工艺技术_注塑成型技术简介

2004 6 20 ByEricGuo 1 注塑成型技術簡介 包括主要的項目 原料機器模具 輔助設備熱水冷水機 溫控器 油壓機 天車 機械手 傳送帶 幹燥機 混料機 空壓機 水塔 2004 6 20 2 ByEricGuo 常見的塑膠原料 ABSTPUTPEPMMAPCPBTPETPSFPPAS SAN PEPSPVCPOMPAPC ABSPPOPPSPTFELCP分類 結晶性 非結晶性 熱塑性彈性體 2004 6 20 3 ByEricGuo 原料的幹燥 注 最佳 可接受 尽量避免 不好 成型加工前 塑胶必须被充分的干燥 含有水分的材料进入模腔后 会使制件的表面出现银绦状的瑕斑 甚至会在高温时发生加水分解的现象 致使材质劣化 因此在成型加工前一定要对材料进行预处理 使得材料能保持合适的水分 2004 6 20 4 ByEricGuo 原料的使用參數 2004 6 20 5 ByEricGuo 何謂塑料的 收縮率 收縮率係指塑膠製品冷卻固化經脫模成形後 其尺寸與原模具尺寸間之誤差百分比 在塑膠模具設計時 須先考慮收縮率 以免造成成品尺寸的誤差 導致成品不良 2004 6 20 6 ByEricGuo 何謂塑膠的 結晶性 塑膠之構造是由許多線狀 細長之高分子化合物組成的集合體 依分子成正規排列的程度 稱為結晶化程度 結晶度 而結晶化程度可用x線的反射來量測 有機化合物的構造複雜 塑膠構造更複雜 且分子鏈的構造 線狀 毛球狀 折疊狀 螺旋狀等 多變化 致其構造亦因成形條件不同而有很大的變化 結晶度大的塑膠為結晶性塑膠 分子間的引力易相互作用 而成為強韌的塑膠 為了要結晶化及規則的正確排列 故體積變小 成形收縮率及熱膨脹率變大 因此 若結晶性越高 則透明性越差 但強度越大 結晶性塑膠有明顯熔點 Tm 固體時分子呈規則排列 強度較強 拉力也較強 熔解時比容積變化大 固化後較易收縮 內應力不易釋放出來 成品不透明 成形中散熱慢 冷模生產之日後收縮較大 熱模生產之日後收縮較小 相對於結晶性塑膠 另有一種為非結晶性塑膠 其無明顯熔點 固體時分子呈不規則排列 熔解時比容積變化不大 固化後不易收縮 成品透明性佳 料溫越高色澤越黃 成形中散熱快 以下針對兩者物性進行比較 2004 6 20 7 ByEricGuo 何謂塑料的 MI 值 MI的全名為 熔液流動指數 MeltFlowIndex 簡稱 熔融指數 MeltIndex 是一種表示塑膠材料加工時流動性的數值 它是美國量測標準協會 ASTM 根據美國杜邦公司 DuPont 慣用的鑑定塑膠特性之方法制定而成 其測試方法是使塑膠粒在一定時間 10分鐘 內 一定溫度及壓力 各種材料標準不同 下 融化之塑膠流體 通過一直徑2 1mm圓管所流出之克數 其值越大 表示此塑膠材料之加工流動性越佳 反之則越差 最常使用之測試標準為ASTMD1238 該測試標準的量測儀器 熔液指數計 MeltIndexer 的結構如下 將待測高分子 塑膠 原料置入小槽中 槽末接有細管 細管直徑為2 095mm 管長度為8mm 加溫至某溫度後 原料上端藉由活塞施加某一定重量向下壓擠 量測該原料在10分鐘內所被擠出的重量 即為該塑膠的流動指數 所以有時您會看到如下的表示法25g 10min 清楚的表示其MI為25 且是在10分鐘內擠出25g之意 一般常用的塑膠其MI值大約介於1 25之間 MI愈大 代表該塑膠原料黏度愈小及分子重量愈小 而MI愈小 代表該塑膠黏度愈大及分子重量愈大 2004 6 20 8 ByEricGuo 一些常見的機器 柱塞式和鑼桿式按鎖模方式分為 直壓和肘節 機台大小按計量大小來和按鎖模力計量是以最大能注射ps的量為依據的鎖模力就是機台所能達到的最大鎖模力 2004 6 20 9 ByEricGuo 注塑機的基本結構 機台一般分為開鎖模系統 射膠系統 頂出系統 熔膠系統鑼桿分為3段 加料 壓縮段 計量段 2004 6 20 10 ByEricGuo 注塑機螺桿 射膠螺桿之功能 加料 輸送 壓縮 熔化 排氣 均化 2004 6 20 11 ByEricGuo 螺趕頭結構 2004 6 20 12 ByEricGuo 模具 兩板和三板 熱流道和冷流道兩板 定模 靜模結構 頂出 冷卻 流道 澆口 模穴 模芯 排氣 導向 抽芯 氣道 油缸 齒輪 齒條 2004 6 20 13 ByEricGuo 2004 6 20 14 ByEricGuo 模具動作 2004 6 20 15 ByEricGuo 周期 2004 6 20 16 ByEricGuo 2004 6 20 17 ByEricGuo 常用術語 加热筒温度 BarrelTemperature 虽然塑料的熔融 大约有60 85 是因为螺杆的旋转所产生的热能 但是塑料的熔融状态仍然大受加热筒温度的影响 尤以靠近喷嘴前区的温度 前区的温度过高时易发生滴料及取出制件时牵丝的现象 以下表格为几种塑料的适当料温 模温及成型收缩率等 螺杆转速 screwspeed A 塑料的熔融 大体是因螺杆的旋转所产生的热量 因此螺杆转速太快 则有下列影响 a 塑料的热分解 b 玻纤 加纤塑料 减短 c 螺杆或加热筒磨损加快 B 转速的设定 可以其圆周速 circumferen