塑料及塑料成型工艺.ppt

基本内容 1 理解塑料的概念 分类 成份 2 理解热固性 热塑性塑料两个概念 二者的区别 3 了解塑料的特性及用途 1 重点 塑料的概念 成份 分类 重点难点 2 难点 对概念的理解 第一节塑料概论 一 树脂和塑料 1 塑料的概念 以树脂 或在加工过程中用单体直接聚合 为主要成分 以增塑剂 填充剂 润滑剂 着色剂等添加剂为辅助成分 在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料 塑料 2 树脂的概念 指受热时通常有转化或熔融范围 转化时受外力作用具有流动性 常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物 它是塑料最基本的 也是最重要的成分 4 树脂的结构及其特点 链节 高分子化合物中重复出现的结构单元 如聚乙烯的结构单元是 CH2 CH2 nCH2 CH2 乙烯 聚乙烯 3 树脂的分类 是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质 如松香 琥珀 虫胶等 是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物 天然树脂 合成树脂 高聚物分子结构的特点 4 树脂的结构及其特点 长链分子分子长链具有柔性高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔高聚物存在晶态和非晶态两种具有取向性 二 塑料的成分 塑料 树脂 添加剂 1 树脂 1 作用 塑料的主要成分 决定塑料的类型和基本性能 胶粘其它成分材料 赋予塑料可塑性和流动性 分类 按化学性能可分为 有机填料 无机填料 按形状可分为 粉状纤维状层状 片状 作用 减少树脂用量 降低塑料成本 改善塑料某些性能 扩大塑料的应用范围 填充剂 填料 重要的但非必不可少的成分 2 添加剂 增塑剂 能够增加塑料的可加工性 延展性和膨胀性的物质 它是能与树脂相溶的 不易挥发的高沸点有机化合物 常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物 主要有甲酸脂类 磷酸酯类和氯化石蜡等 作用 提高塑性 流动性和柔软性 降低刚性和脆性 改善塑料的工艺性能和使用性能 稳定剂 凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂 可分为以下三种 它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解 它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解 塑料变色 力学性能下降等等 延缓或抑制塑料氧化速度 热稳定剂 光稳定剂 抗氧化剂 润滑剂 为防止塑料在成型过程中粘模 减少塑料对模具的摩擦 改善塑料的流动性 提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂 着色剂 起装饰美观的作用 某些着色剂还能提高塑料的光稳定性 热稳定性和耐候性 分类 颜料 染料 有机颜料 无机颜料 特点 无机颜料 着色能力 透明性 鲜艳性较差 但耐光型 耐热性 化学稳定性较好 不易褪色 染料 色彩鲜艳 颜色齐全 着色能力 透明性好 性能与无机颜料相反 有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间 在塑料工业中着色剂多采用颜料 还有阻燃剂 抗静电剂 发泡剂 防腐剂和加工助剂等等 在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料 其分子结构最终为体型结构 变化过程不可逆 三 塑料的分类 1 按塑料的物理化学性能分 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料 