注塑工艺基础理论.ppt

注塑工艺基础理论 先锋电器制造有限公司注塑车间 李炳知 序言 对于塑料制品的评价主要有三个方面 第一是外观质量 包括完整性 颜色 光泽等 第二是尺寸和相对位置的准确性 产品配合断差 移位 第三是与用途相应的机械性能 化学性能 电性能等 滑牙 暴柱 阻燃性 抗冲击性 易脆 分解 实践证明 制品的缺陷主要在于模具的设计 产品设计 制造设备精度 机械磨损程度等方面 但事实上很多工艺员往往苦于用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效不大的困难局面 在产品出现缺陷时首先要分析模具的设计或产品设计上的合理性 从根本解决问题 生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径 由于注塑周期本身很短 如果工艺条件掌握不好 废品就会源源不断 在调节工艺时最好一次只改变一个工艺条件 多观察几回找到最佳参数 如果压力 温度 速度统一调节的话 很容易造成混乱和误解 解决了问题也不知道是什么原因 解决问题一定要根据各种参数的合理性加以分析 找出真正的影响因素加以调整 产品质量问题才能得到解决 第一节塑料注塑制品的曲翘变形的原因分析和解决办法 曲翘变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状 它是塑料制品常见的缺陷制一 出现曲翘变形的原因很多 单靠工艺参数解决往往力不从心 下面对此缺陷的因素做简要分析 一 模具方面 1 浇注系统注塑模具浇口位置 形式和浇口的数量将影响塑料在模具型腔内的填充状态 从而使产品变形 2 冷却系统在注射过程中 塑件冷却速度的不均匀也会导致塑件收缩的不均匀 发生曲翘 主要分为两个层面 一 上模与下模温差 二 型腔与型芯温差 无论多大的模具水孔直径不能大于14mm 否则冷却水难以形成乱流 水孔直径一般可以根据制品壁厚来确定 一般壁厚2mm时 水孔直径取8 10mm 壁厚3mm时水孔直径取10 12mm 壁厚5mm时 水孔直径取14mm 水道排列要尽可能小 每个冷却回路的长度小于2m 3 顶出系统顶出系统的设计也直接影响塑件的变形 顶出系统要布置平衡 顶杆的横截面积不能太小 顶杆的布置尽量靠近脱模阻力大的部分 在不影响塑件质量的前提下尽可能多的设顶杆以减少总体变形 必要时更顶杆为顶块 二 塑化阶段对制品翘曲变形的影响 塑化阶段即由玻璃态料粒转化为黏流态溶体过程 在这个过程中 聚合物的温度在轴向 径向温差会使塑料产生应力 另外 注塑机的注射压力 速率等参数会极大的影响填充时的分子取向 进而引起变形 三 充填及冷却阶段对制品翘曲变形的影响 熔融态的塑料在注射压力的作用下 充入模具型腔并在型腔内冷却 凝固 此过程是注射成型的关键环节 在这个过程中温度 压力 速度三者相互耦合作用 对塑件的质量和生产效率均有极大的影响 一般情况下的充填物质分子取向如下 四 脱模阶段对制品翘曲变形的影响 注塑件在脱离型腔并冷却至室温的过程中多为玻璃态聚合物 脱模力不平衡 推出机构运动不平稳或脱模顶出面积不当很容易使制品变形 同时 在充模和冷却阶段 冻结 在塑件内的应力由于失去外界的约束 将以 变形 的形式释放出来 从而导致曲翘变形 五 塑料制品的收缩率对制品翘曲变形的影响 在注塑生产过程中熔融塑料在充模阶段由于聚合物分子沿流动方向的排列使塑料在流动方向上的收缩率比垂直方向上的收缩率大 而使塑件变形 一般均匀收缩只引起体积上的变化 只有不均匀的收缩会引起翘曲变形 一般而言结晶型塑料在流动方向上与垂直方向上的收缩率之差较非结晶型塑料大 而且其收缩率也较非结晶型塑料大 结晶型塑料大的收缩率与其收缩的异向型叠加后是结晶型塑料件的翘曲变形倾向较非结晶型塑料大的多 六 金属镶件对制品翘曲变形的影响 