tialscrewspeed 的大小来衡量 圆周速 n 转速 d 直径 圆周率 通常 低粘度热安定性良好的塑料 其螺杆杆旋转的圆周速约可设定到1m s上下 但热安定性差的塑料 则应低到0 1左右 C 在实际应用当中 我们可以尽量调低螺杆转速 使旋转进料在开模前完成即可 2004 6 20 18 ByEricGuo 背压 BACKPRESSURE A 当螺杆旋转进料时 推进到螺杆前端的熔胶所蓄积的压力称为背压 在射出成型时 可以由调整射出油压缸的退油压力来调节 背压可以有以下的效果 a 熔胶更均匀的熔解 b 色剂及填充物更加均匀的分散 c 使气体由落料口退出 d 进料的的计量准确 B 背压的高低 是依塑料的粘度及其热安定性来决定 太高的背压使进料时间延长 也因旋转剪切力的提高 容易使塑料产生过热 一般以5 15kg cm2为宜 松退 SUCKBACK DECOMPRESSION A 杆旋转进料结束后 使螺杆适当抽退 可以螺杆前端熔胶压力降低 此称为松退 其效果可防止喷嘴部的滴料 B 不足 容易使主流道 SPRUE 粘模 而太多的松退 则能吸进空气 使成型品发生气痕 常用術語 2004 6 20 19 ByEricGuo 模溫的作用 模温的设定 模温影响成型周期及成形品质 在实际操作当中是由使用材质的最低适当模温开始设定 然后根据品质状况来适当调高 正确的说法 模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度 在模具设计及成形工程的条件设定上 重要的是不仅维持适当的温度 还要能让其均匀的分布 不均匀的模温分布 会导致不均匀的收缩和内应力 因而使成型口易发生变形和翘曲 提高模温可获得以下效果 加成形品结晶度及较均匀的结构 使成型收缩较充分 后收缩减小 提高成型品的强度和耐热性 减少内应力残留 分子配向及变形 减少充填时的流动阴抗 降低压力损失 使成形品外观较具光泽及良好 增加成型品发生毛边的机会 增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会 减少结合线明显的程度 增加冷却时间 2004 6 20 20 ByEricGuo InjectionMoldingProcess InjectionFlow 注塑流程 2004 6 20 21 ByEricGuo InjectionMoldingProcess InjectionFlow 注塑流程 2004 6 20 22 ByEricGuo InjectionMoldingProcess InjectionFlow 注塑流程 2004 6 20 23 ByEricGuo 如何選擇合適的射出成型機 模具尺寸 寬度 高度 厚度 重量 特殊設計等 使用塑料的種類及數量 單一原料或多種塑料 射出成品的外觀尺寸 長 寬 高 厚度 重量等 成型要求 如品質條件 生產速度等 在獲得以上資訊後 即可按照下列步驟來選擇合適的射出機 一 選對型 由產品及塑料決定機種及系列 二 放得下 由模具尺寸判定機台的 大柱內距 模厚 模具最小尺寸 及 模盤尺寸 是否適當 以確認模具是否放的下 三 拿得出 由模具及成品判定 開模行程 及 托模行程 是否足以讓成品取出 四 鎖得住 由產品及塑料決定 鎖模力 噸數 五 射得飽 由成品重量及模穴數判定所需 射出量 並選擇合適的 螺桿直徑 六 射得好 由塑料判定 螺桿壓縮比 及 射出壓力 等條件 七 射得快 射出率 及 射出速度 的確認 2004 6 20 24 ByEricGuo 一些目前較特別的注塑成型方法 雙色Imd iml液體注塑超高速注塑壓縮注塑氣輔注塑 2004 6 20 25 ByEricGuo PlasticInjectionMoldingTroubleshooting 塑膠注塑成塑問題的解答 2004 6 20 26 ByEricGuo Warpage 變形 Burning 燒焦 Gloss 發光 Voids 氣泡 Shorts 缺料 Shrinkage 縮水 Flash 披鋒 Splay 夾水紋 Streaking 射紋 Overpacking 填充過量 Fingerprinting 指紋 Flowmark 流紋 2004 6 20 27 ByEricGuo Whatisthefirstthingyoudotoyourprocesswhenaproblemoccurs 當有問題發生時你首先應去為你的加工做些什麼 2004 6 20 28 ByEricGuo Whatisthefirstthingyoudotoyourprocesswhenaproblemoccurs 當有問題發生時你首先應去為你的加工做些什麼 NOTHING 什麼都不做 2004 6 20 29 ByEricGuo BasicRules 基本規則 SomeBasicRulestoFollowinEffectivelySolvingMoldingProblems 后面有一些基本的規則可以有效地解決注塑成型問題 HaveYourPlanReady你是否準備了計劃 MakeOnlyOneChangeataTime每次是否只做一種改變 也就是說每次只改變一種條件 每次變動一個因素見到其結果再變動另一個 