模具工業(yè)2006年第32卷第7期PMMA成型工藝分析郭國誼新余高等?？茖W(xué)校機電與自動化工程系,江西新余338031)摘要:在對PMMA材料工藝特性的分析及闡述的基礎(chǔ)上,重點分析PMMA在制品設(shè)計、模具設(shè)計中的工藝要求并分析其制品在注射成型生產(chǎn)中的工藝方法和特點關(guān)鍵詞冮藝特性減型工藝汾分析中圖分類號:TG241獻(xiàn)標(biāo)識碼B文章編號:1001-2168(2006)07-0064-05Analysis on molding process of PMMAGUO Guo-y(Department of Electromechanical and Automation EngineeringXinyu College, Xinyu, Jiangxi 338031, China)Abstract: Based on the analysis on technological characteristic of PMMA materials, the technologicalrequirements in designing products and injection mould for PMMA materials were discussed in de-tails. Then the injection molding process and characteristic were introducedKey words: technological characteristic; molding process; analysis1引言有機玻璃又稱亞加力。它最大特點是透明性好,可PMMA材料的全名為聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱與普通的無機玻璃相媲美其太陽光的透光率達(dá)到5切邊程度上減弱凸模和毛坯間的摩擦力對金屬流動的不切邊模如圖14所示,切除終鍛時形成的飛邊,利影響促使金屬從中間向兩端流動在兩端聚集較鍛件靠外形定位。多的金屬。(3)通過制定合適的模鍛工藝,成功模鍛出表面光滑、輪廓清晰、沒有工藝缺陷的活塞尾鍛件,相對于壓鑄工藝,這將在一定程度上提高鍛件的機械性能和汽車空調(diào)壓縮機的整體質(zhì)量。參考文獻(xiàn)]夏巨諶,丁永祥胡國安.閉式模鍛[M].北京機械工圖14切邊模示意圖業(yè)出版社,1991.切邊凸模2.鍛件3.切邊凹?！?]孫海亭施張.高溫強度和耐曆性優(yōu)良的粉末冾金鋁合金活塞[J].小型內(nèi)燃機,9985)26426結(jié)束語3]夏巨諶.精密塑性成形工藝[M].北京機械工業(yè)出版1)在高溫區(qū)450~500℃,傳統(tǒng)的壓鑄成型鋁社,l9合金材料sC00-16可以精密模鍛成型,材料中的硅「4]洪深澤·擠壓工藝及模具設(shè)計[M.北京機械工業(yè)岀組織被細(xì)化,原材料中巨大的硅顆粒打碎成細(xì)小且版社,1996分布均勻的組織,成功開發(fā)了高硅鋁合金鍛造成型5]王江次!M,北京機械工業(yè)出版社中國煤化工工藝(2)對于活塞尾精密模鍛成型工藝,預(yù)鍛成型[6]王CNMHG煙)[M」.北京機械工是關(guān)鍵工步。底面為對稱斜面的預(yù)鍛凸模能在一定業(yè)出版社,1980模具工業(yè)2006年第32卷第7期6590%~92%,紫外線的透過率為73.5%,因此廣泛拉伸強度MPa應(yīng)用于飛機、汽車、建筑、光學(xué)儀器、電子儀表、廣告照明、化妝品瓶、醫(yī)療器具等方面為了改善PMMA制品表面硬度不高、易擦毛抗沖擊性能較低、成型流動性較差的缺點,對其進(jìn)行多方面的改性工作,出現(xiàn)了許多共聚、共混的樹脂。比如甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、與丁二烯的共伸長率/%沖擊強度/kJm2聚物,PMMA與PC的共混物等。其中較為熟悉的372有機玻璃就是由甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯單體進(jìn)行共聚獲得的。如果在372有機玻璃中加入少量的丁腈橡膠即可成為373有機玻璃?