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注塑成型长纤维增强塑料LFRT需求留意哪些问题?

发布时间:2020-03-18 20:55:31人气:
注塑成型长纤维增强塑料LFRT需求留意哪些问题?
 
 
长纤维增强热塑性塑料(LFRT)正在被用于高机械功能的注塑成型运用。尽管LFRT技能能够供给杰出的强度、刚度和冲击功能,但这种资料的加工办法关于确认最后部件能达到怎样的功能起着重要的作用。
 
 
 
为了成功地成型LFRT,对它们一些独有的特色进行了解十分必要。了解LFRT与惯例增强热塑性塑料之间的差异推动了设备、规划和加工技能的开展,以发挥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差异在于纤维的长度。在LFRT中,纤维的长度和粒料的长度相同。这是由于大多数LFRT是经过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接连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,这种接连的增强塑料条被短切或造粒,一般切至10~12mm的长度。相比之下,传统的短玻纤复合物只包含长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一般2mm不到。
 
 
 
LFRT粒料中的纤维长度有助于改善LFRT的机械功能——抗冲击性或韧性增加,一起坚持刚度。只需纤维在成型进程中坚持长度,它们就会构成一个“内部骨架”,供给超高的机械功能。但是,一个糟糕的成型进程会把长纤维产品变成短纤维资料。假如纤维的长度在成型进程中受到损害,则不或许取得所需求的功能水平。 
 
 
 
为了在LFRT成型进程中坚持纤维的长度,有三个重要方面需求考虑:注塑机、部件和模具规划以及加工条件。
 
 
 
一、设备留意事项
 
 
 
经常被问到的一个有关LFRT加工的问题是:我们是否有或许运用现有的注塑设备来成型这些资料。在绝大多数的状况下,用于成型短纤维复合物的设备也可用于成型LFRT。尽管典型的短纤维成型设备关于大多数的LFRT部件和产品是满足要求的,但对设备做一些改造能够更好协助坚持纤维的长度。
 
 
 
一根具有典型“进料—紧缩—计量”段的通用螺杆十分适用于该进程,而且经过下降计量段的紧缩比能够削减纤维损坏性的剪切。大约为2:1的计量段紧缩比关于LFRT产品是最佳的。用特殊金属合金制作螺杆、机筒和其他部件没有必要,因为LFRT的磨损没有传统的短切玻璃纤维增强热塑性塑料大。
 
 
 
另一件或许从规划审查中获益的设备是喷嘴尖梢。一些热塑性资料用一种反向锥形喷嘴尖梢加工更容易,它能够在资料注入到模具型腔中时构成一种高度剪切。但是这种喷嘴尖梢会显著下降长纤维复合资料的纤维长度。因而推荐运用一种100%“自在活动”规划的槽形喷嘴尖梢/阀组件,它使长纤维容易经过喷嘴进入部件中。
 
 
 
此外,喷嘴和浇口孔的直径应该有5.5mm(0.250in)或以上的宽松尺度,并且没有尖利的边际。重要的是要了解物料怎么流过注塑设备,并确认剪切会使纤维破碎的当地。
 
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图:选用“100%自在活动”规划的三件式螺杆尖梢和环形阀,可最大限度地削减长纤维的开裂
 
 
 
二、部件与模具规划
 
 
好的部件和模具规划对坚持LFRT的纤维长度也大有裨益。消除部分边际(包含肋线、凸台和其他特征)周围的尖角,可防止成型部件中不必要的应力,并削减纤维磨损。
 
 
 
部件应选用壁厚均匀一起的标称壁规划。壁厚上较大的改变会导致部件中不一起的填充和不需求的纤维取向。在有必要较厚或较薄的当地,要防止壁厚的忽然改变,以防止构成或许损坏纤维的高剪切区域,并成为应力会集的源头。一般试着把浇口开在较厚的壁中,并流向薄的部分,使填充末端坚持在薄的部分。
 
