注塑成型長(zhǎng)纖維增強(qiáng)塑料LFRT需求留意哪些問(wèn)題?
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFRT)正在被用于高機(jī)械功能的注塑成型運(yùn)用。盡管LFRT技能能夠供給杰出的強(qiáng)度、剛度和沖擊功能,但這種資料的加工辦法關(guān)于確認(rèn)最后部件能達(dá)到怎樣的功能起著重要的作用。
為了成功地成型LFRT,對(duì)它們一些獨(dú)有的特色進(jìn)行了解十分必要。了解LFRT與慣例增強(qiáng)熱塑性塑料之間的差異推動(dòng)了設(shè)備、規(guī)劃和加工技能的開(kāi)展,以發(fā)揮LFRT的最大價(jià)值和潛力。
LFRT和傳統(tǒng)短切、短玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合物的差異在于纖維的長(zhǎng)度。在LFRT中,纖維的長(zhǎng)度和粒料的長(zhǎng)度相同。這是由于大多數(shù)LFRT是經(jīng)過(guò)拉擠成型工藝而不是剪切型配混來(lái)生產(chǎn)的。
在LFRT制作中,玻璃纖維無(wú)捻粗紗的接連絲束先被拉入一個(gè)模頭中進(jìn)行涂層和浸漬樹(shù)脂,從模頭出來(lái)后,這種接連的增強(qiáng)塑料條被短切或造粒,一般切至10~12mm的長(zhǎng)度。相比之下,傳統(tǒng)的短玻纖復(fù)合物只包含長(zhǎng)3~4mm的短切纖維,在剪切型擠出機(jī)中其長(zhǎng)度會(huì)進(jìn)一步削減至一般2mm不到。
LFRT粒料中的纖維長(zhǎng)度有助于改善LFRT的機(jī)械功能——抗沖擊性或韌性增加,一起堅(jiān)持剛度。只需纖維在成型進(jìn)程中堅(jiān)持長(zhǎng)度,它們就會(huì)構(gòu)成一個(gè)“內(nèi)部骨架”,供給超高的機(jī)械功能。但是,一個(gè)糟糕的成型進(jìn)程會(huì)把長(zhǎng)纖維產(chǎn)品變成短纖維資料。假如纖維的長(zhǎng)度在成型進(jìn)程中受到損害,則不或許取得所需求的功能水平。
為了在LFRT成型進(jìn)程中堅(jiān)持纖維的長(zhǎng)度,有三個(gè)重要方面需求考慮:注塑機(jī)、部件和模具規(guī)劃以及加工條件。
一、設(shè)備留意事項(xiàng)
經(jīng)常被問(wèn)到的一個(gè)有關(guān)LFRT加工的問(wèn)題是:我們是否有或許運(yùn)用現(xiàn)有的注塑設(shè)備來(lái)成型這些資料。在絕大多數(shù)的狀況下,用于成型短纖維復(fù)合物的設(shè)備也可用于成型LFRT。盡管典型的短纖維成型設(shè)備關(guān)于大多數(shù)的LFRT部件和產(chǎn)品是滿足要求的,但對(duì)設(shè)備做一些改造能夠更好協(xié)助堅(jiān)持纖維的長(zhǎng)度。
一根具有典型“進(jìn)料—緊縮—計(jì)量”段的通用螺桿十分適用于該進(jìn)程,而且經(jīng)過(guò)下降計(jì)量段的緊縮比能夠削減纖維損壞性的剪切。大約為2:1的計(jì)量段緊縮比關(guān)于LFRT產(chǎn)品是最佳的。用特殊金屬合金制作螺桿、機(jī)筒和其他部件沒(méi)有必要,因?yàn)長(zhǎng)FRT的磨損沒(méi)有傳統(tǒng)的短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料大。
另一件或許從規(guī)劃審查中獲益的設(shè)備是噴嘴尖梢。一些熱塑性資料用一種反向錐形噴嘴尖梢加工更容易,它能夠在資料注入到模具型腔中時(shí)構(gòu)成一種高度剪切。但是這種噴嘴尖梢會(huì)顯著下降長(zhǎng)纖維復(fù)合資料的纖維長(zhǎng)度。因而推薦運(yùn)用一種100%“自在活動(dòng)”規(guī)劃的槽形噴嘴尖梢/閥組件,它使長(zhǎng)纖維容易經(jīng)過(guò)噴嘴進(jìn)入部件中。
此外,噴嘴和澆口孔的直徑應(yīng)該有5.5mm(0.250in)或以上的寬松尺度,并且沒(méi)有尖利的邊際。重要的是要了解物料怎么流過(guò)注塑設(shè)備,并確認(rèn)剪切會(huì)使纖維破碎的當(dāng)?shù)亍?/div>
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圖:選用“100%自在活動(dòng)”規(guī)劃的三件式螺桿尖梢和環(huán)形閥,可最大限度地削減長(zhǎng)纖維的開(kāi)裂
二、部件與模具規(guī)劃
好的部件和模具規(guī)劃對(duì)堅(jiān)持LFRT的纖維長(zhǎng)度也大有裨益。消除部分邊際(包含肋線、凸臺(tái)和其他特征)周圍的尖角,可防止成型部件中不必要的應(yīng)力,并削減纖維磨損。
部件應(yīng)選用壁厚均勻一起的標(biāo)稱壁規(guī)劃。壁厚上較大的改變會(huì)導(dǎo)致部件中不一起的填充和不需求的纖維取向。在有必要較厚或較薄的當(dāng)?shù)?,要防止壁厚的忽然改變,以防止?gòu)成或許損壞纖維的高剪切區(qū)域,并成為應(yīng)力會(huì)集的源頭。一般試著把澆口開(kāi)在較厚的壁中,并流向薄的部分,使填充末端堅(jiān)持在薄的部分。