，F(xiàn)介紹PMMA材料的工藝特性在此基礎(chǔ)上重?zé)嶙冃螠囟?℃點分析PMMA在制品設(shè)計、模具設(shè)計中的工藝要圖1PMMA材料的主要特性求模斜度,同時還要注意制品和模具的設(shè)計合理化及2PMMA材料工藝特性制造過程的控制1)PMMA為無定形聚合物,玻璃化溫度約為(5)由于透明度高是PMMA的特點,任何雜質(zhì)00℃,熔融溫度大于180℃,而分解溫度高達(dá)270的存在都會因光線的折射作用而在制品上暴露無℃以上因此可供成型的溫度范圍較寬。PMMA材料遺,故要求在加工生產(chǎn)該材料的產(chǎn)品時必須做好環(huán)的主要特性可由它的拉伸強度、伸長率、沖擊強度境的清潔工作。和熱變形溫度之間的相互關(guān)系來全面表示,如圖1(6)PMMA對所使用的成型設(shè)備并無太多特殊所示。虛線所圍三角形面積越大表明強度和韌性越要求,但如用專門的PMMA螺桿注塑機成型效果會大在其他3個象限可劃各自的三角形表明PMMA更佳。材料的伸長率、沖擊強度和熱變形溫度的大致取值和特性情況3PMMA制品與模具設(shè)計的工藝特性2)處于熔融狀態(tài)下的PMMA表現(xiàn)為熔體溫度通過對PMMA材料的工藝特性初步分析,結(jié)合較高,流動性較差,熔體黏度對溫度變化比較敏實際生產(chǎn)中一些具體問題的解決辦法,可總結(jié)出以感。注射溫度的改變對熔體流動性的影響要比注射下PMMA制品和模具的設(shè)計合理化的經(jīng)驗要求。壓力顯著,并比注射速度明顯,更比模具溫度顯著1)PMMA的熔體為高黏度,宜采用開式噴嘴,得多。在成型中,要想改變PMMA的流動性主要是注射成型時壓力損失小,補縮作用大。開式嘖嘴主從注射溫度著手。要形式有短式直通噴嘴、延長式直通噴嘴和小孔式3)PMMA具有一定的親水性,其顆粒的吸水開式噴嘴等如圖2所示。延長式直通噴嘴和小孔式性達(dá)θ.3%~0.4%,水分的存在使熔體岀現(xiàn)氣泡,開式嘖嘴可改莕短式直通噴嘴的流涎現(xiàn)象。延長式得到的制品有銀絲,透明度也受傷害。所以要求在直通噴嘴相對短式直通噴嘴延長了噴嘴體的長度成型之前對樹脂作干燥處理可進(jìn)行加熱,故不易形成冷料,補縮作用大,射程較4)與四S相似PMMA表現(xiàn)為質(zhì)硬、性脆、易破遠(yuǎn),但流涎現(xiàn)象仍無法克服。小孔式開式噴嘴因儲裂因此要求不僅要選擇好制品的成型收縮率和脫料和噴嘴體外可加熱也不易形成冷料并且因為口徑變小故流涎現(xiàn)象有所克服射程也較遠(yuǎn)。收稿日期2006-01-18中國煤化工,流動性也較差熔作者簡介:郭國誼(1968-),男,江西永豐人,講師,主要從事機體的流CNMHG:1,故制品的壁厚械、模具的設(shè)計研究,地址:江西省新余市城北五一路1號、電話)090-65976,.190168電子信箱)g168@不宜太溥最好不要低于1mm通常是在1.5~5mm63. como選取。模具工業(yè)2006年第32卷第7期(a)短式直通噴嘴(b)延長式直通噴嘴(c)小孔式開式噴嘴圖2開式噴嘴的形式同時考慮到PMMA材料性脆易碎,為防止因脫模不佳或使用不當(dāng)而引起制品開裂,要求制品設(shè)計中避免缺口或尖角的存在,對厚薄的連接處要求設(shè)計成用圓弧進(jìn)行過渡的方式。3)由于PMMA的成型收縮率較小,為0.5%0.7%要求設(shè)計較大的脫模斜度以利于制品的順利脫模。模芯部分的脫模斜度常常在30′~-2選擇,模腔部分的脫模斜度為35′~2°30′,對于稍復(fù)雜的制品其脫模斜度則在上述脫模斜度的基礎(chǔ)上相應(yīng)加大,圖3主流道相關(guān)尺寸關(guān)系具體斜度可從實際中比較獲得。較厚的塑件脫模斜度則須在3°~4,因為在注塑制品時螺桿推進(jìn)的時模具中應(yīng)考慮開設(shè)深度在0.05-0.07mm的排氣間加長了。槽寬度為6mm(4)進(jìn)料口的尺寸與結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選擇很重6)在注射成型加工過程中,PMMA的模具溫要,合理的進(jìn)料口尺寸與結(jié)構(gòu)可避免物料在注射過度常用通水冷卻的辦法進(jìn)行控制。