其分子结构是线型或支链型结构 变化过程可逆 热塑性塑料 热固性塑料 一般指具有特种功能 如耐热 自润滑等 应用于特殊要求的塑料 一般指能承受一定的外力作用 并有良好的机械性能和尺寸稳定性 在高 低温下仍能保持其优良性能 可以作为工程结构件的塑料 一般指产量大 用途广 成型性好 价廉的塑料 三 塑料的分类 2 按塑料的用途分 特种塑料 工程塑料 通用塑料 四 塑料的特性 1 质轻 比强度高 2 优异的电绝缘性能 3 优良的化学稳定性能 4 减摩 耐磨性能好 5 透光及防护性能 6 减震 消音性能优良 思考与练习 1 塑料与树脂的关系 2 塑料的成分有哪些 各自作用如何 3 塑料按物理化学性质可分为几种 4 热塑性塑料和热固性塑料的主要区别 5 合成树脂与天然树脂的区别 6 塑料按性能及用途分可分为 第二章塑料及模塑成型工艺 问题 1 塑料按物理化学性质可分为几种 主要区别 2 合成树脂与天然树脂的区别 3 塑料按性能及用途分可分为 第二章塑料及模塑成型工艺 目的和要求 1 掌握热固性塑料和热塑性塑料的成型特性 2 掌握常用塑料的牌号 性能 重点难点 固化特性结晶性 第二节塑料的工艺性能 一 热塑性塑料的工艺性能 1 收缩性 塑件从塑模中取出冷却到室温后 塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小 这种性能称为收缩性 1 成型收缩的形式 塑件的线尺寸收缩 收缩方向性 后收缩 后处理收缩 第二章塑料及模塑成型工艺 3 收缩率的计算 式中 实际收缩率 计算收缩率 a 塑件在成型温度时的单向尺寸 mm b 塑件在室温下的单向尺寸 mm c 塑模在室温下的单向尺寸 mm 第二章塑料及模塑成型工艺 2 影响收缩的基本因素 塑料品种 进料口的形式 尺寸 分布 塑件特性 成型条件 2 流动性 塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性 1 常用塑料根据它的流动性可分为三类 流动性好 尼龙 聚乙烯 聚苯乙烯和聚丙烯 流动性中等 ABS PMMA和聚甲醛 流动性差 聚碳酸酯 硬质聚氯乙烯和氟塑料 分子量小 分子量分布宽 分子结构规整性差 熔融指数高 螺流动长度长 表现粘度小 流动比大的塑料流动性就好 第二章塑料及模塑成型工艺 流动比 塑料熔体在模具中进行最长距离流动时 各段通道 模腔长度与截面高度的比值总和 凡促使熔融料降低温度 增加流动性阻力的则流动性就降低 2 影响流动性的主要因素 模具结构 压力 温度 料温高则流动性增大 但不同塑料也各有差异 注塑压力增大则熔融料受剪切作用大 流动性也增大 第二章塑料及模塑成型工艺 一 热塑性塑料的工艺性能 3 结晶性 所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时 分子由独立移动 完全处于无次序状态 变成分子停止自由运动 按略微固定的位置 并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象 结晶型塑料非结晶型 又称无定形 塑料 第二章塑料及模塑成型工艺 一 热塑性塑料的工艺性能 3 结晶性 无定形料为透明 如有机玻璃等 一般结晶性塑料为不透明或半透明 例外 聚 4 甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性ABS为无定形塑料但却并不透明 第二章塑料及模塑成型工艺 聚合物结晶度对制品性能的影响 1 密度 结晶度越高 密度越大 2 拉伸强度 结晶度越高 拉伸强度越高 3 冲击强度 随结晶提高而减少 4 刚度 结晶度越高 刚度越差 刚度为啤性脱模条件之一 较高的结晶度会减少制品在模内的冷却周期 结晶度会给低温带来脆性 5 翘曲 结晶度越高 体积减少 收缩加大 6 光泽度 结晶度提高会冲加制品的致密性 使制品表面光洁度提高 但由于球晶的存在会引起光波的散射 而使透明度降低 第二章塑料及模塑成型工艺 