1構(gòu)造材料

要根據(jù)應(yīng)用需求選擇適當(dāng)?shù)哪＞咪?。如果是原型制作，則無需使用硬化模具鋼。大多數(shù)情況下，通常使用預(yù)硬化鋼或鋁來降低成 本，以及便于在原型制作階段對模具進(jìn)行調(diào)整。這些軟性金屬還可以模塑出足夠的試件及預(yù)制部件。預(yù)硬化的模具鋼(如 P-20 或 NAKR-55)常用于制作大規(guī)模的模具，因?yàn)樵诖笮蛻?yīng)用中進(jìn)行模具鋼硬化是很不切實(shí)際的。

在產(chǎn)量較高的情況下，需要對型芯和模腔使用硬化模具鋼。S-7、H-13 和不銹鋼 420 是最常用的鋼材。S-7 是極其優(yōu)秀的模鋼，可 以長時間用于生產(chǎn)運(yùn)作。如果需要很高的熔體和模具溫度，則應(yīng)選用 H-13 型鋼材。H-13 還可用于制作熱流道歧管。H-13 的回火 溫度非常高，可以承受很高的模具加工溫度而不影響硬度。

如果應(yīng)用領(lǐng)域?qū)δ湍p性提出很高的要求，或者環(huán)境中會產(chǎn)生大量冷凝現(xiàn)象，則不銹鋼則為模具鋼的最佳選擇?？墒褂?A2、 ASP23 或 D-2 型鋼材制作具有高磨損性的模腔插件。

所有模具鋼都可依靠某些種類的鍍層保護(hù)來防止磨損和腐蝕。只有不銹鋼可通過焊接和機(jī)械加工來修復(fù)。對于已有鍍層的鋼，只 有在除去鍍層后才能進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)后需重新敷涂鍍層。

表面光潔度

根據(jù)部件美觀要求、客戶需求和功能的不同，成型部件的表面 可能各不相同。從 SPI #1 鏡面般的高光澤表面到使用蝕刻技術(shù) 得到的紋理表面，LNP 復(fù)合材料幾乎可以擁有任何類型的成型 部件表面光潔度。需要了解的很重要一點(diǎn)是，某些材料在具有 了某種模具表面光潔度后性能得到改進(jìn)。例如，聚丙烯在無光 表面模具中的脫模性明顯好于高光表面的模具。在填充量很多 的樹脂中很難實(shí)現(xiàn)高光。

排氣

為了最大程度提高模具性能，排氣是成型周期中的重要一環(huán)。當(dāng)熱塑性材料進(jìn)入模腔時，需要排出模腔中的空氣。排氣孔通 常位于最后填充到的部位，靠近縫合線的部位以及流道系統(tǒng) 上。沿分模線周邊分布的附加排氣孔可大大提高整體排氣性 能。模具中的殘留氣體在成型部件上顯示為焦痕。基本經(jīng)驗(yàn) 是：模具中氣體必須能夠以與塑料進(jìn)入模腔相同的速率排出。

氣孔深度因所用材料而不同 - 通常非晶態(tài)熱塑性材料由于粘度 較高，要求的氣孔深度較大。

單腔和多腔

有三種基本類型的模具在工業(yè)中最為常用，尤其是使用 LNP 復(fù) 合材料的模具。

最常用的類型是圖 1 所示的兩板式冷流道配 置。材料經(jīng)注道襯套、流道系統(tǒng)射入部件中。在冷卻后，所有 成型件被頂出(包括澆口、流道和注道)。然后取下部件，并將 余下的流道和注道廢棄使用或回收處理。

圖 2所示是帶冷流道 的三板式模具。使用這種設(shè)計時，材料經(jīng)注道和流道系統(tǒng)射入 部件模腔中。冷卻后打開模具，將部件與澆口和流道分離。部 件從流道上自然脫落。仍然需要回收利用或丟棄注道、澆口和 流道。

圖 3 顯示了電加熱型熱流道歧管模具。對歧管與澆口探 針通道進(jìn)行加熱，使其達(dá)到或接近聚合物的熔體溫度，使材料 維持熔化狀態(tài)。由此，則無需處理注道、澆口和流道廢料。這些系統(tǒng)與常規(guī)的兩板式或三板式設(shè)計相比較為昂貴，但可以更 好地對材料進(jìn)行熱控制，而且沒有什么廢棄物。

