外文翻译Why-Plastic-Flows-Better-in-Aluminum-Injection-Molds.doc

Why Plastic Flows Better in Aluminum Injection Molds为什么在铝制注塑模中塑料的流动性更好一项调查研究直接比较了树脂在10铝模具和P20钢模具中时的融化流动特性。著：David Bank,，铝注塑模具有限公司Dave Klafhen,，塑料加工顾问Ron Smierciak,美铝锻造和铸造模具第一部分 导言钢制模具和铝制模具在配有相同的浇口、零件几何形状和冷却通道的时候，铝制模具有周期优势，目前已有许多关于这种优势的文章，但没有具体资料表明这种情况的原因及如何提高注射模的进程。美铝锻造和铸造公司以及注塑模具有限公司（罗彻斯特，纽约州）联手赞助了一个案研究，来揭示热塑性塑料在铝和钢模具中时所显示的不同。主要目标是通过比较热塑性塑料在铝制模具和模具钢制模具时的反应来量化差异，衡量这些差异，并且分享实验的成果。成果应有助于模具制造商和模塑商更好地了解如何在铝模具成型塑料部件过程中的节余和改进，具体处理方法如下：1）和钢制模具相比，在使用较小的注射压时，铝制模具中的塑料可以流动更长距离。2）塑料的填充更快，更高效。3）零件有最小的弯曲和更好的尺寸稳定性。铝的热传导率是钢的近5倍，（表1）。发表在模具制造技术的文章（2002年）道格拉斯布莱斯在五年内做了一个用铝制模具和模具钢模具生产同一塑料件的实验。文章提到，铝模具成本可以节省多达50的成本，并可以在一半的时间内完成分离，它接着说，铝制模具相对于钢制模具，可以生产出更高质量的产品，这些产品的有效周期是钢制模具产品的25到40。测量QC-10P20导热系数BTU/ft/hr/ft2 /92.220.2表1在2005年， Moldflow公司出版撰写的文章，Flowfront，研究了时间周期和实际冷却成型的计算机模拟。在经过12个在形状、尺寸大小、塑料材质上有很大差异的部分进行模拟之后，得出的结论是，我们可以用铝制模具替代模具钢制模具来实现缩短周期时间。在没有严格的公差要求和效果热引起变形的情况下，周期时间可以缩短1020，然而，在热变形影响了关键设计公差的情况下，节省60-200的周期时间的现象就会出现。像这样的研究是和工业相关的，这个案例是以为什么塑料在铝制模具中流动性更好为基础研究探讨的。第二部分 模具螺旋测试模具，按照美国ASTM D3123 98标准的模具设计形式，这种形状会统一流道的长度，整体模具的尺寸，冷却和浇口的位置。此外，每个模具内安装4个用来监测的热电偶和一系列文件，在实际情况中，当融化的塑料注射时，所有的热电偶都被连接到一个数据记录器和计算机中用来收集数据。对于铝制模具，我们使用QC- 10模具钢板， 对于钢制模具，我们用P20钢板。六个相同的几何模具被建立了，其中 3个用QC- 10，3个用P20。螺旋模具的形状是大小为6毫米宽，流道深度分别为1毫米、2毫米和3毫米。这些模具的尺寸是一个标准为7 x 8的单元模，所有的模具板厚度相同。（图1）6个单位模具的浇口直径大小是相同的，供水管道被钻至完全畅通的冷却回路。在6个模具中，4个使用1mm和2mm深度的流道，这4个模具内都装有离型腔表面大约0.5mm的热电偶。在使用3mm流道深度的螺旋装置模具中，第5热电偶被放置在中间的通气孔区域来模拟成型过程中的通气孔温度。这个测试在一个55吨的东洋注塑机内进行。选择作为本次试验使用的热塑性塑料有7种未被注满，分别是聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，ABS，聚碳酸酯/ ABS，尼龙和聚碳酸酯。第三部分 成型试验试验1：相同的熔融温度，相同的模具温度（都为各个制造商建议的成型温度）; 7种树脂，六副模具。