成型商是什么原因()

本文希望有关要点能对业界提高加工效益有所裨益。需要注意的是，注塑过程中的各种因素常常是相互关联的，决不能割裂地从一个因素去独立考虑。综合相关的因素，无疑可以为我们探索缩短成型周期提供有益的方向指导。

这是一些技术服务专家和辅助设备销售商花费大量时间和精力对各种不同的成型周期战略进行研究总结出来的。这些忠告分别针对五个方面提出：模具、注射机、材料、辅助设备、其他。在看以下条目之前，请记住这样一条准则：注射成型周期是由5%注射、80%冷却和15%射胶组成的。

特别提示

注射工业公司是一家位于Lake Orion，Mich的销售模具冷却系统的公司，该公司总裁Donn Seres说：“我们缩短循环周期，真正的诀窍在于对制件不会造成任何的伤害。”

大多数专家的观点都是最普通，最简洁的。但是其中也不乏几条堪称为金科玉律的观点，甚至对经验丰富的注射成型人员也是如此。同样，任何人也都可能忽略了一些最基本的原则。

GE塑料聚合物加工开发中心注射成型经理Blair Souder解释说：“你决不能脱离注射周期相关的一些因素而单独谈某一条忠告如何如何。各种影响因素常常是相关的。”因此，我们应该记住，这些观点大多数都是整体战略非常有效的一部分。

有一些建议对循环周期并没有直接的影响，但是这些间接因素对缩短成型周期可能有利也可能有害。Hoechst Technical Polymers产品支持经理Rich Lair指出，成型商常常通过提高螺筒温度或背压来改善混合的不足，但是这两种方法常常都会无谓地延长注射周期，他说：“许多成型加工商不管在什麽时候都使用普通螺杆，对于某些特定的用途他们可能需要选择正确的螺杆。”

不同的注塑过程有许多区别，并非每一条建议都可以直接应用，但是其中大多数建议在任何加工过程中都可以有不同的应用。M. A. Hanna 树脂部工程经理John Morine认为，缩短注射成型周期最易于实现的途径来源于模具冷却、螺筒加热和树脂干燥系统的改进以及保持正确的温度设置，“确保这些部分的正确设置可以解决大多数的注射周期问题。”

当你识别并消除了加工过程中浪费时间的所有主要因素后，继续关注物料选择、螺杆选择以及加工过程的优化，你还可以有新的收获。Morine说：“最后10%的改进将是最艰苦的。”

保持冷却

1. 如果可以，尽量采用较低的模具温度。所有的技术服务专家都举过这样的例子：即采用较高的模具温度（高于实际需要温度）可以达到较好的物理性能。

2. Rich Lair 用较冷的模具进行无定形树脂的成型实验。而结晶形树脂则不同，若模腔温度太低，可能减少晶化，降低制件性能。他说：“对于尼龙加工，我们推荐的模腔温度为150-170F，但是当有时减少晶化对制品质量影响不大时也可以选用较低的模具温度。”

3.根据Dow塑料公司Wendy Hoenig的研究，新的茂金属塑性体和弹性体可以在比通常的成型温度低的模具内成型良好。她说，对于这些材料，采用冷模具注射周期可以缩短25-30%。芯型和型腔的温度都可以采用50F，而不是标准聚乙烯的80F。

4. Sere提醒说，人们经常在发现问题后才考虑冷却问题，这一问题应该在机械设计阶段就及早考虑。

5. 确保模具内的冷却液有足够高的流动速率。根据AEC公司提供的数据，若冷却液的流动速度足够大产生紊流时，传热系数要比层流时高10-20倍。达到紊流需要的速度是冷却通道直径和冷却液粘度的函数。由于防冻剂可以提高冷却水的粘度，对于在较低的流动速率下想要获得较低的模具温度是不利的。从冷却系统供应商可以了解冷却系统的功率是否足够。

6. 确保在真正需要冷却的位置得到足够的冷却。Donn Seres指出了人们最常见的一个错误：“为什麽要给制件较薄的地方过度冷却，而制件相当厚的部位一点冷却水也没有？”

7. 不要忘记冷却型腔侧壁、顶出附近以及其他任何与熔体接触的部位。“如果在熔体的流动路径上有一些部位没有冷却系统，实际上你是失去了你的小船”，Seres说。

8. 最好选用大的折流孔。“人们习惯于把折流孔和流道加工成同样的尺寸”，Seres说，这种设计会造成压力损失，降低冷却能力，把折流孔设计成比流道孔大40%是一种非常好的设计准则，以保证整个系统具有相同的冷却速率。

