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PPS模具设计指南|PPS塑料件组装

文章作者:yiming 发表时间: 浏览次数:

 

 

Ryton PPS模具必须能提供至少为275°F (135°C)的模表面温度。可使用热油、电热器或高压水等多种方法来达到此目的。我们通常建议使用热油法,因为采用该法既可加热,也可散热,温控更好,而压力相对较低。

主流道与分流道
Ryton PPS 模具通常采用标准主流道设计,具有标称值为2°的脱模斜度和倒锥度,或Z型冷料拉钩系统。杆应尽可能短,并且尽可能地高度抛光,以便于塑件从模具的静模中脱除。


使用Ryton PPS配混料时,可成功采用许多类型的分流道,而首选的分流道是纯圆形和梯形的,而且分流道长度应保持最短。多腔模应设计有平衡的分流道系统,可均匀、平衡地进行模腔充填。在带有主、次分流道的多腔模上,主分流道应与次分流道交汇后继续延伸,以便在分流道的流动前段安装冷料阱。如普通工程塑料一样,一种良好的设计习惯是不采用多腔成套模布局,因为难以控制充填模式,会制造出物理特性和机械特性不恒定的塑件。

排气
正确排气是很重要的,因为如果排气不充分,会造成塑件难以填充和塑件烧毁现象,并且在气体截留的地方会加速模具磨损。排气可通过刻在分模线上的0.0003至0.0005英寸(0.008 至0.013毫米)深、0.250英寸(6.35毫米)宽的通道来实现。也可通过在一条到四条边上将顶针整平0.0007英寸(0.018毫米)来实现排气。在流动的方向上将排气口抛光至A-1光洁度,在对较长的塑件进行注塑成型时,会有助于防止出现残余物的堆积。不建议使用静止的排气针,因为对较长的塑件进行注塑成型时,这些针会被堵塞。在存在暗匣的区域,可成功使用真空脱气。在合模之后、开始注射周期之前,将真空打开。应使用刻在分模线上的0.001英寸(0.025毫米)深的通道给分流道排气。

Ryton® PPS配混料中使用的玻璃和矿物填料具有磨蚀特性,所以需要使用硬质工具钢。对于长期运行的生产模,建议采用具有洛氏硬度C-60或更高硬度的A-2、D-2或D-7工具钢。对于低生产量的运行情况,P20、S7及H13等较软的钢是可以接受的。采用缓慢沉积的致密镀铬涂层及无电镀镍涂层,可提供良好的脱模特性以及相当长的模具寿命。还可以使用Borofuse®、LSR-1®及Nitride®等表面处理方法来降低模具磨损。采用表面光洁度为4微英寸(0.0001毫米)或更高的钢,通常可延长工作寿命。因为在浇口处的磨损率通常特别高,所以常常使用可移动的(可替换的)浇口模块。

 


有许多不同的浇口方法适用于Ryton PPS配混料的模塑成型。在模具上,常见的直浇口、针点浇口和柄浇口以及扇形浇口、 闸门浇口、轮辐浇口、隔膜浇口和潜伏浇口全都得到了使用。


浇口尺寸
为了确保容易充填并且塑件得到足够的充填,浇口尺寸应足够大,但是也必须注意,浇口不可过大,否则所需的冷却时间会对周期时间产生不利影响。通常最好设计尺寸最小的浇口,以后可在必要时再扩大尺寸。Ryton PPS塑件的几何外形千差万别,设置一个适用于所有情形的指标是不现实的,但我们仍可为浇口尺寸的设计提供下列通用导则。我们建议对于任何塑件,即使是非常小的塑件,均采用0.035至0.040英寸(0.9至1.0毫米)的绝对最小的浇口直径或厚度。这是为了确保为塑件提供足够的填充压力和保压压力,并防止产生过大的剪切力,而过大的剪切力可能会造成物料过热和/或玻璃纤维在长度上的降解。对于较大的塑件,一个较好的规则是,浇口直径或厚度应为Ryton® PPS塑件最大壁厚的大约60%至75%,而下图表明当塑件总体积增大时,需要增加浇口直径或厚度。下图中显示的适用于圆头潜浇口的“最小浇口直径”,也可视为宽度为浇口厚度两倍的典型矩形浇口的最小浇口厚度。
 
