PPS模具設(shè)計(jì)指南|PPS塑料件組裝

Ryton PPS模具必須能提供至少為275°F (135°C)的模表面溫度?？墒褂脽嵊?、電熱器或高壓水等多種方法來達(dá)到此目的。我們通常建議使用熱油法，因?yàn)椴捎迷摲瓤杉訜幔部缮?，溫控更好，而壓力相?duì)較低。

主流道與分流道
Ryton PPS 模具通常采用標(biāo)準(zhǔn)主流道設(shè)計(jì)，具有標(biāo)稱值為2°的脫模斜度和倒錐度，或Z型冷料拉鉤系統(tǒng)。桿應(yīng)盡可能短，并且盡可能地高度拋光，以便于塑件從模具的靜模中脫除。

使用Ryton PPS配混料時(shí)，可成功采用許多類型的分流道，而選的分流道是純圓形和梯形的，而且分流道長(zhǎng)度應(yīng)保持較短。多腔模應(yīng)設(shè)計(jì)有平衡的分流道系統(tǒng)，可均勻、平衡地進(jìn)行模腔充填。在帶有主、次分流道的多腔模上，主分流道應(yīng)與次分流道交匯后繼續(xù)延伸，以便在分流道的流動(dòng)前段安裝冷料阱。如普通工程塑料一樣，一種良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣是不采用多腔成套模布局，因?yàn)殡y以控制充填模式，會(huì)制造出物理特性和機(jī)械特性不恒定的塑件。

排氣
正確排氣是很重要的，因?yàn)槿绻艢獠怀浞?，?huì)造成塑件難以填充和塑件燒毀現(xiàn)象，并且在氣體截留的地方會(huì)加速模具磨損。排氣可通過刻在分模線上的0.0003至0.0005英寸（0.008 至0.013毫米）深、0.250英寸（6.35毫米）寬的通道來實(shí)現(xiàn)。也可通過在一條到四條邊上將頂針整平0.0007英寸（0.018毫米)來實(shí)現(xiàn)排氣。在流動(dòng)的方向上將排氣口拋光至A-1光潔度，在對(duì)較長(zhǎng)的塑件進(jìn)行注塑成型時(shí)，會(huì)有助于防止出現(xiàn)殘余物的堆積。不建議使用靜止的排氣針，因?yàn)閷?duì)較長(zhǎng)的塑件進(jìn)行注塑成型時(shí)，這些針會(huì)被堵塞。在存在暗匣的區(qū)域，可成功使用真空脫氣。在合模之后、開始注射周期之前，將真空打開。應(yīng)使用刻在分模線上的0.001英寸（0.025毫米）深的通道給分流道排氣。

Ryton® PPS配混料中使用的玻璃和礦物填料具有磨蝕特性，所以需要使用硬質(zhì)工具鋼。對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的生產(chǎn)模，建議采用具有洛氏硬度C-60或更高硬度的A-2、D-2或D-7工具鋼。對(duì)于低生產(chǎn)量的運(yùn)行情況，P20、S7及H13等較軟的鋼是可以接受的。采用緩慢沉積的致密鍍鉻涂層及無(wú)電鍍鎳涂層，可提供良好的脫模特性以及相當(dāng)長(zhǎng)的模具壽命。還可以使用Borofuse®、LSR-1®及Nitride®等表面處理方法來降低模具磨損。采用表面光潔度為4微英寸（0.0001毫米）或更高的鋼，通?？裳娱L(zhǎng)工作壽命。因?yàn)樵跐部谔幍哪p率通常特別高，所以常常使用可移動(dòng)的（可替換的）澆口模塊。

有許多不同的澆口方法適用于Ryton PPS配混料的模塑成型。在模具上，常見的直澆口、針點(diǎn)澆口和柄澆口以及扇形澆口、 閘門澆口、輪輻澆口、隔膜澆口和潛伏澆口全都得到了使用。

澆口尺寸
為了確保容易充填并且塑件得到足夠的充填，澆口尺寸應(yīng)足夠大，但是也必須注意，澆口不可過大，否則所需的冷卻時(shí)間會(huì)對(duì)周期時(shí)間產(chǎn)生不利影響。通常較好設(shè)計(jì)尺寸較小的澆口，以后可在必要時(shí)再擴(kuò)大尺寸。Ryton PPS塑件的幾何外形千差萬(wàn)別，設(shè)置一個(gè)適用于所有情形的指標(biāo)是不現(xiàn)實(shí)的，但我們?nèi)钥蔀闈部诔叽绲脑O(shè)計(jì)提供下列通用導(dǎo)則。我們建議對(duì)于任何塑件，即使是非常小的塑件，均采用0.035至0.040英寸（0.9至1.0毫米）的相對(duì)較小的澆口直徑或厚度。這是為了確保為塑件提供足夠的填充壓力和保壓壓力，并防止產(chǎn)生過大的剪切力，而過大的剪切力可能會(huì)造成物料過熱和/或玻璃纖維在長(zhǎng)度上的降解。對(duì)于較大的塑件，一個(gè)較好的規(guī)則是，澆口直徑或厚度應(yīng)為Ryton® PPS塑件較大壁厚的大約60%至75%，而下圖表明當(dāng)塑件總體積增大時(shí)，需要增加澆口直徑或厚度。下圖中顯示的適用于圓頭潛澆口的“較小澆口直徑”，也可視為寬度為澆口厚度兩倍的典型矩形澆口的較小澆口厚度。
 
