外文翻譯WhyPlasticFlowsBetterinAluminumInjectionMolds

1、Why Plastic Flows Better in Aluminum Injection Molds為什么在鋁制注塑模中塑料的流動性更好一項調查研究直接比較了樹脂在10鋁模具和P20鋼模具中時的融化流動特性。著：David Bank,，鋁注塑模具有限公司Dave Klafhen,，塑料加工顧問Ron Smierciak,美鋁鍛造和鑄造模具第一部分 導言鋼制模具和鋁制模具在配有相同的澆口、零件幾何形狀和冷卻通道的時候，鋁制模具有周期優(yōu)勢，目前已有許多關于這種優(yōu)勢的文章，但沒有具體資料表明這種情況的原因及如何提高注射模的進程。美鋁鍛造和鑄造公司以及注塑模具有限公司（羅徹斯特，紐約州）聯(lián)手贊助了

2、一個案研究，來揭示熱塑性塑料在鋁和鋼模具中時所顯示的不同。主要目標是通過比較熱塑性塑料在鋁制模具和模具鋼制模具時的反應來量化差異，衡量這些差異，并且分享實驗的成果。成果應有助于模具制造商和模塑商更好地了解如何在鋁模具成型塑料部件過程中的節(jié)余和改進，具體處理方法如下：1）和鋼制模具相比，在使用較小的注射壓時，鋁制模具中的塑料可以流動更長距離。2）塑料的填充更快，更高效。3）零件有最小的彎曲和更好的尺寸穩(wěn)定性。鋁的熱傳導率是鋼的近5倍，（表1）。發(fā)表在模具制造技術的文章（2002年）道格拉斯布萊斯在五年內做了一個用鋁制模具和模具鋼模具生產同一塑料件的實驗。文章提到，鋁模具成本可以節(jié)省多達50的成本

3、，并可以在一半的時間內完成分離，它接著說，鋁制模具相對于鋼制模具，可以生產出更高質量的產品，這些產品的有效周期是鋼制模具產品的25到40。測量QC-10P20導熱系數BTU/ft/hr/ft2 /92.220.2表1在2005年， Moldflow公司出版撰寫的文章，F(xiàn)lowfront，研究了時間周期和實際冷卻成型的計算機模擬。在經過12個在形狀、尺寸大小、塑料材質上有很大差異的部分進行模擬之后，得出的結論是，我們可以用鋁制模具替代模具鋼制模具來實現(xiàn)縮短周期時間。在沒有嚴格的公差要求和效果熱引起變形的情況下，周期時間可以縮短1020，然而，在熱變形影響了關鍵設計公差的情況下，節(jié)省60-200的

4、周期時間的現(xiàn)象就會出現(xiàn)。像這樣的研究是和工業(yè)相關的，這個案例是以為什么塑料在鋁制模具中流動性更好為基礎研究探討的。第二部分 模具螺旋測試模具，按照美國ASTM D3123 98標準的模具設計形式，這種形狀會統(tǒng)一流道的長度，整體模具的尺寸，冷卻和澆口的位置。此外，每個模具內安裝4個用來監(jiān)測的熱電偶和一系列文件，在實際情況中，當融化的塑料注射時，所有的熱電偶都被連接到一個數據記錄器和計算機中用來收集數據。對于鋁制模具，我們使用QC- 10模具鋼板， 對于鋼制模具，我們用P20鋼板。六個相同的幾何模具被建立了，其中 3個用QC- 10，3個用P20。螺旋模具的形狀是大小為6毫米寬，流道深度分別為1毫

5、米、2毫米和3毫米。這些模具的尺寸是一個標準為7 x 8的單元模，所有的模具板厚度相同。（圖1）6個單位模具的澆口直徑大小是相同的，供水管道被鉆至完全暢通的冷卻回路。在6個模具中，4個使用1mm和2mm深度的流道，這4個模具內都裝有離型腔表面大約0.5mm的熱電偶。在使用3mm流道深度的螺旋裝置模具中，第5熱電偶被放置在中間的通氣孔區(qū)域來模擬成型過程中的通氣孔溫度。這個測試在一個55噸的東洋注塑機內進行。選擇作為本次試驗使用的熱塑性塑料有7種未被注滿，分別是聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，ABS，聚碳酸酯/ ABS，尼龍和聚碳酸酯。第三部分 成型試驗試驗1：相同的熔融溫度，相同的模具溫度（都為各個制