如何提高或降低结晶度 1 温度及冷却速度 结晶有一个热历程 就必然与温度有关 温度是聚合物结晶过程中最敏感性因素 相差1 则结晶速度可相差很多倍 冷却速度决定于模温与熔体温度的温差 冷却速度快 结晶时间缩短 结晶度低 2 熔体应力作用 熔体压力的提高 剪切作用的加强都会加速结晶过程 第二章塑料及模塑成型工艺 一 热塑性塑料的工艺性能 3 结晶性 结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时的要求及注意事项 冷凝时放出热量大 要充分冷却 料温上升到成形温度所需的热量多 要用塑化能力大的设备 第二章塑料及模塑成型工艺 有的塑料 如聚碳酸酯 即使含有少量水分 在高温 高压下也会发生分解 这种性能称为水敏性 对热较为敏感 在高温下受热时间较长或进料口截面过小 剪切作用大时 料温增高易出现变色 降解 分解的倾向 这种性能称为热敏性 4 热敏性及水敏性 热敏性 一 热塑性塑料的工艺性能 水敏性 第二章塑料及模塑成型工艺 5 吸湿性 一 热塑性塑料的工艺性能 吸湿性 据此 塑料大致可分为以下两种 不吸水也不易粘附水分 吸湿 粘附水分 聚酰胺 聚碳酸酯 ABS 聚苯醚 聚砜 聚乙烯 聚丙烯 塑料对水分的亲疏程度 第二章塑料及模塑成型工艺 指当一定融熔指数的聚合物熔体 在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时 熔体表面即发生横向裂纹 这种现象被称为熔体破裂 指有些塑料对应力比较敏感 成型时容易产生内应力 质脆易裂 当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象 被称为应力开裂 应力开裂 一 热塑性塑料的工艺性能 6 应力开裂及熔体破裂 熔体破裂 第二章塑料及模塑成型工艺 一 热塑性塑料的工艺性能 指两种或两种以上不同品种的塑料 在熔融状态下不产生相分离现象的能力 7 相容性 共混性 相容性 第二章塑料及模塑成型工艺 8 塑料状态与加工性 注射成型 薄膜吹塑成型 挤出成型 压延成型 中空成型 真空和压力成型 熔融纺丝成型 2 2塑料的工艺性能 第二章塑料及模塑成型工艺 Tg以下 塑料为坚硬固体 不宜进行大变形加工 但可进行车 铣 刨 钻等机械加工 在Tg以上高弹态 粘性很大 塑料可进行真空成型 压力成型 压延成型等 结晶型塑料 可在Tg Tm进行薄膜或纤维的拉伸 Tg是大多数塑料加工的最低温度 高弹态上限为Tf 呈粘流态 在Tf以上不高温度 可进行压延 挤出 吹塑成型 在比Tf高的温度下 不可逆的粘性变形 熔融纺丝 注射 挤出 和吹塑成型 第二章塑料及模塑成型工艺 第二章塑料及模塑成型工艺 熔融纺丝成型 第二章塑料及模塑成型工艺 薄膜吹塑成型 用于吹塑PP 聚丙烯 HDPE 高密度聚乙烯 LDPE 低密度聚乙烯 LLDPE 线性低密度聚乙烯 等塑料薄膜 透明 有光泽 不透气且无毒 广泛应用于服装 食品 纺织品 日用品 及其它商业或工业用的包装 第二章塑料及模塑成型工艺 挤出成型 挤出成型是借助螺杆或柱塞的挤压作用 使受热熔化的聚合物材料在压力推动下 强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法 第二章塑料及模塑成型工艺 压延成型 将已经塑化的接近粘流温度的聚合物材料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙 使物料承受挤压和延展作用 成为具有一定厚度 宽度与表面光洁的薄片状制品 主要用于生产片材 薄膜 人造革等 第二章塑料及模塑成型工艺 中空成型 第二章塑料及模塑成型工艺 真空和压力成型 将裁成一定尺寸和形状的片材 夹在模具的框架上 让其在高弹态的适宜温度加热软化 片材一边受热 一边延伸 而后凭借施加的压力 使其紧贴模具的型面 取得与型面相仿的形样 经冷却定型和修整后即得制品 热固性塑料收缩的表现形式 