《注射成型知识讲座》PPT课件.ppt

2020 3 24 Dragon Wang 1 射出成型知識講座 MPTK工程處培訓教材 2020 3 24 Dragon Wang 2 塑膠的簡單辨別方法射出成型機結构注射塑件成型缺陷分析 內容 2020 3 24 Dragon Wang 3 塑膠的簡單辨別方法 塑膠的種類繁多 制造同一零件時也有時使用不同樹脂 辯別不同樹脂可以化學分析來處理 但費時費事無法便捷 普通用手拿起或靠目視 從使專門行家也不容易確實辨別 下表列舉各種塑膠的簡單辨別方法 供為參考 有機會不妨一試 2020 3 24 Dragon Wang 4 2020 3 24 Dragon Wang 5 射出成型機結构 學習目的 本實習的目的在于了解射出成型的原理 過程與特性 並了解射出成型機的基本构造與操作單元 2020 3 24 Dragon Wang 6 射出成型以模具的机械動作可分為鎖模階段 充填階段 保壓階段 冷卻階段及開模頂出五個极端 如圖 1 所示 2020 3 24 Dragon Wang 7 在充填過程中時射出成型機的螺桿向前運動 將熔膠經由澆口 流道壓入模穴內 由于熔融樹脂具有高舉黏性 為了克服流動時模腔壁的阻力 螺桿必須提供足夠壓力 同時熔融也必須維持有壓力梯度 熔融的黏度隨時間 剪變率而改變 因此在模腔內各點的壓力隨著時間位置在變化 在整個形過程中 模穴壁上的壓力隨時間的變化大致如圖 2 所示 但以熔膠在模具的流動至開模位置 則可分為 充填 保壓及冷卻三個過程 2020 3 24 Dragon Wang 8 2020 3 24 Dragon Wang 9 在充填階段 1 壓力主要是來克服熔膠在模穴內流動的阻力 當模穴充填完后由于熔膠的可壓縮性以及其后冷卻的收縮 為了補償這個收縮效應在保壓階段 2 保壓壓力將熔膠繼續壓擠入模穴直澆口凝固 爾后熔膠一直冷卻至表面固化到某一程度成品才被頂出 在充填階段時 當熔膠流入模穴時與冷的腔壁接触 會形成薄的凝固層 靠近壁上的熔膠溫度會降低 在熔膠流動的峰前 由于噴流效應 FountaionFlowEffect 熔膠從中心往兩模腔壁流動造成等速的熔膠流動 同時熱熔膠從中心帶至前緣及兩邊模腔壁 在熔峰后端之熔膠則是層狀流動 在中心的流動速度最大 而凝固層邊遠的流速為零 如圖拉 3 所示 2020 3 24 Dragon Wang 10 同理靠近模穴處溫度較低而肉厚中央熔膠仍然保持高溫 优勢由于黏度生熱 ViscousHeating 的效應 與射速有關 在較近模穴的地方會產生高溫 這種現象在澆口尤其顯著 由于熔膠是非牛頓流体 黏度呈現剪薄 ShearThinning 效應隨著溫度 剪切率而改變 因此在充填過程中 壓力 速度 溫度 以及伴隨的黏度 剪切率在流動方嚮以及肉厚方嚮有很大的變化對于成型及成品品質會有很大的影響 2020 3 24 Dragon Wang 11 2020 3 24 Dragon Wang 12 在射出成型整個單一位置的壓力和溫度的變化圖可對照壓力 比容 密度 溫度曲線來分析 2020 3 24 Dragon Wang 13 是塑膠在料管加溫過程 是熔膠充填過 是熔膠保壓過程 是過熔膠冷卻過程 熔膠各點壓力 溫度變化的行徑 就決定了它在開模頂出位置的收縮率 由于各點收縮率不同會形成品的殘留應力及翹曲變形 在這個過程熔膠保壓壓力對於頂出時E點的位置有大的影響性 2020 3 24 Dragon Wang 14 1 射出單元依射出裝置來區分的成形機種類為柱塞式 螺桿式以及預備可塑化 目前射出機多為螺桿式的射出單元1 柱塞式的構造如圖 6 所示 射出成形機的基本結構 2020 3 24 Dragon Wang 15 其工作原理為 從漏斗上落下來的成形材料 利用連接於射出柱塞的計量裝置作往復運動而計量 計量終了 射出柱塞前進 材料通過加熱缸內面與魚雷構成狹小的通路 在此充分加熱成為熔融狀態 再從噴嘴部射出於模具內 魚雷外圍相對於中心軸成輻射狀配置很多細槽 材料通過此部份時被均勻加熱 2 往復螺桿式射出裝置如圖 1 所示而螺桿的基本形狀如圖 7 所示 2020 3 24 Dragon Wang 16 2020 3 24 Dragon Wang 17 工作原理 來自漏斗的材料與自身的重量落下於加熱缸內 由螺桿混練 沿其螺旋槽送到加熱缸前端部 此時材料被外周的加熱器加熱 且有混練作用發生的磨擦熱 使材料成為熔融狀態 隨熔融材料的貯存於加熱缸前端部 由於材料的反作用力使螺桿後退 利用背壓並配合限制開闢限定其後退量 在一定位置停止螺桿的旋轉 即完成計量 