注塑不良原因改善对策实例分析.ppt

1 注塑不良原因 改善对策实例分析 主讲 洪奕春 2 讲师简介 讲师简介 洪奕春 国内屈指可数的顶尖注塑技术专家 著名的高级注塑培训师 20多年来一直在注塑行业工作 是国内第一代注塑专业人才 长期在深圳 香港 东莞 广州 昆山 上海等地的多家大型日资 港资 台资及民营企业任职 历任注塑工程师 注塑生产经理 生产副总等职务 多次受委派到柯尼卡 美能达 日本东芝 韩国LG等著名注塑生产企业 注塑机厂进行参观和学习 精通注塑工艺 实操经验丰富 注重系统分析 擅长快速换模具项目推进 机械手治具设计制作 氮气辅助注塑等先进技术 尤其对注塑缺陷原因分析与解决 问题模具的分析改进有一套独特方法 并且对各种注塑机械和塑料材料具有丰富的实操经验和独到的分析能力 辅导过的部分知名企业有 苏州万达汽车内饰件厂 宁波库贴汽车塑料公司 江苏泗阳意达铝制品厂 上海科世达 华阳汽车电器公司 北京龙轩橡塑公司 北京嘉润粉末注射技术公司 武汉中恒科技公司 广州旭东阪田电子公司 广东东菱凯琴集团 浙江正泰电器集团 柳州方鑫汽车装饰件公司 烟台汽车内饰件总厂 烟台海瀚电子 淇杰电子 烟台爱开天隆 苏州宝德强科技 惠州TCL集团 重庆海尔集团 重庆双英汽配 广州本田汽车 风神汽车 重庆长安汽车集团 威海威高集团 威海兴友精密注塑 汕头益发塑胶实业 东莞金城电业 康佳集团 新东江集团 长春伟巴斯特 无锡伟盈汽车部件 慈溪皇冠电子 台州诺信模塑 浙江万安科技 苏州丰武光电 法可赛 太仓 汽车配件 深圳兴日生实业 青岛胜汇塑胶 济南优百科等数百家企业 3 课程简介 注塑不良原因 改善对策实例分析 是洪奕春老师的主打精品课程 它融合了洪老师20年的注塑生产经验总结 以及10多年的注塑不良案例集合 其丰富的知识量 生动的案例 以及精心设计的内容 一定会让您受益匪浅 4 第一章 注塑成型概述 注塑成型是一种注射兼模塑的成型方法 又称注射成型 塑化 通用注塑方法是将聚合物组分的粒料或粉料放入注塑机的料筒内 经过加热 压缩 剪切 混合和输送作用 使物料进行均化和熔融 这一过程又称塑化 注射 然后再借助于螺杆向熔化好的聚合物熔体施加压力 高温熔体便通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的低温模腔中 冷却 再经冷却定型 就可打开模具 顶出制品 得到具有一定几何形状和精度的塑料制品 注塑成型简述1 图解01 gif 5 注塑成型工艺过程包含三大阶段 准备 注射 制品的后处理 三个条件 热量 压力 时间 和三个硬件 材料 注塑机 模具 有机地结合起来 周期性地重复各个动作 工艺五要素 时间 温度 压力 速度 位置 注塑成型简述2 6 注塑成型简述3 7 注塑机结构 1定模座班板2推杆固定板3注塑件4熔胶5分流梭6柱塞7原料8顶杆9型芯 8 螺杆头和止逆阀回料射胶 滑套式止逆阀 9 螺杆示意图 10 什么叫螺杆的压缩比 螺杆的螺纹部分中 加料段第一个螺纹槽容积与均化段最后一个螺纹槽容积的比值 叫螺杆的压缩比 在等距渐变型螺杆中 也可近似理解为 加料段第一个螺槽深h1与均化段最后一个螺槽深h3的比值 即压缩比 h1 h3 压缩比对塑料注射成型工艺控制有重要影响 不同的塑料 根据塑料的物理性能选择螺杆的压缩比 下表列出了不同塑料所用螺杆的压缩比值 11 不同塑料的螺杆压缩比 12 加料段 压缩段 均化段 螺杆可以分为 加料段 40 螺杆长度 压缩段 35 均化段 计量段 25 三段 不同的塑料三断所站的比值有出入 加料段 底径较小 主要作用是输送原料给后段 因此主要是输送能力问题 参数 L1 h1 h1 0 12 0 14 D 压缩段 底径变化 主要作用是压实 熔融物料 建立压力 参数压缩比 h1 h3及L2 准确应以渐变度A h1 h3 L2 均化段 计量段 将压缩段已熔物料定量定温地挤到螺杆最前端 参数 L3 h3 h3 0 05 0 07 D 13 注塑螺杆料筒故障排除1 1 不下料 螺杆断裂 换新的螺杆料斗架 桥 把 桥 弄塌料管进料段温度过高 重设进料段温度 保证运水畅通运行粉碎料颗粒过大 将原料重新破碎 改变料管进料口的设计 内壁拉槽 做偏心铣斜度 加深螺杆螺槽的深度2 产品发黄 有黑点 螺杆料管磨损 根据磨损情况换相应的螺杆或料管螺杆组件有死角 重新更换相应的专用螺杆或三小件螺杆被原料碳化 使用防腐性好一点的螺杆材料射嘴孔过小 将射嘴小孔重新钻大螺杆压缩比过大 换相应的压缩比螺杆螺杆温度过高包料 螺杆芯部打冷却深孔产品塑化不良 原料在螺杆里面不能充分融化 提高料管的温度 使用分离型螺杆 14 3 产品混色不均 螺杆混炼效果不好 用高混炼螺杆射胶终点不稳定 过胶圈左右活动间隙过大 重新更换活动间隙小的过胶圈过胶圈和介子配合不好 换外径和端面垂直度好的圈和介子 过胶圈和料管间隙过大 更换相应的磨损零件料管和法兰接触点容易漏胶 料管和法兰两端面未贴紧 检修两工件的内外止口长度 法兰的端面和外止口不垂直 检修两工件的内外止口和端面的垂直度螺杆或料管抗拉强度不够 用12 9级螺杆 用调过质的料管 12 9级螺丝通常指采用SCM435合金钢材料制造 其最小抗拉强度达到1220Mpa 硬度达到39 44HRC的超高强度螺杆 4 螺杆后退困难 进料段温度偏高 设置合理的参数破碎料过大 重新破碎更小原料背压设置过大 减小背压料筒进料段设置不合理 