固溶处理:固溶温度1050℃,空冷,硬度为32~35HRC,在此硬度下可以进行切削加工。 3.时效处理:在420~480℃时效,其强度和硬度可以达到最高峰值,但在440℃时冲击韧度最低,因此,推荐时效处理温度为460℃,时效后硬度为42~44HRC。 4.淬透性及淬火变形:PCR钢淬透性好,在φ100mm断面上硬度均匀分布。回火时效后总变形率:径向为-0.04%~-0.05%,轴向为-0.037%~-0.04%。 (四)实际应用 PCR钢适于制作含有氟、氯的塑料成形模具,具有良好的耐蚀性。 具体应用:如用于氟塑料或聚氯乙烯塑料成形模、氟塑料微波板、塑料门窗、各种车辆把套、氟氯塑料挤出机螺杆、料筒以及添加阻燃剂的塑料成形模,可作为17-4PH钢的代用材料。 聚三氟氯乙烯阀门盖模具,原用45钢或镀铬处理模具,使用寿命1000~4000件;用PCR钢,当使用6000件时仍与新模具一样,未发现任何锈蚀或磨损,模具寿命达10000~12000件。 四氟塑料微波板,原用45钢或表面镀铬模具,使用寿命仅2~3次;改用PCR钢后,模具使用300次,未发现任何锈蚀或磨损,表面光亮如镜。 六、其它塑料模具材料 (一)铜合金 用于塑料模材料的铜合金主要是铍青铜,如ZCuBe2、ZCuBe2.4等。一般采用铸造方法制模,不仅成本低,周期短,而且还可制出形状复杂的模具。铍青铜可通过固溶-时效强化,固溶后合金处于软化状态,塑性较好,便于机械加工。经时效处理后,合金的抗拉强度可达1100~1300MPa,硬度可达40~42HRC。铍青铜适用于制造吹塑模、注射模等,以及一些高导热性、高强度和高耐腐蚀性的塑料模。利用铍青铜铸造模具可以复制木纹和皮革纹,可以用样品复制人像或玩具等不规则的成型面。 (二)铝合金 铝合金的密度小,熔点低,加工性能和导热性都优于钢,其中铸造铝硅合金还具有优良的铸造性能,因此在有些场合可选用铸造铝合金来制造塑料模具,以缩短制模周期,降低制模成本。常用的铸造铝合金牌号有ZL101等,它适于制造要求高导热率,形状复杂和制造周期短的塑料模具。形变铝合金Lcq也是用于塑料模制造的铝合金之一,由于它的强度比ZL101高,可制作要求强度较高且有良好导热性的塑料模。 (三)锌合金 用于制作塑料模具的锌合金大多为Zn-4Al-3Cu共晶型合金,其主要成分见表3-26 表3-26 Zn-4Al-3Cu的化学成分 (质量分数) (%) Al Cu Mg Zn 3.9~4.5 2.8~3.5 0.03~0.06 约92 还含有少量Pb、Cd、Sn、Fe等杂质。用此合金通过铸造方法易于制出光洁而复杂的模具型腔,并可降低制模费用和缩短制模周期,锌合金的不足之处是高温强度较差,且合金易于老化,因此锌合金塑料模长期使用后易出现变形甚至开裂,这类锌合金适合制造注射模和吹塑模等。 用于塑料模具的锌合金还有铍锌合金和镍钛锌合金。铍锌合金有较高的硬度(150HBS),耐热性好,所制作的注射模的使用寿命可达几万至几十万件。镍钛锌合金由于镍和钛的加入可使强度、硬度提高,从而使模具寿命成倍增长。
第三节 塑料模具零件的热处理工艺 选用不同品种钢材作塑料模具,其化学成分和力学性能各不相同,因此制造工艺路线不同;同样,不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。 一、塑料模具的制造工艺路线 1.低碳钢及低碳合金钢制模具 例如,20,20Cr,20CrMnTi等钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。 2.高合金渗碳钢制模具 例如12CrNi3A,12CrNi4A钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。 3.调质钢制模具 例如,45,40Cr等钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。 4.碳素工具钢及合金工具钢制模具 例如T7A~T10A,CrWMn,9SiCr等钢的工艺路线为:下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。 5.预硬钢制模具 例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等钢。对于直接使用棒料加工的,因供货状态已进行了预硬化处理,可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的,其工艺路线为:下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理(34~42HRC)→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。 二、塑料模具的热处理特点 (一)渗碳钢塑料模的热处理特点 1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具,要选用渗碳钢来制造,并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。 2.对渗碳层的要求,一般渗碳层的厚度为0.8~1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3~1.5mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%~1.0%为佳。若采用碳、氮共渗,则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。 3.渗碳温度一般在900~920℃,复杂型腔的小型模具可取840~860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5~10h,具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜,即高温阶段(900~920℃)以快速将碳渗入零件表层为主;中温阶段(820~840℃)以增加渗碳层厚度为主,这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布,便于直接淬火。 4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同,渗碳后可分别采用:重新加热淬火;分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火(如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具);渗碳后空冷淬火(如高合金渗碳钢制造的大、中型模具)。 (二)淬硬钢塑料模的热处理 1.形状比较复杂的模具,在粗加工以后即进行热处理,然后进行精加工,才能保证热处理时变形最小,对于精密模具,变形应小于0.05%。 2.塑料模型腔表面要求十分严格,因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热,若采用普通箱式电阻炉加热,应在模腔面上涂保护剂,同时要控制加热速度,冷却时应选择比较缓和的冷却介质,控制冷却速度,以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳,也可采用预冷淬火的方式。 3.淬火后应及时回火,回火温度要高于模具的工作温度,回火时间应充分,长短视模具材料和断面尺寸而定,但至少要在40~60min以上。 (三)预硬钢塑料模的热处理 1.预硬钢是以预硬态供货的,一般不需热处理,但有时需进行改锻,改锻后的模坯必须进行热处理。 2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火,目的是消除锻造应力,获得均匀的球状珠光体组织,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。 3.预硬钢的预硬处理工艺简单,多数采用调质处理,调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好,淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺,供参考。 表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺 钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC 3Cr2Mo 830~840 油冷或160~180℃硝盐分级 580~650 28~36 5NiSCa 880~930 油冷 550~680 30~45 8Cr2MnWMoVS 860~900 油或空冷 550~620 42~48 P4410 830~860 油冷或硝盐分级 550~650 35~41 SM1 830~850 油冷 620~660 36~42 (四)时效硬化钢塑料模的热处理 1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理,即把钢加热到高温,使各种合金元素溶入奥氏体中,完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理,利用时效强化达到最后要求的力学性能。 2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行,加热时间分别可取:1min/mm、2~2.5min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度,锻造后可直接进行固溶淬火。 3.时效处理最好在真空炉中进行,若在箱式炉中进行,为防模腔表面氧化,炉内须通入保护气氛,或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑,在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间,否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28。 表3-28 部分时效硬化钢的热处理规范 钢 号 固溶处理工艺 时效处理工艺 时效硬度HRC 06Ni6CrMoVTiAl 800~850℃油冷 510~530℃×(6~8)h 43~48 PMS 800~850℃空冷 510~530℃×(3~5)h 41~43 25CrNi3MoAl 880℃水淬或空冷 520~540℃×(6~8)h 39~42 SM2 900℃×2h油冷+700℃×2h 510℃×10h 39~40 PCR 1050℃固溶空冷 460~480℃×4h 42~44 三、塑料模的表面处理 为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性,常对其进行适当的表面处理。 1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法,镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力,能长久保持金属光泽,在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV,因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性,在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。 2.渗氮具有处理温度低(一般为550~570℃),模具变形甚微和渗层硬度高(可达1000~1200HV)等优点,因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能,用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。 适于塑料模的表面处理方法还有:氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛,PVD、CVD法沉积硬质膜或超硬膜等。
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随着全球经济的发展,新的技术革命不断取得新的进展和突破,技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展,促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展,为了保持和加强产品在市场上的竞争力,产品的开发周期、生产周期越来越短,于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻。 一方面企业为追求规模效益,使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展;另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要,要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展,使得快速经济制模技术如虎添翼,应用范围不断扩大,类型不断增多,创造的经济效益和社会效益越来越显著。 