影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同 二 热固性塑料的工艺性能 1 收缩性 第二章塑料及模塑成型工艺 热固性塑料流动性通常以拉西格流动性 以毫米计 来表示 数值大则流动性好 2 流动性 第二章塑料及模塑成型工艺 拉西格流动性测定方法将一定质量的塑料预压成圆錠 放在标准压铸模中 在一定温度和压力下 塑料自模孔中取出 测定挤出长度 长度大流动性就好 第二章塑料及模塑成型工艺 每一品种的热固性塑料通常分三个不同等级的流动性 二 热固性塑料的工艺性能 2 流动性 拉西格流动值为100 130mm 适用于压制无嵌件 形状简单 厚度一般的塑件 拉西格流动值为131 150mm 用于压制中等复杂程度的塑件 拉西格流动值为151 180mm 可用于压制结构复杂 型腔很深 嵌件较多的薄壁塑件或用于压注成型 第二章塑料及模塑成型工艺 二 热固性塑料的工艺性能 影响流动性的因素 塑料品种 模具结构 成型工艺 一般树脂分子量小 填料颗粒细且呈球状 水 增塑剂 润滑剂含量高的 流动性大 模具成型表面光滑 型腔形状简单 有利于改善流动性 采用预压锭及先预热 提高成型压力 提高成型温度 在低于塑料硬化温度的条件下 等都能提高塑料的流动性 第二章塑料及模塑成型工艺 二 热固性塑料的工艺性能 流动性对成型的影响 流动性过小则填充不足 不易成型 成型压力增大 流动性过大溢料过多 填充不密实 塑件组织疏松 树脂与填料混合不均 易粘模 脱模和清理困难及早硬化等缺陷 第二章塑料及模塑成型工艺 二 热固性塑料的工艺性能 3 比容和压缩率 比容 压缩率 每一克塑料所占有的体积 以厘米3 克计 塑粉与塑件两者体积或比容之比值 其值恒大于1 在热固性塑料的成型过程中 树脂发生交联反应 分子结构由线型变为体型 塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态 在成型工艺中把这一过程称为固化 熟化 4 固化特性 第二章塑料及模塑成型工艺 二 热固性塑料的工艺性能 5 水分及挥发物含量 塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输 保管期间吸收 是成型过程中化学反应的副产物 流动 收缩 气泡 腐蚀 气味等 预热干燥 开排气槽 加排气工步 处理方法 产生的影响 来源 第二章塑料及模塑成型工艺 第二章塑料及模塑成型工艺 二 热固性塑料的工艺性能 6 热固性塑料受热时的物理状态 热固性塑料 化学作用使分子结构由线性变为网状 分子停止运动 塑料硬化成坚硬的固体 加热时很快由固态变成粘流态 这种状态存在的时间很短 1 热固性塑料的工艺性能有哪些 热塑性塑料的工艺性能有哪些 2 热塑性塑料在玻璃态 高弹态和粘流态各适宜于哪些加工 第二章塑料及模塑成型工艺 思考题 2 3常用塑料 一 聚乙烯 1 分类及应用 按聚合时所采用压力的不同 可分为高压 中压和低压聚乙烯 高压聚乙烯 低密度聚乙烯 常用于制作塑料薄膜 软管 塑料瓶 绝缘零件和包覆电缆等 第二章塑料及模塑成型工艺 中压聚乙烯 高速吹塑成型 制造瓶类 薄膜 注射成型制品 旋转成型制品 电线电缆 低压聚乙烯 制造塑料管 塑料板 塑料绳以及承载不高的零件 如齿轮 轴承等 二 聚苯乙烯 1 性能 1 目前最理想的高频绝缘材料 2 化学稳定性良好 3 耐热性低 质地硬而脆 4 透明性很好 第二章塑料及模塑成型工艺 工业上 仪表外壳 灯罩 化学仪器零件 透明模型 电气方面 良好的绝缘材料 接线盒 电池盒等 日用品方面 包装材料 各种容器 玩具等 2 应用 三 ABS 1 性能 1 良好的表面硬度 耐热性及耐化学腐蚀性 2 坚韧 3 优良的成型加工性和着色性能 4 热变形温度高 尺寸稳定性较好 化学稳定性 介电性能良好 第二章塑料及模塑成型工艺 耐热性 耐气候性差 2 缺点 三 ABS 3 应用 1 机械工业 制造齿轮 泵叶轮 轴承 把手 管道 电机外壳 仪表壳 仪表盘 水箱外壳 蓄电池槽 冷藏库和冰箱衬里等 