设计合理的进料口 螺杆与料筒的间隙过小 间隙过大 更换新的螺杆料筒 注塑螺杆料筒故障排除2 15 5 制品有气泡 背压太低 加大背压压缩比太小 选择大一点压缩比的螺杆射速太慢 模温过高 设置合理的工艺参数6 螺杆有异响 料管没装配到位 检查各档尺寸 重新安装料筒料口档尺寸太小 修改尺寸螺杆柄部直径太小 修改直径尺寸螺杆直线度不好 重做螺杆螺杆出料设计不够顺畅 流动性不好的原料生产时用出料顺畅结构的小三件杂物掉进料筒 取出异物 注塑螺杆料筒故障排除3 16 1 理论射胶容积V 4 Ds S 公式1 V 理论射胶容积cm Ds 螺杆直径cmS 射胶行程cm2 理论射胶量等于理论射胶容积乘以塑料在常温下的密度 即 G V 公式2 G 理论射胶量gV 理论射胶容积cm 常温下的塑料密度g cm 制品重量与理论射胶量的换算关系 17 1 最大注射压力最大注射压力 Mpa d油缸活塞直径 cm D螺杆直径 cm p油缸表压 Mpa 注射压力的计算 18 2 注射压力注射压力 Mpa 油缸总截面积 cm2 机筒内孔截面积 cm2 工作油压力 Mpa 注射压力的计算 19 注 1Kg cm2 14 3Psi 1bar 1 02Kg cm2 1 把挥发性气体 包括空气排出料筒外 2 把添加剂 如色粉 色种 防静电剂 滑石粉等 与熔料均匀地混合 3 有助于流经不同螺杆位置的熔料均匀化 4 提供均匀稳定的熔胶位置 获得精确的成品重量 背压的作用与调节 20 1 锁模力的设定 调校锁模力的原因是因为在成形的过程中 塑料高压射出 如果没有合适的锁模压力下 塑料就会冲出型腔造成模具损坏和产品的毛边等不良现象 高压锁模力的作用就是高压紧闭模具 但过大的锁模力又会造成机械的损耗和模具的损伤 这个合理的锁模力是经过材料和模具型腔面积来计算的 锁模力的计算与制品投影面积 用ZRCAE软件对注塑机模板进行有限元分析 21 2 多段锁模力和速度控制 锁模一般可分为四个阶段 开始和第二阶段后采用快速移动模板 这是为了节省周期循环时间 当模具即将闭合时 为了保护模具 这时要将锁模压力降低 调节压力可在15吨以下 当模面完全闭合 即动模和定模型面接触时 需要增加压力来达到预期的高压锁模力 开模也可分为四个阶段 原因是为减少机械的震动 在开模时 动模的移动比较慢 其原因是成形制件还在型腔内 如果速度太快 会破坏制品和产生震动 为了缩短周期循环时间 在开模的中途阶段 模板会快速移动直到动模在接近开模终止位置时才减速度 最后慢速 终止动作 锁模力的计算与制品投影面积 22 3 锁模力的计算与制品投影面积的关系平面物体锁模力计算 锁模力 长 宽 in2 锁模力常数 一般按2顿 in2计算 圆型物锁模力计算 半径cm 2 3 1416 6 4516 因为1in2 6 4516cm2 锁模力常数 所需锁模力 吨 锁模力的计算与制品投影面积 23 高压锁模位置 低压护模压力 低压保护时间的设定 1 高压锁模位置设定 一般在1mm左右 精密机器可低至0 2mm 2 低压护模压力设定 尽可能小 小到模具合不上时 再适当增加 设定的速度一般是15 25 压力一般设定于1 2 有些机器则可设于5 15 不同的注塑设定也不同 3 低压保护时间设定 应取1 3秒 保护时间越短 可能造成的危害则越小 检验方法 用2 3张80g的复印纸 夹在动 定模之间 起不到高压 取走复印纸后合模 可以起高压 则说明调较合理 三板模 有滑块的 有抽芯的 水口板有弹簧的模具 其起高压位置 及低压护模压力 要比二板模 无滑块的 无抽芯的 水口板无弹簧的模具大些 模具温度有变化 模具表面有脏物 或模具的润滑油不足时 原来可以起到高压的模具 可能起不到高压 24 1Kg cm2 14 3Psi 磅平方英寸 即Poundspersquareinch 1Psi 0 07Kg cm21Mpa 10 2Kg cm21Kg cm2 98000Pa1Kg cm2 98 067KPa 0 9806bar1bar 1 02Kg cm2 压力单位换算 25 材料温度的设定原则 一般材料宜用中等的温度成型 如ABS PS PP PE容易过火或较脆的材料宜用稍低的温度 如POM PVC流动性极差的材料宜用稍高的温度 如PC模具温度低时可适当调高料温来弥补 26 冷却时间长短的选择 使用玻纤 防火 较脆 容易过火的工程材料时 宜用较短的冷却时间 及较小的射胶残量 甚至需使用 延迟回料 功能 使用ABS PC等非结晶性塑料 且未添加填充剂时 需用稍长的冷却时间 27 1 怎样确定最合适的冷却时间 注塑周期 辅助时间 注射时间 保压时间 冷却时间 辅助时间 开模 顶出 取出制件 喷脱模剂 放嵌件 合模等 冷却时间约占整个注塑周期的60 70 冷却时间约与塑料制品厚度的平方成正比 制品厚度增加1倍时 冷却时间增加4倍 可用公式计算冷却时间 周期 也可用常规方法确定冷却时间 周期 尽可能缩短辅助时间 如开 合模 取产品等时间 冷却时间 射胶时间 保压时间 28 常用塑料的热变形温度 模温 成型温度 热传导系数 29 冷却时间 t2 a 2 Tm Tw Ts Tw t 塑件最大厚度 mm a 塑料的热传导系数 mm2 sec Tm 成型温度 Tw 模具温度 Ts 热变形温度 冷却时间的简略计算方法 a 模温60 以下时 理论冷却时间 t 1 2t b 模温60 以上时 理论冷却时间 1 