这个试验确定了一个预定孔，一个预热温度和一个注射的预压力（1000防扩散安全倡议）。一个25片件样品在每个模具组中进行。我们的假说认为，由于铝具有更高的热导率，QC 10和P20模具的流动长度将有很大的差异。成型预备前，材料必须是干燥的，将熔融温度和模具温度设定在制造商建议的预设值。在所有组内，P20模具最先运行，螺旋的平均流动长度设置为10”到15”， 这符合制造商的设定。QC-10在所有材料中都运行，我们期望看到一个有巨大差异的流动长度，但是我们没有。试验的结果是，流动长度在所有P20模具的相同范围内，我们不理解为什么这样，最后，在所有模具上，所有的材料组基本上都得到相同的结果，这出乎我们的预料。根据超过25年的加工铝工具的经验，我们确信这次试验将证明我们所知道的是真实可信的。研究小组不得不停止试验并重新考虑有关情况。我们正在寻找我们知道存在的东西，但不知道如何量化它。然而，我们经过多次的讨论决定，我们需要将相同的材料在一个试验中运行，包括模具的注射量和容量。试验2：七树脂;六副模具，并监测温度，注射量和容量。第二次试验启动，再次记录了温度。注射模的压力始终保持在试验1中所用材料的基础线上。在这次试验中，我们用实际生产中成型零件的方法运行每个单位模具，每个模具组试验开始的时候都进行短程注射（在更短的螺旋长度的情况下）并且得到了最想要的结果。当浇口是干净的并且零件处在弹出位置并足够冷却的时候，循环建立起来了。记录模具25个部分每次运行时的循环时间和模具温度。在QC-10模具中，在此过程中的温度图显示，在开模之前，温度几乎从模具起始温度垂直上升了10到12度，之后立即回落到之前设置点。相对于参考点，聚苯乙烯模具的周期为12.2秒，我们完成了QC-10模具组。所有这三个厚度，虽然产生的都是很短的流动长度，但是厚度都在12.0秒到 12.5秒的循环注射范围内。P20模具和QC-10模具运行是的温度是一样的。第一个观察点是融化的塑料注射时模具温度的反应。和QC-10模具相同的强度下，P20模具温度并没有暴涨或者暴跌。此外，P20模具停止和冷却时间越来越多了。 而且，P20模具通常在模具温度设置点周围20度左右的位置时运行。模具温度的增加是由于注射熔体有额外的15-20度。这些多余的温度，即模具的过度反应和增长的很慢的温度，我们看到P20模具有一个20秒以上的循环注射，QC-10有一个大约12秒的循环注射。在这一点上，我们相信我们终于找到了塑料在QC-10中成型的更好的原因，并且决定继续另一个试验来证明我们的发现。 试验3：2种材料：1个非晶态，1个半结晶态，QC-10和P20的3mm单位模具，注射量和容量。由于我们已经发现了用任何特别的模具组和任何材料，流动长度几乎没有任何不同，所以我们决定用聚苯乙烯（非结晶态）和尼龙（半结晶态）放在QC-10和P20的3mm模具中来验证这个试验。QC-10P20QC-10P20聚苯乙烯熔体-F465465430430模具-F100100100100周期时间12.321.812.017.5流动长度34”34”27”27.5”尼龙熔体-F555555510555模具-F150150150150周期时间21.024.020.322.0流动长度52”53”39”39.5”接着我们想要观察熔融温度和流动长度、周期时间。我们在试验开始时将树脂的温度调到制造商推荐的低的一侧。我们还将模具温度设置在推荐温度的最低端。接着我们逐个将所有的材料在P20模具中运行P20模具，并标注循环时间，模具温度和注射压力。然后使用所有材料运行QC-10模具，再次标注上循环时间，模具温度，和注射压力。在对所有的数据汇总了以后，我们将所有的温度调到最高的料筒温度，并且将所有材料在每个模具再运行了一遍，收集到了相同的数据。试验3中的聚苯乙烯温度测试和QC-10循环时间的发现，和试验2中的发现是相符的。