一、快速经济制模技术类型 快速经济制模技术与传统的机械加工相比,具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求,是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术,概括起来,有以下几种类别。 2.1快速原型制造技术 快速原型制造技术简称RPM,是80年代后期发展起来的一种新型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品,并逐渐形成了新型产业。 RPM是电脑、激光、光学扫描、先进的计算机辅助加工(CAM)、数控(CNC)综合应用的高新技术。在成型概念上以平面离散、堆积为指导,在控制上以计算机和数控为基础,以最大柔性为总体目标。它摒弃了传统的机械加工方法,对制造业的变革是一个重大的突破,利用RPM技术可以直接或间接地快速制模,该技术已被汽车、航空、家电、船舶、医疗、模具等行业广泛应用。下面简述一下目前已经商业化的几种典型快速成型工艺。 2.1.1激光立体光刻技术(SLA) SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型,通过微机控制激光,按着确定的轨迹,对液态的光敏树脂进行逐层扫描,使被扫描区层层固化,连成一体,形成最终的三维实体,再经过有关的最终硬化打光等后处量,形成制件或模具。 激光立体光刻技术主要特点是可成型任意复杂形状,成型精度高,仿真性强,材料利用率高,性能可靠,性能价格比较高。适合产品外型评估、功能实验、快速制造电极和各种快速经济模具。但该技术所用的设备和光敏树脂价格昂贵,使其成本较高。 2.1.2叠层轮廓制造技术(LOM) LOM技术是通过计算机的三维模型,利用激光选择性地对其分层切片,将得到的各层截面轮廓层层粘结,最终叠加成三维实体产品。 其工艺特点是成型速度快,成型材料便宜、成本低,因无相变,故无热应力、收缩、膨胀、翘曲等,所以形状与尽寸精度稳定,但成型后废料块剥离较费事,特别是复杂件内部的废料剥离。该工艺适用于航空、汽车等和中体积较大制件的制作。 2.1.3激光粉末选区烧结成型技术(SLS) SLS技术是将计算机的三维模型通过分层软件将其分层,在计算机控制下,使激光束依据分层的切片截面信息对粉末逐层扫描,扫描到的粉末烧结固化(聚合、烧结、粘结、化学反应等),层层叠加,堆积成三维实体制件。 该技术最大特点是能同时用几种不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蜡、尼龙、ABS、铸造砂)制造一个零件。 2.1.4熔融沉积成型技术(FDM) FDM技术是由计算机控制可挤出熔融状态材料的喷嘴,根据CAD产品模型分层软件确定的几何信息,挤出半流动状态的热塑材料沉积固化成精确的实际制件薄层 ,自下而上层层堆积成一个三维实体,可直接做模具或产品。 2.1.5三维印刷成型技术(3D-P) 3D-P技术用微机控制一个连续喷墨印刷头,依据分层软件逐层选择性地在粉末层上沉积液体粘结材料,最终由顺序印刷的二维层堆积成一个三维实体,犹如不使用激光的快速制模技术。该技术主要应用在金属陶瓷复合材料的多孔陶瓷预成型件上,其目标是由CAD产品模型直接生产模具或功能性制作。 2.2表面成型制模技术 表面成型制模技术,主要是利用喷涂、电铸、化学腐蚀等新的工艺方法形成型腔表面及精细花纹的一种工艺技术,实际应用中包括以下几种类型。 2.2.1电弧喷涂成型制模技术 电弧喷涂成型技术的原理是:利用2根通电的金属丝之间产生电弧的热量将金属丝熔化,依靠高压气体将其充分雾化,并给予一定的动能,高速喷射在样模表面,层层镶嵌,形成一金属壳体,即型腔的内表面,再用充填基体材料(一般为金属粉粒与树脂的复合材料)加以支撑加固,提高其强度和刚性,连同金属模架组合成模具。 这种制模技术工艺简单、成本低,制造周期非常短,型腔表面的成型仅需几个小时,节省能源和金属材料,一般型腔表面仅2-3mm厚,仿真性极强,花纹精度可达到0.5μm。 目前该技术被广泛地用于飞机、汽车的内饰件模具、家电、家俱、制鞋、美术工艺品等表面形状复杂及花纹精细的各种聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU发泡及各类注射成型模具中。 2.2.2电铸成型技术 电铸成型技术的原理同电镀一样,是依样模(现成制品或按制品图纸制成的母模)为基准(阴极),置放在电铸液中(阳极),使电铸液中的金属离子还原后一层一层地沉积在样模上,形成金属壳体,将其剥离后,与样模接触的表面即为模具的型腔内表面。 该技术主要特点是节省材料、模具制造周期短,电铸层硬度可达40HRC,提高了耐磨性和寿命,粗糙度、尺寸精度与样模完全一致,适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模等模具型腔及电火花成型电极的制造。 2.2.3型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术 蚀刻技术是光学、化学、机加工综合应用的一种技术,它的基本原理是先把花纹图案制成胶片,再把胶片上的花纹图案复制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上,经过化学处理,模具型腔表面形成不被蚀刻部分的保护层,再根据模具材质,选择相应蚀刻工艺,将花纹图案蚀刻在模具内表面上。 该技术的主要特点是时间短、费用低,修补破损花纹图案可做到天衣无缝。 2.3浇铸成型制模技术浇铸成型制模技术的共同特点是依样件为基准,浇铸出凸、凹模,型腔表面不需要机械加工。实际制模中主要有以下几种类型。 2.3.1铋锡合金制模技术 铋锡合金快速制模技术是经样件为基准,以Bi-Sn(铋锡)二元共晶合金(熔点138℃,胀缩率万分之三)为材料,有精密铸造的方法同时铸出凸模、凹模、压边圈的一种技术。该技术的特点是制模成本低,合金可重复使用,制造周期短,尺寸精度高,形状、尺寸与样件完全相符,一次铸模寿命可达500-3000件,非常适合新产品开发、工艺验证、样品试制及中小批量和平。 2.3.2锌基合金制模技术 这是一种以样件(或样模)为基准,以熔点为380℃左右的锌基合金为材料,分别浇注凸、凹模,原则上型腔表面不进行机械加工的一种制模技术。该技术特点是制模成本低、周期短,适用于制作薄板大型拉伸模、冲裁模及塑料模。 2.3.3树脂复合成型模具技术 这是一种以样模(或工艺模型)为基准,以树脂或其复合材料为流体材料,先浇注出凸(凹)模,再依据凸(凹)模贴上蜡片(间隙层),浇注凸(凹)模。该技术成型的型腔表面不需机械加工。 该技术与CAD/CAM相结合,特点是模具尺寸精度高、制造周期短、成本低,是新产品试制、小批量生产工艺装备的新途径。