3t 1 2t t表示成型品的最大肉厚 30 冷却时间计算的应用举例 有一种产品 是用 材料生产的 其最大胶厚t为2mm 成型温度Tm为270 所用模温Tw为120 计算其冷却时间 计算 从材料手册上 可查到PC材料的热传导系数a 0 105mm2 sec 热变形温度Ts 135 冷却时间 t2 a 2 Tm Tw Ts Tw 2 2 0 105 3 14 3 14 270 120 3 14 135 120 3 86ln12 739 3 86 2 545 9 82sec上式中 如果把t从2增加至4 则计算出的结果为39 32sec 即是原来的4倍左右 31 2 射胶时间的计算 射胶时间 Ti 0 085m 0 5Ti 射胶时间 sec m 产品重量 g 3 保压时间的计算 保压时间 Ti 0 6D2 0 3DTi 保压时间 sec D 产品最大厚度 mm 32 4 辅助时间的计算开合模时间 T0 0 013X 3 6T0 开合模时间 sec X 机台锁模力 ton 33 如何对模具进行有效冷却 应根据产品结构 塑料种类 品质要求适当选择冷却方式 不能所有模具都用常温水 模温机 加玻纤 GF 流动性差 尺寸精度要求高 薄壁胶件 易弯曲变形 易应力开裂 外观要求高的产品 常温水 结晶型塑料 如PE PP PA POM PBT PSU 聚砜 LCP PTFE等 但在模温高时 结晶度高 制件刚性好 收缩率大 34 冷冻水 胶件较厚 未添加玻纤的非结晶型塑料 在外观及尺寸要求不高时 另外 乙二醇溶液 不同比例的水加乙二醇 通常用于温度在5 以下时 水温机通常用于温度在5 90 时 油温机通常用于温度超过90 150 时 电热棒通常用于温度在150 以上时 要特别防止短路 触电 常温水最容量受到环境温度的影响 如冬季 夏季温差可达40 60 对制品质量的影响十分明显 如何对模具进行有效冷却 35 1 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 2 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 3 不均匀的模温分布 会导致不均匀的收缩和内应力 因而使成型品易发生变形和翘曲 正确控制模具温度 模温机 36 4 提高模温的好处 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 减少充填时的流动阻抗 降低压力损失 使成形品外观较具光泽及良好 减少远浇口部位的缩水机会 降低结合线的明显程度 5 提高模温的坏处 增加成型品发生毛边的机会 增加近浇口部位的缩水机会 增加冷却时间 正确控制模具温度 37 第二章 注塑成型材料 天然树脂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 合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物 煤 石油 天然气等 经化学反应而得到的树脂产物 塑料是指以树脂 或在加工过程中用单体直接聚合 为主要成分 以添加剂为辅助成分 在加工过程中能塑化成型的一类高分子材料 塑料与树脂的主要区分为 树脂为纯聚合物 而塑料是以树脂为主的聚合物制品 当塑料由纯树脂制成时 两个概念通用 天然树脂 材料概述 38 塑料常用的添加剂如下 填充剂 增塑剂 稳定剂 润滑剂 染色剂 固化剂 阻燃剂 抗静电剂 发泡剂 功能添加剂等 添加剂对塑料制品的影响 可以改善制品的某些物理性能 加工成型性能 但由于添加剂较容易氧化 分解 使熔融塑料有热状态的时间限制 在流动中发生复合组分的分离和沉淀 在高剪切力下 着色剂会凝结或变色 熔融塑料的分解产物对模具有腐蚀作用 玻纤会磨损螺杆 喷嘴和浇口等零件 材料概述 39 材料的热力学三态 40 1 玻璃态 高分子聚合物的玻璃态存在于Tx Tf温度范围内 所谓玻璃态 就是在温度较低时大分子所具有的能量很小 大分子链之间的运动不能进行 分子内的链段运动也难以进行 聚合物表现出像玻璃一样的刚硬 故称玻璃态 在外力作用下 塑料能发生可恢复的弹性变形 玻璃化温度Tg是聚合物的一项很重要的参数 Tg愈高愈好 是衡量树脂耐热性的一个指标 2 高弹态 高分子聚合物的高弹态存在于Tg 玻璃化温度 Tf 粘流温度 之间 3 粘流态 高分子聚合物的粘流态存在于Tf 粘流温度 Td 分解温度 之间 从高弹态转变粘流态的转变温度Tf是一个重要的工艺参数 材料的热力学三态 41 Tx值 脆化温度 一般作为塑料成型加工的最高温度 Tf值 粘流温度 是塑料以注塑方法加工制件时的最低加工温度 Tg值 玻璃化温度 指非结晶型聚合物由玻璃态 硬脆 向高弹态转化的温度 一般作为塑料制品的最高使用温度 Tm值 熔化温度 指结晶型聚合物从高分子链结构的三维有序态转变为无序的粘流态时的温度 材料的热力学三态 42 常用塑料的玻璃化温度 g值 43 常用塑料的粘流温度 f值 44 粘度也是聚合物粘流态的一项重要参数 对模塑工艺尤为重要 粘度大的塑料 模塑时难以充满型腔 或需要较高的温度和压力才能完成充型 这就增大了生产工艺的复杂性 当切变速度改变时热塑性聚酯的粘度几乎不变 而聚丙烯树脂 PP 的粘度则随切变速度的增加而急剧下降 材料的粘度 45 热塑性树脂存在这样一种倾向 如果其熔体粘度对温度敏感的话 