现代生活中,许多家电都使用塑料轴流风扇,如排气扇、电风扇、空调器等。风扇的两个主要性能指标动平衡和轴向跳动,是直接引起风扇工作时噪音和振动的主要原因。如何降低风扇的这两个性能指标,是塑料风扇注塑加工工艺上的技术难关。在不考虑其他因素情况下,风扇的轴向跳动(静态)控制到不大于1mm;动平衡可通过加铝片补偿(控制加片量不超过5g)加片后动平衡控制到小于25个数字(数字越小,噪音越小)那么0.(匹)塑料轴流风扇工作时的振动和噪音即可满足产品性能要求。本文探讨了0.74kW(1匹)空调器的塑料轴流风扇在注射成型中应改进和注意的一系列问题,从而达到提高产品质量的目的。
1生产设备和检测仪器生产设备为亿利达精密机械器厂有限公司生产的注塑机,型号为E450,螺杆直径83mm,通用型螺杆,锁模力4500kN.检测仪器为中国人民解放军空军孝感试验测试设备厂生产,用于检测风扇的动平衡的是型号为LP―2S高精度单面立式平衡机―B微机控制单面电测箱;用于检测风扇的轴向跳动的是百分表和带垂直轴芯的水平台。
2生产工艺流程3影响塑料轴流风扇质量的因素3.1原材料选择就加工塑料轴流风扇而言,采用GFR(玻璃纤维强)ABS或GFRAS作为原料,其强度、耐热性、硬度及尺寸稳定性,都比未强的同类塑料好,能够满足产品的使用要求。在玻璃纤维含量相同的情况下,GFRAS的拉伸强度和热变形温度两项指标比GFRABS略高,所以选用GFRAS材料。
根据质量的稳定性和产品性能指标的对比,则选用玻璃纤维含量为20%的GFRAS比15%的好。一般来说,随着玻璃纤维含量的加,成型收缩率减小。实验表明,当玻璃纤维含量达到20%后,再加其含量时,产品收缩率改变很小。而且玻璃纤维含量不能太高,否则材料加工性能变差,产品也容易脆裂。
考虑到材料供应商加工GFRAS时,其加工工艺的一致性,要求订货时批量尽可能大,以减少批次之间所引起的不稳定因素。
要求铜芯的同心度、高度、内孔径符合图纸设计要求,产品进货检验合格才能投入使用。
为利于产品质量的稳定控制,要求使用相同品种及含量的回收破碎料。要求破碎料粒度基本相同,不存在长条和大片状料。另外回收破碎料的添加量不宜太大,应控制在10%左右,并且加量稳定。
分子系,从事专业工作11年。现从事塑料注射成型加工的技术工现代塑料加工应用设备及模具在注塑加工中,塑料轴流风扇的质量受外界因素的影响很敏感工艺条件要求严格。因此要求硬件部分,即设备及模具方面应保证处于良好状态。
电气、液压及温控部分定时检查油温、油的滤网及其粘度;注塑机料筒的加热温度应控制在要求的波动范围内;机械润滑位置应按规定定时加润滑油,保证机器运行顺畅。设备仪表,包括液压表和温度表,应经过检测,达到允许误差范围内。注塑机模板平行度应保证达到设备出厂的技术状态,只有这样,才能保证工艺质量的稳定性。模具顶出机构的顶杆在装模具前,应确认其长度一致;模具顶针分布均匀,以达到平衡地顶出产品。模具型腔(型芯)的钢材应选用高强度、表面硬度好的材料,这一方面是为了防止加工中钢材出现弹性和永久变形;另一方面是减小玻璃纤维流动时对金属的磨损,所以模腔(芯)应氮化处理,以提高钢材表面硬度。模具的冷却管道设计应尽量均匀分布;模具的冷却应有可靠和稳定的冷却水供应及其处理设备,这对产品质量有很大的影响。模具的制造精度要高,避免因分型面贴合不好而产生溢边(飞边)现象。
模具浇口的设计要考虑到多点浇口会引起产品表面出现熔接纹,从而影响产品的强度,所以设计浇口时,或者是一个,或者是多个不对称的浇口,以形成曲面型的熔接纹,本文所分析的模具为一个浇口。
浇口的截面设计在综合考虑生产效率和进料顺畅两种情况下,应尽量采用较大的浇口截面尺寸,以减少注射压力。
射嘴(喷嘴)孔径太小,则熔料通过该处时受剪切厉害,玻璃纤维断裂严重,影响产品强度;孔径太大,则浇口冷却缓慢,影响生产效率。一般选用孔径~4.Omm的射嘴,并配有单独控制其温度的发热圈。注意射嘴前端应与模具浇口套匹配,而半径应略小于浇口套。同时,射嘴孔径应比浇口套上孔径略小,有利于开模时将射嘴前端冷料一同带出。
3.3工艺控制及工艺条件由于材料本身有一定的吸湿性,加上材料在挤出造粒时,如果为水冷切粒,则材料很容易夹带水分。所以在加工前,材料必须预干燥。否则,产品表泡。使产品质量不稳定。
铜芯的放置要符合规定要求,轴向不得放反;径向放置时,铜芯上某一点应一致朝向固定方向,以减少影响产品质量的不稳定因素。