对放镶件的塑料制品 由于塑料的收缩率远比金属大 所以容易导致扭曲变形 有的甚至开裂 为减少这种情况 可先将金属件预热 一般不低于100 在投入生产 七 产品壁厚设计对制品翘曲变形的影响 产品壁厚设计的不均匀 因制品收缩时间不同 制品产生曲翘变形 第二节浇口斑纹的原因分析和解决办法 在浇口周围有可辨识的环形 如使用中心式浇口则为中心圆 如使用侧浇口则为同心圆 在加工高粘度 低流动性 材料时会发生这种现象 如PC ABS PMMA等 下面对此缺陷的因素做简要分析 浇口处出现喷射纹 浇口处出现暗晕 2 1缺陷原因浇口斑纹的产生主要是注射速率太高 融料流动速度过快且黏性高 浇口附近表层部分材料容易被错位和渗入而造成的 这些错位就会在外层显现出暗晕 要想在浇口附近获得低的前流速率 必须采用多级注射 例如 慢 较快 快 目的是在整个充模循环中获得均一的溶体前流速率 2 2修正方法浇口斑纹的修正方法 第三节锐边料有暗区的原因分析和解决办法 塑料制品成型后 外观表面非常好 直到锐边以后表面出现暗区并且粗糙 下面对此缺陷的因素做简要分析 3 1缺陷原因主要原因为注射速度过快或模具设计缺陷 导致表面层容易在斜面和锐边后面发生位移 3 2修正方法锐边有暗区的修正方法 第四节空隙的原因分析和解决办法 制品内部的空隙表现为圆形或拉长的气泡形式 空隙往往发生在壁相对较厚的制品内并且在最厚的地方 这是因为熔料进入模具中 产品表面会形成坚硬的冷却层 并且根据模具的冷却效果朝里或快或慢的发展 在厚壁区域 中心部分仍保持较高的温度和粘度 继续收缩 如果此时冷却层有足够的刚度抵抗其收缩应力 则在制品中心部分形成真空 下面对此缺陷的因素做简要分析 4 1缺陷原因主要原因为型腔压力太低 a 保压转换太早b 螺杆止回阀三件套磨损c 熔体流动阻力太大 浇口流道太小 型腔抛光不足d 浇口尺寸偏小e 模具温度太低 4 2修正方法空隙的修正方法 第五节气泡的原因分析和解决办法 塑料内部产生气泡使其表面产生圆形的凸起 气泡不仅是发生在制品壁厚的地方 气泡有着不同的尺寸和不同的形状 下面对此缺陷的因素做简要分析 5 1缺陷原因一 熔料内带入空气a塑化阶段气体不能从下料口排出 塑化过程中因材料过早在压缩段熔融 气体被包在材料中 无法排出 b料筒内部空气螺杆转速太快 背压太低 回吸量太大 回吸速度太快都可能使空气进入料筒 二 树脂降解产生的气体a对热敏性材料如果成行温度太高 熔料就有发生热降解的危险 成行过程中气泡就容易产生b如果周期过长 通常太长的残留时间和余料或可能因为料筒内的熔料过热 都会造成材料分解 c对于阻燃型材料由于阻燃剂或者其他的着色剂等添加剂存在 特容易造成材料分解 d材料未烘干的水汽在加工过程中也会形成气泡 三 模具排气不良 5 2修正方法 气泡的修正方法 第六节黑点或黑纹的原因分析和解决办法 部分材料由于高温 长的停留时间或滞留产生分解 导致制品出现黑纹或黑点 下面对此缺陷的因素做简要分析 6 1缺陷原因一 树脂分解喷嘴和模具 法兰和料筒 喷嘴和法兰之间的配合面如果有阶梯 不平整或损坏会使树脂滞留分解 二 混入杂料a清洗螺杆不充分 使上次生产使用的材料滞留在料筒内 b异物混入 特别是回料或粉末太多 三 焦化现象产生的灰黑斑纹灰黑斑纹可能发生在浇口附近 流道的中间和远离浇口的部分 只能在透明的零件中看出 通常PMMA PC和PS料制成的产品有此现象 背压低就会导致加料段内的空气带入到熔融的塑料内 在注塑时会引起困气烧焦而产生黑色斑纹 6 2修正方法一 针对材料降解 检查料筒设定温度 热流道温度是否过高 建议适当降低温度防止材料因为温度过高而分解 检查材料在料筒内滞留时间是否过长 使用适合模具大小的成型机 停机后要教导员工放料后生产 检查螺杆和料筒是否磨损 喷嘴和模具 法兰和料筒 喷嘴和法兰之间配合是否有阶梯 不平整 模具球形进胶口 