对切变速度就表现得不敏感 相反 对切变速度敏感的话 对温度就不敏感 唯一例外的树脂是聚苯乙烯 PS 它的熔体粘度不仅对温度敏感 而且对切变速度也敏感 通过实际的注塑来考虑树脂的熔体粘度 会得到很多启发 如聚苯乙烯 PS 之所以是最容易成型加工的树脂 就是因为它能简单地通过提高熔融温度 或通过提高熔融树脂注入到模具时的速度 注射速度 的方法来降低其树脂粘度 材料的粘度 46 结晶型与非结晶型塑料的不同工艺控制 1 材料结晶度的含义 在聚合物中分子链具有稳定规整排列者被称为结晶型聚合物 否则为非结晶型或无定型聚合物 在这里 分子链的排列规整是聚合物结晶的必要条件 2 结晶的必要条件 聚合物的结晶倾向仅是一种内在能力的表现 只有在有利的外部条件下才能结晶 它一般发生在从高温熔体向低温固态的转变过程中 一般情况下 结晶型聚合物具有耐热性和较高的机械强度 而非结晶型聚合物则相反 结晶塑料是不透明的 大部份韧性好 具有良好或优异的耐化学性能 无规则团折叠链螺旋链 47 常用结晶塑料的熔点 m 48 常用结晶材料有 PE PP PA POM PBT PSU 聚砜 LCP液晶聚合物 PPS 聚苯硫醚 CP 氯化聚醚或聚氯醚ChlorinatedPolyether 氟塑料 PTFE PCTFE PVDF PVF FEP PFA ETFE ECTFE 常用的精密注塑成型材料有 ABS PC ABS POM CF DMD碳纤维 POM GF 玻纤维 PA GF FRPA66 增强PA PBT GF PET GF PC LCP等 高结晶性PA46塑胶原料 常用的结晶塑料 49 非结晶料与结晶料的加工性能比较 50 第三章 正确设定注塑工艺参数 确定射咀孔径大小 确保炉咀电热 探温线的正确连接 妥善使用和管理成型条件表 保留样板 核对外观 重量 尺寸 水口料配比保持一致 射胶终点位置 一次射胶时间保持一致 冷却水路无堵塞 进 出水连接必须一直保持一致 并在工艺卡上表现出来原 水路连接原则 型腔对称 前后一致 保证模温机输出温度与设定温度相符 模具的水口板或浇注系统应有单独的冷却回路 不要随意对模具进行抛光 利用MOLDFLOW优化注塑工艺 注塑成型的基础工作 51 52 53 54 55 56 57 1 注射速度 低速充模时流速平稳 制品尺寸比较稳定 波动较小 制品内应力低 制品内外各向应力趋于一致 在较为缓慢的充模条件下 料流的温差 特别是浇口前后料的温差大 有助于避免缩孔和凹陷的发生 高速注射时 料流速度快 当高速充模顺利时 熔料很快充满型腔 料温下降得少 黏度下降得也少 可以采用较低的注射压力 是一种热料充模态势 高速充模能改进制件的光泽度和平滑度 消除了接缝线现象及分层现象 收缩凹陷小 颜色均匀一致 对制件较大部分能保证丰满 注塑工艺条件的控制 58 下列情况可以考虑采用高速 高压注射 塑料黏度高 冷却速度快 长流程制件 采用低压慢速不能完全充满型腔各个角落时 壁厚太薄的制件 熔料到达薄壁处易冷凝而滞留 必须采用一次高速注射 使熔料能量在大量消耗以前立即进入型腔 用玻璃纤维增强的塑料 或含有较大量填充材料的塑料 因流动性差 为了得到表面光滑而均匀的制件 必须采用高速高压注射 对高级精密制品 厚壁制件 壁厚变化大的和具有较厚突缘和筋条的制件 最好采用多级注射 如二级 三级 四级甚至五级 注塑工艺条件的控制 59 2 注射压力 通常将注射压力的控制分为一次注射压力 二次注射压力 保压 或三次以上的注射压力控制 对于防止模内压力过高 防止溢料或缺料等都是非常重要的 制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度 如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致 那么制品的比容就不会发生改变 在恒定的模塑温度下 决定制品尺寸的最重要参数是保压压力 影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度 保压压力及速度通常是最高压力及速度的50 65 即保压压力比注射压力大约低0 6 0 8MPa 由于保压压力低 在可观的保压时间内 油泵的负荷低 油泵的使用寿命得以延长 油泵电机的耗电量也降低了 三级压力注射既能使制件顺利充模 又不会出现熔接线 凹陷 飞边和翘曲变形 对于薄壁制件 多头小件 长流程的大型制件 甚至型腔配置不太均衡 合模不太紧密的制件都有好处 注塑工艺条件的控制 60 熔体是如何充填模具型腔的 61 熔体是如何充填模具型腔的 62 熔体是如何充填模具型腔的 63 充模时熔体前缘变化的各阶段1 开始阶段 2 过渡阶段 3 主阶段 熔体流的运动机理 熔体从浇口处向模腔深处以层流方式推进时 形成扩展流动的前峰 前锋波的形状可分成三个典型阶段 熔体流前缘呈圆弧形的初始阶段 前缘从圆弧渐变为直线的过渡阶段 前缘呈直线移动的主流充满模腔的阶段 浇口位 64 注射压力的定义和作用 1 注射压力 指在注射过程中 螺杆对熔料筒储料室内的塑料熔体所施加的作用力 推力 2 作用 一方面实现塑料熔体的运行速度 另一方面克服熔体运行的阻力 熔体大分子间的摩擦阻力以及熔体与模具的流道和型腔表面间的摩擦阻力 65 多级注塑的类型 1 单级注射压力 注射速度 无保压控制 2 单级注射压力 多级注射速度 注射压力1级 注射速度3级 保压2级 3 