澆口位置
必須仔細(xì)考慮澆口的定位，因?yàn)檫@對(duì)Ryton PPS塑件的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性具有重要影響。設(shè)計(jì)者應(yīng)努力做到在整個(gè)塑件充填過程中保持流動(dòng)均勻，并使內(nèi)應(yīng)力和熔合紋較小化。因?yàn)镽yton PPS配混料使用玻璃纖維進(jìn)行增強(qiáng)，所以其收縮呈各向異性，在流動(dòng)方向上的收縮是流動(dòng)垂直方向上的一半。這種差異性的收縮會(huì)導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力，從而可能會(huì)造成塑件變形，或成為塑件失效的原因之一。塑件橫截面上的差異性以及在模充填過程中流動(dòng)模式上的突然變化，可造成額外的內(nèi)應(yīng)力和/或空洞。澆口位置應(yīng)有助于形成穩(wěn)定的物料流，從厚壁區(qū)域開始流至薄壁區(qū)，必須避免倒充填，并且應(yīng)確保可在較后的充填位上進(jìn)行排氣，較好在分模線上進(jìn)行排氣。應(yīng)設(shè)計(jì)好充填模式，以促使玻璃纖維的定向方向順著使用過程中應(yīng)力更大的軸。如果塑件在模塑成型時(shí)無(wú)法避免熔合紋，熔合紋應(yīng)位于塑件的較厚部分或應(yīng)力較小的區(qū)域。

Ryton® PPS配混料的強(qiáng)度及模量較高，因此適合采用卡扣裝配及過盈配合。因?yàn)槠淠Ａ枯^高，所以只會(huì)有非常小的撓曲或延性，但研究表明只要具有較小的過盈量，即可達(dá)到足夠的固定強(qiáng)度。因?yàn)槠溆捕容^大，組裝時(shí)通常需要相當(dāng)大的力，并且在施加力的同時(shí)還要防止塑件破裂。

卡扣裝配
較方便的塑料組件組裝方法是卡扣裝配法。所節(jié)省的組裝成本可抵消甚至超過采用該技術(shù)時(shí)必須增加的加工成本。研究表明Ryton PPS配混料的強(qiáng)度和硬度較高，只要具有較小的彎曲和過盈量，即可達(dá)到較高的固定強(qiáng)度。下面的示意圖詳細(xì)地顯示了不同種Ryton PPS配混料和基于Ryton PPS的Xtel PPS合金的卡扣裝配構(gòu)件的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則。通常，Ryton PPS卡扣裝配應(yīng)用只涉及到一次性組裝。

過盈配合
Ryton® PPS配混料的強(qiáng)度及模量較高，因此適用于固定過盈配合組件，然而一般來說人們更喜歡采用模塑埋植的嵌件，特別是對(duì)于輪轂或軸承等較大的組件。為防止破裂，過盈程度所引起的應(yīng)變通常不應(yīng)超過環(huán)向應(yīng)變的大約0.5%。試驗(yàn)表明，與增加過盈度相比，增加插入深度（或增加表面接觸面積）對(duì)提高拉脫力更為有效。

Ryton PPS在特殊情形下，凹陷可有助于在開模過程中將塑件保持在型芯或型腔上。過盈量應(yīng)在0.0005至0.001英寸（0.013至0.025毫米）范圍內(nèi)。因?yàn)镽yton® PPS配混料非常硬，在進(jìn)行塑件頂出時(shí)，模具中的任何側(cè)向分型區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)較高的磨損率，并且側(cè)向分型部分很可能會(huì)被剪切掉（而不是變彎）。

因?yàn)樵陧敵鲞^程中只會(huì)有非常小的彎曲，所以塑件設(shè)計(jì)應(yīng)避免倒鉤，并提供足夠的脫模斜度，以便不產(chǎn)生彎曲即可頂出塑件。

0.2英寸（5毫米）或更小的短芯和淺腔在每條邊上應(yīng)有至少0.25°的脫模斜度。當(dāng)型腔深度和型芯長(zhǎng)度增加到1或2英寸（25至51毫米），應(yīng)增大脫模斜度，直至每邊2°。為改善脫模效果，應(yīng)將型芯和型腔拋光至4微英寸（0.0001毫米）或更好的光潔度。磨輪痕應(yīng)平行于塑件頂出的方向（通常稱為拉伸拋光）。

