注射成型工藝.doc

(三) 預熱嵌件 對于有金屬嵌件的塑料制品,由于金屬與塑料兩者的收縮率不同,嵌件周圍的塑料容易出現收縮應力和裂紋.為了預防這種現象發生,成型前可對嵌件預熱.減小它在成型時對塑料熔體的溫差,避免或抑制嵌件周圍的塑料發生收縮應力和裂紋.(四) 選擇脫模劑 注射成型生產中,有時需要對模腔進行清理或施加脫模劑,兩者的目的都是使成型后的制品容易從模內脫出.二: 注射成型原理與工藝過程 完整的注射成型可分為塑化計量,注射充模和冷卻定型三個階段.(一) 塑化計量 1.塑化的概念 成型物料在注射机機筒內經過加熱,壓實以及混合等作用以后,由松散的粉狀或粒狀物料轉變成連續的均化熔體之過程稱為塑化.所謂均化包含四方面的內容,即物料經過塑化后,其熔體內必須組分均勻,密度均勻,粘度均勻和溫度分布均勻.只有這樣,才能保證塑料熔體在下一階段的注射充模過程中具有良好的流動性(包括可擠壓性和可模塑性),才有可能最終獲得高質量的制品. 2.計量 所謂計量是指能夠保證注射机通過柱塞或螺桿,將塑化好的熔體定溫,定壓,定量的輸出(即注射出)機筒所做的準備工作,這些動作均需注射机控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成. 3.塑化效果與塑化能力 塑化效果指物料轉化成熔體之后的均化程度.塑化能力指注射机在單位時間內能夠塑化的物料質量或體積.塑化效果的好坏及塑化能力的大小均與物料受熱方式和注射机結構有關.影響塑化效果和塑化能力的主要因素除了成型物料本身的特性之外,還與機筒結構,機筒的加熱溫度,螺桿轉速,螺桿行程(或計量段長度),螺桿几何參數以及熔體對螺桿產生的背壓等因素有關.(二) 注射充模 柱塞或螺桿從機筒內的計量位置開始,通過注射油缸和活塞施加高壓,將塑化好的塑料熔體經過機筒前端的噴嘴和模具中的澆註係統快速送入封閉模腔的過程稱為注射充模.注射充模又可細分為流動充模,保壓補縮和倒流三個階段. 1.流動充模 流動充模指注射机將塑化好的熔體注射進入模腔的過程.顯然,熔體在注射過程中會遇到一系列的流動阻力,這些阻力一部分來源于機筒,噴嘴,模具澆註係統和模腔表壁對熔體的外摩擦;另一部分則來自于熔體自身內部產生的粘滯性內摩擦.為了克服流動阻力,注射机必須通過螺桿或柱塞向熔體施加很大的注射壓力. 2.保壓補縮 保壓補縮階段指從熔體充滿模腔至柱塞或螺桿在機筒中開始后撤為止.其中,保壓是指注射壓力對模腔內的熔體繼續進行壓實的過程,而補縮則是指保壓過程中,注射机對模腔內逐漸開始冷卻的熔體因成型收縮而出現的空隙進行補料的動作.在保壓補縮階段,如果柱塞和螺桿停止在原位置不動,模腔曲線壓力會弱有下降;反之,若要使模腔壓力保持不變,則需要螺桿和柱塞在保壓過程中繼續向前進行少許移動. 保壓力和保壓時間對模腔壓力有著重要影響.如果保壓力不足,補縮流動受澆口摩擦阻力限制不易進行,模腔壓力會因補料不足而迅速下降.如果保壓時間不充分,也會造成模腔壓力迅速下降,這是因為模腔內熔體倒流之緣故.如果保壓時間足夠長,可使澆口或模腔內的熔體完全固化,則倒流不易發生. 由上述可知,保壓力,保壓時間與模腔壓力之間的關係,將會對冷卻定型時的制品密度,收縮及表面缺陷等問題產生重要影響.除此之外,由于保壓補縮階段熔體仍有流動,且其溫度亦在不斷下降,故此階段也是大分子取向以及熔體結晶的主要時期,保壓時間的長短和冷卻速度的快慢均對取向和結晶程度有影響. 3.倒流 倒流是指柱塞或螺桿在機筒中向后倒退時(即撤除保壓力后),模腔內熔體朝著澆口和流道進行的反向流動.整個倒流過程將從注射壓力撤除開始,至澆口處溶膠凍結(簡稱澆口凍結)時為止.引起倒流的原因主要是注射壓力撤除后,模腔壓力大于流道壓力,且熔體與大气相通造成的結果.如果撤除注射壓力時,澆口已經凍結或噴嘴帶有止逆閥,則倒流現象就不會存在.因此,倒流是否發生或倒流的程度如何,均與保壓時間有關.