多级注射压力和多级注射速度 4 6级注射压力 4 6级注射速度 4级保压压力 4级保压速度 66 单级注塑易产生的缺陷 1 对于直浇口的塑料制品可采用 多级注射 的充填方式 也可采用单一的注射压力和注射速度以及1级保压补缩的充填方式 产品的成型效果也会很好 2 简单的塑胶制品采用单级注射的方式 可以成型质量合格的产品 但绝大多数塑料制品采用多级注射的方式成型 制品质量效果会更理想些 3 单级注射的注射形式 除了易产生震纹 气纹和蛇纹的缺陷之外 还会产生其他的不良成型现象 包括缩水 翘曲 熔接痕明显 批锋 断水口 粘模 气泡 烧焦以及内应力分布不均等缺陷 67 多级注塑的充填原理 1 充填阶段 在充填相中 螺杆以稳定的速度向前运动 将熔体注入型腔一直到95 以上的空间为止 是用1 2 3级不同的注射压力 变化的注射速度 不同的射出终止位置来实现的 2 压缩阶段 螺杆仍继续向前运动 塑料熔体仍不断注入型腔一直到模具承受到一定压力为止 这时螺杆前进十分缓慢 甚至不动 在增压开始时 塑料几乎已将型腔充满 螺杆向前运动的速度也已下降 但仍要向前移动一段距离 这是塑料熔体有很大的可压缩性 在此相中约有15 的额外材料在压力作用下进入型腔 3 补偿阶段 保压阶段 塑料从熔融态冷却至固态时 体积变化约有25 而在压缩阶段最多只能补充约15 的额外材料 其余由保压阶段来完成 故保压阶段总是必要的 也就是说 多级注射必须要启动保压 保压可分三级 根据制品功能和形式尺寸的不同 选择使用不同的保压级别 68 尽量促使熔体表面流动速率为常数 必须防止在熔体充填过程过早凝结 快速流过浇道 慢速通过浇口 确定合适的速度 压力控制切换点 避免溢料或残余应力 较低的注射压力和合模力 必须满足聚合物熔体的成型束缚条件 设定分级注射参数的原则 69 确定分级注射参数的关键在于结合具体的注塑机控制水平和模腔结构 找到合理的分级点 确定合理的分级段数 然后才能根据具体的模塑材料得到合理的分级注射速率 注塑模喷嘴处压力曲线的响应特性与具体的模腔结构是一一对应的 与注射速率的设定无关 在注射成型过程中 螺杆位置决定注射量的大小 与模腔结构相对应的分级点可转变为相应的螺杆注射位置 螺杆给料行程与注塑件分区的对应关系 设定分级注射参数的原则 70 71 如何找准射胶位置 72 多级控制的效果 73 1 对于直浇口的产品 既可以采用单级注射的形式 也可以采用多级注射的形式 对于结构简单精度要求不高的小型塑料制件 可采用低于三级注射的控制方式 2 对于复杂和精度要求较高的 大型的塑料制品 一定要选择四级以上的多级注射工艺 3 设定原则 第一级的注射量 即注射终止位置 是浇注系统的浇口终点 4 第二级注射的终止位置 是从浇口终点开始至整个型腔1 2 2 3的空间 第二级注射适宜采用高压 高速 高压 中速或者中压 中速 需结合制品结构和材料而定 5 第三级及以后的注射级别 宜采用中压 中速或中压 低速 位置是恰好充满剩余的型腔空间 多级注射速度的设定原则 74 多级注射速度的标准模式 第一段速度是直浇口 横浇口部位 采用中速 高速 第二段速度是在注入口附近发生的 为抑制喷射纹 银色纹而采用低速 第三段速度是为防止流痕 熔接缝而采用高速 第四段速度是为减少气体烧焦 披锋 能够正确地切换到保压位置上而采用中速 低速 75 多级注塑的设定方法1 1 计算重量法 熔胶行程 L 制品质量 水口质量 螺杆截面积 材料密度螺杆截面积 S D 2 2 D2 4 0 875 D2举例说明 有一注塑机的螺杆直径 55mm 机台的最大注射量为570克 注射总行程265mm 假定水口和产品总重m 290克 采用PBT材料 则熔胶行程L约为 PBT的密度按1 43g cm3计算 L m 0 875 D2 材料密度 290 0 875 552 1 43 103 76 6mm 76 多级注塑的设定方法2 2 调试观察法 主要是采用 成型走胶板 方法 寻找位置转换点 首先根据自己的初步估计 将下一级的注射速度 注射压力设定为0 再看注塑机画面 观察实际射胶位置 再根据实际情况进行调整 直至找到合适的位置 这种方法在试模的时候用得比较多 而且较方法1更为快捷实用 实际中常被应用 77 保压切换点设定方法1 1 计时切换法 当射出开始时 同时射出计时 也同时计算各级射出位置 如果射出参数不变 依照原料的流动性不同 流动性较佳的 则最后一段位置比计时先到达保压切换点 进入保压阶段 未达到的时间则不再计时 直接进入保压 如果流动性较差的 计时完成而最后一级射出位置还未到达切换点 直接进入保压 计时切换法的精密度较低 熔融温度及黏度不稳定 使注射速度变化 每次注射相同的时间 注入模腔的熔融量也有不同 2 位置切换法 当设定的注射时间较长时 保压切换位置到达 注塑机就进入保压充填阶段 无论型腔充填是否充满 当设定的注射时间偏短时 注射时间结束 未进入保压阶段 则此时未起到保压作用 而通过注射压力代替保压 78 保压切换点设定方法2 原料流动性较平均的 可在测得保压点后 再把时间加几秒 作为补偿 原料流动性料好的 例如混合次料 低粘度材料 射出较不稳定 应使用时间切换较佳 将保压切换点减小 一般把终止位置设定为零 以计时切换自动进入保压 原料流动性较差的 以位置切换来控制保压切换点较佳 将计时加长 到达设定切换点后进入保压 充填 将模腔容积的95 99 填满 而保压切换点是型腔已充填满的位置 