第二章塑料及模塑成型工艺 2 汽车工业 汽车挡泥板 扶手 热空气调节导管 加热器 小轿车车身 3 水表壳 纺织器材 电器零件 文教体育用品 玩具 电子琴及收录机壳体 食品包装容器 农药喷雾器及家具等 四 酚醛塑料 1 性能 刚性好 变形小 耐热耐磨 能在150 200 内长期使用 水润滑条件下 有极低的摩擦系数 电绝缘性能优良 第二章塑料及模塑成型工艺 制造齿轮 轴瓦 导向轮 无声齿轮 轴承 绝缘材料 线圈架 接线板 电动工具外壳 风扇叶子 耐酸泵叶轮 齿轮和凸轮等 2 缺点 质脆 抗冲击强度差 3 应用 1 了解压缩成型工艺过程及工艺条件的选择 2 掌握工艺条件对塑件质量的影响 目的与要求 重点与难点 难点 工艺条件与各因素的关系重点 成型压力成型温度压缩时间 第四节塑料压缩模塑工艺 一 压缩模塑原理 2 4塑料压缩模塑工艺 压缩模塑 1 成型方法 又称为模压成型或压制 主要用于热固性塑料的成型 也可以用于热塑性塑料的成型 粉粒状 纤维状的料 置于成型温度的型腔中 合模加压 成型固化 2 压缩模塑特点 塑料直接加入型腔 加料腔是型腔的延伸 模具是在塑件最终成型时才完全闭合 压力通过凸模直接传给塑料 不易获得尺寸精度尤其是高精度的塑件 不能压制带有精细 易断嵌件及较多嵌件的塑件 有利于成型流动性较差的以纤维为填料的聚合物 生产周期长 效率低 操作简单 模具结构简单 一模多腔 塑件收缩小 变形小 各向性能均匀 强度高 可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件 没有浇注系统 料耗少 二 模压设备 1 模压设备作用 2 模压设备的种类 按传动方式分 机械式压机 螺旋式压力机 液压机 水压机和油压机 提供所需的压力 开模顶件 合模 某些情况下也传递压缩过程中所需的热量 液压机按机身结构分 框架式用于中小型压机 立柱式用于大中型压机 2 模压设备的种类 2 模压设备的种类 液压机按加压形式分 上压式 工作液缸位于上端 下部是固定工作台 下压式 工作液缸位于下端 操作不便 很少使用 三 压缩模塑工艺 模压前的准备 模压过程 模压后处理 预热和干燥 预压 嵌件的安放 加料 合模 排气 保压与固化 脱模 模具清理 整形去应力 修饰抛光 特殊处理 压缩模塑工作循环图 为方便操作和提高塑件的质量 先用预压模将粉状 纤维状的塑料粉在预压机上压成重量一定 形状一致的锭料 三 压缩模塑工艺 1 模压前的准备 预压 预压方法 采用预压锭料的优点 加料快而准确 降低压缩率 减小压料腔尺寸 空气含量少 不仅传热快且气泡少 生产过程复杂 实际生产中一般不进行预压 采用预压锭料的优点 避免加料过程粉尘飞扬 改善劳动条件 可提高预热温度 缩短预热和固化时间 锭料与塑件形状类似 便于成型复杂或带细小嵌件的塑件 对压塑粉的要求 预压条件 颗粒最好大小相间压缩率 塑料 锭料 宜为3 0左右含有润滑剂 压力 压力范围40 200MPa 温度 室温或50 90 预压 原则 锭料的密度达到塑件最大密度的80 适量 易脱模 外观质量好 过多 力学性能下降 预热和干燥 塑料成型前加热的目的 干燥 预热 塑料成型前加热的方法 高频加热 红外线预热 烘箱预热 热板预热 为压缩模提供热塑料 去除水分和挥发物 作为塑件中导电部分或使塑件与其它零件相连接的零件 嵌件的安放 嵌件的安放要求位置正确 平稳 嵌件 常用嵌件有轴套 螺钉 螺帽 接线柱等等 大嵌件在模具装上压机后要先预热 三 压缩模塑工艺 2 模压过程 加料 加料的关键是加料量 定量的方法 合理堆放塑料 粉料或粒料的堆放要做到中间高四周低 便于气体排放 容量法 方便但不很准 重量法 准确 麻烦 计件法 预压锭料 计数放入 合模 凸模触及塑料之后 减慢合模速度 利于排气 凸模触及塑料之前 尽量加快合模速度 缩短周期 避免塑料过早固化 加料后即可合模 合模时间一般从几秒到几十秒不等 合模过程分为两个部分 合模后加压至一定压力 立即卸压 凸模稍微抬起 连续 次 排气 排除水分和挥发物变成的气体及化学反应的副产物 