保壓時間較長時,保壓力對模腔內的熔體作用時間也長,倒流較小,制品的收縮情況會有所減輕,而保壓時間短時,情況則剛好相反. 一般說來,倒流對于注射成型都是不利的,它將使制品內部產生真空泡或表面出現凹陷等缺陷.另外,倒流對于制品內的大分子取向也有一定影響,這是因為倒流本身也是一种熔體流動行為,它也能提高大分子的取向能力,但實際上因倒流而產生的取向結構在制品內并不太多(原因是倒流波及的區域不太大),且在倒流期內,熔體溫度還比較高,所以取向結構很有可能被分子熱運動解除.(三) 冷卻定型 冷卻定型從澆口凍結時間開始,到制品脫模為止.是注射成型工藝的最后一個階段.在此階段中要注意的問題有:模腔壓力,制品密度,熔體在模內的冷卻情況以及脫模條件等. 1.冷卻定型時的模腔壓力 冷卻定型時的模腔壓力與保壓時間有很大關係,如果保壓時間短,則保壓作用終止時模內熔體溫度較高,澆口凍結溫度也高,但開始冷卻定型時的模腔壓力低,否則情況相反.保壓時間不同時,若在模腔壓力相同的條件下脫模,則保壓時間短時,脫模溫度高,制品在模內冷卻時間短(從澆口凍結算起),容易因剛度不足而變形;如果保壓時間長,情況則相反. 2.冷卻定型時的制品密度 注射成型進入冷卻定型階段以后,由于澆口凍結,不再會有任何熔體向模腔內補充,此時的制品密度決定于模腔內的壓力和溫度.保壓時間長時,澆口凍結溫度低,冷卻定型開始時模腔壓力比較高,冷卻定型時的制品密度比較大.保壓時間一定時,若采用較高的脫模溫度,雖然冷卻定型時模腔壓力比較大,但脫模后制品將會進行較大的收縮,故脫模時制品密度較低,尚待在模外繼續收縮.因此,制品將會因為這種模外收縮而在其內部產生較大的殘餘應力,并且發生翹曲變形. 3.脫模條件 冷卻定型階段有壓力,密度(比容)和溫度三個可變參數,但因此時外部再無熔體向模腔補給,比容只與溫度變化引起的體積收縮有關,所以獨立的參數只有模腔壓力和溫度兩個,它們均與脫模條件有關. 一般說來,脫模溫度不宜太高,否則制品脫模后不僅會產生較大的收縮,而且還容易在脫模后發生熱變形.當然,由于受到模具溫度的限制,脫模溫度也不可能太低.適當的脫模溫度應在塑料的熱變形溫度和模具溫度之間. 正常脫模時,模腔壓力與外界的壓力差值不要太大,否則容易使制品脫模后在內部產生較大的殘餘應力,導致制品在以后的使用過程中發生形狀尺寸變化或產生其它缺陷.圖示中的壓力區間-PH+PH表示正常的脫模壓力范圍,其數值可由經驗或試驗确定.一般情況下,保壓時間較長時,模腔壓力下降慢,脫模時的殘餘壓力偏向+PH一邊,如果殘餘應力超過PH,則開啟模具時制品容易被刮傷或破裂;反之,未進行保壓或保壓時間過短時,模腔壓力下降快,倒流嚴重,模腔壓力甚至可能下降到比外界壓力還要低的水平,這時殘餘應力偏向-PH一邊,制品將會因此產生凹陷或真空泡.鑒于以上情況,生產中應盡量調整好保壓時間,使脫模時的殘餘應力接近或等于零,以保證制品有良好質量. 溫度 H 脫模范圍 M -PH 0 +PH 模腔壓力 脫模時的溫度和壓力范圍 H允許的最高脫模溫度 M模具溫度 PH允許的最大與最小脫模壓力三,制品的后處理 就原則而言,制品從模具中脫出后,注射成型過程即告結束.由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動行為非常複雜,再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同,制品內經常出現不均勻的結晶,取向和收縮,導致制品內產生相應的結晶,取向和收縮應力,脫模后除引起時效變形外,還會使制品的力學性能,光學性能以及表觀質量變壞,嚴重時還會開裂.為了解決這些問題,可對制品進行一些適當的后處理,常用的后處理方法有退火和調濕兩種. 退火是將制品放在烘箱或液体介質(如熱水,熱礦物油,甘油,乙二醇和液体石蜡等)中保溫一段時間,然后再緩慢冷卻的熱處理過程.利用保溫時的熱量