通用的好的塑料規(guī)劃原則主張,堅(jiān)持壁厚低于4mm(0.160in)將促進(jìn)杰出均勻的活動(dòng)并削減洼陷和空地的或許性。關(guān)于LFRT復(fù)合物,最佳的壁厚一般為3mm(0.120in)左右,最小的厚度為2mm(0.080in)。壁厚小于2mm時(shí),資料在進(jìn)入模具后其纖維開(kāi)裂的概率增加。
部件只是規(guī)劃中的一個(gè)方面,考慮資料怎么進(jìn)入模具也很重要。當(dāng)流道和澆口引導(dǎo)物料進(jìn)入型腔時(shí),假如沒(méi)有正確的規(guī)劃,很多的纖維損壞會(huì)發(fā)生在這些區(qū)域中。
當(dāng)規(guī)劃一個(gè)成型LFRT復(fù)合物的模具時(shí),全圓角的流道是最佳的,它的最小直徑為5.5mm(0.250in)。除了全圓角流道,任何其他方式的流道都會(huì)有尖角,它們?cè)诔尚瓦M(jìn)程中會(huì)增加應(yīng)力而損壞玻璃纖維的增強(qiáng)效果。具有開(kāi)放澆道的熱流道系統(tǒng)是能夠接受的。
澆口的最小厚度應(yīng)該有2mm(0.080in)。假如或許的話,沿著一條不阻止物料流入型腔的邊際定位澆口。部件表面的澆口將需求進(jìn)行90°的滾動(dòng),以防止引發(fā)纖維開(kāi)裂而下降機(jī)械功能。
最后,要留意的熔合線的方位,并知道它們?cè)趺从绊懖考\(yùn)用時(shí)接受載荷(或應(yīng)力)的區(qū)域。應(yīng)經(jīng)過(guò)澆口的合理布局將熔合線移至應(yīng)力水平估計(jì)較低的區(qū)域。
計(jì)算機(jī)充模剖析能夠協(xié)助確認(rèn)這些熔合線將定位的當(dāng)?shù)?。結(jié)構(gòu)有限元剖析(FEA)能夠用來(lái)對(duì)比高應(yīng)力的方位和在充模剖析中確認(rèn)的集合線方位。
應(yīng)該指出的是,這些部件和模具規(guī)劃僅僅是主張。有很多部件的比如,它們具有薄壁、壁厚改變和精致或精細(xì)特征,運(yùn)用LFRT復(fù)合物完成了杰出的功能。但是,違背這些主張?jiān)竭h(yuǎn),就要花更多的時(shí)間和精力來(lái)確保完成長(zhǎng)纖維技能的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。
三、加工條件
加工條件是LFRT成功的要害。只需選用了正確的加工條件,就有或許運(yùn)用通用注塑機(jī)和正確規(guī)劃的模具制備好的LFRT部件。換句話說(shuō),即使有適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和模具規(guī)劃,假如選用較差的加工條件,纖維長(zhǎng)度也或許會(huì)受損。這就需求了解纖維在成型進(jìn)程時(shí)將會(huì)遇到的狀況,并且確認(rèn)會(huì)引起纖維過(guò)度剪切的區(qū)域。
首先,要監(jiān)控背壓。高背壓引入對(duì)物料發(fā)生的巨大剪切力,將會(huì)下降纖維長(zhǎng)度。考慮從零背壓開(kāi)始并且僅使它增加至使螺桿在喂料進(jìn)程中均勻退回,選用1.5~2.5bar(20~50psi)的背壓一般足以取得一起的喂料。
高的螺桿轉(zhuǎn)速也有不利的影響。螺桿旋轉(zhuǎn)越快,固體和未熔資料就越或許進(jìn)入螺桿緊縮段造成纖維損害。類似于針對(duì)背壓的主張,應(yīng)盡量堅(jiān)持轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定填充螺桿所要求的最低水平。在成型LFRT復(fù)合物時(shí),30~70r/min的螺桿速度是常見(jiàn)的。 二手注塑機(jī)回收
在注射成型進(jìn)程中,熔融經(jīng)過(guò)兩個(gè)一起作用的要素發(fā)生:剪切和熱。因?yàn)槟康氖窃贚FRT中經(jīng)過(guò)削減剪切來(lái)保護(hù)纖維的長(zhǎng)度,因而將需求更多的熱量。依據(jù)樹(shù)脂系統(tǒng),加工LFRT復(fù)合物的溫度一般會(huì)比慣例的成型復(fù)合物高10~30℃。
但是,在簡(jiǎn)單地全面提高機(jī)筒溫度之前,要留意機(jī)筒溫度分布的反置。一般狀況下,當(dāng)物料從料斗移動(dòng)到噴嘴時(shí),機(jī)筒溫度上升;但關(guān)于LFRT,推薦在料斗處的溫度更高。反置溫度分布會(huì)使LFRT粒料在進(jìn)入高剪切螺桿緊縮段之前軟化和熔化,然后有利于纖維長(zhǎng)度的堅(jiān)持。
有關(guān)加工的最后一項(xiàng)留意觸及回用料的運(yùn)用。研磨成型部件或水口一般會(huì)導(dǎo)致更低的纖維長(zhǎng)度,因而,回用料的增加會(huì)影響整體的纖維長(zhǎng)度。為了不明顯下降力學(xué)功能,主張回用料的最大用量是5%。更高的回用料用量會(huì)對(duì)沖擊強(qiáng)度等力學(xué)功能發(fā)生負(fù)面影響。
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