Ryton PPS和Xtel PPS技術(shù)數(shù)據(jù)表提供了收縮因子的數(shù)據(jù)，應(yīng)能較好地反應(yīng)大多數(shù)壁厚為0.20英寸（5.1毫米）或更薄的塑件的收縮行為。但是，更大的、壁更厚的塑件往往收縮得更多，并且根據(jù)塑件幾何外形和型芯制作情況的不同，差異性收縮情況也可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。對(duì)于任何給定的塑件，隨著塑件重量的增加，會(huì)觀察到更小的模收縮率（隨著塑件密實(shí)度的增加，收縮率會(huì)減?。?。與薄壁相比，較厚的壁區(qū)通常會(huì)有更大的收縮率（較多可高出0.001英寸/英寸），因?yàn)槠浔３譄崃康臅r(shí)間更長(zhǎng)。對(duì)于較長(zhǎng)的薄壁區(qū)域，往往會(huì)有更多的玻纖整齊排列，造成更大的差異性收縮情況。與未受限制的塑件相比，在模塑過程中受型芯制作情況限制的塑件的收縮率會(huì)更小。隨著模溫的增加，模收縮率也會(huì)增大一些，這是由于結(jié)晶度增大。

Ryton PPS和Xtel PPS與熱模塑件相比，冷模塑件會(huì)具有略小的收縮率，這是由于其結(jié)晶度更低。在模塑之后若加熱到190°F (88°C)以上，冷模塑件會(huì)經(jīng)歷熱誘發(fā)結(jié)晶過程，從而產(chǎn)生額外收縮。與之相反，熱模塑件已經(jīng)具有較高的結(jié)晶度，在高于400°F (204°C)的溫度下，其額外收縮非常小。

玻纖增強(qiáng)的Ryton PPS和Xtel PPS配混料會(huì)各向異性地收縮，這是由于玻璃纖維的排列情況造成的。大多數(shù)壁厚為0.20英寸（5.1毫米）或更薄的塑件中，對(duì)于40%玻璃填充的PPS配混料，在流動(dòng)方向上的模收縮率通常為大約0.003英寸/英寸，對(duì)于65%玻璃/礦物填充的PPS配混料，大約為0.002英寸/英寸。但是，在流動(dòng)方向的橫向上，模收縮率通常大約為前述值的兩倍。若需在4英寸 X 4英寸 X 0.125英寸（102 毫米 X 102 毫米 X 3.2 毫米）的板上測(cè)得的模收縮率數(shù)據(jù)，請(qǐng)參考技術(shù)數(shù)據(jù)表。

Ryton® PPS配混料及基于的模收縮率受許多因素的影響，包括配混料的類型、塑件重量和厚度、玻璃纖維定向以及型芯制作。

Ryton®PPS配混料具有較小的模收縮率，因此在典型加工條件下收縮行為一旦確定，塑件與塑件間在尺寸上的模塑公差會(huì)非常重現(xiàn)。對(duì)于澆口經(jīng)較優(yōu)設(shè)計(jì)的小塑件，可以達(dá)到0.0001英寸/英寸的嚴(yán)格模塑公差，但是對(duì)于較大的塑件，模塑公差通常約為0.001英寸/英寸，對(duì)于某些大件可能還會(huì)高達(dá)0.002英寸/英寸。開新模應(yīng)考慮到鋼材安全性（“steel safe”），以便之后對(duì)差異性收縮進(jìn)行調(diào)整。

在模塑過程中，當(dāng)熔融流的前鋒分叉然后又流動(dòng)到一起時(shí)，形成熔合紋。通常，熔合紋界面是富樹脂的，因?yàn)椴＠w往往不會(huì)跨越該界面。在界面上缺少玻纖增強(qiáng)物，因此在熔合紋上機(jī)械強(qiáng)度較低。應(yīng)設(shè)計(jì)好澆口位置和充填模式，以消除熔合紋，或使熔合紋處于應(yīng)力較小的區(qū)域。如果熔合紋必須承受應(yīng)力，設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)對(duì)下表中的熔合紋強(qiáng)度典型值進(jìn)行補(bǔ)償。熔合紋強(qiáng)度在很大程度上取決于模塑條件，因此設(shè)計(jì)塑件和模具時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)快速注射、熱的流動(dòng)前鋒以及徹底充填。氣體包埋對(duì)熔合紋強(qiáng)度非常不利，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)必須避免回流充模，在熔合紋形成的區(qū)域應(yīng)有足夠的排氣措施。
熔合紋拉伸強(qiáng)度
產(chǎn)品 Ksi MPa  產(chǎn)品 Ksi MPa
Ryton R-4-200NA 11.0 75      Ryton BR111 9.0 60
Ryton R-4-200BL 11.0 75      Ryton BR111BL 9.0 60
Ryton R-4-230NA 8.0 55        Ryton R-7-120NA 8.0 55
Ryton R-4-230BL 8.0 55        Ryton R-7-120BL 8.0 55
Ryton R-4-220NA 11.0 75      Ryton R10-110BL 7.0 50
Ryton BR42B 9.0 60               Ryton R-7 6.0 40
Ryton R-4XT 11.0 75              Ryton R-7 02 6.0 40
Ryton R-4 02XT 11.0 75    
Ryton R-4 6.0 40                     Xtel XK2040 7.0 50
Ryton R-4 02 6.0 40               Xtel XK2240 10.0 70
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ASTM D638，雙端澆口1/16英寸類型IV的試樣
 

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