6、造商建議的成型溫度）; 7種樹脂，六副模具。這個試驗確定了一個預定孔，一個預熱溫度和一個注射的預壓力（1000防擴散安全倡議）。一個25片件樣品在每個模具組中進行。我們的假說認為，由于鋁具有更高的熱導率，QC 10和P20模具的流動長度將有很大的差異。成型預備前，材料必須是干燥的，將熔融溫度和模具溫度設定在制造商建議的預設值。在所有組內，P20模具最先運行，螺旋的平均流動長度設置為10”到15”， 這符合制造商的設定。QC-10在所有材料中都運行，我們期望看到一個有巨大差異的流動長度，但是我們沒有。試驗的結果是，流動長度在所有P20模具的相同范圍內，我們不理解為什么這樣，最后，在所有模具上，所

7、有的材料組基本上都得到相同的結果，這出乎我們的預料。根據超過25年的加工鋁工具的經驗，我們確信這次試驗將證明我們所知道的是真實可信的。研究小組不得不停止試驗并重新考慮有關情況。我們正在尋找我們知道存在的東西，但不知道如何量化它。然而，我們經過多次的討論決定，我們需要將相同的材料在一個試驗中運行，包括模具的注射量和容量。試驗2：七樹脂;六副模具，并監(jiān)測溫度，注射量和容量。第二次試驗啟動，再次記錄了溫度。注射模的壓力始終保持在試驗1中所用材料的基礎線上。在這次試驗中，我們用實際生產中成型零件的方法運行每個單位模具，每個模具組試驗開始的時候都進行短程注射（在更短的螺旋長度的情況下）并且得到了最想要的

8、結果。當澆口是干凈的并且零件處在彈出位置并足夠冷卻的時候，循環(huán)建立起來了。記錄模具25個部分每次運行時的循環(huán)時間和模具溫度。在QC-10模具中，在此過程中的溫度圖顯示，在開模之前，溫度幾乎從模具起始溫度垂直上升了10到12度，之后立即回落到之前設置點。相對于參考點，聚苯乙烯模具的周期為12.2秒，我們完成了QC-10模具組。所有這三個厚度，雖然產生的都是很短的流動長度，但是厚度都在12.0秒到 12.5秒的循環(huán)注射范圍內。P20模具和QC-10模具運行是的溫度是一樣的。第一個觀察點是融化的塑料注射時模具溫度的反應。和QC-10模具相同的強度下，P20模具溫度并沒有暴漲或者暴跌。此外，P20模具

9、停止和冷卻時間越來越多了。 而且，P20模具通常在模具溫度設置點周圍20度左右的位置時運行。模具溫度的增加是由于注射熔體有額外的15-20度。這些多余的溫度，即模具的過度反應和增長的很慢的溫度，我們看到P20模具有一個20秒以上的循環(huán)注射，QC-10有一個大約12秒的循環(huán)注射。在這一點上，我們相信我們終于找到了塑料在QC-10中成型的更好的原因，并且決定繼續(xù)另一個試驗來證明我們的發(fā)現(xiàn)。 試驗3：2種材料：1個非晶態(tài)，1個半結晶態(tài)，QC-10和P20的3mm單位模具，注射量和容量。由于我們已經發(fā)現(xiàn)了用任何特別的模具組和任何材料，流動長度幾乎沒有任何不同，所以我們決定用聚苯乙烯（非結晶態(tài)）和尼龍（

10、半結晶態(tài)）放在QC-10和P20的3mm模具中來驗證這個試驗。QC-10P20QC-10P20聚苯乙烯熔體-F465465430430模具-F100100100100周期時間12.321.812.017.5流動長度34”34”27”27.5”尼龍熔體-F555555510555模具-F150150150150周期時間21.024.020.322.0流動長度52”53”39”39.5”接著我們想要觀察熔融溫度和流動長度、周期時間。我們在試驗開始時將樹脂的溫度調到制造商推薦的低的一側。我們還將模具溫度設置在推薦溫度的最低端。接著我們逐個將所有的材料在P20模具中運行P20模具，并標注循環(huán)時間，模具

11、溫度和注射壓力。然后使用所有材料運行QC-10模具，再次標注上循環(huán)時間，模具溫度，和注射壓力。在對所有的數據匯總了以后，我們將所有的溫度調到最高的料筒溫度，并且將所有材料在每個模具再運行了一遍，收集到了相同的數據。試驗3中的聚苯乙烯溫度測試和QC-10循環(huán)時間的發(fā)現(xiàn)，和試驗2中的發(fā)現(xiàn)是相符的。在最低溫度測試中，P20模具的周期時間是在20-21秒范圍內，和試驗2的結果相類似，但在用較高溫度的測試中，周期時間上漲了近25。第四部分，發(fā)現(xiàn)QC-10模具比P20模具的加熱速度快5倍，所以我們運行了每組試驗。在所有的試驗中，QC-10的模具溫度始終在設定點周圍的1-3度內擺動。隨后，在注射期間，出現(xiàn)了