浇口套 是否损坏 二 针对螺杆中的杂质 a 用高粘度PE PP清洗 特别是对热敏性塑料 生产完成后要及时清洗防止材料高温过度分解 b 使用螺杆清洗剂可提高清洗效果 缩短清洗时间 必要时用PC料高温清洗 c 严重时拆下螺杆 用铜刷刷干净螺杆表面的积渍 6 2修正方法三 针对杂料污染 检查材料输送过程是否有杂物混入 检查回料是否干净 检查料筒是否清理干净 四 定期清理模具 a 模具装模后首先要进行模具卫生清理 b 顶针或顶块有无缺油摩擦产生铁屑 c 热流道 浇道是否有上次余料残存在模壁上 第七节喷射纹的原因分析和解决办法 当熔料进入到模腔内 在流体前端的方向 有类似弯曲状的蛇形纹路 它经常发生在大模腔的模具内 是熔料充模时没有直接接触到模壁或没有遇到障碍引起的 当溶体通过浇口时 由于速度过快 使得流动发生不稳定甚至喷射 这些不稳定流动的熔体遇到相对低温的模腔表面后迅速冷却固化 使后来的保压也无法填平 此缺陷为外观 机械性能缺陷 下面对此缺陷的因素做简要分析 7 1修正方法 喷射纹的修正方法 第八节唱片纹的原因分析和解决办法 在整个料流方向上甚至到流道末端可以看出很深的槽 在采用高粘性 流动性差 材料和厚壁的制品生产时易出现这种现象 下面对此缺陷的因素做简要分析 8 1修正方法 唱片纹的修正方法 第九节熔接线的原因分析和解决办法 熔接线是表面可见的条纹或线性痕迹 是两股料流相遇时其界面处未完全熔合而形成的 下面对此缺陷的因素做简要分析 9 1修正方法一 设备方面 塑化不良 熔体温度不均 可加长塑化量 使塑化更完全 必要时更换塑化容量大的机器 二 模具方面 1 模具温度低 应适当提高模具温度或有目的的提高熔接线的局部温度 2 流道细小 过狭或过浅 冷料井小 应增加流道的尺寸提高流道效率 增开冷料井的容积 3 扩大或缩小浇口截面 改变浇口位置 浇口开设要尽量避免熔体在嵌件 孔洞周围流动 4 排气不良或没有排气孔 应开设扩张或疏通排气通道 9 1修正方法三 工艺方面 提高注塑压力 延长注塑时间 调整注塑速率 高速可使熔料来不及降温就到达汇合处 低速可让型腔内空气有时间排出 调好机筒和喷嘴温度 脱模剂尽量少用 降低合模力 有利于排气 提高螺杆转速 第十节脆化 烧痕的原因分析和解决办法 脆化的原因是材料裂解 使分子链变短 分子量变低结果使塑件的物理性质降低 下面对此缺陷的因素做简要分析 10 1缺陷原因一 注塑过程中造成塑料裂解的因素料筒温度太高的料筒温度可能使塑料裂解 造成烧焦 高螺杆转速塑化阶段的螺杆转速太快 造成过量的摩擦热 使材料裂解 流道熔料流经狭小的流道 会造成大量的剪切热 使塑料裂解 射出体积假如射出量低于射出机最高射出量的20 塑料可能因为在料筒内停留时间太久而发生裂解 对于温度敏感的塑料更为明显 10 2修正方法一 工艺方面 调整材料准备过程设定适当的干燥条件 过长的干燥时间或过高干燥温度可能使塑料脆化 回料使用过多 尝试减少回料使用比例 更换塑料时 应彻底清理射出系统 彻底清理料斗 避免塑料与料斗内不同颜色或种类的塑料混合 二 模具方面 在流动路径末端发现黑斑 可能是排气不良的排气系统所造成的 建议结晶性塑料的排气孔0 025mm 非结晶性塑料的排气孔0 038mm 尝试加大竖浇道 流道 浇口 选择适合模具的注塑机规格 一般维持在注塑机规格的20 80 降低料筒 喷嘴温度 降低背压 螺杆转速 射出速度 射出压力 第十一节溢料的原因分析和解决办法 溢料又称飞边 披风等 大多发生在模具的分合位置上 如模具的分型面 滑块的滑配位置 镶件缝隙 顶杆缝隙等处 下面对此缺陷的因素做简要分析 11 1缺陷原因锁模力太低注塑机锁模力太低 不足以维持成型过程的模板紧闭 会产生毛边 模具有缝隙模具结构变形 分合模不够密合 机器规格不当 成型条件不当 成型条件熔胶温度太高或射出压力太高 