熱流道

全熱流道模具或“無流道”模具具有很多優(yōu)點(diǎn)，但必須精心設(shè) 計，以確保對流入模腔內(nèi)的熔體進(jìn)行適當(dāng)控制。盡管無流道模具在成型操作中幾乎不會產(chǎn)生任何廢棄物，但在啟動時易出現(xiàn)問題，尤其是使用半結(jié)晶 LNP 復(fù)合材料的模具，這種材料易于快速冷固。需要遵守的原則包括：

? 僅使用專門針對應(yīng)用特點(diǎn)設(shè)計的、平衡良好的熱流道歧管系統(tǒng)。

? 根據(jù)所用材料的不同，可以將熱流道設(shè)計成用敞開式澆口底 板直接澆到部件上，也可使用閥門澆口進(jìn)行無殘留成型，也 可把澆口開在小表面流道上。

? 加熱的流道路徑和熱底板應(yīng)該提供可順利進(jìn)入模腔的流動路 徑，并且在外部進(jìn)行加熱。

? 在使用長玻璃纖維增強(qiáng)型樹脂時，澆口殘留是不可避免的。

? 應(yīng)使用來自一家熱流道制造商的全套系統(tǒng)，而不是使用來自 不同制造商的不同組件。

? 澆口尺寸取決于所加材料的量和類型、部件大小/配比 和壁厚。

? 有關(guān)熱流道設(shè)計的更多信息，請咨詢 GE 塑料集團(tuán)技術(shù) 人員。

2塑料加工業(yè)中常用的模具表面增強(qiáng)方法指南

下表為成型操作人員和模具制造人員提供了多種常用的模具鋼處理方法，使其具有防腐蝕性或改進(jìn)其耐磨損性?？赡苓€有其他解決方案。

3注道、流道和澆口

注道襯套

使用常規(guī)模具時，熱材料經(jīng)過注道襯套進(jìn)入模具。流道系統(tǒng)引 導(dǎo)材料經(jīng)由澆口進(jìn)入模腔。要使熔體分布適當(dāng)和正確頂出成 型部件，注道襯套的正確設(shè)計和適當(dāng)尺寸是至關(guān)重要的。注 道“O”直徑應(yīng)該比噴嘴出口直徑約大于 20%，以防模具開啟時注 道阻塞。注道尺寸示意圖如下所示。“O”尺寸還與部件和流道大 小密切相關(guān)?？梢允褂眉訜岬淖⒌酪r套取代常規(guī)注道襯套。加熱注道(或 叫“熱”襯套)的初始成本可能比“冷”襯套高，但由于它消除了連 在每個部件或流道系統(tǒng)上的注道，因此可極大地減少產(chǎn)生的廢 棄物。有了熱襯套，對進(jìn)入流道系統(tǒng)的熔體溫度的控制就能更加精確。

流道設(shè)計

流道應(yīng)該盡可能短，以減少不必要的壓力下降。橫截面最好是 圓形。如果流道須放置于模具的一半處，請使用梯形圓底的流 道。半圓和扁平流道效率不高，不推薦使用。流道應(yīng)該能使材料平衡、不受限地流入一個或多個部件(如果 使用多個模腔的話)中。通常，一條流道每轉(zhuǎn) 90 度就需要在 直徑上縮小 20%。在設(shè)計流道系統(tǒng)時需要考慮到這一點(diǎn)。圓形 流道的直徑通常為 0.125” – 0.375” (3.2 - 9.5mm)。

澆口 |

LNP 復(fù)合材料部件的澆口設(shè)計應(yīng)該能提供充裕的加工余地，同 時不產(chǎn)生模內(nèi)應(yīng)力。根據(jù)所用澆口的類型(即潛伏、邊緣、附耳等)，澆口的一些基本尺寸也會控制填充速率、流進(jìn)模腔的材 料量和部件凝固的速率。

壁厚決定了澆口的大小，而部件幾何 形狀則決定了澆口在部件上的位置。澆口有三個關(guān)鍵的尺寸：深度、寬度和面。關(guān)于幾種澆口的具體設(shè)計在下一頁中顯示。

澆口大小/位置

? 澆口大小最小為 0.040” (1mm)，對于 Verton 長纖維復(fù)合材 料是 0.100” (2.5mm) - 圓形或梯形 - 50 –60% 壁厚(用于結(jié)晶復(fù)合材料) - 50–75% 壁厚(用于非晶態(tài)復(fù)合材料)

? 最好在壁截面最厚的地方 - 使?jié)部谡龑Ρ诨蛲固?，以防回填和“噴射?Verton 長纖維 復(fù)合材料除外) - 建議不要對 Verton 復(fù)合材料使用隧道式澆口。