模內的材料冷卻固化後 頂出成型品 開闢閉模具 進入射出工程 此時籍射出裝置後部的油壓缸 對螺桿施加射出力 螺桿成為射出柱塞 在高壓下 加熱缸前端部的材料從噴嘴部往模內射出 2020 3 24 Dragon Wang 18 優點及缺點分別說明如下 a 優點 籍螺桿的混練作用 材料內部也發熱 均勻可塑化 可塑化能力加大 由於加熱缸的壓力損失 可使用較低的射出壓力 亦能成型 加熱缸內的材料滯留處少 熱安定性差的材料也很少因滯留而分解 材料更換 換色操作容易 有材料可用乾式著色直接上色 b 缺點 在射出時 熔融材料易順著螺旋槽而移往加熱缸後部 造成材料逆流 2020 3 24 Dragon Wang 19 3 預備可塑化式設出裝置預備可塑化式裝置是將預塑加熱缸 將成形材料加熱熔融 和射出加熱缸 將熔融材料射出 相結合 依照加熱缸之形式大概分為下列兩種 a 柱塞預備可塑化式 圖 8 塑料在預塑加熱缸中加熱 使塑料達到可塑化熔融 再由柱塞推送至射出加熱缸中 此時送入塑料壓力使射出柱塞後退 調節此後退量以決定一次的射出量 在達到所定之射出量時 柱塞再推進將熔融塑料射入模穴內成形 2020 3 24 Dragon Wang 20 b 螺桿預備可塑化式 圖 9 預塑加熱缸為螺桿式 螺桿旋轉將塑料送入預塑加熱缸中熱成熔融狀態 再送至射出加熱中 此時也籍射出柱塞之後退量設定射出量 計量完成則柱塞再推進將熔融塑料射入模穴內成形 2020 3 24 Dragon Wang 21 2 鎖模單元 合模裝置除了用以開闢模之外 最主要是用以對抗射出於模內之熔融材料的高壓力 以充分的強力閉鎖 常見的合模裝置有直壓式 肘節式及肘節直壓式三種 直壓式鎖模裝置如圖 10 2020 3 24 Dragon Wang 22 直壓式合模裝置又可分為升壓滑塊式 輔助缸式及增壓缸式 2020 3 24 Dragon Wang 23 2 肘節式鎖模裝置肘節式合模裝置是以肘節接頭將油壓缸或電動機產生的力放大 使合模力增大 在肘節機構中 力的放大率與速度因連桿位置而大有變化 在閉模的最初階段 力的放大率小而速度快 接進閉模行程終了時 力的放大率大而速度慢 在肘節連接桿將進完全伸直前產生很大的鎖模力 2020 3 24 Dragon Wang 24 依其構造不同可分為單肘節式 雙肘節式 2020 3 24 Dragon Wang 25 注射塑件成型缺陷分析 塑膠成形產品 原則上都是依據標準規格要求製造 但無論如何它的變化仍是相當廣泛的 有時當生產很順利進行時會突然產生縮水變形 有裂痕 銀紋 或其它缺陷等無法接受的產品 在生產時就要從成品發生的問題 來了解判斷問題點所在 這是一種專門性技術及經驗的累積 如果我們把成品上的缺失 涵蓋在四個主要因素當中 那就是原料 模具 成型機及成形條件 如表一所列四項 有時變更操作條件 或模具 機器方面稍做調整 以及過濾所使用的原料 就可以解決問題所在 本章就逐一列舉成品可能發生的問題 並加以探討解決之道 2020 3 24 Dragon Wang 26 射出成型條件對成型品物性的影響 大致可從四方面來考慮 1 原料2 成形機3 模具設計4 成型條件 2020 3 24 Dragon Wang 27 塑膠品在表面的凹陷 空洞都稱為 縮水 除了會影響產品外觀亦會降低成品品質及強度 1縮水 塑膠 模具設計 成型技術 縮水的原因 缩水问题如获适当解决 可提高成品品质 减低次废产品并提高生产效率 下表即为缩水可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 28 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 29 A 成品黏膜 2 黏膜 脫模困難 B 浇道黏模 在射出成型時 成品會有黏膜發生 首先要考慮射出壓力或保壓壓力是否過高 射出壓力太大會造成成品過度飽和 使塑料充壓入其他的空隙中 致使成品卡在模穴裡脫模困難 在取出時容易有黏膜發生 而當料管溫度過高時 通常會出現兩種現場 一是溫度過高使塑料受分解而變質 失去它原有之特性 並在脫模過程中出現破碎或撕裂 造成黏膜 二是膠料充填入模穴後不易冷卻 需加長週期時間 殊不合經濟效益 所以需適度依膠料之特性調節其運作溫度 至於模具方面的問題 假如進料口不平衡 會使成品脫模時易有黏膜現象 這時就要在模具上作改進的措施 2020 3 24 Dragon Wang 30 成品黏膜 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 31 