但對于壁厚太厚程中過早凝結(jié)。或形狀復(fù)雜的制品為了減少制品中的內(nèi)應(yīng)力有利般較薄的PMMA制品主流道錐度為3~6,于熔體流動和充分補縮測需對模具加溫控制控溫若要注塑厚制品(4mm以上)主流道錐度應(yīng)有7°,范圍為60~80℃一般不超過80℃。因為螺杄推進(jìn)時間太長,會使流道一帶過分?jǐn)D壓(7)透明性高是PMMA的一大特點,為避免損較小的錐度會使頂出困難。主流道直徑有時達(dá)到8傷這一特點模具設(shè)計中除了避免推桿設(shè)置過多外10mm,這種尺寸選擇尤其適合需要長流徑的模還要求模具加工制造時,模具型腔表面有較低的粗腔或需要大澆口旳制品。但澆口的整體長度不能糙度值〔通?！躌α0.16),型腔表面最好能作鍍鉻拋過長光處理。主流道相關(guān)尺寸關(guān)系,如圖3所示。圖中Dυ2為主流道進(jìn)口端與出口端直徑,根據(jù)注塑機注4原材料準(zhǔn)備射量而對應(yīng),D1、D2由生產(chǎn)實際情況可推薦如下(1)注射成型用的PMMA原材料是密度為注射量10g時,D1、D2為3.5、5mm;注射量30g,1.1-1.2g/cm的無色透明顆粒D1、D2為4、5.5mm注射量60g,D1、D2為5、6.5由于PMMA樹脂顆粒易吸附水分,而這些水分mm注射量125g,D、D2為5、7mm注射量250g在成型過程中會由于受熱揮發(fā)導(dǎo)致烙體起泡、膨脹時,D、D2為5、7.5mm;若注射量達(dá)到1000g,使制品出現(xiàn)水氣紋、氣泡、透明度變差、有糊斑等問D1、D2應(yīng)為6、9mm。題。在中國煤化工應(yīng)予以干燥處理特主流道其他尺寸可按通用要求選取別是包CNMHG間較久的顆粒更應(yīng)〔5)為了能及時排出模腔里的空氣以及熔體揮如此,通常使用熱風(fēng)循環(huán)干燥機干燥,干燥溫度為發(fā)出的氣體,減少制品中熔接痕出現(xiàn)的可能性,在80~90℃,干燥時間為3h以模具工業(yè)2006年第32卷第7期67(2)在干燥處理的過程中,除了應(yīng)注意嚴(yán)格控縮凹痕與氣泡等問題還需要較大的注射壓力特別制干燥工藝以防顆粒黏連成塊之外,還應(yīng)注意干燥是形狀復(fù)雜的制品以及壁厚的制品。設(shè)備的干凈整潔,即每次進(jìn)行干燥前對干燥設(shè)備進(jìn)與其他塑料一樣對PMMA注射壓力的選擇首行清潔工作以免雜質(zhì)塵埃混入而影響制品質(zhì)量。先是依據(jù)制品的壁厚情況予以初選,然后再根據(jù)成3)經(jīng)干燥處理的顆粒應(yīng)及時進(jìn)行加工,對于型中的實際情況進(jìn)行調(diào)整。暫時不需要用于成型加工的顆粒應(yīng)妥為保管,用密一般注射壓力在80~150MPa之間選取,通常閉容器盛裝,以防顆粒暴露在大氣環(huán)境下,由于溫易流動的厚壁制品所選取的注射壓力在80~100度和濕度的不平衡而重新吸濕。而再次使用這些材MPa,而熔體流動較為困難的制品所需的壓力要大料時,最好能再進(jìn)行干燥處理,干燥處理的時間可于140MPa。視材料存放的時間長短有所不同110~140MPa的注射壓力則適應(yīng)大多數(shù)制品經(jīng)相關(guān)實驗顯示在室溫下24h,PMMA會吸收的成型。0.3%的水分;而PMMA制品注射成型時,其材料須保持在0.1%以下的濕度,通常是在0.04%。因此5.3注射速度PMMA原材料的干燥處理的重要性不言而喻。盡管注射速度的提高對PMMA熔體的充模性是有利的,但由于高速注射往往會給制品表面及外觀5注射成型工藝方法帶來不利影響,特別是在澆口周圍常常造成模糊不原材料處理完成后,接下來就是注塑機的注射清的后果從而使制品的透光性大為降低同時還增過程的工藝控制。加了制品中的內(nèi)應(yīng)力。在一般情況下最好不要采用高速注射,只有當(dāng)5.1注射溫度澆口較小(大多為點澆口的狀況下)時,或充模有困P^MMA為無定形聚合物,沒有明顯的熔點溫難時或為解決熔接痕明顯的情況下,才選用較高的度。成型中可供選擇的注射溫度范圍較寬可在180注射速度最好選用多級注射進(jìn)行控制。260℃選取溫度的改變對PMMA熔體流動性的影響比較5.4模具溫度明顯。