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便携式塑料打火机上盖注塑模设计                                           
成型件在多型腔注射模具中的结晶分析
1.介绍
聚合物的结晶程度是指晶相在半结晶聚合物样品中的百分比。它依赖于在结晶中的热条件。注射成型件是由熔融聚合物塑化经注射装置注入模具，然后冷却，成为固体。在凝固过程中发生的结晶。聚合物的结晶程度依赖于模具温度和熔体温度。这两个温度的值决定了冷却速度，并且这个冷却速度直接关系到晶体结构差异的原因。如果冷却速度快，条件还不利于结晶，而非晶相将形成。在缓慢冷却的温度保持在聚合物结晶所需时间较长的情况，这导致更好地形成结晶结构。
至于后果 - 对注塑件结晶能被如模具温度或熔化温度的因素影响。
当模具温度较高，注塑件结晶度也较高。这也导致部件密度较高。对成型零件，有时用热处理来改善它们的性能，也是提高结晶度的方法。注塑成型特性直接影响其零件的力学性能-有较高结晶程度的零件有较高的硬度，拉伸强度，耐磨性和更好的尺寸稳定性。
有出版物关于模具温度在注射成型零件结晶或者在它们属性上的影响。不过，通常他们都关注在单腔模具上。在多腔模具上也被证实存在同样的结晶问题，但因为它是在一些出版物中已证明，但它可以在一个部件上有不同的特征，例如从浇口（注射点）的距离而定。考虑到这，一个问题可以被问及，如果模具型腔的位置可以对部件结晶的程度影响在多腔注塑模具中所有型腔都应该在同一时间填充的。如果没有，不同的型腔的结晶时间会有所不同。浇注系统在充模阶段起着非常重要的作用。对于模具设计师来说，去平衡分流道流动始终是要付出一个很大的努力。这意味着所有型腔同时填补。浇注系统应被优化。
在注塑模具流道系统中平衡的流道可以主要被分两种：人为平衡的流道，几何（自然）平衡流道。在人为平衡流动的流道是由设计所取得流道横截面。由于流动腔长度不同，流道流进较近的模腔应该设有更小的截面。通过这种方式达到在同一时间充模。在某些情况下，可以只设计的不同样式的浇口。
几何平衡的浇口设计，使每个分流道浇道到每个模腔的长度都一样。这个方案并不需要不同截面的浇口而且还有缺点：更多冷流道模具凝料 –固化凝料总量变得特别得多。在过去的几何平衡的流道对于流动的平衡被认为是一个很好的解决方案。
然而，从过去十年一些研究证明，即使在这个解决方案，达到了平衡也会有问题发生。很多工作主要集中在流动的不平衡，和它的反作用，而不是结果，是部件属性上的不同。型腔填充注射成型的不平衡影响的调查是必要的。据估计，如果不存在部分差异重大，模具的调整是必需的。
在实际中，填补在注塑阶段，只需要一段时间 - 通常是短暂的1秒到几秒钟的时间。因此，填补不平衡对结晶的影响不大。更重要的是可以在整个型腔中模具温度差异。
在这篇文章中，注射模具几何流道平衡进行了测试。就如这以前的文章中显示，几何平衡并没有保证真实的充填平衡。流动的不平衡与模具温度的差异共同促成了部分属性上的差异，如结构和动态力学性能。本文的重点是在特定的模腔内结晶的差异。

2.实验
在这个调查中一个多型腔注射模具被使用。它也被用来作为其他部件属性上的调查，因为它已经在先前的出版物中描述过。聚甲醛（POM）被注射入模具中，不同型腔上的部件结晶程度被在DSC曲线的基础上计算。
2.1材料
聚甲醛（POM）被用于调查。原料的等级是Sniatal M8来自意大利的Nyltech，它的流速是48 g/10min (2.16 kg, 190ºC).
2.2注射模
成型零件在16腔的注射模实验中已经制造，先前的文章中[13]-[18]已描述。这些小的部件（10.0x20.0x2.2mm）被分成4个部分，标记为A,B,C,D。流道和型腔的布局在图1中展示为短射的例子，在先前的出版物中发表。结果发现，尽管几何平衡，流道系统的型腔不能同时填补。
在主流道周围的型腔（用1表出）先被填充。这个地方是遭受模具温度较高的地方，因为它是在[16]处。每个型腔的填充顺序在图1-1中由数字1-4展示

图1-1.在多型腔内的短射-不相等的型腔填充；A-D：型腔部分；1-4：填充顺序
2.3加工条件
用于注射的加工条件如下：
熔化温度：Tinj= 210 º C    
模具温度：Tm= 35，65和95 º C
注射速度：v = 32mm/s
保压：pH = 30Mpa
2.4DSC 测试
DSC 测试使用的是NETZSCH Phox DSC 200P差示扫描量热仪。一小块材料被从部件中切下，如图2-1中所示。小样品被送去做表层DSC 测量，所以结果代表了在部件厚度和表层上的平均结晶。零部件的质量为20 ± 2mg。这个部分是从模具的一个部分上取下的。根据其填充（1-4）序列，图2显示了这部分的型腔数目。从每个型腔内取出的5个样品都被做了DSC测试。

图2-1.从注塑件上取下的样品
在DSC测试的过程中，温度以10°C/min的速度上升。在得到DSC数据曲线后Sk（结晶程度）被计算出。它是这样定义的：
Sk=（△Hp/△Hc）*100%
△Hp-----测试聚合物的熔化焓[J/g]
△Hc-----充分结晶材料的熔化焓 (参考) [J/g]

3.结论及讨论
3.1DSC 曲线
得到的曲线与从同一个腔体内得到的样本曲线类似。3个举例的样本DSC曲线可以在图3-1内表示看到。每个曲线的熔化量可以用NETZSCH DSC软件计算得出。

图3-1. DSC曲线举例

3.2结晶程度
在不同的模具温度得到部件的结晶度计算结果载于图3-2。除了讨论外，对于每个型腔模具温度被调整后的值：35，65和95℃（在同一点上的测量与控制），对于这种性质有很大的作用。当地模具温度的影响也同样明显。1号处型腔的结晶度的值最高相对于较高的当地模具温度。

图3-2.从不同型腔得到的样品结晶度
4.结论
带有几何平衡流道的多型腔注射模，它的聚合物取决于结晶成度。主要原因是对于特定型腔的不同模具温度。
重要的是放置型腔的方式，每个部分都应在同样的冷却条件下。否则，部件的质量问题会发生起皱、翘曲等缺陷。像这样的问题由特定的型腔布局引起，可以理解为一些对于来自加热主流道的较高温度的型腔。当注射模零件尺寸要求在较小公差范围时，另一个模具流道系统的配置应使用或当地冷却条件应被冷却通道设计改进。