适用于制作大型覆盖件拉伸模(也可局部镶钢)、真空吸塑、聚氨酯发泡成型模、陶瓷模、仿型靠模、铸造模等。 2.4.1冷挤压成型 利用铍铜合金的良好的导热性和稳定性,经固熔时效处理后,采用冷挤压制造模具凹模型腔。其特点是制造周期短,型腔精度高(IT7级),表面粗糙度Ra=0.025μm,强度高,寿命可达50万次,无环境污染。 2.4.2超塑成型制模技术 该技术是利用金属材料在细化晶粒、一定成型温度、低变形速率条件下,材料具有最佳超塑性时,将事先制作好的凸模,用较小的力便可挤压出凹模的一种快速经济制模技术。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。 2.5无模多点成形技术 无模多点快速成形技术是以CAD/CAM/CAT技术为主要手段,利用计算机控制高度可调基本体群形成上下成形面,代替传统模具对板料进行三维曲面成形的又一现代先进制造技术。此项技术可以随意改变变形路径与受力状态,提高材料的成形极限,可反复成形,以此消除材料内部的残余应力,实现无回弹成形。 2.6凯维朗(KEVRON)钢带冲裁落料制模技术 新型钢带冲裁落料制模技术是一种不同于一般具有凸、凹模结构的钢带模,它是由单刃钢带与特制垫板组成的新型快速经济制模技术。这种模具重量轻,一般只有200kg,加工精度为±0.35-0.50mm,可适合各种黑色和有色金属的0.5-0.65mm厚的板料加工。寿命可达到5-25万次,制造成本低。 2.7模具毛坯的快速制造技术—实型铸造 由于大量的模具是属于单件或小批量生产,模具毛坯的制造质量和周期及成本对最终的模具质量和周期及成本的影响是至关重要的。 现代模具毛坯已广泛地采用子实型铸造技术,所谓实型铸造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯—PS或聚甲基丙烯酸酯—PMMA)制作代替传统的木模或金属模,造型后不需取出模型,便可以浇铸,泡沫塑料模型的高温液体金属作用下,迅速燃烧气化而消失,金属液取代原来泡沫塑料模型所占有的位置,冷凝后形成铸件。实型铸造在实际应用中有下列几种情况。 2.7.1干砂实型铸造 即用55-100目的全干没有任何粘结剂的石英砂造型,用EPS或PMMA泡沫塑料制作的模型涂挂0.2-1mm厚透气性良好的耐火涂料层,以提高铸件表面光洁度,防止粘砂或塌箱。 2.7.2负压实型铸造 负压实型铸造又称V法造型。该技术是使用全干而无粘结剂的石英砂做型砂,用EPS或PMMA泡沫塑料做模型,在塑料薄膜的密封条件下,让整个铸型在负压条件下(真空度0.4-0.67MPa)进行液体金属浇铸,铸件凝固后解除负压即可得到表面光洁的铸件。 2.7.3树脂砂实型铸造 利用树脂砂做型砂,用EPS或PMMA泡沫塑料做模型,在常温、常压下进行液体金属浇铸而制取铸件。利用实型铸造的技术制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9级),加工余量小(一般在5mm左右),不需要拔模斜度,不需要制型芯与泥芯撑,节省金属材料,节省做木模型的木材,制造周期短,成本低。该技术适合大型、复杂、单件模具毛坯的生产。陶瓷型精铸、失蜡精铸等技术在提高模具毛坯精度、降低加工工时、缩短制造周期、降低成本等方面也显示出其特有的优越性。 2.8.1氮气弹簧在模具上的应用 氮气弹簧是一种新型弹性功能部件,用它代替弹簧、橡胶、聚氨酯或者气垫,它能够准确地提供压边力,在较小空间便可产生较大初始弹压力,不需预紧,在模具整个工作过程中弹压力基本恒定。弹压力大小及受力点位置可随时、准确、方便地调整,简化模具拉伸、压边、卸料等结构,简化模具设计,缩短制模周期,调试模具方便,缩短更换模具时间,提高生产效率。 2.8.2快速换模技术 由于产品品种的增多,使模具在生产中更换变得十分频繁,于是如何缩短冲压设备的停机时间,提高生产效率,快速换模技术受到了人们的关注。 目前发达工业国家的一些大公司换模速度达到了惊人的程度,是否具有快速换模技术已成为企业技术进步的一项标志。总的趋势就是减少模具在设备上安装、固定、调整的时间,这既要在设备结构设计上予以考虑,又要在模具的结构设计、标准化方面予以考虑,将机上的作业尽可能地放在机下做。 2.8.3冲压单元组合技术 冲压单元组合技术是将常规的冲模分解为一个个简单的单元冲模,根据工序件的要求,排列组合,在同一次冲程内完成多种冲压工序的新型工艺装备,工作时冲压单元不与冲床滑块联接,只需滑块打击即可完成冲压工作。单独使用时它就是1副完整模具。它可以用来加工板料或型材的冲孔、落料、切角、切槽、切断及浅拉伸等。具有组装快捷、使用方便、通用性强、经济性好等特点,特别适合多品种、中小批量生产。 2.8.5实型铸造冲模刃口镶块技术 这是一种用实型铸造的工艺方法制造冲模刃口的方法,即用合金钢铸件镶块代替锻造合金钢镶块。目前由于铸造工艺和热处理工艺不断完善和提高,铸造镶块的内在质量有了保证,故其应用范围在不断扩大。这项以铸代锻的新技术的突出特点是节省贵重模具钢材,简化模具制造工序,由于加工余量小,节省了大量机加工工时,缩短模具制造周期,降低模具成本。 2.8.6可加工塑料在模具制造中的应用 可加工塑料在发达的工业国家应用较普遍,特别是在汽车、飞机等制造业中,主要代替木材或金属制作汽车车身主模型、靠模、检具和铸造模型等。可加工塑料的主要特点是兼备木材和金属的优良加工性能,制作工艺简捷(可采用模塑、浇注、拼粘、雕塑等方法)、尺寸稳定性好、不变形、耐潮湿、耐腐蚀、易修复、易改型、重量轻、制作周期短、成本低。 二、结束语 快速经济制模技术种类很多,其所具有的特点、应用范围各不相同,本文仅能概括地做一些简单介绍,每种技术在具体应用和实施过程中尚有许多具体的工艺过程、工艺参数及其技术特性。 模具是基础工业之一,在全球化市场经济和各种高新技术的迅猛发展形势下,快速经济模具赋予了新的使命和全新的内涵,分类不断增加,快速经济制模材料向着多品种系列化迈进,工艺不断有新的创新和突破,与之配套设备相继问世,服务领域在不断地拓宽,创造的经济效益越来越显著。随着商品经济的发展,激烈的市场竞争,产品更新换代的加速,对快速经济制模技术在缩短周期、降低成本,提高精度和延长寿命方面的要求势必会越来越高。由于它能使企业赢得市场,创造显著的经济效益,越来越受到企业家的青睐和有关领导部门的极大关注与政策资金的支持。 各种快速经济制模技术在推广应用过程中也会不断完善成熟和发展。由于高新技术的发展,各种技术的复合与渗透,为适应生产中的不同需求,今后必定会形成一些新型、节约能源、节约材料的快速制模技术。
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1.老方法:也就是最基本的方法COPY SURFACE,这是一位台湾教授教材上讲得最多的一种方法;也是最土的方法!如果用此方法分一些复杂模具的话太麻烦了!