若注射溫度提高,熔體的流動長度也明顯增模具溫度是PMMA成型中一個重要因素。模具加,這對于薄壁、長流程及復(fù)雜制品的充模性十分溫度的控制與制品的結(jié)構(gòu)形狀、使用要求以及材料重要,但是,必須注意到,在選用高溫注射時,易受本身有關(guān)其他工藝條件影響而給制品表面帶來變色或造成模具溫度高對熔體的充模有利,可減少熔接不模糊等問題。良現(xiàn)象的產(chǎn)生改善制品的透明性朮其可降低制品注射溫度的恰當(dāng)與否可通過熔體對空注射法中的內(nèi)應(yīng)力。但較高的模具溫度會引起制品的收縮進(jìn)行觀察判斷,即以熔體低速從噴孔中流出是否光率有所增加易發(fā)生凹痕和冷卻時間延長等問題進(jìn)亮、透明、無泡來判斷。如果熔體是呈不透明、模糊、而影響到整個成型周期有氣泡、銀絲的膨脹體,則可認(rèn)為溫度過高或樹脂在實際成型中,除了因充模困難、改善熔接痕內(nèi)含水量過高防止收縮孔等,需要適當(dāng)增加模溫(一般為40~80般來說,在能夠充滿模腔的情況下,要求取℃)外,大多是采取通水冷卻的辦法來控制模具溫略低一些的注射溫度,以減少可能出現(xiàn)的變色和對度。性能的影響。5.5熔料背壓5.2注射壓力中國煤化工-400bamn背壓表值雖然注射壓力對PMMA熔體流動性的影響不為10CNMHG,當(dāng)背壓過低時,熔如注射溫度那么明顯,但由于PMMA熔體黏度較料和成品可能有氣泡。大,流動性比較差,為克服熔體流動阻力和減少收模具工業(yè)2006年第32卷第7期5.6成型周期工中不推薦使用脫模劑。成型周期往往與制品的壁厚有關(guān)。但由于PMMA熔體在140℃左右就開始凝固,105℃時達(dá)到玻6.2再生料的使用璃化溫度,可以在較高溫度下脫模而很少發(fā)生變再生料最好能單獨使用。對于顏色沒變、又無雜形,成型周期一般都比較短,只有當(dāng)模具溫度過高質(zhì)存在的PMMA再生料在要求不高的制品中是可以時周期才略有延長與新料混合后使用,其摻入的比例為新料的1/4。摻混后的物料在成型加工之前必須予以干燥處理,干6其他相關(guān)工藝注意事項燥工藝與純新料相同。但對于透明度要求較高的制6.1整潔品原則上不要使用再生料。整潔是PMMA成型加工的基礎(chǔ),否則會因透明度變差而造成制品的報廢。為此需注意6.3制品的后處理(1)成型設(shè)備的整潔。成型設(shè)備的料斗和料筒與PS等塑料相同由于各種原因在PMMA制品應(yīng)特別注意其清潔情況,如果料筒內(nèi)存有其他物料中不可避免地殘留有一定的內(nèi)應(yīng)力,而這些殘留應(yīng)時,首先將料筒清洗干凈(清洗材料可用PMMA的力將會使制品在使用過程中岀現(xiàn)開裂。為了能達(dá)到再生料),當(dāng)料筒內(nèi)存留有PVC、POM等物料時,應(yīng)減少或消除這些應(yīng)力的目的,對于加工所得制品需注意先用PS等物料清洗料筒,然后再用PMMA再進(jìn)行一些后處理工作。生料清洗而不可以用PMMA再生料直接清洗。PMMA制品的后處理是在溫度為70~80℃的2)顆粒的整潔。在打開包裝時應(yīng)先將包裝材熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)進(jìn)行的,即將剛剛加工完成的制料表面特別是開口處凊清理干凈。對于使用后剩余品保持一定的溫度。處理的時間則視制品壁厚而的顆粒應(yīng)妥善保管,以防止靜電作用污染材料或被定,厚度越厚處理的時間也就越長,反之則越短其他材料混雜。般4h左右然后緩慢冷卻至室溫。3)環(huán)境的整潔。除了操作人員應(yīng)注意自身的整潔外,還應(yīng)注意操作環(huán)境的整潔,如機床周圍、操參考文獻(xiàn)作臺、制品堆放處以及顆粒盛放處等。在操作過程η塑料模設(shè)計手冊編寫組.塑料模設(shè)計手冊[M.北京中還應(yīng)注意給料斗加蓋。機械工業(yè)出版社20024)模具的整潔。為保證制品的品質(zhì)模具中不2]郭廣思.注塑成型技術(shù)IM].北京機械工業(yè)岀版社允許有油污(如防銹油、切削油、潤滑油等)的存在以免使制品出現(xiàn)開裂、糊斑等。一般PMMA成型加中國煤化工CNMHG