在最低温度测试中，P20模具的周期时间是在20-21秒范围内，和试验2的结果相类似，但在用较高温度的测试中，周期时间上涨了近25。第四部分，发现QC-10模具比P20模具的加热速度快5倍，所以我们运行了每组试验。在所有的试验中，QC-10的模具温度始终在设定点周围的1-3度内摆动。随后，在注射期间，出现了一个10-20度的温度摆动，紧接着又迅速回到设置点。P20模具温度始终保持在模具温度设定点之上10-25度。在注入期间，我们还观察到模具温度在慢慢回落之前有一瞬间的15-30度的增长。当使用QC-10模具时，即使我们将材料在制造商建议的熔融温度的高端温度上运行， 我们还是不能看到明显的周期时间变化。然而，P20模具却持续的变热，并且周期时间变得更长了。在研究了这些结果后，这不是很令人惊讶，那就是在使用P20或其他的钢制注射模具时，有一些塑料顾问会称赞塑料在低于制造商建议的模具温度100度的情况下所表现出来的优良性能，虽然这样做可能使制造商的保证无效。第5部分 结论这个实验的结果可以说是一个惊喜，也不能算一个惊喜。成功证明了我们要证明的，我们并不感到意外，但是我们碰到了一个意外。我们很高兴的表明塑料模具在铝制模具中会提高制件的稳定性，会使它更加牢固，使模具填充的更快，更高效，并且和钢制模具相比，铝制模具使塑料在较少的注射压下流动更长的距离。我证明了使用铝制模具有降低模具成本和缩短模具分离时间，生产出更高质量的制件和实现提高每天的生产效率的好处。 在实验中令人惊讶的是，预期的结果在一个不同的，出人意料的方式实现。我们认为我们会达到预期的结果，因为铝制模具会在注射时期从热的熔体中吸收热量，使塑料在较少的注射压力下和更少的密度变化就可以充满型腔。相反，我们认为钢制模具会带走更少的热量，从而创造更多的“剥皮”，并且限制了流动的前沿，这导致了我们需要更高的注射压力，也会引起从注射初到流动长度的密度变化。我们真正发现的是QC-10模具没有带走或者保持我们设想那样多的热量，从而使融化的塑料在模具中快速的移动和淬火，因此不会有由于注射压过剩而导致的密度变化。我们发现钢制模具实际上可以带走和保持更多的热量。在注射阶段，塑料填充在型腔中并且在注射压的允许范围内保持熔融状态，这导致了塑料凝固前的密度变化。我们希望本文提供的信息可以让你增加基础知识，这样在下一次，你可以将铝制模具作为你注射模设计的一个选择。参考文献1 道格拉斯布莱斯.模具制造技术，“为什么提供铝模具生产”J，2002年4月2 克劳迪齐罗尼.Flowfront杂志“铝模具注塑成型应用的竞争优势：周期时间的行程模拟评估 “J，2005年4月3。美国检测和材料标准（ASTM），West Conshohocken PA.是一个全国公认的独立的测试机构。 ASTM测试号D3123 - 98描述了一个带有螺旋流热固性复合模具，但是没有一个通用的热塑性塑料标准。传记：David Bank,，铝制注射模具公司总裁戴夫有超过25年的铝注射模具的制造经验，他是PAPAGO工业的创始人，短期注射模具的原制造商，这个公司被大卫出售在1998。从2003开始，戴夫重新进入注塑模具这个行业来建立业务并且开创了现在的铝制注射模具公司。铝注塑模具是模具行业的领导者，它可以提供创造性解决方案在很大的客户范围里，包括汽车、医疗、计算机、商用电器、电信和消费产品。此外，戴夫还是AIM FRAME的发明者，AIM FRAME是美国铝业公司QC-10模具的支柱，支柱有直径缩小到模架，并一直延伸到模具全厚的一半。用捶打的方式打开和关闭模具。戴夫从事了有25年以上的技术活动，并多次主持一些委员会会议，包括产品的生产和设计问题。Dave Klafehn，加工顾问。在注塑模具行业，戴夫有超过29年的经验。他在柯达公司零部件生产工作超过10年，尤其是在设备维护，校准，和故障诊断处理方面有很多的经验。在他担任制造工艺指导期间，他获