2.切割法:许多时候,当我们做好分型面后进行分模才发现,分不开并且出现了许多绿线线和红点点,这时我们可选择切割法,具体做法是:直接将分型面复制一个后往前模方向延伸到前模仁的厚度,封闭起来生成前模仁,而后做一实体为后模仁,用分模切掉前模部分,再用参考零件直接CUTOUT出后模仁型腔来;
3.当然针对2所出现的情况,也可采用精度修改法来解决,适当的调整一下精度,也可解决一些情况,还可在设计过程中调整模具精度和产品精度保持一致,(最好是在CONFIG)中直接就设置为产品精度和模具精度保持一致;
4.补洞法:在做型面时,不要去COPY SURFACE(推荐使用),直接将有破孔的地方做一些比较简单的曲面来堵住,有时曲面不太好做也可直接长出一块0.01mm厚的实体来,然后再一些比较简单的大分型面来就可分出来;
5.裙边法:对于大部分的壳体类产品,建议使用裙边来做分型面,这样不仅易分模而且往做出来的分型面比较漂亮;
6.产品中做分型面法:有的时候就是很奇怪的事,直接模具版块中做分型面分不出来的产品,换作到产品板块中去做分型面,然后到模具板块中去分模会比较容易分出,据小可了解有不少的高手就是用这个方法进行分模的;
7.体积块法:有时也可用直接做体积块的方法来完成,包括做成成品的体积块和先随意做成几个体积块后再进行体积块的分割与合并;
8.调包法:在某些时候,当用主分型面进行分模时会出现分不开的情况,但不要轻易放弃,试换一个分型面(如镶件.镶针或者滑块)来分一下也会出现惊喜的;
9.修改产品法:此法做法是针对于一些用第三方软件做图转换的图档和一些产品曲面质量较差的的产品较有用.可将产品上一些局部的地方做适当的修改,但要注意不能随意更改产品外观和功能部位.也可重新做一个PART来,利用数据共享插入原产品的实体表面,不足是在产品设变时模具文件不能再生变更;
10.黄牛法:这是没有办法的办法,但绝对可行,就是对于一些产品造型质量特差且模具结构简单的产品,与其想尽各种方法来寻找分模的***之招不如老老实实做他一回黄牛,对于各个模具零件直接利用产品上的曲面一个个地做出来,当然这样的东西的确让人讨厌,但一旦遇到而且你的计算机又不太好的情况下法还是可以给你带来方便的
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随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大,如:家用电器、仪器仪表,建筑器材,汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。
我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机身外壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切的关系。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。
1、模具的一般定义:在工业生产中,用各种压力机和装在压力机上的专用工具,通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品,这种专用工具统称为模具。
2、注塑过程说明:模具是一种生产塑料制品的工具。它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔。注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内,并在腔内冷却定型,然后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个注塑过程是循环进行的。
3、模具的一般分类:可分为塑胶模具及非塑胶模具: (1)非塑胶模具有:铸造模、锻造模、冲压模、压铸模等。 A.铸造模——水龙头、生铁平台 B.锻造模——汽车身 C.冲压模——计算机面板 D.压铸模——超合金,汽缸体 (2)塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为: A.注射成型模——电视机外壳、键盘按钮(应用最普遍) B.吹气模——饮料瓶 C.压缩成型模——电木开关、科学瓷碗碟 D.转移成型模——集成电路制品 E.挤压成型模——胶水管、塑胶袋 F.热成型模——透明成型包装外壳 G.旋转成型模——软胶洋娃娃玩具 ◆ 注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的,作为注射成型加工的主要工具之一的注塑模具,在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。 ◆注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的,基本分为: A 成型装置(凹模,凸模) B 定位装置(导柱,导套) C 固定装置(工字板,码模坑) D 冷却系统(运水孔) E 恒温系统(加热管,发热线) F 流道系统(唧咀孔,流道槽,流道孔) G 顶出系统(顶针,顶棍) 4、根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类: (1) 大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。 (2) 细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口系统。 (3) 热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本较高。 