12、一個10-20度的溫度擺動，緊接著又迅速回到設置點。P20模具溫度始終保持在模具溫度設定點之上10-25度。在注入期間，我們還觀察到模具溫度在慢慢回落之前有一瞬間的15-30度的增長。當使用QC-10模具時，即使我們將材料在制造商建議的熔融溫度的高端溫度上運行， 我們還是不能看到明顯的周期時間變化。然而，P20模具卻持續(xù)的變熱，并且周期時間變得更長了。在研究了這些結果后，這不是很令人驚訝，那就是在使用P20或其他的鋼制注射模具時，有一些塑料顧問會稱贊塑料在低于制造商建議的模具溫度100度的情況下所表現(xiàn)出來的優(yōu)良性能，雖然這樣做可能使制造商的保證無效。第5部分 結論這個實驗的結果可以說是一個驚喜

13、，也不能算一個驚喜。成功證明了我們要證明的，我們并不感到意外，但是我們碰到了一個意外。我們很高興的表明塑料模具在鋁制模具中會提高制件的穩(wěn)定性，會使它更加牢固，使模具填充的更快，更高效，并且和鋼制模具相比，鋁制模具使塑料在較少的注射壓下流動更長的距離。我證明了使用鋁制模具有降低模具成本和縮短模具分離時間，生產出更高質量的制件和實現(xiàn)提高每天的生產效率的好處。 在實驗中令人驚訝的是，預期的結果在一個不同的，出人意料的方式實現(xiàn)。我們認為我們會達到預期的結果，因為鋁制模具會在注射時期從熱的熔體中吸收熱量，使塑料在較少的注射壓力下和更少的密度變化就可以充滿型腔。相反，我們認為鋼制模具會帶走更少的熱量，從而

14、創(chuàng)造更多的“剝皮”，并且限制了流動的前沿，這導致了我們需要更高的注射壓力，也會引起從注射初到流動長度的密度變化。我們真正發(fā)現(xiàn)的是QC-10模具沒有帶走或者保持我們設想那樣多的熱量，從而使融化的塑料在模具中快速的移動和淬火，因此不會有由于注射壓過剩而導致的密度變化。我們發(fā)現(xiàn)鋼制模具實際上可以帶走和保持更多的熱量。在注射階段，塑料填充在型腔中并且在注射壓的允許范圍內保持熔融狀態(tài)，這導致了塑料凝固前的密度變化。我們希望本文提供的信息可以讓你增加基礎知識，這樣在下一次，你可以將鋁制模具作為你注射模設計的一個選擇。參考文獻1 道格拉斯布萊斯.模具制造技術，“為什么提供鋁模具生產”J，2002年4月2 克

15、勞迪齊羅尼.Flowfront雜志“鋁模具注塑成型應用的競爭優(yōu)勢：周期時間的行程模擬評估 “J，2005年4月3。美國檢測和材料標準（ASTM），West Conshohocken PA.是一個全國公認的獨立的測試機構。 ASTM測試號D3123 - 98描述了一個帶有螺旋流熱固性復合模具，但是沒有一個通用的熱塑性塑料標準。傳記：David Bank,，鋁制注射模具公司總裁戴夫有超過25年的鋁注射模具的制造經驗，他是PAPAGO工業(yè)的創(chuàng)始人，短期注射模具的原制造商，這個公司被大衛(wèi)出售在1998。從2003開始，戴夫重新進入注塑模具這個行業(yè)來建立業(yè)務并且開創(chuàng)了現(xiàn)在的鋁制注射模具公司。鋁注塑模具是模具行業(yè)的領導者，它可以提供創(chuàng)造性解決方案在很大的客戶范圍里，包括汽車、醫(yī)療、計算機、商用電器、電信和消費產品。此外，戴夫還是AIM FRAME的發(fā)明者，AIM FRAME是美國鋁業(yè)公司QC-10模具的支柱，支柱有直徑縮小到模架，并一直延伸到模具全厚的一半。用捶打的方式打開和關閉模具。戴夫從事了有25年以上的技術活動，并多次主持一些委員會會議，包括產品的生產和設計問題。Dave Klafehn，加工顧問。在注塑模具行業(yè)，戴夫有超過29年的經驗。他在柯達公司零部件生產工作超過10年，尤其是在設備維護，校準，和故障診斷處理方面有很多的經驗。在他擔任制造工藝指導期間，他獲