不当的排气设计不当和不良的排气系统或是过深的排气系统 11 2修正方法一 设备方面 二 模具方面 机器的合模力不足 a 模具分型面精度差 合模装置调节不佳 c 模具设计不合理 模具本身平行度不佳 止回环磨损严重 三 工艺方面 注射压力过高或注射速率过快 加料量过大造成飞边 料筒 喷嘴温度太高或模具温度太高 低粘度的塑料的合模力要提高 塑料原料粒度大小不均时会使加料量变化不定 第十二节凹痕的原因分析和解决办法 凹痕是浇口封口后或者缺料注射引起的局部内收缩造成的 注塑制品表面产生的凹陷或者微陷是注塑成型过程中常见的问题 下面对此缺陷的因素做简要分析 12 1缺陷原因凹陷一般是由于塑料制品壁厚增加引起制品收缩率局部增加而产生的 它可能出现在现在外部尖角附近或者壁厚突变处 如果在收缩发生和外壁变形还未稳定时 保压没有补充熔料到模件内 在模壁和已凝固的制品外层之间就会形成沉降 制品有厚截面 在脱模后也有可能产生这样的缩水 12 2修正方法一 设备方面 供料不足螺杆或柱塞磨损严重 注射及保压时熔料发生漏流 a 喷嘴孔太大或太小太小则容易堵塞进料通道 太大则将使注射压力减小 充模时发生困难 二 模具方面 浇口太小或流道过狭或过浅 多浇口模具要调整各浇口的充模速度 模具的关键部位应设置冷却水道 整个模具应不带毛刺且具有可靠地合模密闭性 能承受高压 高速 低粘度熔料的充模 12 2修正方法一 工艺方面 增加注射压力 保压压力 延长注射时间 提高注射速度可以较方便的使制件充满并消除大部分的收缩 薄壁制件应提高模具温度 保证料流顺畅 厚壁制件应降低模温以加速表皮的固化定型 延长制品在模内冷却停留时间 保持均匀的生产周期 增加背压 螺杆前段保留一定的缓冲垫等有利于减少收缩现象 低精度制品应及早出模 让其在空气中或热水中缓慢冷却 半结晶塑料的收缩率高 凹痕问题更加严重 非结晶塑料的收缩率较低 填充和增强的材料收缩率更低 制品设计壁厚不均匀 当厚度变化超过50 时 最好用筋条代替加厚部位 第十三节缺料 欠注 的原因分析和解决办法 缺料 欠注 指模腔未完全充满 主要发生在远离浇口或薄壁面的地方 下面对此缺陷的因素做简要分析 13 1缺陷原因熔料的注射压力或注射速率太低 在需要高压注射生产时 保压压力低的时候也可能发生缺料 保压压力为注射压力的50 左右 如果采用高压注射保压压力为70 80 如在浇口附近发现注射不满 由于流体前锋料在这里被阻挡 制品较厚的地方先被充满 模腔几乎被充满后 在浇口或薄壁处的熔料已经凝结 此时在流体中心部位只有少量的流动料 最容易发生缺胶 13 2修正方法 缺料 欠注 的修正方法 第十四节顶白的原因分析和解决办法 在制品顶出杆位于模具顶出一侧的地方发生应力泛白和应力升高的现象 称为顶白 下面对此缺陷的因素做简要分析 顶白的原因 脱模力太高或顶出杆的横截面积相对较小 此处的表面压力会很高 发生变形最终造成顶出部位泛白 冷却时间不足 产品脱模时强度不够 造成顶出顶白 顶白的修正方法 第十五节色差的原因分析和解决办法 色差是注塑中常见的缺陷 因配套件色差别造成注塑件成批报废的情况并不少见 色差影响因素众多 涉及原料树脂 色母 色母同原料的混合 注塑工艺 注塑机 模具等 下面对此缺陷的因素做简要分析 15 1缺陷原因注塑机及模具因素的影响机台与模具不匹配 浇注系统和排气系统不合理 原料树脂 色母的影响重点检验原料树脂 色母的热稳定性 色母同母料混合不均的影响色母同母料混合均匀后通过吸料管输送到料斗时 因静电作用 色母同母料分离 易吸附于料斗壁 造成注塑周期中色母比例的变化 从而导致色差 料筒温度对色差的影响随着温度的变化原料的色母或颜色颗粒会产生相应的颜色变化 注塑工艺调整时的影响尽量避免使用高注射速度 高背等引起强剪切作用的注塑工艺 为防止因局部过热或热分解等因素造成的色差 第十六节龟裂的原因分析和解决办法 