必须切换压力才能使制品完全成型 用计时切换保压的精密度低 熔融温度及黏度不稳定 使注射速度变化 每次注射相同的时间 注入模腔的熔融量也有不同 79 多级保压压力标准模式 第1段是为了防止披锋而低一点 第2段是为了防止缩水或者确保尺寸精度而升高些 第3段是为了减少应力残留而低点 三级保压的确定 骨位不多 无尺寸配合 高粘度原料的制品用一级保压 保压压力比压缩阶段要高 而保压时间短 凡骨位 加强筋 较多 要求有公差配合的制品 一定要用多级保压 80 四角视窗成型技术应用 1 基本概念 流体 凡是在一般情况下不像固体一样 保持一定形状的物体 称为流体流体包括液体和气体 a 液体分子力较强 相对气体 在极大的外力作用下 其体积只可能产生极微小的变化 通常认为是不压缩的流体 如高分子聚合成的塑料 b 客观实际存在的一切流体都具有粘性 而流体的粘性变化影响流体的流动性 c 对于如水 甘油或糖浆之类的低分子量单相液体 粘性取决于温度而不取决于切变速率 此类液体称为牛顿液体 81 2 塑料射出成型基本流程图 合模 熔胶塑化加料松退 加压流动模具充填射胶保压 凝固及冷却 开模顶出 82 3 四角视窗成型技术流程图 四角视窗成型法的推广应用及标准化 为注塑部重要制程改善项目 以稳定成型制程条件 达到质量提升之目标 1 注射时间的检讨寻求熔体最佳流动状况之切换点 2 保压时间的检讨避免保压时间浪费 导致周期加长 3 保压压力及料温检讨确保最佳成型条件 4 成型条件比照确保最佳成型条件 质量验证确保产品质量 83 4 四角视窗 实验准备 工具 电子温度计 电子称 模温计 成型设备及辅助工具 需确认机台设备正常 准备 依成型工程师经验 调试一饱模产品 基准品 并称重 应含料头 记录成型条件 将保压段压力设置为零 调整螺杆位置 使射出产品重量为基准品之95 将此螺杆位置定为保压切换点 测量模温 料温并记录 确认与设定值之差异 84 四角视窗 实验一 注射时间的检讨 寻求熔体最佳流动状况之剪变率 表1 注射時間解析數據表 xls 步骤 将射速降为2 压力调至机台最大压力之70 80 之间 依窗体之射速依次试模 记录不同射速之注射时间 射压 压力表值 零件单重 并对零件标示 标示设速 及留样 注 针对连接器 产品射速过低会导致无法射出或粘模 建议从50开始射至99 再由50降低 将记录数据输入表1 得图1 依留样确认各段射速之产质量状况 并记录于表1备注栏 寻求相对粘度曲线之平滑过渡点 其对应时间即最佳射出时间点 时间切换 或依上述实验结果设定各段射速 使射出时间与最佳射出时间相符 85 四角视窗 实验二 保压时间的检讨 避免保压时间浪费 导致周期加长 表2 澆口凝固判斷 xls 步骤 a 依原成型参数设定保压压力 保压速度 b 将保压时间设为0 1s 待稳定后称零件重量并于表2记录 c 将保压时间变为1s 后以1s递增 直至得到连续3模单重一致 表示浇口已固化 d 将数据输入表2 保压时间设定值应略大于单重一致之起始点 e 设定保压参数 86 四角视窗 实验三 保压压力及料温检讨 确保最佳成型条件 表3 料溫及保壓壓力 步骤 依材料厂商提供之数据 确定最高及最低料温 将温度依最低料温设定 并用温度计测量 将保压压力降至0 每隔5单位提升并留样标示 由品管判定缩水及毛边之最大允许样品 记录此极限之保压压力值 将温度依最高料温设定 重复2 5步骤 将此四个极限数据输入表3 依对角线交点值设定料温及保压压力 87 四角视窗 成型条件比照 确保最佳成型条件 记录制程变异以备参考 步骤 调整成型参数 并经检验合格 将实验数据及过程详细记录 记录最终成型条件 必要时须比照前后成型条件及产品质量状况 针对实验数据及结果调整及验证 记录制程变异以备参考 表4 成型條件設定表 88 塑料分子取向与注塑残余应力 塑料分子取向性是受外力的作用 高分子链被拉直拉长 同时球晶体也被拉长 分子取向是在外力作用下的一种形变 分子的形变能提高其拉伸强度和冲击强度 注射成型是塑料在粘流态下加工 分子取向无序 受力的大小不同 冻结速度不一样 造成制品各处的内应力大小不同 发生变形翘曲 结晶形塑料冷却时间短 因此在同等成型条件下 非结晶形塑料解取向时间长 制品取向应力小 结晶型塑料解取向时间短 不易解取向 取向性就大 89 脱模后 制件内部保持的压力与模外空间压力的差值 称为残余应力 即骤冷应力 与构型体积应变 冻结分子取向 模温 制件厚度 注射压力 注射时间 料筒温度等条件有关 骤冷应力是制品在成型冷却过程中 模温极低 制品的冷却速度极快情况下 造成分子取向力不一致 在厚制品上易出现气泡或凹痕 塑料分子取向与注塑残余应力 90 制件残余应力的减小 1 模具和注塑工艺对残余应力的影响 91 2 制件残余应力开裂检查带有残余应力的制件是否会在使用环境中开裂 有几个方法可以进行预先诊断 对于PS 在室温下用煤油 对于HDPE 在80 下用2 的洗涤剂溶液 对于PP 在80 下用63 重量百分比 的三氧化铬与水的混合物 对ABS PS 可用冰醋酸溶液 对PC PC ABS 可用四氯化碳 92 3 退火处理某些有开裂倾向的制件 可以用退火热处理方法来消除内应力 从而减少裂纹的形成 首先 将成形品加热 通常是在玻璃化温度附近 并保持一定时间 然后再让其缓慢地自然冷却 使发生裂纹处的大分子能自由活动 回复原来状态 结晶比较完全 