浇口位置
必须仔细考虑浇口的定位,因为这对Ryton PPS塑件的强度和尺寸稳定性具有重要影响。设计者应努力做到在整个塑件充填过程中保持流动均匀,并使内应力和熔合纹最小化。因为Ryton PPS配混料使用玻璃纤维进行增强,所以其收缩呈各向异性,在流动方向上的收缩是流动垂直方向上的一半。这种差异性的收缩会导致内应力,从而可能会造成塑件变形,或成为塑件失效的原因之一。塑件横截面上的差异性以及在模充填过程中流动模式上的突然变化,可造成额外的内应力和/或空洞。浇口位置应有助于形成稳定的物料流,从厚壁区域开始流至薄壁区,必须避免倒充填,并且应确保可在最后的充填位上进行排气,最好在分模线上进行排气。应设计好充填模式,以促使玻璃纤维的定向方向顺着使用过程中应力更大的轴。如果塑件在模塑成型时无法避免熔合纹,熔合纹应位于塑件的最厚部分或应力最小的区域。


Ryton® PPS配混料的强度及模量较高,因此适合采用卡扣装配及过盈配合。因为其模量较高,所以只会有非常小的挠曲或延性,但研究表明只要具有最小的过盈量,即可达到足够的固定强度。因为其硬度较大,组装时通常需要相当大的力,并且在施加力的同时还要防止塑件破裂。

卡扣装配
最方便的塑料组件组装方法是卡扣装配法。所节省的组装成本可抵消甚至超过采用该技术时必须增加的加工成本。研究表明Ryton PPS配混料的强度和硬度较高,只要具有最小的弯曲和过盈量,即可达到较高的固定强度。下面的示意图详细地显示了不同种Ryton PPS配混料和基于Ryton PPS的Xtel PPS合金的卡扣装配构件的设计指导原则。通常,Ryton PPS卡扣装配应用只涉及到一次性组装。

过盈配合
Ryton® PPS配混料的强度及模量较高,因此适用于固定过盈配合组件,然而一般来说人们更喜欢采用模塑埋植的嵌件,特别是对于轮毂或轴承等较大的组件。为防止破裂,过盈程度所引起的应变通常不应超过环向应变的大约0.5%。试验表明,与增加过盈度相比,增加插入深度(或增加表面接触面积)对提高拉脱力更为有效。

 

Ryton PPS在特殊情形下,凹陷可有助于在开模过程中将塑件保持在型芯或型腔上。过盈量应在0.0005至0.001英寸(0.013至0.025毫米)范围内。因为Ryton® PPS配混料非常硬,在进行塑件顶出时,模具中的任何侧向分型区域将出现较高的磨损率,并且侧向分型部分很可能会被剪切掉(而不是变弯)。

因为在顶出过程中只会有非常小的弯曲,所以塑件设计应避免倒钩,并提供足够的脱模斜度,以便不产生弯曲即可顶出塑件。

0.2英寸(5毫米)或更小的短芯和浅腔在每条边上应有至少0.25°的脱模斜度。当型腔深度和型芯长度增加到1或2英寸(25至51毫米),应增大脱模斜度,直至每边2°。为改善脱模效果,应将型芯和型腔抛光至4微英寸(0.0001毫米)或更好的光洁度。磨轮痕应平行于塑件顶出的方向(通常称为拉伸抛光)。

 

 

Ryton PPS和Xtel PPS技术数据表提供了收缩因子的数据,应能较好地反应大多数壁厚为0.20英寸(5.1毫米)或更薄的塑件的收缩行为。但是,更大的、壁更厚的塑件往往收缩得更多,并且根据塑件几何外形和型芯制作情况的不同,差异性收缩情况也可能会发生相应的变化。对于任何给定的塑件,随着塑件重量的增加,会观察到更小的模收缩率(随着塑件密实度的增加,收缩率会减小)。与薄壁相比,较厚的壁区通常会有更大的收缩率(最多可高出0.001英寸/英寸),因为其保持热量的时间更长。对于较长的薄壁区域,往往会有更多的玻纤整齐排列,造成更大的差异性收缩情况。与未受限制的塑件相比,在模塑过程中受型芯制作情况限制的塑件的收缩率会更小。随着模温的增加,模收缩率也会增大一些,这是由于结晶度增大。


