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模具结垢成因研究

    小贴士: 模具 2015-04-18 16:47

    模具结垢成因研究

    橡胶加工工业中,橡胶模具结垢问题是一个常见的现象。硫化过程中模具壁面上形成一层沉积物,并在随后的生产循环中逐渐积累。先前的文献论述过引起橡胶模具结垢的各种因素的影响。现在发现:对于在聚合体橡胶混合物中所包含的各种硫化物(和氧化锌)来说,硫化锌是硫化过程中引起结垢的最烦人的反应副产物。没有一种半-永久的脱模剂或永久性的(金属)覆盖层可以避免这种沉积。结论是:结垢最初是由附着在模具上的硫化锌(无机的沉积物)引起的,并形成一个灰色的沉积层。作为温度的函数,混合物中低分子量的成份附着在硫化锌的微晶体上,并引起第二阶段的沉积(有机沉积)。在一定时间内形成氧化产物,并引起碳的沉积。

    通过了解橡胶模具结垢的原因和模具的金属表面硫化锌微晶体形成的内在机制,有可能产生一种对目前的加工处理过程适用的办法,来降低硫化锌的形成,从而防止橡胶模具结垢。通过对结垢原因的研究,减少这种现象是很有可能的。

    有两种可能的解决办法来防止或减少污垢的形成:改变混合物的成份或改进模子的表面。

    改变混合物成份减少模垢

    由于氧化锌或硫化合而引起的模垢必须减少或被消除。大多数的沉积物与高含量的硫化物和氧化锌有关,而这些成份又通常要在轮胎橡胶产品中应用。按体积计,轮胎是全球橡胶产品中最大的一种(达到75%)。因此,大多数的实验是用常用于轮胎生产中的nr/br化合物和sbr化合物的混合料来进行的。在通过改变混合物成份减少模垢方面,考察了硫化锌的影响、短期的硫化实验、和化合物成份的影响。

    模具结垢的机制

    在铁制模具表面形成硫化锌晶体方面得出以下结论:混合物中硫化锌的原位形成是硫化过程中的反应产物;纳米尺寸的硫化锌晶体扩散到赤铁矿型铁制模具的氧化表面,形成znsfe 型的一层;或者在同一硫化过程中,或者在后续的硫化过程中,经过额外的纳米尺寸的硫化锌晶体的沉积,这种晶体进一步生长,形成微米级尺寸的硫化锌晶体。

    混合物

    在橡胶混合物中降低氧化锌的水平可以减少橡胶模具结垢;使用纳米尺寸的氧化锌可以消除或者减少模具结垢,然而,为了达到最优的机械和动力性能,必须进行更多的研究;其它的金属氧化物催化剂不能解决模具结垢问题;可供选择的催化剂,如胺或者mfas,也能减少模具结垢,然而,那些催化剂/加速剂有难闻的味道,并且有些是有毒的。此外,为了得到相当的硫化速度,还必须使用另外的锌催化剂(zbec)。

    涂层

    在模具结垢问题的解决办法中不涉及电化学反应;金属镀层对减少模具结垢没有帮助,在模具表面必须形成封闭的一道屏障;塑料涂层,如ptfe型,能解决结垢。但是,由于手工铺设问题和空间不稳定性,这些涂层不能应用在轮胎模具中;磁铁矿(fe3o4)涂层是有可能的候选物。结果应当是非常有前途的,但是为了证实磁铁矿(fe3o4)涂层防止结垢的能力,必须在轮胎模具上进行实验。

    一、双色模具之假双色,假双色就是先啤出一个产品,再把啤出产品套入到另外一套模中整出另外一个产品!

    二、双色模具之真双色,真双色又分独立双色和混合双色两钟:独立双色,就是在同一台机上做出两种不同的色来,通常是通过置换前模来完成,(通过旋转模具),一套双色模需要做成两套模具,同样的后模做两套,不同的前模各做一套,两套模架要求能够互换;混合双色,只需一套模具,需要特殊的塑机,原理是将两个独立的射嘴合并到一块,通过单独控制各个射嘴的注塑参数来达到混色效果。

    了解了什么是双色模具,那么双色模具有什么特点?