以免影响塑件性能与表面质量 流动性好的塑料采用迟压法 即从凸模与塑料接触到压模完全闭合的过程中停顿15 30秒 防止溢料 塑件带有小型金属嵌件则不采用排气操作 以免移位或损坏 方法 目的 在成型压力与温度下保持一定的时间 使交联反应进行到要求的程度 从压模闭合加压至卸压取出塑件所用的时间 保压与固化 欠熟 过熟 不足 过度 保压时间长短受塑料类型 预热情况 塑件形状及压缩程度的影响 保压时间 固化阶段的要求 固化程度 2 模压过程 脱模 复杂塑件在压力下冷却至一定温度后再脱模 塑件脱模方法 模外手动推出 推出机构机自动推出 3 模压后处理 用铜铲或压缩空气清理 以免损模具外观 模具清理 整形去应力 在整形模中冷却 脱模后放入一定温度的油池或烘箱中缓慢冷却 或者进行退火处理 大型 厚壁件 对薄壁易变形件 修饰抛光 去飞边 毛刺 表面抛光 特殊处理 二次加工 防潮 美观 电镀 喷涂 检查塑料质量 预压 预热 干燥 称料 清洗嵌件 嵌件预热 清理压模涂脱模剂 放嵌件 加料 合模加热加压 排气加热卸压 固化保温保压 开模卸压脱模 塑件整形 去应力处理 塑件送至下一工序 压缩模塑工作循环 模压压力 成型压力 模压温度 成型温度 模压时间 四 压缩模塑工艺条件 要生产出高质量塑件 除了合理的模具结构 还要正确选择工艺条件 1 成型压力 指压缩塑件时凸模对塑料熔体和固化时在分型面单位投影面积上的压力 单位MPa 成型压力 施加成型压力的目的 使模具闭合 防止飞边 克服塑料在成型过程中产生的各种顶模力 使粘流态物质在一定压力下固化 使塑料充满型腔 A 凸模与塑料接触部分在分型面上的投影面积 mm 计算公式 p 式中 p 成型压力 MPa pb 压力机工作液压缸压力 MPa D 压力机主缸活塞直径 m 成型压力与塑料种类 塑件结构 模具温度等因素有关 1 增大压力 流动性增加 收缩率降低 密度增大 制品性能提高 2 减小压力 气孔增加 收缩率增大 密度降低 力学性能和外观质量下降 3 压力过大 设备 能量消耗增大 压机 模具寿命缩短 2 成型温度 指压缩时所需的模具温度 对塑件质量 模压时间影响很大 成型温度 热固性塑料的模内温度高于模具温度 硬化速度慢 周期长 硬化不足 塑件表面无光 物理 力学性能差 模具温度 太高 树脂 有机物分解 塑件外层先硬化 高 成型周期短 生产率提高 过低 3 模压时间 指塑料在闭合模具中固化变硬所需的时间 与塑料品种 含水量 塑件形状尺寸 成型温度 压缩模具结构 预压预热 成型压力等因素有关 模压时间 塑件性能反而下降 模压时间 短 硬化不足 外观及力学性能差 易变形 过长 在保证塑件质量的前提下 应力求缩短模压时间 五压模 1 分类 不溢式 溢式 半溢式 溢式 不溢式 无支撑面半溢式 有支撑面半溢式 2 性能比较 3 加热方式 1 外给式 模具不带加热装置 由液压机提供热量 2 自给式 模具带加热装置 由液压机提供热量 尺寸精确 质量性能较好 1 会填写压缩模塑工艺流程图 2 压缩模塑模具温度与成型温度关系 3 模压时间指的是什么时间 4 压缩模塑工艺条件主要是什么 思考与练习 2 5塑料注射模塑工艺 1 压缩模塑模具温度与成型温度关系 2 模压时间指的是什么时间 3 压缩模塑工艺条件主要是什么 问题 2 5塑料注射模塑工艺 目的和要求 1 了解注塑工艺过程及工艺条件的选择 2 掌握工艺条件对塑件质量的影响 重点难点 难点 工艺条件与各个因素之间的关系重点 成型时间成型温度成型压力 又称注射成型 InjectionMolding 主要用于热塑性塑料的成型 也可用于热固性塑料的成型 一 注射模塑原理 注射模塑 颗粒 粉状塑料 注射机料筒 加热熔融 充模 冷却固化 塑件 合模单元 注射单元 二 注射成型设备 二 注射成型设备 1 注射机的主要作用 顶件 开模与合模动作 注射结束 进行保压与补缩 在一定压力和速度下将塑料注入型腔 加热熔融塑料 达粘流态 2 注射机的分类 