制品刚性提高 密度变化小 不易变形和开裂 这种退火热处理法一般在成形后立即进行 目的 消除内应力 比如在制品薄厚的交接部位 厚的部位降温慢 薄的部位降温快些 则连接处发生不均匀收缩 有应力集中现象 在有金属镶件的四周 这种现象更明显 如不进行退火处理 过段时间 在应力集中部位会产生裂纹 甚至开裂或者变形 方法 一般是把制品浸在热油或热水中 也可在热风循环中 按塑料品种的不同 调节退火温度 一般用低于制品热变形温度10 20度 高于Tg玻璃化温度 低于Tm熔化温度 过高温度中制品会变形 但过低温度退火 又不能达到退火效果 93 几种常用塑料的退火条件 94 4 调湿处理 煮水处理 对于尼龙塑料 调湿处理有如下作用 改善制品内的晶体结构 提高制品韧性 改善内应力分布状况 保持尺寸相对稳定 处理介质 沸水或醋酸钾水溶液 比例为1 25 100 沸点121 浸泡时间 2 16小时 视制件最大壁厚而定 95 1 什么是 良品 什么是 不良品 2 加工后可以使用吗 3 真的有必要加工吗 4 可以修模解决吗 5 不良品 如何确认 如何处理 第四章 注塑不良的成因及对策 不良品 的界定与处理 96 利用统计图表 统计出当月不良率最高的前10个产品 运用 头脑风暴 充分发挥注塑工程师的作用 每人每月负责解决2 4个有严重不良的产品 后续跟踪统计不良率 运用适当的奖励措施 如何处理难于正常生产的模具 97 检查设备 包括注塑机 炮筒 料桶 模温机 运水是否正常 检查周边的环境影响 如灰尘污染等 检查材料及其干燥是否正常 检查模具是否正常 检查工艺参数是否正常 调整工艺参数 或排除相关故障 修理模具或机器 调机前的分析步骤 98 1 从产品出现不良的部位看 是固定的 模具问题 还是不固定的 工艺 材料问题 是表面的 环境污染 出模后造成 还是里层的 机器 材料问题 2 从出现的模数上看 每模都相同 模具 工艺问题 还是偶然出现 工艺 材料问题 出模后造成 如何快速判断产品不良产生的原因 99 3 从不良出现的型腔上看 每个型腔都相同 模具 机器 还是固定某一个型腔 模具问题 还是随机的 材料 工艺 模具问题 出模后造成 4 从不良出现的时间上看 是刚开机时出现 停机后出现 换料后出现 调机后出现 不同的班次出现 5 不能确定时原因时 用以下方法判断 用不同方向的极端参数 换模不换料 不换机 换料不换模 不换机 换机不换料 不换模 如何快速判断产品不良产生的原因 100 1 外观质量 包括完整性 颜色 光泽 2 尺寸和相对位置的准确性 3 与用途相应的机械性能 化学性能 电性能等 判定塑料制品质量的主要途径 101 成型上的缺点 除有些是发生在机器性能 模具设计或原料特本身外 大部分问题可靠调整工艺条件来解决 调整工艺条件必须注意 1 每次变动一个条件 待见到结果后再变动另一个 2 调整完了以后必须观察一段时间 确保工艺条件稳定 压力 时间速度则在2 3模之内即知结果 而温度变动需要观察10 30分钟后结果才稳定 3 熟悉制品各种缺陷的可能原因 应优先调整的因素 方向 调整工艺条件的方法 102 注塑缺陷的影响因素 103 注塑缺陷的处理步骤 104 注塑缺陷 速度 位置 压力 松退 切换 射胶 计量 残量 转速 射胶速度 保压速度 背压 射压 保压 烘料 熔料温度 模温 温度 注塑工艺 烘料 烘料时间 时间 烘料 冷却时间 注塑工艺 烘料 稳定性 锁模力 最大注射量 最大压力 螺杆 直径 压缩比 长径比 射嘴 稳定性 吸水性 收缩率 流动性 结晶性 原料 型腔系统 顶出系统 流道系统 产品结构 浇口 平衡性 形式 位置 大小 位置 平衡性 形式 大小 冷却系统 温差 分布 流量 介质 排气系统 加强筋 脱模斜度 流程 纹面 R角 壁厚 模具 105 注塑成型缺陷种类 走胶不齐 缩水 缩孔 披锋 气泡 料花 水口气纹 流痕 喷射痕 困气 夹水线 烧焦 黑点 积垢 顶高 顶陷 顶白 拉白 粘模 拖花 颜色偏差 光泽不一 混色 浮纤 翘曲变形 尺寸偏差 爆裂 冷胶 起皮 烘印等等 注塑成型缺陷原因及对策 106 走胶不齐 欠注 缺胶 原因分析与对策 成因 因胶量不够或阻力过大 熔胶不能完全填充模腔 常见部位 远离浇口处 困气处 肉厚较薄处或模温较低处 107 走胶不齐 欠注 缺胶 108 走胶不齐原因分析与对策1 109 走胶不齐原因分析与对策2 110 对策 1 检查 成型工艺卡 与机台参数是否相符2 清洗排气槽或模具加排气3 检查射咀 唧咀是否堵塞 如堵塞应清理干净4 检查模温 如模温过低需升高 排气良好时 模温过高则需降低 排气不良时 5 提高射胶压力 射胶速度6 加大计量行程7 提高炮筒温度 特别是射咀温度 8 延长射胶时间 111 型腔排列与产品缺胶的关系 型腔排列的要求 1 型腔排列紧凑 可以减小模具的外形尺寸 节省钢材 2 流道长度要求最短 且浇口分布对称 3 要求熔料充模时 模具内压力分布均衡 应注意浇口开设位置 型腔布局力求对称 防止模具受偏载产生溢料 112 流道布局与材料剪切作用 113 高低剪切区域的剖面图 平衡流道中高剪切材料的产生和分布 当熔料以高速经过细小的浇口时 熔料内产生了很大的剪切应力速度愈高剪切应力愈大 这巨大的剪切应力使熔料的温度剧烈上升 可以引起塑料的降解 114 熔体旋转技术 发生于多模穴几何平衡流道系统的流动不平衡问题多年来已被归咎于模具中心区域温度较高或模板于射出成形时变形所致经过一连串的实验与模流分析证明 