龟裂是塑件制品中常见的一种缺陷 主要由于应力变形所致 应力主要有残余应力 外部应力 外部环境产生的应力 下面对此缺陷的因素做简要分析 16 1 1缺陷原因产品残余应力引起龟裂 残余应力主要由于以下三种情况引起 即填充过剩 脱模推进和金属镶件 填充过剩引起龟裂 主要在以下几种解决办法 由于直浇口压力损失最小 如果龟裂主要产生在直浇口附近 则可考虑改用多点分布浇口 侧浇口及柄形浇口方式 在保证塑料不分解 不劣化的前提下 适当提高塑化温度可以降低熔融黏度 提高流动性 同时也可以降低注射压力 以减少应力 模温较低时容易产生应力 应适当提高温度 但当注射速度较高时 及时模温低些也可以减低应力的产生 注射和保压时间过长也会产生应力 将其适当缩短或进行多次保压切换效果更好 非结晶型塑料AS ABS PMMA等 较结晶型塑料PE POM等容易产生残余应力 给予注意 16 1 2缺陷原因产品残余应力引起龟裂 残余应力主要由于以下三种情况引起 即填充过剩 脱模推进和金属镶件 外部应力引起的龟裂 主要在以下几种解决办法 顶出要平衡 如顶杆数量 截面积要足够 脱模斜度要足够 型腔面要足够光滑 制件结构不能太薄 过渡部分应尽量用圆弧 避免尖角 倒角造成应力集中 尽量少用金属嵌件 以防止嵌件与制件收缩率不同造成内应力加大 此最容易产生应力 通常经过经过一段时间后才产生龟裂 危害极大 金属嵌件对聚苯乙烯影响最大 对聚酰胺影响最小 由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小 比较适合嵌入件 另外 成型前对金属嵌件进行预热 也具有好的效果 对深底制件应设置适当的脱模进气孔道 防止形成真空负压 主流道衬套与喷嘴接合应当防止冷硬料的拖拉而使制件黏在上模上 16 1 3缺陷原因产品残余应力引起龟裂 残余应力主要由于以下三种情况引起 即填充过剩 脱模推进和金属镶件 外部环境引起的龟裂 主要在以下几种解决办法 再生料含量太高 造成制件强度过低 湿度过大 造成一些塑料与水汽发生化学反应 降低强度而出现顶出开裂 材料本身不适宜加工的环境或质量欠佳 收到污染都会造成开裂 第十七节银纹的原因分析和解决办法 银纹是指由于空气或湿气挥发 异种物料混入分解而烧焦 在塑件表面溅开的痕迹 它会从浇口处处以扇形方式向外辐射发展 下面对此缺陷的因素做简要分析 17 1缺陷原因银纹产生的原因分析 塑料存储时会吸收湿气 成型前未经过适当的干燥 湿气就会在成型时转变成水蒸气 在塑料的表面造成喷溅的痕迹 塑料在塑化阶段 会包覆适量的空气在熔胶内 加入空气无法在射出阶段逃逸 也会在塑件表面留下银纹 有些裂解的塑料或烧焦的塑料粒子会在塑件表面留下银线痕 18 2 1修正方法一 原料方面 塑料湿度大 添加再生料比例过多或含有有害性屑料 屑料极易分解 应充分干燥塑料及消除屑料 原料从大气中吸潮或从着色剂吸潮 应对着色剂也进行干燥 最好在机台上装干燥器 塑料中添加的润滑剂 稳定剂等的用量过多或混合不均 或者塑料本身带有挥发性溶剂 混合塑料受热程度难以兼顾时也会出现分解 塑料受污染 混有其它塑料 根据塑料供货商的建议 在成型前仔细的进行塑料干燥 注意塑料是否含有挥发物 更换塑料时 彻底清除料筒内的残余 18 2 2修正方法一 模具设计方面 排气不良 检查排气孔尺寸是否恰当 推荐的排气孔尺寸 结晶性塑料为0 025mm 不稳定型塑料为0 038 模具中流道 浇口 型腔的摩擦阻力大 造成局部过热而出现分解 浇口 型腔分布不平衡 太狭窄的竖浇道 流道 浇口甚至塑件设计 可能造成过量的剪切热 使得塑料过热而裂解 冷却水路漏水进入型腔 冷却系统不合理都会造成受热不平衡而出现局部过热或阻塞空气的通道 18 2 3修正方法一 机台与工艺方面 料筒 螺杆磨损或过胶头 过胶圈存在料流死角 长期受热而分解 加