指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的过程 按外形可分为 卧式 立式和角式注射机 塑化 注射机按塑化方式分为 柱塞式注射机和螺杆式注射机 2 注射机的分类 3 柱塞式注射机 很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦 最大注射量取决于料筒的塑化能力 与塑料受热面积有关 与柱塞直径与行程 塑料靠料筒壁和分流梭传热 柱塞推动塑料无混合作用 易产生塑化不均的现象 3 柱塞式注射机 塑化不均 最大注射量受限 注射压力损失大 缺点 从柱塞开始接触塑料到压实塑料 注射速度逐渐增加 易产生层流现象且料筒难于清洗 3 柱塞式注射机 注射速度不均 缺点 4 螺杆式注射机 4 螺杆式注射机 螺杆式注射机模塑工作循环 螺杆式注射机的优点 借助螺杆的旋转运动 材料內部也发热 均勻塑化 塑化能力大 4 螺杆式注射机 优点 加热缸內的材料滞留处少 热稳定性差的材料也很少因滞留而分解 由于加热缸的压力损失小 用较低的射出压力也能成型 成型周期短 效率高 生产过程可实现自动化 可成型形状复杂 尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件 螺杆式较柱塞式多一旋转动作 产生分力 Ft 可使材料在螺旋槽间产生混炼作用 增加了塑化能力 5 螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较 三 注射成型工艺 注射过程 成型后处理 成型前准备 原料的检验 染色和干燥 模具清理 嵌件预热 料筒清理 退火 调湿 三 注射成型工艺 1 成型前准备 原料检验 原料染色 原料干燥 质量体积 流动性 水分及挥发物含量 收缩率 烘箱干燥 红外线干燥 热板干燥 高频干燥 2 注射过程 原料检验预处理 合模 注射 装入料斗 保压 脱模 装入嵌件 清理料筒清理模具涂脱模剂 嵌件清理 预热 预塑化 塑件后处理 冷却 3 注射成型后处理 放在一定温度的红外线或循环热风烘箱 液体介质中 矿物油 石蜡 一段时间 再缓慢冷却 将刚从模具中脱出的塑件放在热水中 100 120 隔绝空气 进行防氧化处理 达到吸湿平衡 调湿后缓冷至室温 退火 调湿 退火的温度 高于使用温度10 20 低于相变温度10 20 四 注射成型工艺条件 温度 压力 时间 成型周期 1 温度 四 注射成型工艺条件 1 料筒温度 料筒后端温度最低 喷嘴前端最高 粘流温度或熔点在Tf Tm Td之间 保证塑料熔体正常流动 不发生变质分解 当Tf Tm Td范围窄 如硬PVC 时 料筒温度取偏低值 当Tf Tm Td范围较宽 如硬PS PE PP 时 料筒温度可比Tm高得多些 热敏性塑料 如聚甲醛 PVC 注意控制料筒温度和塑料在料筒中的停留时间 以防分解 塑料品种 同一种塑料 平均分子质量高 分子量分布窄 熔体粘度大时 料筒温度应高些 玻璃纤维增强材料 随玻璃纤维含量增加 熔体流动性下降 料筒温度相应提高 注射机类型 柱塞式 加热仅靠料筒壁和分流梭表面传热 且料层较厚 升温慢 料筒温度应高些 螺杆式 塑料收螺杆搅拌混合 获得较多剪切摩擦热 料层薄 升温快 料筒温度可低于柱塞式10 20 塑件及模具结构 薄壁塑件 型腔狭窄 熔体冲模阻力大 冷却快 为提高熔体流动性 料筒温度应高些 形状复杂或带嵌件的 熔体冲模流程长 曲折的模具 料筒温度应高些 整个料筒温度分布不均匀 送料段 温度最低 主要是对塑料进行预热 压缩段 稍低于熔点 计量段 高于塑料熔点 2 喷嘴温度 3 模具温度 成型周期长 脱模后易翘曲变形 影响尺寸精度 产生较大内应力 开裂 表面质量下降 温度过高 温度太低 略低于料筒最高温度 防止熔料在喷嘴处产生 流涎 现象 但温度也不能太低 否则易堵塞喷嘴 2 压力 1 塑化压力 又称背压 螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力 由液压系统溢流阀调整大小 塑化压力越高 