此流动不平衡问题起因于塑料充填时所产生的剪切效应分布不均现象 由美国BRT公司 Beaumont跑步者技术公司 所研发的MeltFlipperTM多模穴流道平衡专利技术 可藉由旋转熔胶重新分配不同性质塑流位置 提供对等且平衡性质的塑流至各模穴因此成形人员可以执行各模穴压力 料温 黏度与成形品的机械性质均真正平衡对等的射出成型制程 115 熔体旋转技术对流道截面温度分布的影响 116 实际案例 使用熔体旋转技术前后的产品比较 117 材料 PP不良现象 走胶不平衡 缺胶严重 应解决模具走胶不平衡问题 118 材料 PP不良现象 走胶不平衡 缺胶严重 应解决模具走胶不平衡问题 119 缩水原因分析与对策 成因 熔胶转为固体时 肉厚处体积收缩慢 形成拉应力 若制品表面硬度不够 而又无胶补充 制品表面便被应力拉陷 常见部位 产品肉厚区 如加强筋或柱位与制品表面的交界处 厚壁位置 筋条 机壳 螺母嵌件的背面等处 120 缩水 凹陷 121 缩水原因分析与对策 122 对策 1 检查 成型工艺卡 与机台参数是否相符2 检查模温 如产品是因胶位过厚而缩水 应降低此处的模温 如产品是因胶位过薄而缩水 则应提高此处的模温3 适当增加保压压力 或延迟保压4 对于胶位过薄的产品 尽量用提高射胶速度的方法5 塑件的浇口位置选择在胶位最厚处可改善收缩6 塑件肉厚均匀可改善收缩 123 材料 PP不良现象 缩水 建议减胶 124 材料 HIPS不良现象 骨位缩水原因 点浇口 胶位过厚 4mm 125 材料 PP不良现象 螺丝柱缩水 126 材料 ABS不良现象 柱缩水 表面烘印 边变形 缩水 整个面板胶厚由2 5加至3 0mm 解决了缩水问题 127 材料 PC不良现象 产品缩水原因 浇口位置设计不当 胶位过厚 走胶困难 128 缩孔 空洞 原因分析与对策 成因 熔胶转为固体时 肉厚处体积收缩慢 形成拉应力 若制品表面硬度不够 而又无胶补充 制品内面便形成应力空洞 常见部位 产品肉厚区 如加强筋或柱位与制品表面的相交处 加强筋的设计以消除凹陷和气孔 129 加强筋 凸胶 角板的设计建议 以消除缩水和缩孔 130 缩孔 空洞 原因分析与对策1 131 缩孔 空洞 原因分析与对策2 132 披锋原因分析与对策 成因 流动的熔胶在一定压力下 进入模具缝隙 形成多余的胶膜 现象 披锋又称飞边 溢边 溢料等 大多发生在模具的分合位置上 如 模具的分型面 滑块的滑配部位 镶件的缝隙 顶杆的孔隙等处 常见部位 分型面 碰穿面或插穿面 行位处 133 披锋 毛刺 披锋常常产生在近模具的分型线上 封胶平面 排气或顶针位置 毛刺看似从注件边飞出的薄胶膜 大面积的较厚毛刺 披锋 会自注塑件边溢出超过数厘米 在排气道口的披锋 旋钮的披锋 大面积的过量注塑 134 披锋原因分析与对策1 135 披锋原因分析与对策2 136 对策 1 将模具表面抹干净 检查模具是否合紧2 降低射胶压力 射胶速度3 提前保压4 降低保压速度 特别是末段保压速度5 降低料筒温度 特别是射咀及第一段的温度6 检查模具温度是否偏高 如运水不通 模温机失控等 7 Fit模检查 修理模具有披峰位置 137 138 夹水线原因分析与对策 成因 两股冷的熔胶相遇形成夹线 图例熔接线 avi现象 熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件 孔洞 流速不连贯的区域 充模料流中断的区域 以多股形式汇合时 以及发生浇口喷射充模时 因不能完全融合而产生线状的熔接痕 常见部位 孔位 障碍物处 肉厚不均处或多浇口制品 139 夹水线 熔接缝 结合线 在大多数的例子中 融合线是注塑件的光学性和机械强度较为薄弱的位置 融合线上可能出现缺口或变色现象缺口特别在深色或光滑的注塑件或抛光亮度高的注塑件上更为明显 变色的想象则在使用金属色母时特别容易显现 近融合线处的玻璃纤维痕 140 夹水线原因分析与对策 141 对策 1 检查模温 料温是否正常2 提高前模温3 加快射胶速度 提高射胶压力4 模具加排气5 提高料筒温度6 提高螺杆转速和背压压力7 改用流动性好的或耐热性高的塑料8 尽可能不用脱模剂9 改进产品壁厚 嵌件位置 熔接线 142 熔接缝 143 144 145 材料 PC不良现象 熔接线 蛇纹 主要原因 浇田位置不当 排气不良 走胶困难 146 困气原因分析与对策 图例困气 avi成因 流动的熔胶将排气道封锁 导致型腔局部位置气体无法排出 常见部位 流动末端或流动死角 147 困气 148 困气 149 150 151 152 153 材料 PP不良现象 透明度差 熔接线 困气 154 方框处是浇口位置 16个浇口 已进行的对策 对料温 模温进行升高 注射速度 压力增加 出现熔接痕的地方进行钻孔排气 更换原料 用全新料进行TEST都没有明显改善 产品重量20KG 材料 PP不良现象 困气 烧焦 155 水口斑纹原因分析与对策 成因 高速射出的熔胶急速冷却 与后上的熔胶难以完全熔合 常见部位 直冲型浇口附近 156 水口斑纹 近浇口的消光斑点 157 水口斑纹原因分析与对策 158 流痕 流纹原因分析与对策 成因 低温胶慢速填充型腔时 以浇口为中心形成的同心圆式条状波纹 常见部位 浇口附近或肉厚不均转换处 159 流痕 流纹 160 流痕 流纹原因分析与