9. 做好冷却水的处理，避免模具与冷却系统内形成水垢。根据AEC公司提供的数据，仅仅0.006in厚的水垢就可能使传热效率降低30%。

10. 注意冷却系统进水和回水之间应有一个很小的压差。Seres说，“补压设备，可能造成回压紊乱。”他说这种流动过程中禁止发生的现象，当临时关闭模温机却仍然与系统连接时就可能发生。这可能导致高压循环水反向流回系统。Seres曾经看到过这种现象，“水几乎在往回流了”。他最后给出了一个重要的规则，至少应保持5psi的压差，而他推荐的压差为20-30psi或更多。

11. 保持模具干燥是采用较低的模具温度并避免湿气压缩造成制件缺陷的有效途径。Cargocaire公司（位于Amesbury的一家除湿干燥器制造商）Mario Ranieri提供的资料表明，除湿系统可以使成型周期缩短30%。

12. 考虑脉冲形式冷却，以便实现加热和冷却之间的快速切换。Seres和其他一些研究人员给出了实现循环时间节约最好的要点：较快的热量排出可以实现在较热的模具中实现快速充模。

13. 为了得到较好的冷却效果，用导热更好的合金钢代替工具钢。现在精炼的铍铜合金硬度可以达到HRC20-30,可以达到与P-20工具钢同样的硬度，可是热传导率是该工具钢的5倍。例如，当成型小货车散热器尾箱时，若用Brush Wellman公司提供的Moldmax BeCu代替P-20钢型芯，成型周期可以由50s缩短到35s。根据Brush Wellman公司产品部经理Scott Smyers的报告，即使模具温度升高40度，同样会缩短成型周期。

14. 确保冷却水道尽可能接近热量最集中的区域。Smyers以一个杯子为例，他说：“在杯子的底部和侧壁（尖部和中心）的结合处，热量最为集中，可以达到其他部位的3倍。”

15. 当同时使用高技术的冷却系统和高传导率合金时效果更好。Smyres说：“同时使用脉冲式冷却系统和铍铜插件，你仿佛拥有了一个活的工具。”

16. 注意厚重的浇口。GE公司Souder说：“真正控制循环周期的是什麽？有50%的时候是浇口，最后的工序常常是等待浇口的冷却。”使用热流道是解决这一问题的一种方法，另一种可选的方法是选择高流动性树脂或预先使用一套充模软件对浇口进行优化设计。

注射过程的节时

17. 不要用高于需要的速度退回螺杆。VanDornDemarg公司产品经理RickShaffer看到过有注射成型操作人员加速复位时螺杆转速的现象，这样会增加剪切热，而导致冷却时间延长。他提到一个这样的例子，即成型过程中冷却时间占10s，而恢复时间则只有3.5s，“由于转速过高导致树脂温升过快而超过保证制品质量必须的熔融温度。保持恢复时间与冷却时间同步，就可以使循环周期稍微缩短。”

18. 根据你的注射工作选择合适的螺杆。Schaffer说：“你应该选择一条可以让你在最低的加工温度下保持良好的熔体质量的螺杆。如果你不给熔体太多的热量，你也就没有必要把多余的热量取走。”他说，对于聚烯烃，选择输送区较大的大长径比螺杆最好（长径比25:1）。根据Hoechst公司Lair的说法，对结晶形树脂最好选用压缩段长径比为4:1的螺杆。

19. 密切注意加料段及相邻区的温度设定。Shaffer看到过成型工为了补偿后部微小的温度波动而延长循环周期的现象。

20. 保证机器同时做两件事情。采用AC伺服电机驱动螺杆就是一种方法。Shaffer介绍说，“采用这一方法易于在注射的同时实现物料的塑化，从而可以减少恢复时间的积聚。”Epco公司总裁Steve Schroeder补充说，对于老的机型可以采用升级的蓄压器达成同样的目的，“对于旧机型可以采用附加泵与更换较大的电机实现并行功能。”

21. 注意利用油压工作的二次功能部件和液压系统的无效工作。Husky注射系统工程公司服务经理Pierre Piner说，“液压系统工作越有效，你的机器的功率越能充分发挥。”关于二次功能部件，如芯型的抽出常常依赖于减压阀提供的不同的系统压力。他谈到这样一件事，有一次注射机用于成型一个大的工业容器，注射周期缩短遇到的最大障碍是由于模具型芯过大而使系统压力无法保证。Husky控制系统公司Ian Crookston说，较好的方法是，利用整个系统压力驱动所用的辅助功能，而不是用较低的压力，使用高流率来实现。

22. 采用新的控制方式，如电机速度控制器，在节能的同时还可以缩短循环周期。Summit Plastic Solutions公司在其液压马达上添加速度控制器后，在一些较大型的设备上成型周期缩短了5%，而能耗也同时降低了45-50%。

