注塑成型长纤维增强塑料LFRT须要重视哪些题目

日期: 2020/03/20
作者: bob注塑机
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bob注塑机,全电动注塑机


bob注塑机全电动注塑机)2020年3月20日讯 长纤维增强热塑性塑料(LFRT)正在被用于高机械性能的注塑成型利用。固然LFRT手艺能够供应精采的强度、刚度和冲击性能,但这类材料的加工体例对于肯定最后部件能到达若何的性能起着主要的感化。


为了胜利地成型LFRT,对它们一些独占的特色进行体味非常须要。体味LFRT与惯例增强热塑性塑料之间的差别敦促了设备、设计和加工手艺的成长,以阐扬LFRT的最大价值和潜力。


LFRT和传统短切、短玻璃纤维增强复合物的辨别在于纤维的长度。在LFRT中,纤维的长度和粒料的长度不异。这是由于大大都LFRT是经过进程拉挤成型工艺而不是剪切型配混来生产的。


在LFRT制作中,玻璃纤维无捻粗纱的延续丝束先被拉入一个模头中进行涂层和浸渍树脂,从模头出来后,这类延续的增强塑料条被短切或造粒,凡是切至10~12mm的长度。对比之下,传统的短玻纤复合物只包括长3~4mm的短切纤维,在剪切型挤出机中其长度会进一步削减至凡是2mm不到。


LFRT粒料中的纤维长度有助于改进LFRT的机械性能——抗冲击性或韧性增加,同时连结刚度。只要纤维在成型进程中连结长度,它们就会构成一个“内部骨架”,供应超高的机械性能。但是,一个蹩脚的成型进程会把长纤维产物酿成短纤维材料。若是纤维的长度在成型进程中遭到侵害,则不成能获得所须要的性能水平。 


为了在LFRT成型进程中连结纤维的长度,有三个主要方面须要考虑:注塑机、部件和模具设计以及加工条件。


1、设备重视事项


常常被问到的一个有关LFRT加工的题目是:我们是不是有可能操纵现有的注塑设备来成型这些材料。在绝大大都的情况下,用于成型短纤维复合物的设备也可用于成型LFRT。固然典范的短纤维成型设备对于大大都的LFRT部件和产物是满足请求的,但对设备做一些革新可以更好辅助连结纤维的长度。


一根存在典范“进料—紧缩—计量”段的通用螺杆很是适用于该进程,而且经过进程降落计量段的紧缩比可以削减纤维破坏性的剪切。大概为2:1的计量段紧缩比对于LFRT产物是最好的。用特别金属合金制作螺杆、机筒和其他部件没有须要,由于LFRT的磨损没有传统的短切玻璃纤维增强热塑性塑料大。


另外一件可能从设计审查中受益的设备是喷嘴尖梢。一些热塑性材料用一种反向锥形喷嘴尖梢加工更轻易,它可以在材料注入到模具型腔中时构成一种高度剪切。但是这类喷嘴尖梢会明显降落长纤维复合材料的纤维长度。是以推荐利用一种100%“自由活动”设计的槽形喷嘴尖梢/阀组件,它使长纤维轻易经过进程喷嘴进入部件中。


另外,喷嘴和浇口孔的直径应当有5.5mm(0.250in)或以上的宽松尺寸,而且没有尖锐的边沿。主要的是要体味物料若何流过注塑设备,并肯定剪切会使纤维破裂的地方。

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图:采取“100%自由活动”设计的三件式螺杆尖梢和环形阀,可最大限度地削减长纤维的断裂

 

2、部件与模具设计


好的部件和模具设计对连结LFRT的纤维长度也大有裨益。消弭部门边沿(包罗肋线、凸台和其他特色)周围的尖角,可防止成型部件中不须要的应力,并削减纤维磨损。


部件应采取壁厚均匀一致的标称壁设计。壁厚上较大的转变会导致部件中纷歧致的填充和不须要的纤维取向。在必须较厚或较薄的地方,要防止壁厚的俄然转变,以防止构成可能破坏纤维的高剪切区域,并成为应力集中的泉源。凡是试着把浇口开在较厚的壁中,并流向薄的部门,使填充结尾连结在薄的部门。