調整完了後必須觀察一段時間 待操作平衡穩定後之結果才算數 壓力之變動在一兩模內即知結果 而時間因其溫度之變動需觀察至少十分鐘後才算穩定 要熟知各種缺點可能因素及優先調整之方向 說明各種缺點其可能發生之原因及對策 有些缺點及原因僅限於某些原因 有些缺點視同一原因之過不及 BePatient LetThemTakeEffect 耐心點 等它們生效 KeepMachineonCycle 定期保養機器 KeepRecordsofChanges 定期更新記錄卡 2004 6 20 30 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting CloudyAppearance 出現陰影 Causedbymoistureorcontamination濕氣和污染物造成 2004 6 20 31 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Delamination 分層 TheSeparationbyLayerCausedbyContaminationofaDissimilarPolymer 不同塑料的污染造成一層層地分離 2004 6 20 32 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Fingerprints 指紋 CavityPressureTooLow模腔內壓力太低 2004 6 20 33 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Flash 披鋒 FlashWillOccurWhenInjectionPressureExceedsClampForceorShut OffisDamaged 當注射壓力比鎖模壓力大或鎖模不到位時就會產生披鋒 2004 6 20 34 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Flash 披鋒 LooseClamp鎖模過松InjectionPressureTooHigh射出壓力太高InjectionHighPressureonTooLong太長的高射出壓力InjectionSpeedTooFast太快的射膠壓力MeltTemperatureTooHigh太高的塑化溫度ImproperFeedRate不適當地進料速度DamagedorOverheatedMold工模被損壞或太熱 2004 6 20 35 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting GasBurn 氣體灼傷 GasBurnisaDegradationofthePartCausedbytheCompressionandIgnitionofTrappedAirorGassesintheMold 氣體灼傷是一種降解現象 困在工模內的空氣或氣體因被壓縮而燃燒 2004 6 20 36 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting GasBurn 氣體灼傷 ImproperClampTonnage 不適當地鎖模力 CloggedAirVents 排氣孔阻塞 LackofAdequateVenting 缺少排氣孔 InjectionSpeedTooHigh 注塑速度太高 InjectionPressureTooHigh 注塑壓太高 MeltTemperatureTooHigh 塑化溫度太高 MoldTemperatureTooHigh 工模溫度過高 2004 6 20 37 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting GateBlush 澆口變紅 BlushistheResultofVariableMaterialTemperature 塑料溫度的變化引起變紅 MaterialTemperatureTooLow 塑料的溫度太低 InjectionSpeedtooSloworTooFast 注塑速度太慢或太快 InjectionPressureTooLow 注塑壓力太低 MoldTooCold 工模太冷 2004 6 20 38 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Jetting 波浪紋 StockTooCold 料筒太冷 InjectionSpeedTooFast 注塑速度太快 GatesTooSmall 澆口太細 WrongGateLocation DirectlyintoWallorPin 不適當地澆口位置 2004 6 20 39 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting OverpackingaPart 產品填充過度 Overpackingresultsfromforcingtoomuchmaterialintothemold Theconsequencesofoverpackingareheavierpartsandmolded