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《PE管件注塑成型工艺优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、44工程塑料应用2011年,第39卷,第5期PE管件注塑成型工艺优化设计121宋财福张鹏谭建志(1.中国联塑集团控股有限公司,佛山528318;2.广东工业大学材料与能源学院,广州510090)摘要在制品结构、材料、模具结构已确定的情况下,将管件各孔口的不圆度作为评价其质量的标准,采用正交试验设计方法及模拟分析研究注射时间、模具温度、熔体温度、保压压力、保压时间、冷却时间等注塑成型工艺参数及它们之间的交互作用对Y型PE三通管件孔口不圆度的影响。结果表明,保压压力和保压时间的交互作用较小,
2、最佳工艺组合对孔口不圆度有所改善。关键词注塑管件孔口失圆正交试验工艺参数随着聚乙烯(PE)制备工艺的成熟及其安全环保的使用性能,PE管件在市政工程、化工、电信电气等行业中的应用越来越多,其所占市场份额大有超[1]越传统的聚氯乙烯(PVC)、PP-R管件之势,但受材料本身流变性能及成型性能的影响,注塑出来的PE管件收缩大、孔口易失圆,使用时与其它管件或管材熔接时重叠面积小或难于承插,即使在夹具的作用下能够得以熔接,但在长期的使用过程中易产图1Y型三通管件[2]生蠕变失效,导致严重的质量事故。当制品
3、完全冷却时,体积收缩和线性收缩变化较小,不同密度PE的收缩率变化范围都很大(低密产品的尺寸较稳定,但随着内部残余应力的释放,当度PE收缩率在1.5%~5.0%之间,高密度PE在管件不足以抵抗变形时,整个孔口沿径向因不均匀2.5%~6.0%之间),使得管件的区域收缩不均更的拉力作用而发生变形,当某方向拉应力较大时,整加突出。聚烯烃分子取向导致的各向收缩不均是个圆形便会向朝着与其垂直的方向发生椭圆形变。PE管件收缩不均的原因,而收缩不均、分子取向及[5]不圆度的度量可以采用以下公式计算:制品各处冷却速率不同又导致
4、残余应力,这是管件不圆度=最大直径-最小直径(1)[3]孔口变形的直接原因。一般而言,产品结构决定1.2正交试验设计了40%的变形,模具结构及材料决定了30%的变正交试验是试验设计(DOE)最常用的试验方形,工艺决定了10%的变形,在制品结构、模具结法之一,它以概率论及数理统计为理论基础,依据多构、材料确定的情况下,只有利用科学合理的方法设因素、多水平试验中数据的正交性来设计试验,充分[4]计制品成型工艺,才能减少PE管件孔口的变形。利用标准化的正交表来安排实验方案,并对实验结1实例分析果进行计算分析,利
5、用它可以确定在影响产品质量图1为本公司生产的用于高层建筑同层排水的的诸多注塑工艺参数中各个参数对产品影响程度的Y型PE三通管件结构(将各孔口分支按图示进行大小以及各个参数间是否有交互影响,交互影响的编号)。Y型的夹角为60,整个管件壁厚均匀一程度有多大,对产品质量有多大贡献,并挑选出较优致,为4.8mm,最大轮廓尺寸为267mm279mm方案,以达到减少实验次数、缩短实验周期的目110mm,管件所需承受的标称压力为1.6MPa,因各[6]的。孔口平面用于与管材或管件熔接,故对孔口圆度要(1)确定正交表的
6、因素和水平求很高,外观要求次之,在已优化制品及模具结构的PE管件注塑生产时,影响其孔口变形的因素有情况下,利用正交试验方法研究成型工艺参数对孔很多,而在一般设置工艺中可控制的主要工艺参数口变形的影响,以期减少变形失圆。有注射时间(A)、模具温度(B)、熔体温度(C)、保压1.1不圆度的度量对于圆筒状注塑管件,由于大分子链的柔顺性,收稿日期:2011-02-25宋财福,等:PE管件注塑成型工艺优化设计45压力(D)、保压时间(E)、冷却时间(F)等,每个因素和,R为极差,是不同水平下实验结果离差平方和的水
7、平的变化对制品质量都有一定的影响。此外,保差值。由表2可以很容易地看出,第13号试验的数压压力和保压时间的交互作用较明显,亦不能忽略,据值最小,对于实验来说,评价的标准是变形越小越将它们记作DE,每个因素取3个水平,以三通管好,仅从、、各水平不圆度之和来看,A、B、C、件孔口的平均不圆度作为评价产品质量的指标,其D、E、F的水平选择分别为A3、B2、C2、D1、E1、F2时,因素水平设置见表1。实验结果最佳,但这只是729个全面试验中的极少表1因素水平表一部分,因此所得的结果未必就是最佳的工艺组合;
8、水平注射模具熔体保压保压冷却此外,R值越大,说明对应的因素对结果的影响程度时间/s温度/温度/压力/MPa时间/s时间/s越大,这个因素就越重要,反之则表明该因素对指标12.83020020152023.540210272030的影响小,通常是不重要因素。根据表2的结果,进34.350220352540行主次排序,可得各因素对变形影响的大小依次为:(2)正交试验方案D、E、A、B、F、DE