    (一)双色模具需要相配合的注塑机。

    (二)多了一个转动机构或上下滑动机构。

    (三)前模有区别,后模是一致的。

    (四)注意气缸或其它动力的应用。

    (五)精度要求高。

    一、双色模具之假双色,假双色就是先啤出一个产品,再把啤出产品套入到另外一套模中整出另外一个产品!

    二、双色模具之真双色,真双色又分独立双色和混合双色两钟:独立双色,就是在同一台机上做出两种不同的色来,通常是通过置换前模来完成,(通过旋转模具),一套双色模需要做成两套模具,同样的后模做两套,不同的前模各做一套,两套模架要求能够互换;混合双色,只需一套模具,需要特殊的塑机,原理是将两个独立的射嘴合并到一块,通过单独控制各个射嘴的注塑参数来达到混色效果。

    了解了什么是双色模具,那么双色模具有什么特点?

    (一)双色模具需要相配合的注塑机。

    (二)多了一个转动机构或上下滑动机构。

    (三)前模有区别,后模是一致的。

    (四)注意气缸或其它动力的应用。

    (五)精度要求高。

    塑料模具的基础知识和技术应用

    我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机身外壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形,模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。

    近年来,随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大,如:家用电器、仪器仪表,建筑器材,汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。

    2、模具的一般定义:在工业生产中,用各种压力机和装在压力机上的专用工具,通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品,这种专用工具统称为模具。

    3、注塑过程说明:模具是一种生产塑料制品的工具。它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔。注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内,并在腔内冷却定型,然后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个注塑过程是循环进行的。

    4、模具的一般分类:可分为塑胶模具及非塑胶模具:

    (1)非塑胶模具有:铸造模、锻造模、冲压模、压铸模等。

    A.铸造模——水龙头、生铁平台

    B.锻造模——汽车身

    C.冲压模——计算机面板

    D.压铸模——超合金,汽缸体

    (2)塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为:

    A.注射成型模——电视机外壳、键盘按钮(应用最普遍)

    B.吹气模——饮料瓶

    C.压缩成型模——电木开关、科学瓷碗碟

    D.转移成型模——集成电路制品

    E.挤压成型模——胶水管、塑胶袋

    F.热成型模——透明成型包装外壳

    G.旋转成型模——软胶洋娃娃玩具

    ◆ 注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的,作为注射成型加工的主要工具之一的注塑模具,在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。

    ◆注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的,基本分为:

    A 成型装置(凹模,凸模)

    B 定位装置(导柱,导套)

    C 固定装置(工字板,码模坑)

    D 冷却系统(运水孔)

    E 恒温系统(加热管,发热线)

    F 流道系统(唧咀孔,流道槽,流道孔)

    G 顶出系统(顶针,顶棍)

    5、根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类:

    (1) 大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。

    (2) 细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口系统。

    (3) 热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本较高。

    热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔,它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔,它适用于单腔多点入料或多腔模具.

    ◆热流道系统的优势

    (1)无水口料,不需要后加工,使整个成型过程完全自动化,节省工作时间,提高工作效率。

    (2)压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等, 避免了原料在浇道内的表面冷凝现象,注射压力损耗小。

    (3)水口料重复使用会使塑料性能降解,而使用热流道系统没有水口料,可减少原材料的损耗,从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀,塑件应力小,密度均匀,在较小的注射压力下,较短的成型时间内,注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势,而且能用较小机型生产出较大产品。

    (4)热喷嘴采用标准化、系列化设计,配有各种可供选择的喷嘴头,互换性好。独特设计加工的电加热圈,可达到加热温度均匀,使用寿命长。热流道系统配备热流道板、温控器等,设计精巧,种类多样,使用方便,质量稳定可靠。

    ◆热流道系统应用的不足之处

    (1)整体模具闭合高度加大,因加装热浇道板等,模具整体高度有所增加。

    (2)热辐射难以控制,热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗,是一个需要解决的重大课题。

    (3)存在热膨胀,热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。

    (4)模具制造成本增加,热浇道系统标准配件价格较高,影响热浇道模具的普及。


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