instress 造成過度填充這個結果 是因為壓迫太的塑料進入工模內 過度填充導致得到一個比較重的產品和需要一個大的注塑壓力 2004 6 20 40 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting PoorEjection 頂壞 CausedBy 成因 Roughnessorundercuts 產品粗糙或頂針端面不平 Overpacking 填充過度 粘模Inadequateknockoutpins 頂針使用不當 Knockoutpinspushingintopart 頂針伸入產品中 2004 6 20 41 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting ShortShots 缺料 ShortShotistheInabilitytoCompletelyFillaPart 缺料就是沒有能力去完全填滿產品 2004 6 20 42 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting ShortShots 缺料 WaystoMinimizeShortShots得到最小化缺料的方法 CheckforNozzleDamage 檢查注塑機的射嘴是否損傷 IncreaseInjectionPressure 提高注塑壓力 IncreaseStockTemperature 升高料筒溫度 IncreaseShotSize 增大注塑量 IncreaseMoldTemperature 升高工模溫度 CheckNon ReturnValveandBarrelforExcessiveWearorDamage 檢查止回閥和料筒是否過度磨損或損壞 2004 6 20 43 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Sinks 縮水 CausedbyInternalStresseswithinThickerSectionsofthePartasaResultofInsufficientPolymerMolecules 產品斷面厚的地方因為內部壓力的作用引起沒有填入足夠的聚合體分子從而引起凹陷 2004 6 20 44 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Sinks 縮水 WaystoMinimizeSinkMarks得到最小化凹陷痕跡的方法 CheckthePartDesign 檢查產品的設計 CheckFeedRate 檢查進料的速率 IncreaseInjectionSpeed 提高注塑速度 IncreaseInjectionPressure 提高注塑壓力 IncreaseMoldTemperature 升高工模溫度 IncreaseInjectionHoldTime 增加注塑保持時間 CheckMeltTemperature 檢查塑化溫度 IncreaseBackPressure 升高背壓 MaintainSufficientVenting 維持充分地排氣 IncreaseRunner GateDimensions 加大流道 澆口的尺寸 2004 6 20 45 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Splay SilverStreaking SplayorSilverStreaksaretheresultofmoistureonthepellets productsofdegradationfromoverheating andresidualnon aqueousvolatilesinthematerial 夾水紋或銀紋是由塑料珠上的濕氣 產品過熱降解和殘留在塑料上的不是水的揮發性物質引起 2004 6 20 46 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Splay SilverStreaking 噴射紋 StockTemperatureTooHigh 料筒溫度過高 FrictionalBurningatGate 澆口的摩擦熱 TrappedVolatiles VentMold 工模排氣孔的閥門不穩定 ExcessiveMoisture 濕度太多 MaterialOverdried 原料太干 DegradedMaterial 原料降解 2004 6 20 47 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting Weldlines knitlines夾水紋 Theselinesoccurwheretwoplasticsflowfrontsinthemouldmeet Thestreamsofplasticshouldbehotenoughtofuseadequately Weldlinesarenotjustsurfacemarks butcanbepointsofweakness notches stressraisers 