 
 
通用的好的塑料规划原则主张,坚持壁厚低于4mm(0.160in)将促进杰出均匀的活动并削减洼陷和空地的或许性。关于LFRT复合物,最佳的壁厚一般为3mm(0.120in)左右,最小的厚度为2mm(0.080in)。壁厚小于2mm时,资料在进入模具后其纤维开裂的概率增加。
 
 
 
部件只是规划中的一个方面,考虑资料怎么进入模具也很重要。当流道和浇口引导物料进入型腔时,假如没有正确的规划,很多的纤维损坏会发生在这些区域中。 
 
 
 
当规划一个成型LFRT复合物的模具时,全圆角的流道是最佳的,它的最小直径为5.5mm(0.250in)。除了全圆角流道,任何其他方式的流道都会有尖角,它们在成型进程中会增加应力而损坏玻璃纤维的增强效果。具有开放浇道的热流道系统是能够接受的。 
 
 
 
浇口的最小厚度应该有2mm(0.080in)。假如或许的话,沿着一条不阻止物料流入型腔的边际定位浇口。部件表面的浇口将需求进行90°的滚动,以防止引发纤维开裂而下降机械功能。 
 
 
 
最后,要留意的熔合线的方位,并知道它们怎么影响部件运用时接受载荷(或应力)的区域。应经过浇口的合理布局将熔合线移至应力水平估计较低的区域。 
 
 
 
计算机充模剖析能够协助确认这些熔合线将定位的当地。结构有限元剖析(FEA)能够用来对比高应力的方位和在充模剖析中确认的集合线方位。 
 
 
 
应该指出的是,这些部件和模具规划仅仅是主张。有很多部件的比如,它们具有薄壁、壁厚改变和精致或精细特征,运用LFRT复合物完成了杰出的功能。但是,违背这些主张越远,就要花更多的时间和精力来确保完成长纤维技能的全部优点。
 
 
 
三、加工条件
 
 
加工条件是LFRT成功的要害。只需选用了正确的加工条件,就有或许运用通用注塑机和正确规划的模具制备好的LFRT部件。换句话说,即使有适当的设备和模具规划,假如选用较差的加工条件,纤维长度也或许会受损。这就需求了解纤维在成型进程时将会遇到的状况,并且确认会引起纤维过度剪切的区域。
 
 
 
首先,要监控背压。高背压引入对物料发生的巨大剪切力,将会下降纤维长度。考虑从零背压开始并且仅使它增加至使螺杆在喂料进程中均匀退回,选用1.5~2.5bar(20~50psi)的背压一般足以取得一起的喂料。 
 
 
 
高的螺杆转速也有不利的影响。螺杆旋转越快,固体和未熔资料就越或许进入螺杆紧缩段造成纤维损害。类似于针对背压的主张,应尽量坚持转速在稳定填充螺杆所要求的最低水平。在成型LFRT复合物时,30~70r/min的螺杆速度是常见的。 二手注塑机回收
 
 
 
在注射成型进程中,熔融经过两个一起作用的要素发生:剪切和热。因为目的是在LFRT中经过削减剪切来保护纤维的长度,因而将需求更多的热量。依据树脂系统,加工LFRT复合物的温度一般会比惯例的成型复合物高10~30℃。
 
 
 
但是,在简单地全面提高机筒温度之前,要留意机筒温度分布的反置。一般状况下,当物料从料斗移动到喷嘴时,机筒温度上升;但关于LFRT,推荐在料斗处的温度更高。反置温度分布会使LFRT粒料在进入高剪切螺杆紧缩段之前软化和熔化,然后有利于纤维长度的坚持。 
 
 
 
有关加工的最后一项留意触及回用料的运用。研磨成型部件或水口一般会导致更低的纤维长度,因而,回用料的增加会影响整体的纤维长度。为了不明显下降力学功能,主张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功能发生负面影响。

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