熔体温度及均匀性越高 并能排出气体 但塑化速度降低 延长了成型周期 一般保证质量的前提下 塑化压力越低越好 一般为6MPa 很少超过20MPa 2 注射压力 作用 压实熔体 防止熔体倒流 柱塞或螺杆头部对塑料熔体施加的压力 注射压力的大小一般为40 130MPa 保证一定的充模速率 影响因素注射压力与塑料品种 注射机类型 模具浇注系统结构尺寸 塑件壁厚流程大小等因素有关 壁薄 面积大 形状复杂的塑件 注射压力高 模具结构简单 浇口尺寸大的模具 注射压力低 采用柱塞式注射机的压力大 料筒温度 模具温度高的 注射压力低些 成型周期或总周期 完成一次注射模塑过程所需的时间 3 成型时间 闭模冷却时间 成型周期 充模时间 3 5秒 注射时间 其它时间 保压时间 20 120秒 五 塑料加工成型过程中遇到的问题1 气泡 1 与工艺及设备相关的可能原因 料筒温度过高 注射压力 背压过低 保压压力 时间 不足 射速太高 充模料量不足 料管各区温度设定不良 2 与模具相关的可能原因 壁厚处 加强筋 模温太高 浇口或流道不良 浇口类型或位置选择不良 浇口凝固太早 筋太厚 模温太低 排气不良 3 与材料相关的可能原因 材料流动性 收缩性不合要求 回料用量过多 原料未充分干燥 2 熔接缝 1 与工艺及设备相关的可能原因 射出压力 速度 太低或太高 背压设定不合适 料管温度太低 2 与模具相关的可能原因 模温太低 浇口或流道太小 排气不良 浇道太长 3 与材料相关的可能原因 流动性不好 润滑剂太多 材料存在异物质 1 螺杆式及柱塞式注射机的不同特点 2 注射成型工艺条件怎样确定 思考与练习 目的与要求 1 了解压注 挤出成型原理 2 掌握压注 挤出成型工艺过程 3 掌握压注 挤出成型工艺参数对塑件质量的影响 4 掌握压注成型 压缩成型及注射成型的各自优缺点 第六节压住模塑成型工艺 重点 塑料压注和挤出模塑的工艺条件 时间 温度和压力 难点 塑料压注模塑和挤出模塑工艺条件和工艺条件与各种影响因素的关系 一 压注成型原理 在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法 又称传递成型 挤胶成型 模具闭合热固性塑料放入加料室受热熔融塑料在压力下经浇注系统充满型腔固化成型开模取件 二 压注成型特点 1 塑件飞边很薄 尺寸准确 性能均匀 质量较高 4 模具结构相对复杂 制造成本较高 成型压力较大 操作复杂 耗料比压缩模多 2 塑件收缩率大于压缩成型 各向性明显 不适于片状塑料的成型 3 可以成型深孔 形状复杂 带有精细或易碎嵌件的塑件 5 气体难排除 一定要在模具上开设排气槽 缺点成型压力高 工艺条件要求严格 操作难度打 压注模结构复杂 成型后加料腔内总留一部分余料及浇注系统中的凝料 不能回收 取向应力和各向异性 特别是纤维增强材料 三 压注成型工艺过程 与压缩成型区别是 压注 合模 加料 压缩 加料 合模 四 压注成型工艺条件及设备 1 压注成型工艺条件 压注 压缩 充模时间 5 50秒交联固化时间 取决于塑料品种 塑件大小 形状 壁厚 预热条件 模具结构等 一般为30 180秒 模具温度 比压缩成型低15 30 一般在130 190 加料室和下模温度低于中框的温度 成型压力 经浇注系统压力有消耗 压注 2 3 压缩 要保证塑料10 30秒内充满型腔 保压时间 四 压注成型工艺条件及设备 2 成型设备 五 压注成型对塑料的要求 1 未达到硬化温度前塑料应有较大流动性 2 达到硬化温度后应具有较快的硬化速度 如 酚醛 三聚氰胺甲醛 环氧树脂等 普通液压机专用液压机 双压式液压机 1 压注模结构 1压料柱塞2加料腔3上凹模 镶块 4上模底板5上模板6下模板7下凹模8加热板9推杆10支架 11下模底板12压机模板13挡钉14推板15推杆固定板16浇注系统17型芯18支柱 2 按固定方式分 3 型腔数目分 普通液压机用压注模 料槽式压注模 罐式压注模 专用液压机用压注模往复螺杆式挤出机配用压注模 移动式 加料室和模具主体部分可各自