注射成型工艺条件及其选择.ppt

主讲老师：麦东东,注射成型工艺条件的选择,一、注射成型工艺及工艺条件,注射成型工艺流程： 注射成型,1、成型前的准备,(1) 原料的预处理,一般注射成型用的是粒状塑料，如果来料是粉料，则有时还须放先进行造粒。除去原料中的水分及挥发物以减少制品出现气泡的可能性，对某些塑料则可避免高温注射时出现水解等化学反应。,(2) 料简的清洗,在注射成型中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。,(3) 嵌件的预热,在成型制件中，为了装配和强度的要求，常需在制品中嵌入金属嵌件。,一、注射成型工艺及工艺条件,注射前嵌件应先放入模具且必须预热，尤其是较大嵌件，以降低由于金属与塑料热膨胀系数和冷却收缩率差别较大而出现在嵌件周围的收缩应力。预热温度应以不损伤金属嵌件表面镀锌或防锈层为限，一般为100130。,(4) 脱模剂的选用 注射制品的脱模一般依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计，但有时为了能顺利脱模，在生产上可采用脱模剂。 常用的脱模剂主要有：硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等。脱模剂的使用应适量，涂抹均匀，否则会影响制品表面质量。,一、注射成型工艺及工艺条件,2、注射成型过程,注射过程包括加料、塑化、注射充模、保压冷却固化和脱模等几个工序。 (1) 加料塑化 注射成型是一个间歇过程，因此加料必须定量或定容以保证操作稳定。 对于柱塞式注射机，塑料粒子加入到料筒中，经料筒的外加热逐渐变为熔体，加料和塑化两个过程是分开的。 移动螺杆式注射机，螺杆在旋转的同时往后退，在这种加料过程中，物料经料筒外加热及螺杆转动时对物料产生的摩擦热而逐渐塑化，即加料和塑化同时进行。,一、注射成型工艺及工艺条件,(2) 注射充模,塑化均匀的熔体被柱塞或螺杆推向料筒的前端，经过喷嘴、模具的浇注系统而进入并充满模腔。,(3) 保压 充模之后，柱塞或螺杆仍保持施压状态，迫使喷嘴内的熔体不断充实模中，使制品不因冷却收缩而缺料，成为完整而致密的制品。,当浇注系统的熔体先行冷却硬化，这个现象叫做“凝封”，模腔内还未冷却的熔体就不会向喷嘴方向倒流，这时候保压可停止，柱塞或螺杆便可退回，同时向料简加入新料，为下次注射作准备。,一、注射成型工艺及工艺条件,(4) 冷却,保压结束，同时对模具内制品进行冷却，直到冷至所需的温度为止。 实际上，模腔内制品的冷却过程从充模后便开始了。 (5) 脱模 塑料冷却固化到玻璃态或晶态时，则可开模，用人工或机械方法取出制品。常用的脱模剂主要有：硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等。脱模剂的使用应适量，涂抹均匀，否则会影响制品表面质量。,一、注射成型工艺及工艺条件,注射成型的制品，常常要进行适当的后处理，以提高其使用性能。,制品形状复杂，壁厚不均，导致冷却速度不一，产生应力集中； 注射压力、注射速度高，熔体流变行为复杂，制品各部分的结晶与取向不同，制品质量不均。 制品后处理：热处理；调湿处理；整修。,一、注射成型工艺及工艺条件,3、制品后处理,二、注射成型工艺条件的选择,注射成型工艺的核心问题是：要求得到塑化良好的塑料熔体并把它顺利地注射到模具中去，在控制的条件下冷却定型，最终得到合乎质量要求的制品。 注射最重要的工艺条件是：影响塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用的时间。,二、注射成型工艺条件的选择,二、注射成型工艺条件的选择,1、温度 注射成型过程需要控制的温度包括料筒温度、喷嘴温度和模具温度。 前两者关系到塑料的塑化和流动；后者关系到塑料的成型。,(1) 料简温度 选定料筒温度时，主要考虑保证塑料塑化良好，能顺利完成注射面又不引起塑料局部降温。料温高低，主要决定于塑料性质，必须把塑料加热到Tf或Tm以上，但必须低于其Td。,料筒温度选定的原则： 保证塑料塑化良好，能顺利充模，不致于引起塑料的降解。一般 Tf(m) T筒Td。 T，塑化时间，充模顺利，注射速度也快，注射周期可以缩短，生产效率提高。一般 T筒 尽可能高些。,但是，T筒太高，物料容易产生热降解。,二、注射成型工艺条件的选择,二、注射成型工艺条件的选择,选择 T筒 时从以下几方面考虑：,热敏性塑料 必须考虑塑料从 Tf(m)Td 的温度差。 分子量及其分布 M 大的，T筒高，但应Td；分布宽的，T筒低。 制品尺寸 对同种塑料，制品尺寸小，冷却快，可选高 T筒。簿壁制品，熔体入模阻力大，应选高 T筒。