浇道黏模 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 32 在射出成型过程中 有时会出现内有许多小气泡的成品 不但影响制品强度及机械性能 对成品外观价格值亦大打折扣 所以当成品出现气泡时 可检查下列几个因素 并做处理 通常成品因厚薄不同 或模具有突出肋时 塑料在模具中的冷却速度不同 则收缩的程度不同 容易形成气泡 所以对模具设计须特别留意 而在使用的原料方面 假如塑料带有水气 在熔胶时塑料受热后分解 则射胶螺杆公差太小时 空气容易进入模腔内形成气泡 以下即归纳可能发生原因及处理方式 3 成品内有气孔 2020 3 24 Dragon Wang 33 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 34 4 成品变形 塑品出现翘曲的原因很多 例如出模太快 模温过高 模温不均及流道系统不对称等 其中两种最大的可能性为1 塑件厚薄不均或转角不够圆形 因而不能平均冷却收缩 导致翘曲变形 2 有些平板型塑件 为了表現美观 流道浇口得设在浇口边角上 而射胶时 熔融塑料只能由一端高速射入模腔内 因此被凝固于模腔内的塑料份子 均被拉直往同一方向之排列状态 称为取向 此时塑件之内应力很大 脱模时这些份子又被拉回原来的状态 因而产生变形 2020 3 24 Dragon Wang 35 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 36 5 银纹 气疮 射纹的形成 一般是由于注射起动过快 使模腔前段的空气无法被胶料融体压迫排出 空气混合在胶料内 使得制品表面光感及颜色不均 形成所谓的射纹 气体的主要来源分别为 塑料本身含有水份或油剂 原料受分解 塑料颗粒与颗粒之间的空气 2020 3 24 Dragon Wang 37 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 38 6 毛边 彼锋 通常塑料在模腔内的压力太大 其所产生的分模力大过锁模力 因而迫开工模 使塑料走出来并在塑件表层形成彼锋 形成原因 1 調機2 塑膠3 射出機4 模具 2020 3 24 Dragon Wang 39 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 40 7 成品短射 缺料 浇不足 充填不足 shortslot 是熔融的材料未完成流遍成形空间的各角落之现象 充填不足的原因有成形条件设定不适当 模具的设计 制作不完备 成形品的肉厚太薄等所致 成形条件的对策是增高材料温度 加热缸温度 模具温度增大射出压力 射出速度及提高材料的流动性 模具方面可增大注道或流道尺寸 或者再检讨浇口位置 大小 数目等使熔融材料容易流动 为了使成形空间内的气体顺利疏散 可在适当位置设置排气孔 2020 3 24 Dragon Wang 41 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 42 8 结合线 结合线 weldline 是熔融材料道或道以上合流的部份所形成的细线 结合线发生的原因如下所示 1 成形品形状 模具制造 所致材料的流动方式 2 熔融材料的流动性不良 3 熔融材料合流处卷入空气 挥发物或离形剂等异物 结合线是流动的材料温度特别低所致 即合流部未能充分熔合所致 成形品的窗 孔部周边难免会造成材料合流 而产生结合线 但材料的流动性特别良好时 可使结合线几乎看不见 同时提高材料温度 增高模具温度 亦可使结合之程度减至最小 改变浇口的位置 数目 将发生结合线的位置移往他处 或在熔合部设置排气孔 迅速疏散此部份的空气及挥发物 或在熔合部附近设材料溢流池 将结合线移至溢流池 事后再将其切除等皆是有效的处置对策 结合线不仅有礙成形品之外观 同时也不利于成形品强度 不含玻璃纤维等填充料的非强度与其它部位相差无几 但玻璃纤维强化塑料 FRTP 的玻璃纤维在熔合不融者 此部份的强度常低很多 2020 3 24 Dragon Wang 43 可能发生之原因及处理方法 2020 3 24 Dragon Wang 44 9 成品表面光泽不良 成形品表面失去本来的光泽 形成乳白色层模 成为模糊状态等皆可称为表面光泽不良 haze 成形品表面光泽不良 大都是由于模具表面状态所致 模具表面的研磨不良时 成形品表面当然得不到良好的光泽 但模具表面状态良好时 增高材料温度 模具温度 可改良表面光泽 使用过多的离形剂或油脂性离形剂亦是表面光