PE管件注塑成型工艺优化设计

PE管件注塑成型工艺优化设计

王立君 

浙江新大塑料管件有限公司  浙江 余姚 315414

摘要：在摸具结构、材料和制品结构确定的前提下，将质量评判标准设定为管件孔口圆度值进行评价，采用试验正交设计方法用于对保压时间、熔体温度、注射和冷却时间等参数以及相互作用对PE三通管口圆度的影响进行判别。结果说明最佳工艺组合可以有效改善空口不源的问题。

关键词：管件孔口；PE管件；注塑工艺

随着聚乙烯PE制备工艺的成熟，PE管件在诸多行业中发挥重要作用，且能够保证使用性能的安全。例如聚氯乙烯PVC关键等在市场上占有较大份额。但是随着PE使用反馈增多，传统的管件使用上也存在诸多的问题，例如PE管件孔口的失圆容易，管件收缩性大，熔接的时候重叠面积小等，长期作用下会导致使用时候出现失效如变得问题。

不同密度的PE在收缩率变化范围上一般处在1到5个百分点之间，高密度的PE可以达到6%，收缩不均匀的情况下，分子取向不均匀带来了PE关键收缩不均。在摸具结构、才来哦确定前提下，制定有效合理的制品成型工艺方能减少PE管件孔口的变形。

试验分析

1.1正交实验设计

概率论和数例统计作为理论基础，采用多水平、多因素数据正交性来进行试验设计，充分将标准化的正交表进行安排试验，对实验的结果进行分析和计算，利用产品影响参数作为产品质量的依据，挑选减少试验次数、缩短试验周期的产品质量提升有帮助的参数。

首先确定正交表的因素和水平，针对影响孔口变形的因素多的问题，对于管件进行注塑，主要工艺参数包括摸具温度、注射时间、熔体温度。

因素水平表

注射时间S 摸具温度℃ 熔体温度℃ 保压压力MPa 保压时间S 冷却时间S

2.8 30 190 25 10 18

3.4 30 200 26 18 28

5.2 40 210 30 27 35

确定正交试验方案，表头设计的时候，将各个因素进行分别的而排列，正交试验根据设计的模具图，利用CAE软件进行模拟，根据摸具中响应的浇筑系统和冷却系统建模，在没有列入正交表的因素后，确保各项指标保持在良好的稳定的注射速度和注塑压力上，采用平均值来衡量孔口变形的情况[1]。

为了计算方便对于不圆度之和，得到平均值，不同水平下评价的标准是根据试验结果离差平方和的差值，数值越小则证明所得的结果是最佳的工艺组合。

1.2度量不圆度

对于圆筒状体的注塑关键，出于大分子链的柔顺行，对产品质量的确保要求注意各个参数间的交互影响。随着内部残余应力的释放，孔口抵抗变形中产生的不均匀拉力，使得某个方向的拉力不均匀，应力越大圆形越会向着垂直的方向进行椭圆形变。计算公式为：

不圆度=最大直径-最小直径

最佳成型工艺方差分析

通过正交试验对各个因素之间的误差和交互作用进行了离差平方和的表示，独立数据的个数使用自由度进行消除的方法，在个体平均离差平方和上得到指标的影响值，分析因素水平改变与试验误差产生之后对指标的影响。给定的指标得到影响，显著性方差表可以看到因素的较好水平发生了显著的提高。

方差分析表

方差来源 离差平方和 均方差 F值 显著性

A 0.61 0.3 30.01 **

B 0.03 0.32 31.2 **

C 2.75 1.24 37.4 **

D 0.05 1.05 79.2

E 2.24 0.1 8.24 **

由上表可指，ABCDE的均高度显著，因素的较好水平显示趋势受到交互作用的影响，在各种水平组合下得到的F值的平均结果，表明搭配使得变形较小[2]。

PE管件注塑成型工艺优化设计

试验选用模温40摄氏度，料温度200摄氏度，注射时间为4.5S,保压压力20MPA,注塑时浇口位于制品的重心，流动平衡，保压的补缩效果较好，熔体注入型腔后呈现充墨扩展状态，水平和垂直方向在表面有影响外观的痕迹，可忽略不计。

PE注塑管件系统一般是由分浇道、主浇道、浇口、冷料穴等组成，不同密度下PE的收缩率变化范围在1.5-5%之间，高密度PE使得管件的区域发生不均匀突出，高层建筑同层排水的三通PE关键Y型夹角为60度，管件承受的标称压力为1.5MPa,已优化的制品和摸具结构设置工艺上，对于温度、注射时间等加以确定，挑选出比较优选的方案。使用软件模拟实测关键的孔口数据，得到的数据反映出孔口变形趋势。在设计中原则、思路都做了一定程度的改进，这也是提高PE管件制品性能的一个重要方面。原则上流道的长度应尽量短，以利于保证在管件注塑过程中的顺利填充和补缩。同时在能保证冷却脱模的基础上浇道直径应尽量大。浇注系统尺寸设计。根据经验，PE注塑管件模具浇注系统的设计，为保证注塑模具有较高的成型精度，比较适合应用利用计算机软件、快速成形等先进技术，采用主浇道直接进料方式。合理性设计模具结构、改进传统制造过程，进行注塑模设计时候注意保持注射流道平衡、冷却水道高效化，另外还要结合精密注塑的理论，在主浇道长度的设计上利用高精度的机加工手段保持尽量短，完成钢模的制造[3]。

严格控制注射速度，降低速度保证模具内部的应力均匀，起到保护摸具和设备的作用，满足速度控制所需要的压力，设定注塑压力，以恒定的压力进行素质，防止熔体发生流动速度的时速，可以设定高于实际需要的注射压力以保证产品质量[4]。

结束语：

进行PE注塑工艺关键是对孔口变形大小的控制，从保压时间、压力、摸具温度等因素上加以控制，除了工艺优化，还要减少变形。目前最佳的工艺组合是保压压力20MPA,冷却时间30S,在交互作用小的状态使得模拟数据与试验数值一致。实践证明，最佳工艺生产的产品平均变形得到改变。

参考文献：

[1]厦门鑫德来工贸有限公司.一种PE高效混炼精密智能注塑螺杆:CN201920143062.6[P].2020-01-10.

[2]陈创鑫.浅谈一种用于生产PE管件的专用注塑机[J].军民两用技术与产品,2017,(14):128.

[3]胡斌,龚毅斌,吴春霜, 等.注塑工艺对管件专用PE100级聚乙烯TUB121N3000M收缩率的影响[J].合成树脂及塑料,2019,36(5):74-77.

[4]宁波星陆汽车部件有限公司.轮罩PP/PE注塑废料改性再利用工艺:CN201810552755.0[P].2018-10-09.