热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔,它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔,它适用于单腔多点入料或多腔模具. ◆热流道系统的优势 (1)无水口料,不需要后加工,使整个成型过程完全自动化,节省工作时间,提高工作效率。 (2)压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等, 避免了原料在浇道内的表面冷凝现象,注射压力损耗小。 (3)水口料重复使用会使塑料性能降解,而使用热流道系统没有水口料,可减少原材料的损耗,从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀,塑件应力小,密度均匀,在较小的注射压力下,较短的成型时间内,注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势,而且能用较小机型生产出较大产品。 (4)热喷嘴采用标准化、系列化设计,配有各种可供选择的喷嘴头,互换性好。独特设计加工的电加热圈,可达到加热温度均匀,使用寿命长。热流道系统配备热流道板、温控器等,设计精巧,种类多样,使用方便,质量稳定可靠。 ◆热流道系统应用的不足之处 (1)整体模具闭合高度加大,因加装热浇道板等,模具整体高度有所增加。 (2)热辐射难以控制,热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗,是一个需要解决的重大课题。 (3)存在热膨胀,热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。 (4)模具制造成本增加,热浇道系统标准配件价格较高,影响热浇道模具的普及。
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(1)选择模具钢时什么是最重要的和最具有决定性意义的因素? 成形方法-可从两种基本材料类型中选择。 A)热加工工具钢,它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。 B)冷加工工具钢,它用于下料和剪切、冷成形、冷挤压、冷锻和粉末加压成形。 塑料-一些塑料会产生腐蚀性副产品,例如PVC塑料。长时间的停工引起的冷凝、腐蚀性气体、酸、冷却/加热、水或储存条件等因素也会产生腐蚀。在这些情况下,推荐使用不锈钢材料的模具钢。 模具尺寸-大尺寸模具常常使用预硬钢。整体淬硬钢常常用于小尺寸模具。 模具使用次数-长期使用(>1000000次)的模具应使用高硬度钢,其硬度为48-65HRC。中等长时间使用(100000到1000000次)今日焦点: 的模具应使用预硬钢,其硬度为30-45HRC。短时间使用(<100000次)的模具应使用软钢,其硬度为160-250HB。 表面粗糙度-许多塑料模具制造商对好的表面粗糙度感兴趣。当添加硫改善金属切削性能时,表面质量会因此下降。硫含量高的钢也变得更脆。
(2)影响材料可切削性的首要因素是什么? 钢的化学成分很重要。钢的合金成分越高,就越难加工。当碳含量增加时,金属切削性能就下降。 钢的结构对金属切削性能也非常重要。不同的结构包括:锻造的、铸造的、挤压的、轧制的和已切削加工过的。锻件和铸件有非常难于加工的表面。 硬度是影响金属切削性能的一个重要因素。一般规律是钢越硬,就越难加工。高速钢(HSS)可用于加工硬度最高为330-400HB的材料;高速钢+钛化氮(TiN)涂层,可加工硬度最高为45HRC的材料;而对于硬度为65-70HRC的材料,则必须使用硬质合金、陶瓷、金属陶瓷和立方氮化硼(CBN)。 非金属参杂一般对刀具寿命有不良影响。例如Al2O3(氧化铝),它是纯陶瓷,有很强的磨蚀性。 最后一个是残余应力,它能引起金属切削性能问题。常常推荐在粗加工后进行应力释放工序。
(3)模具制造的生产成本由哪些部分组成? 粗略地说,成本的分布情况如下: 切削65% 工件材料20% 热处理5% 装配/调整10% 这也非常清楚地表明了良好的金属切削性能和优良的总体切削解决方案对模具的经济生产的重要性。
(4)铸铁的切削特性是什么? 一般来说,它是: 铸铁的硬度和强度越高,金属切削性能越低,从刀片和刀具可预期的寿命越低。用于金属切削生产的铸铁其大部分类型的金属切削性能一般都很好。金属切削性能与结构有关,较硬的珠光体铸铁其加工难度也较大。片状石墨铸铁和可锻铸铁有优良的切削属性,而球墨铸铁相当不好。 加工铸铁时遇到的主要磨损类型为:磨蚀、粘结和扩散磨损。磨蚀主要由碳化物、沙粒参杂物和硬的铸造表皮产生。有积屑瘤的粘结磨损在低的切削温度和切削速度条件下发生。铸铁的铁素体部分最容易焊接到刀片上,但这可用提高切削速度和温度来克服。 在另一方面,扩散磨损与温度有关,在高切削速度时产生,特别是使用高强度铸铁牌号时。这些牌号有很高的抗变型能力,导致了高温。这种磨损与铸铁和刀具之间的作用有关,这就使得一些铸铁需用陶瓷或立方氮化硼(CBN)刀具在高速下加工,以获得良好的刀具寿命和表面质量。 一般对加工铸铁所要求的典型刀具属性为:高热硬度和化学稳定性,但也与工序、工件和切削条件有关;要求切削刃有韧性、耐热疲劳磨损和刃口强度。切削铸铁的满意程度取决于切削刃的磨损如何发展:快速变钝意味着产生热裂纹和缺口而使切削刃过早断裂、工件破损、表面质量差、过大的波纹度等。正常的后刀面磨损、保持平衡和锋利的切削刃正是一般需要努力做到的。
