在注塑成型中,模具溫度是需要控制的最重要的工藝條件之一。首先,識別這些過程條件和我們用來控制它們的設定點很重要。因此,模具溫度與通過模具水路的冷卻/加熱流體溫度不等同,它是實際模腔穩(wěn)定后的溫度。模具溫度決定:
產(chǎn)品冷卻的速度以及產(chǎn)品的內應力。
注塑產(chǎn)品的表面光潔度。模具溫度越高,光澤度越高。
PPS,PPA,POM等半結晶聚合物在模具中的結晶度。它們通常需要較高的模具溫度來調節(jié)結晶度并改善機械性能。
在這里,我們想分享一個模具溫度對PPS零件機械性能重要性相關的失效分析案例研究。
我們的客戶問題是由40%玻纖增強PPS注塑而成的汽車零件,無法通過其機械強度的質量檢驗。提供合格樣品(標記為“Good”)以與失效部件(標記為“Bad”)進行比較。利用分析工具 - 熱重分析(TGA)和差示掃描量熱法(DSC)用于此故障分析。
熱重分析(TGA)是一種熱分析技術,是指在受控環(huán)境下測量待測樣品的質量與溫度/時間變化關系的一種熱分析技術。待測樣品的重量會由于揮發(fā)或分解減少,或由于氣體吸收或化學反應而增加。熱重分析可以提供關于聚合物材料的組成和熱穩(wěn)定性的有價值的信息。獲得的數(shù)據(jù)可包括揮發(fā)物含量,無機填料含量,玻璃纖維和炭黑含量。合格和失效注塑部件的TGA分析(圖1)顯示,它們都有大約40%的玻璃纖維殘留,兩個樣品的峰值溫度相當(550℃)。因此,我們可以得出結論,他們的構成是相同的。
差示掃描量熱法(DSC)可用于觀察熱力學的變化,這可能表現(xiàn)出結晶度的差異。結晶度會影響機械性能。
DSC分析(圖2)顯示在第一次熔化期間在失效注塑部件上存在放熱過程(參見紅色圓圈),這在合格注塑部件上沒有出現(xiàn)。 我們確定失效注塑部件在126℃附近的放熱“信號”是對應于在注塑過程中未完全結晶的樹脂重結晶釋放的能量。 合格注塑部件的這種放熱“信號”沒有出現(xiàn),表示具有更高的結晶水平,因此部件通過工廠內部質量測試證明有更好的機械性能。 實際上,PPS供應商建議模具溫度至少為140°C,以保證高結晶度并獲得最佳性能。
在與客戶討論了上述發(fā)現(xiàn)后,客戶對其工藝條件和注塑機進行了審核。測量的實際模具溫度為80℃,遠低于其在140℃下的模具溫度設定點。糾正了問題后,客戶就可以獲得良好的模塑件。
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