Ryton PPS和Xtel PPS与热模塑件相比,冷模塑件会具有略小的收缩率,这是由于其结晶度更低。在模塑之后若加热到190°F (88°C)以上,冷模塑件会经历热诱发结晶过程,从而产生额外收缩。与之相反,热模塑件已经具有较高的结晶度,在高于400°F (204°C)的温度下,其额外收缩非常小。


玻纤增强的Ryton PPS和Xtel PPS配混料会各向异性地收缩,这是由于玻璃纤维的排列情况造成的。大多数壁厚为0.20英寸(5.1毫米)或更薄的塑件中,对于40%玻璃填充的PPS配混料,在流动方向上的模收缩率通常为大约0.003英寸/英寸,对于65%玻璃/矿物填充的PPS配混料,大约为0.002英寸/英寸。但是,在流动方向的横向上,模收缩率通常大约为前述值的两倍。若需在4英寸 X 4英寸 X 0.125英寸(102 毫米 X 102 毫米 X 3.2 毫米)的板上测得的模收缩率数据,请参考技术数据表。


Ryton® PPS配混料及基于的模收缩率受许多因素的影响,包括配混料的类型、塑件重量和厚度、玻璃纤维定向以及型芯制作。


Ryton®PPS配混料具有较小的模收缩率,因此在典型加工条件下收缩行为一旦确定,塑件与塑件间在尺寸上的模塑公差会非常重现。对于浇口经最优设计的小塑件,可以达到0.0001英寸/英寸的严格模塑公差,但是对于较大的塑件,模塑公差通常约为0.001英寸/英寸,对于某些大件可能还会高达0.002英寸/英寸。开新模应考虑到钢材安全性(“steel safe”),以便之后对差异性收缩进行调整。

 

在模塑过程中,当熔融流的前锋分叉然后又流动到一起时,形成熔合纹。通常,熔合纹界面是富树脂的,因为玻纤往往不会跨越该界面。在界面上缺少玻纤增强物,因此在熔合纹上机械强度较低。应设计好浇口位置和充填模式,以消除熔合纹,或使熔合纹处于应力最小的区域。如果熔合纹必须承受应力,设计塑件时应对下表中的熔合纹强度典型值进行补偿。熔合纹强度在很大程度上取决于模塑条件,因此设计塑件和模具时应实现快速注射、热的流动前锋以及彻底充填。气体包埋对熔合纹强度非常不利,因此设计模具时必须避免回流充模,在熔合纹形成的区域应有足够的排气措施。
熔合纹拉伸强度
产品 Ksi MPa  产品 Ksi MPa
Ryton R-4-200NA 11.0 75      Ryton BR111 9.0 60
Ryton R-4-200BL 11.0 75      Ryton BR111BL 9.0 60
Ryton R-4-230NA 8.0 55        Ryton R-7-120NA 8.0 55
Ryton R-4-230BL 8.0 55        Ryton R-7-120BL 8.0 55
Ryton R-4-220NA 11.0 75      Ryton R10-110BL 7.0 50
Ryton BR42B 9.0 60               Ryton R-7 6.0 40
Ryton R-4XT 11.0 75              Ryton R-7 02 6.0 40
Ryton R-4 02XT 11.0 75    
Ryton R-4 6.0 40                     Xtel XK2040 7.0 50
Ryton R-4 02 6.0 40               Xtel XK2240 10.0 70
________________________________________
ASTM D638,双端浇口1/16英寸类型IV的试样
 

如有疑问可继续浏览更多菲利普工程塑料Ryton PPS与Chevron Phillips工程塑料Xtel  PPS加工指南或联络我公司客户服务中心索取该资料.

 

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