(5)什么是模具制造中主要的、共同的加工工序? 切削过程至少应分为3个工序类型: 粗加工、半精加工和精加工,有时甚至还有超精加工(大部分是高速切削应用)。残余量铣削当然是在半精加工工序后为精加工而准备的。在每一个工序中都应努力做到为下一个工序留下均匀分布的余量,这一点非常重要。如果刀具路径的方向和工作负载很少有快速的变化,刀具的寿命就可能延长,并更加可预测。如果可能,就应在专用机床上进行精加工工序。这会在更短的调试和装配时间内提高模具的几何精度和质量。
(6)在这些不同的工序中应主要使用何种刀具? 粗加工工序:圆刀片铣刀、球头立铣刀及大刀尖圆弧半径的立铣刀。 半精加工工序:圆刀片铣刀(直径范围为10-25mm的圆刀片铣刀),球头立铣刀。 精加工工序:圆刀片铣刀、球头立铣刀。 残余量铣削工序:圆刀片铣刀、球头立铣刀、直立铣刀。 通过选择专门的刀具尺寸、槽形和牌号组合,以及切削参数和合适的铣削策略,来优化切削工艺,这非常重要。 关于可使用的高生产率刀具,见模具制造用样本C-1102:1
(7)在切削工艺中有没有一个最重要的因素? 切削过程中一个最重要的目标是在每一个工序中为每一种刀具创建均匀分布的加工余量。这就是说,必须使用不同直径的刀具(从大到小),特别是在粗加工和半精加工工序中。任何时候主要的标准应是在每个工序中与模具的最终形状尽可能地相近。 为每一种刀具提供均匀分布的加工余量保证了恒定而高的生产率和安全的切削过程。当ap/ae(轴向切削深度/径向切削深度)不变时,切削速度和进给率也可恒定地保持在较高水平上。这样,切削刃上的机械作用和工作负载变化就小,因此产生的热量和疲劳也少,从而提高了刀具寿命。如果后面的工序是一些半精加工工序,特别是所有精加工工序,就可进行无人加工或部分无人加工。恒定的材料加工余量也是高速切削应用的基本标准。 恒定的加工余量的另一个有利的效应是对机床——导轨、球丝杠和主轴轴承的不利影响小。 (8)为什么最经常将圆刀片铣刀作为模具粗加工刀具的首选? 如果使用方肩铣刀进行型腔的粗铣削,在半精加工中就要去除大量的台阶状切削余量。这将使切削力发生变化,使刀具弯曲。其结果是给精加工留下不均匀的加工余量,从而影响模具的几何精度。如果使用刀尖强度较弱的方肩铣刀(带三角形刀片),就会产生不可预测的切削效应。三角形或菱形刀片还会产生更大的径向切削力,并且由于刀片切削刃的数量较少,所以他们是经济性较差的粗加工刀具。 另一方面,圆刀片可在各种材料中和各个方向上进行铣削,如果使用它,在相邻刀路之间过渡较平滑,也可以为半精加工留下较小的和较均匀的加工余量。圆刀片的特性之一是他们产生的切屑厚度是可变的。这就使它们可使用比大多数其它刀片更高的进给率。 圆刀片的主偏角从几乎为零(非常浅的切削)改变到90度,切削作用非常平稳。在切削的最大深度处,主偏角为45度,当沿带外圆的直壁仿形切削时,主偏角为90度。这也说明了为什么圆刀片刀具的强度大——切削负载是逐渐增大的。粗加工和半粗加工应该总将圆刀片铣刀,如CoroMill200(见模具制造样本C-1102:1)作为首选。在5轴切削中,圆刀片非常适合,特别是它没有任何限制。 通过使用良好的编程,圆刀片铣刀在很大程度上可代替球头立铣刀。跳动量小的圆刀片与精磨的的、正前角和轻切削槽形相结合,也可以用于半精加工和一些精加工工序。
(9)什么是有效切削速度(ve)和为什么它对高生产率效直径上的有效切削速度的基本计算总是非常重要。由于台面进给量取决于一定切削速度下的转速,如果未计算有效速度,台面进给量就会计算错误。 如果在计算切削速度时使用刀具的名义直径值(Dc),当切削深度浅时,有效或实际切削速度要比计算速度低得多。如圆刀片CoroMill200刀具(特别是在小直径范围)、球头立铣刀、大刀尖圆弧半径立铣刀和CoroMill390立铣刀之类的刀具(这些刀具请参见山特维克可乐满的模具制造样本C-1102:1)。由此,计算得到的进给率也低得多,这严重降低了生产率。更重要的是,刀具的切削条件低于它的能力和推荐应用范围。 当进行3D切削时,切削时的直径在变化,它与模具的几何形状有关。此问题的一个解决方案是定义模具的陡壁区域和几何形状浅的零件区域。如果对每个区域编制专门的CAM程序和切削参数,就可以达到良好的折中和结果。
(10)对于成功的淬硬模具钢铣削来说,重要的应用参数有哪些? 使用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时,一个需遵守的主要因素是采用浅切削。切削深度应不超过0.2/0.2mm(ap/ae:轴向切削深度/径向切削深度)。这是为了避免刀柄/切削刀具的过大弯曲和保持所加工模具拥有小的公差和高精度。 选择刚性很好的夹紧系统和刀具也非常重要。当使用整体硬质合金刀具时,采用有最大核心直径(最大抗弯刚性)的刀具非常重要。一条经验法则是,如果将刀具的直径提高20%,例如从10mm提高到12mm,刀具的弯曲将减小50%。也可以说,如果将刀具悬伸/伸出部分缩短20%,刀具的弯曲将减小50%。大直径和锥度的刀柄进一步提高了刚度。当使用可转位刀片的球头立铣刀(见模具制造样本C-1102:1)时,如果刀柄用整体硬质合金制造,抗弯刚性可以提高3-4倍。 当用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时,选择专用槽形和牌号也非常重要。选择像TiAlN这样有高热硬度的涂层也非常重要。