接合線一般出現在兩股膠料流動結合的部位 料流應該保持足夠高的溫度 夾水紋不是表面缺陷 但可造成凹陷和鷹力集中 2004 6 20 48 ByEricGuo 1 increaseinjectionpressure增加注塑壓力2 increaseinjectionholdtime增加保壓時間3 increaseinjectionspeed增加注塑速度4 raisemelttemperaturebyincreasingcylindertemperatures增加料筒溫度來提高熔料溫度5 raisemouldtemperature體高模具溫度6 checkforproperventingofthepart保證適當的部件排氣裝備7 ventthecavityintheweldarea檢查熔接區模穴的排氣裝備8 provideanoverflowwellnexttotheweldarea為鄰近的熔接區提供溢流口9 changegatelocationtoalterflowpattern改變水口位置改善流型10 increasegateand ormainrunnersystem增大水口 或主流道11 reducegatelandlength減少水口長度12 spotheatparticularareawiththermalpinsorcartridgeheaters提高熱咀溫度或加熱塊溫度13 usetexturedsurfaces使用蝕紋表面 InjectionMoldingTroubleshooting Weldlines knitlines夾水紋 2004 6 20 49 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting SurfaceBurningofParts 產品表面燃燒 SurfaceBurningofPartsCanBeCausedbyTooHighaStockTemperature ExcessiveShearHeatingCausedbyTooHighaBackPressureisAlsoaPossibleCause ChecktoMakeSurethattheVentingoftheMoldisAdequate WhenaHighInjectionSpeedisUsedtoOvercomeFlowRestrictions FrictionalBurningCanResult 太高的料筒溫度會導致產品的表面燃燒 太高的背壓產生的剪切熱也可能引起產品的表面燃燒 確定工模上的排氣是足夠的 當為克服流道的摩擦還使用高速度注塑時 也可能引起摩擦燃燒 2004 6 20 50 ByEricGuo InjectionMoldingTroubleshooting SurfaceBurningofParts產品表面燃燒 WaystoMinimizeSurfaceBurning得到最小的表面燃燒的方法 DecreasetheStockTemperature 降低料筒溫度 DecreaseInjectionSpeed 降低注塑速度 CheckVentingoftheMold 檢查工模的排氣孔 EnlargeGates 加大澆口 CheckSprueforBurningand orPurgeShot 檢查燃燒的那個注入口或清理注塑機的料筒 CheckClampPressure 檢查鎖模壓力 CheckVenting 檢查排氣孔 DecreaseInjectionSpeed 降低注塑速度 DecreaseInjectionPressure 降低注塑壓力 CheckStockandMoldTemperatures 檢查料筒和工模溫度 2004 6 20 51 ByEricGuo 1 equalizetemperatureofbothmouldhalves動靜模的補償溫度2 observemouldforuniformpartejection觀察產品頂出是否平衡3 checkhandlingofpartsafterejectionfrommould檢查頂出的產品4 increaseinjectionholdtime增加注塑保壓時間5 increasecoolingtime增加冷卻時間6 increaseorreduceinjectionpressure增加或縮小注塑壓力7 increasemouldclosetime增加鎖模時間8 increaseorreducemouldtemperature增加或減少模具溫度9 setdifferentialmouldtemperaturestocounteractwarpageduetopartgeometry設置不同的模溫減弱部件形狀變形 Warpage partdistortion變形 InjectionMoldingTroubleshooting 2004 6 20 52 ByEricGuo 11 useshrinkfixturesandjigsforuniformcoolingofthepart使用收縮夾具均勻冷卻部件12 checkgatelocationsandtotalnumberofgatestoreduceorientation檢查水口位置和水口總數減少變形13