通用的好的塑料设计原则倡议,连结壁厚低于4mm(0.160in)将促进精采均匀的活动并削减凹陷和空位的可能性。对于LFRT复合物,最好的壁厚凡是为3mm(0.120in)左右,最小的厚度为2mm(0.080in)。壁厚小于2mm时,材料在进入模具后其纤维断裂的概率增加。


部件只是设计中的一个方面,考虑材料若何进入模具也很主要。当流道和浇口指导物料进入型腔时,若是没有准确的设计,大批的纤维破坏会产生在这些区域中。 


当设计一个成型LFRT复合物的模具时,全圆角的流道是最好的,它的最小直径为5.5mm(0.250in)。除了全圆角流道,任何其他情势的流道城市有尖角,它们在成型进程中会增加应力而破坏玻璃纤维的增强结果。存在凋谢浇道的热流道体系是可以接收的。 


浇口的最小厚度应当有2mm(0.080in)。若是可能的话,沿着一条不妨碍物料流入型腔的边沿定位浇口。部件概况的浇口将须要进行90°的转动,以防止激起纤维断裂而降落机械性能。 


最后,要重视的熔合线的地位,并知道它们若何影响部件利用时蒙受载荷(或应力)的区域。应经过进程浇口的公道结构将熔合线移至应力水平估计较低的区域。 


计较机充模分析可以辅助肯定这些熔合线将定位的地方。结构有限元分析(FEA)可以用来对比高应力的地位和在充模分析中肯定的会合线地位。 


应当指出的是,这些部件和模具设计仅仅是倡议。有很多部件的例子,它们存在薄壁、壁厚转变和精美或邃密特色,操纵LFRT复合物实现了精采的性能。但是,偏离这些倡议越远,就要花更多的时候和精神来确保实现长纤维手艺的全数好处。


3、加工条件


加工条件是LFRT胜利的关头。只要采取了准确的加工条件,就有可能利用通用注塑机和准确设计的模具制备好的LFRT部件。换句话说,即便有恰当的设备和模具设计,若是采取较差的加工条件,纤维长度也可能会受损。这就须要体味纤维在成型进程时将会碰着的情况,而且肯定会引发纤维过度剪切的区域。


首先,要监控背压。高背压引入对物料产生的庞大剪切力,将会降落纤维长度。考虑从零背压开端而且仅使它增加至使螺杆在喂料进程中均匀退回,采取1.5~2.5bar(20~50psi)的背压凡是足以获得一致的喂料。 


高的螺杆转速也有晦气的影响。螺杆转变越快,固体和未熔材料就越可能进入螺杆紧缩段造成纤维损伤。近似于针对背压的倡议,应尽可能连结转速在不变填充螺杆所请求的最低水平。在成型LFRT复合物时,30~70r/min的螺杆速度是常见的。 


在注射成型进程中,熔融经过进程两个配合感化的身分产生:剪切和热。由于目标是在LFRT中经过进程削减剪切来庇护纤维的长度,是以将须要更多的热量。依照树脂体系,加工LFRT复合物的温度凡是会比惯例的成型复合物高10~30℃。


但是,在简略地周全进步机筒温度之前,要重视机筒温度散布的反置。凡是情况下,当物料从料斗移动到喷嘴时,机筒温度上升;但对于LFRT,推荐在料斗处的温度更高。反置温度散布会使LFRT粒料在进入高剪切螺杆紧缩段之前软化和熔化,从而有益于纤维长度的连结。 


有关加工的最后一项重视触及回用料的操纵。研磨成型部件或水口凡是会导致更低的纤维长度,是以,回用料的添加会影响整体的纤维长度。为了不较着降落力学性能,倡议回用料的最大用量是5%。更高的回用料用量会对冲击强度等力学性能产生负面影响。

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