首先要保证料筒中塑料处于良好的加热状态,保证从射嘴出来的塑料塑化均匀,能顺利注射充模又不引起分解。尽量不采用低温高压的方法,以减少产品的内应力。由于GFRAS的加工流动性比AS差,所以在同等条件下,GFRAS材料的加工温度应比AS材料高约10 C,确保注塑加工时材料的流动性。
在其他条件相同情况下,用较高的模温,熔料较容易充模,从而可适当减小注射压力,产品表面也平滑、均匀,有利于减少熔接纹。但太高的模温不但使产品容易产生收缩和变形,而且使冷却时间延长。相反太低的模温会使熔料充模困难,造成质量不稳定,同时必须加注射压力以确保产品不缺料,缺料会带来内应力,不利于产品质量的控制。当模温控制在65 ~75C时,对产品质量和工艺控制都比较好。
注射速度与螺杆转速由于GFRAS材料的加工流动性较AS差,并且当把熔料注射进模腔时熔料很快就冷却。所以,在料温一定的情况下,应尽量减少注射压力,以减小产品的内应力,采用中速偏高的工艺。实践证明,如果注射速度太慢,则生产工艺不稳定,不但产品容易出现缺料现象,而且产品的动平衡和轴向跳动性能也不稳定。但太高的注射速度容易把气体带进模腔,使产品内部产生大小不一的气孔及表面烧焦现象。因此,注射速度一般采用70 80 %(数控,速度为百分比,下同),效果比较好。螺杆转速应采用中等速度(40 60%)。太慢影响生产效率;太快则剪切厉害,剪断玻璃纤维,使材料的机械强度降低。
注射压力、保压压力和背压塑料制品的变形,除了与其结构有关外,还与加工温度太高、注射压力太大有关。特别是当注射压力及保压压力太大时,产品脱模后,其内部产生大的残余应力。结果,当产品冷却后,材料的大分子长链产生松驰现象,重新卷曲,产品容易产生翘曲变形,导致产品的动平衡和轴向跳动性能都达不到要求。
时要配合一定的背压,才能保证塑化均匀。但背压不能太大,否则,熔料会在开模时产生“流延”现象,影响正常的生产。而且,背压太大时材料对机械的磨损也大。
注射时间、保压时间和冷却时间一般来说,注塑制品的密度、收缩率,除了与注射压力大小有关外,还与注射时间、保压时间有很大关系。在其他条件不变的情况下,注射时间、保压时间相对较长时,产品的密度比较大,收缩率比较低。
但是,对于加工塑料风扇而言,在满足产品收缩率的情况下,应尽量减小注射时间和保压时间,以减小材料大分子的取向和内应力。冷却时间的设定,应保证制品充分冷却定型,否则制品脱模后容易受到各种因素的影响而产生变形。
3.4其他应注意的问题由经验可知,在制品结构完整的情况下,其质量越轻,则动平衡数字越小,也即产品平衡性越好。这可能是制品质量量较轻时,其密度较小,大分子链之间距离较大,处于松驰状态,因而制品中残留的内应力小,引起应力变形程度小。所以在保证产品收缩满足要求的情况下,应尽量减小熔料背压、注射压力、保压压力和保压时间。
(2)生产操作及制品的包装方法开模取制品时,由于制品温度仍较高,所以不得用手抓风扇的单个叶片,以防止变形。另外,产品摆放于工作台或装箱,风扇的中心部位应使用垫圈垫高,防止叶片接触到不平整的台面或箱底而产生变形。
现场产品的检测,往往是在工艺员调整工艺参数后而进行或者是质检员的例行抽检。在这种情况下所得到的检测数字,与产品完全冷却(稳定)后所得到的检测结果有一定的误差。因为材料内部的分子状态还没有稳定,内应力还没有完全消除,所以检测结果只能做。现场的这种检测方法,虽然存在一定的误差,但在批量生产中却可以反映产品质量水平和稳定情况。正常的产品检测时首先检测仪器的状态应确保正常,否则其检测结果会误导工艺员的调试,其次产品应完全冷却或放置24h后再进行检测。对于检测风扇的轴向跳动所使用的百分表、水平台及其垂直轴芯,应经常加润滑油,水平台上的轴芯要确保垂直,其直径要符合公差配合要求。
在工艺条件己稳定、产品质量也满足要求的情况下,如果出现停机,那么模具温度、材料温度都发生变化,从而造成工艺不稳定、产品质量波动、材料浪费、生产效率降低。所以,应杜绝无故停机现象,保持连续、均衡的生产状态,以稳定产品质量。
4结语影响塑料轴流风扇的质量因素主要包括生产设备的压力系统和温控系统的稳定性、轴流风扇的轴芯(铜芯或铝芯)尺寸设计、模具安装时顶杆的平衡、检测仪器校准、生产工艺的相对稳定。在满足产品外观质量的前提下,尽量减少注射压力、保压压力和保压时间,以减少产品的内应力,从而达到控制产品质量的目的。
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