23. 不要注射太慢。Cincinnati Hunkar实验室CEO DenesHunkar说，这是成型中最常见的影响注射速度的方法之一。他说，初始30-40%的射胶量可以通过调整注射机液压系统加速注射。快速注射可以降低熔体粘度并保证熔体流路充分畅通。同时整个周期可以缩短20%，你只是需要注意最后10-15%的射胶量必须使注射速度慢下来以防止飞边。

24. 确保保压时间不要太长。Hunkar说，保压时间过长是他所见过的循环周期过长最主要的原因。许多成型人员不知道该设定多长的保压时间，采用型腔压力传感器可以解决这一问题。当浇口固化后，传感器会测量到型腔内的压力降低。GE公司Souder提醒说，如果保压时间过长，超过浇口的固化点，你就是在包装你的流道，而不是制件了。

25. 减少不必要的顶出操作。为了达到这一目的可采用电子眼以确保制件已充分脱模。采用这种装置可以在极短的时间里检查出是否所有制件均已完全射出，甚至比制件完全从模具中脱离出来的速度还要快。

借助工具

26. 投资购买充模或冷却模拟软件，除可用于设计外，还可以用于预测充填或冷却的速度。C-Mold公司巿场部经Jim Spann说：“采用模拟软件可以帮助你评估影响循环周期的诸多因素，如减少壁厚，优化冷却系统布置以及热流道系统的热传递。”据Spann介绍，最近，C-Mold公司的一个客户通过利用模拟软件修正已开发的一个医用制件，新的设计可以帮助客户节省15%的循环周期。

27. 如果采用热流道系统，考虑采用专门的浇口冷却系统，该系统把冷却槽直接设在浇口区域。Mold-Master公司Dario Vettor说：“这种系统的效率相当高。”

28. 对于型腔较深的模具，不要把冷却流道设计成环形，否则末端的水温将远高于始端的温度。这种温差会使循环周期加长1-2%。

29. 尽可能使用热流道锁止阀。采用这种系统可以节约循环时间。因为一旦注射浇口被机械关闭，机器就可以开始下一个周期的塑化。

30. 避免常见的浇口错误。浇口太小会造成型腔充满困难并对熔体过渡剪切造成温升。从而导致冷却时间延长或塑料老化。

31. 避免模具设计缺陷造成的物料“死角”，如分流道之间或顶杆过短造成的物料死区。这种死区的厚度可能达到制件厚度的2倍，而这样的厚度需要更多的冷却时间。Seres针对这种问题，提出了这样的建议：使一个壁面接近顶杆的位置，从而可以缩短循环周期。

32. Hanna公司Morine：对一个型腔采用多浇口可以充分减少循环周期。

33. 当采用多浇口充填长制件时，可试用连续阀浇口（或“喷射”成型）可以进一步缩短循环周期。

34. 采用气辅成型。采用气辅成型不仅可以减轻制件的重量或增强刚度，由于减少了冷却缓慢的厚壁区，因而可以专门用于缩短注射周期。据Spann介绍，其一个客户进行提高产品生产效率可能性的试验，制件的循环周期可以缩短30%。

干燥及材料选择

35. 成型尼龙和聚酯时，如果干燥不佳并不能实现节约时间的目的。人们通常采用延长循环周期以补偿干燥不足的问题。实际上，在第一次干燥时保证干燥效果更好也更经济。

36. 按规定对干燥器进行维护，并再生干燥层。Hanna公司Morine说：“干燥器吹出的是热风，并不意味着它在正常工作。露点可能是完全错误的。”同样需要对干燥器的过滤器进行定时更换或清理。Universal Dynamics公司Dave Cosner说：“如果有粉尘进入干燥层就会破坏干燥剂的性能。”

37. 树脂供应商认为，采用单一材料可以节约注射周期。拜耳聚合物分公司高级加工专家Gene Sokolowski说，单一材料加工时可以保证在整个流程中实现熔体稳定、均匀的流动，从而减少加工工艺调整造成的时间浪费。

38. 如果可能，选用流动性好的树脂。GE公司 Souder说：“由于流动性好的树脂可以实现较低温度下的较快注射，因而可以有效缩短注射周期。”

39. 采用气辅注射吸热可以缩短注射周期，甚至对非发泡制件也是如此。把压缩CO2气体熔入熔体，可以起到降低粘度的作用，实现在较低温度下的较长流路。当制件收缩时，气体继续吸热，从制件的内部进行冷却。Reed公司的一些客户使用气辅系统可以使冷却时间缩短5-10%。