,不同设备,移动螺杆式的 T筒 柱塞式的 T筒。,二、注射成型工艺条件的选择,(2) 喷嘴温度 注射时熔体高速通过喷嘴，有摩擦，会升温。,为了防止流延：,二、注射成型工艺条件的选择,(3) 模具温度 塑料充模后在模腔中冷却硬化而获得所需的形状。模具温度不但影响塑料充模时的流动行为，而且影响制品的物理机械性能和表观质量。,二、注射成型工艺条件的选择,实际上冷却速度的大小取决于塑料熔体温度与模具温度的温差；,模具温度是由冷却介质温度（Tc）控制的：,Tc 塑料的 Tg 缓冷,二、注射成型工艺条件的选择,1）结晶性塑料,温度降到 Tm 以下即结晶，故结晶速度受冷却速率的控制。 模温影响制品的结晶度和结晶形态。,模温高，冷却速度小，结晶速率大，有利结晶。 中等模温，冷却速率适中，分子的结晶和取向也适中。 模温低，冷却速度大，不利于结晶，制品结晶度下降。,二、注射成型工艺条件的选择,案例：涂料包装用塑料桶质量问题,涂料：某国外公司生产 包装桶：某塑料厂 生产问题：涂料桶开裂 后果：涂料损失，赔偿数十万 分析问题：广东石油化工学院,二、注射成型工艺条件的选择,问题？,二、注射成型工艺条件的选择,问题之一：冷却水管道的排布，直接影响到制品的冷却效果和收缩应力。结晶问题 解决问题：根据冷却水管道的排布，建议将一个进水口和一个出水口，改换成四进四出，以提高冷却的均匀性。,Moldflow 软件分析,二、注射成型工艺条件的选择,本案例涉及到的知识点：, 材料：HDPE 色母料 成型方法：注射成型 成型工艺条件：温度、压力、速度 性能：应力开裂 材料结构：结晶、内应力,本案例可知： 同样的原料、同样的注射机，制品的性能相差很大。实际上影响制品性能的因素很多，即注射成型不仅仅是简单的工艺操作（高分子材料的工程特征）。 因此，我们要学习注射机的结构、注射原理、注射工艺、 注射工艺条件及影响因素等。,二、注射成型工艺条件的选择,2）无定形塑料 无定形塑料注射充模后无相转变，故模温高低主要 影响冷却时间长短，较低的模温，冷却快，生产效率提高。,但也应考虑物料在模具中的流动性有所区别：,对熔融粘度较低或中等的无定形塑料，如PS等采用较低的模温。 对熔融粘度较高的无定形塑料，如聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSF)应采用较高的模温。,二、注射成型工艺条件的选择,另外要考虑的问题：,冷却时间：要使制件的温度冷到模温，所需时间很长。所以制品温度稍高于模温即可脱模，以提高生产效率。 避免过早凝封：模温越低，塑料的凝封时间和冷却速度加快，有利于提高生产效率，但过低的模温使浇口过早凝封，会发生缺料和充模不完全。 应考虑模温对结晶、取向、内应力和物理机械性能的影响。,二、注射成型工艺条件的选择,注射压力是柱塞或螺杆推动塑料熔体向料筒前端流动并使熔体充满模腔所施加的压力，是塑料充模和成型的重要因素。,注射压力的作用：,推动熔体前进； 克服浇注系统的阻力，使熔体充模； 保压，补缩。,注射压力充模速度，充模顺利，制品密度，性能，但内应力。,2、压力和速度,二、注射成型工艺条件的选择,压力的选择：,尺寸大，形状复杂，薄壁制品，模具流动阻力大 高压； Tg 高，熔体粘度高 高压； 料温较低 高压。,注：用高压，应作退火处理，以消除残余应力。,二、注射成型工艺条件的选择,注射压力与料温是相互制约的，料温高时，注射压力减小。,以料温和注射压力为坐标，绘制的成型面积图能正确反映注射成型的适宜条件。,二、注射成型工艺条件的选择,注射速度与注射压力是相辅相成的。,速度，物料受剪切， T ， ，充模压力 ，充模顺利，生产周期缩短。 但速度，料流为湍流，严重时引起喷射作用，卷入空气，制品产生内应力。 所以速度不宜太快，宜以层流状态，顺利将模腔内的空气排出。,3、注射速度,二、注射成型工艺条件的选择,注射压力和注射速度的总体选择：,熔体 高，Tg 高，用高速，同时选用高模温、高料温。 为避免湍流，又要缩短生产周期，多用中速注射。 对形状复杂、浇口尺寸小、流程长、薄壁制品，宜用高速和高压。,二、注射成型工艺条件的选择,笔记本电脑壳成型压力分布模拟图 不合适的注射压力可能造成制品成型不足。,二、注射成型工艺条件的选择,4、时间（成型周期）,完成一次注射成型所需的全部时间称为注射成型周期,二、注射成型工艺条件的选择,成型过程各阶段的时间长短与塑料品种、成型工艺性能、制品特点等有关，其中最主要的是注射时间和冷却时间。,二、注射成型工艺条件的选择,一般充模时间很短，约25s，大型和厚壁制品充模时间可达10s以上。,注射时间中的保压时间是对模腔内塑料进一步压实，熔料不会从模腔中倒流所需的时间，这段时间依赖于料温、模温以及主流道