(11)什么时候应采用顺铣,什么时候应采用逆铣? 主要建议是:尽可能多使用顺铣。 当切削刃刚进行切削时,在顺铣中,切屑厚度可达到其最大值。而在逆铣中,为最小值。一般来说,在逆铣中刀具寿命比在顺铣中短,这是因为在逆铣中产生的热量比在顺铣中明显地高。在逆铣中当切屑厚度从零增加到最大时,由于切削刃受到的摩擦比在顺铣中强,因此会产生更多的热量。逆铣中径向力也明显高,这对主轴轴承有不利影响。 在顺铣中,切削刃主要受到的是压缩应力,这与逆铣中产生的拉力相比,对硬质合金刀片或整体硬质合金刀具的影响有利得多。当然也有例外。当使用整体硬质合金立铣刀(见模具样本C-1102:1中的刀具)进行侧铣(精加工)时,特别是在淬硬材料中,逆铣是首选。这更容易获得更小公差的壁直线度和更好的90度角。不同轴向走刀之间如果有不重合的话,接刀痕也非常小。这主要是因为切削力的方向。如果在切削中使用非常锋利的切削刃,切削力便趋向将刀“拉”向材料。可以使用逆铣的另一个例子是,使用老式手动铣床进行铣削,老式铣床的丝杠有较大的间隙。逆铣产生消除间隙的切削力,使铣削动作更平稳。
(12)仿形铣削还是等高线切削? 在型腔铣削中,保证顺铣刀具路径成功的最好方法是采用等高线铣削路径。铣刀(例如球头立铣刀,见模具制造样本C-1102:1)外圆沿等高线铣削常常得到高生产率,这是因为在较大的刀具直径上,有更多的齿在切削。如果机床主轴的转速受到限制,等高线铣削将帮助保持切削速度和进给率。采用这种刀具路径,工作负载和方向的变化也小。在高速铣应用和淬硬材料加工中,这特别重要。这是因为如果切削速度和进给量高的话,切削刃和切削过程便更容易受到工作负载和方向改变的不利影响,工作负载和方向的变化会引起切削力和刀具弯曲的变化。应尽可能避免沿陡壁的仿形铣削。下仿形铣削时,低切削速度下的切屑厚度大。在球头刀中央,还有刃口崩碎的危险。如果控制差,或机床无预读功能,就不能足够快地减速,最容易在中央发生刃口崩碎的危险。沿陡壁的上仿形铣削对切削过程较好一些,这是因为在有利的切屑速度下,切屑厚度为其最大值。 为了得到最长的刀具寿命,在铣削过程中应使切削刃尽可能长时间地保持连续切削。如果刀具进入和退出太频繁,刀具寿命会明显缩短。这会使切削刃上的热应力和热疲劳加剧。在切削区域有均匀和高的温度比有大的波动对现代硬质合金刀具更有利。仿形铣削路径常常是逆铣和顺铣的混合(之字形),这意味切削中会频繁地吃刀和退刀。这种刀具路径对模具质量也有不好的影响。每次吃刀意味刀具弯曲,在表面上便有抬起的标记。当刀具退出时,切削力和刀具的弯曲减小,在退出部分会有轻微的材料“过切削”。
(13)为什么有的铣刀上必须有不同的齿距? 铣刀是多切削刃刀具,齿数(z)是可改变的,有一些因素可以帮助确定用于不同加工类型的齿距或齿数。材料、工件尺寸、总体稳定性、悬伸尺寸、表面质量要求和可用功率就是与加工有关的因素。与刀具有关的因素包括足够的每齿进给量、至少同时有两个齿在切削以及刀具的切屑容量,这些仅是其中的一小部分。 铣刀的齿距(u)是刀片切削刃上的点到下一个切削刃上同一个点的距离。铣刀分为疏、密和超密齿距铣刀,大部分可乐满铣刀都有这3个选项,见模具制造样本C-1102:1。密齿距是指有较多的齿和适当的容屑空间,可以以高金属去除率切削。一般用于铸铁和钢的中等负载铣削。密齿距是通用铣刀的首选,推荐用于混合生产。 疏齿距是指在铣刀圆周上有较少的齿和有大的容屑空间。疏齿距常常用于钢的粗加工到精加工,在钢加工中振动对加工结果影响很大。疏齿距是真正有效的问题解决方案,它是长悬伸铣削、低功率机床或其它必须减小切削力应用的首选。 超密齿距刀具的容屑空间非常小,可以使用较高的工作台进给。这些刀具适合于间断的铸铁表面的切削、铸铁粗加工和钢的小余量切削,例如侧铣。它们也适合于必须保持低切削速度的应用。铣刀还可以有均匀的或不等的齿距。后者是指刀具上齿的间隔不相等,这也是解决振动问题的有效方法。 当存在振动问题时,推荐尽可能采用疏齿不等齿距铣刀。由于刀片少,振动加剧的可能性就小。小的刀具直径也可改善这种情况。应使用能很好适应的槽形和牌号的组合——锋利的切削刃和韧性好的牌号组合。
(14)为了获得最佳性能,铣刀应怎样定位? 切削长度会受到铣刀位置的影响。刀具寿命常常与切削刃必须承担的切削长度有关。定位于工件中央的铣刀其切削长度短,如果使铣刀在任一方向偏离中心线,切削的弧就长。要记住,切削力是如何作用的,必须达到一个折中。在刀具定位于工件的中央的情况下,当刀片切削刃进入或退出切削时,径向切削力的方向就随之改变。机床主轴的间隙也使振动加剧,导致刀片振动。 通过使刀具偏离中央,就会得到恒定的和有利的切削力方向。悬伸越长,克服所有可能的振动也就越重要。
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一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具,它主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模,由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。
每一种塑胶材料都有一个模具温度的要求,有的塑胶材料要求的模具温度比较高,才能打出合格的产品,所以需要接油温来提高模具的温度。每种塑胶都有他本身的一个熔化温度,这是塑胶都具有的一个物理特性。
从注塑机里射出的高温塑胶料遇到相对较冷的模具型腔壁,是很快会凝结的,在相同的注塑压力下,可能就会导致材料注不满行腔的情况,这时是需要用油温(而接水的温度最高也就100度)来提高模具温度以提高注射速度,减少注射压力,改善其胶料的流动性,减少模具与塑胶料之间的温度差,从而有效的保持模具温度的均匀(降低了模具温度变化的剧烈程度,从而起到延长模具寿命的目的。
接油温还可减少产品的注塑应力,因而避免产品的翘曲,变形等情况,还可提高产品的表面质量.
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