塑料注射成型技术.ppt

塑料注射与其它成型 塑料工程教研室 注射成型的特点 与其它成型方法相比较 注塑成型法具有如下特点 注塑成型能一次加工出外形复杂 尺寸精确或带有金属嵌件 成型孔长的塑料制品 成型周期短 制品表面粗糙度低 后加工量少 生产效率高 易于实现自动化 对各种塑料的加工适应性强 能生产加填料改性的某些塑料制品 注射机的组成与分类 外形分 按注射机外形特征分 卧式 立式 角式 1 锁模装置2 注射装置3 机身 角式 注射机的主要技术参数 1 注射量2 注射压力3 注射速度 注射速率4 塑化能力5 合模力6 合模装置的基本尺寸7 空循环时间 1 注射量定义 机器在对空注射条件下 注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时 注射装置所能达到的最大注射量2 注射压力 定义 注射时 螺杆或柱塞端面作用于熔料单位面积上的力 作用 克服熔料流经喷嘴 流道和型腔时的流动阻力 最高注射压力 注射机能达到的最大压力 注射速度 指注射时螺杆或柱塞移动速度 注射速率 指单位时间内熔料从喷嘴射出理论容量 速度慢 熔接痕 密度不均 内应力速度快 熔体破碎 夹杂空气合理的速度 温差小 压力传递好 制品品质较好 决定因素树脂性能 工艺条件 制品形状 壁厚 模具结构及浇口类型等 4 塑化能力 定义 注射机塑化装置在1h内所能塑化物料的kg数 5 合模力 定义 注射机合模装置对模具所能施加的最大夹紧力 作用 克服注射时模具型腔所受到的胀模力6 合模装置的基本尺寸 1 模板尺寸 拉杆间距 2 模板最大开距 3 动模板行程 4 模具最大厚度与最小厚度 5 调模行程 自锁式 特殊用途式 直通式 喷嘴型式 注射机操作方式 注射成型工艺过程成型前的准备 注射过程 制品的后处理 成型前的准备 一 原料的检验与处理1 原料外观与工艺性能的检验a 外观检验 指检查原料色泽 粒子大小及颗度分布情况 b 工艺性质检验 指检查原料流动性 熔体指数 收缩率 含水量 分子量 热性质等 2 原料的处理原料的染色 造粒 干燥 预热等 二 设备的清洗1 直接法 a Tf新 Tf旧时 T料筒 T新料 加新料对空注射 b Tf新 Tf旧时 T料筒 T旧料 切断加热电源后加新料清洗 2 间接法3 料筒清洗剂法 成型前的准备 成型前的准备 三 嵌件的预热与安装1 嵌件的安装 带有嵌件的塑料制品在注射前 必须将嵌件放进模具内的预定位置 2 预热原因 嵌件温度低于模具温度 使熔体在嵌件周围冷却快 收缩快 在模腔表面冷却慢 收缩慢 使制品内应力 强度 3 预热温度 四 脱模剂的选用种类 a 硬脂酸锌 除PA 一般塑料用b 石蜡 用于PAc 硅油 效果最好 但价格较贵 成型前的准备 注射过程 一 加料量的确定1 原则应保持加料量的稳定性 应留有一定的余量以用于保压补料及缓冲 注射过程 二 塑化1 塑化 塑料在料筒内经加热达到流动状态并有良好可塑性的全过程 注射过程 三 流动与冷却1 是指从螺杆开始推动具有流动性的熔融塑料注入模具起 直到制品从模具中脱出为止 2 流动过程分段 物料在料筒中的流动 注射过程 三 流动与冷却 模具中的流动a 充模阶段 从螺杆开始注射至模腔被熔体充满止 注射过程 三 流动与冷却 模具中的流动b 保压 从熔体充满模腔起到螺杆撤回止 原因 防止冷却过程导致制品内部出现空洞 c 倒流阶段 从螺杆开始回退至浇口熔体冻结时止 原因 浇口冻结前退回螺杆 模腔压力高于流道压力时会发生倒流现象d 冷却阶段 从浇口冻结到制品脱模止 该阶段制品的温度 压力 体积继续下降 到制品脱模时 模内压力减小 但模内压力不一定与外界压力相等 其差值称为残余压力 注射过程 保压时间长 残余压力大 保压时间短 残余压力小 残余压力为正时 脱模困难 残余压力为负时 因保压时间短 制品表面易有陷痕或内部有真空泡 一般希望残余压力为零 后处理 一 后处理原因塑料在料筒内塑化不均匀及在模腔内冷却速度不同而导致产生不同的结晶 定向和不均匀收缩 从而使制品产生内应力 并在贮存和使用中常会发生力学性能下降 光学性能变坏 表面产生银纹 甚至变形开裂 后处理 二 退火和调湿1 退火处理 将制品在一定温度的液体或烘箱中静置一定时间 退火温度 在Tg Tf间或0 8Tm左右 在制品使用温度以上10 20 或低于塑料的热变形温度10 20 为宜 退火实质 a 使强迫冷冻的分子链得以松弛 消除内应力 b 提高结晶度 稳定晶体结构 从而提高结晶塑料制品的弹性模量和硬度 降低断裂伸长率 2 调湿处理 PA类 将刚脱模的制品放入热水中 加快达到吸湿平衡 且隔绝空气 以防氧化 调湿原因 PA类a 高温与氧接触易氧化 b 易吸水膨胀 得到稳定的尺寸要较长时 c 适量的水份对PA起类似增塑剂的作用 后处理 三 注射工艺参数分析 温度机筒温度 喷嘴温度 模具温度压力预塑压力 注射压力 保压压力时间注射时间 保压时间 一 料筒温度料筒温度影响塑化质量及聚合物制品的取向 1 料筒温度的确定 Tf Tm Td之间 a 从物料的特性考虑 能保证物料具备充模流动性前提下 温度取低值有利于提高效率 温度 温度 b 从设备考虑 螺杆式注射机料筒温度可选得低一些 柱塞式注射机可选得高一些 视具体情况而定 c 从制品的形状与结构考虑 对薄壁制品 料筒温度较高 厚壁制品 料筒温度较低 形状复杂或带嵌件的制品 料筒温度要较高 d 从工艺条件间关系考虑 注射压力大 注射速度快 可用较低的料筒温度 温度 温度 二 喷嘴温度1 喷嘴温度通常略低于料筒最高温度 防止熔料在直通式喷嘴可能发生的 流涎现象 2 要求 调节灵活 方便 因此喷嘴与料筒温度是分开的 温度 三 模具温度1 模具温度的确定a 从塑料性质考虑 对无定型聚合物 充模顺利时模具温度可取低一些 对粘度高的物料 模温高一些 对结晶聚合物 提高模温有利于结晶 b 从制品性能要求考虑 若制品要求聚合物结晶度高 模温较高 若制品要求聚合物不结晶度 采取低模温加强冷却 对取向度要求高的制品 选取低模温 高注射压力 温度 c 从制品的形状与尺寸考虑 对厚制品 采用较高模温 对薄制品 采用较低模温 d 从其它工艺条件考虑 料筒温度高 模温高2 模温控制方式 a 通过定温的冷却介质来控制 b 将物料注入模具自然升温 自然散热达到平衡后 而保持一定的模温 c 采用电加热圈或加热棒来保持定温 温度 压力 一 注射压力1 作用 克服料筒 喷嘴 浇注系统 型腔的流动阻力 给予熔体一定充模速度 并对熔体进行压实 补料 2 注射压力与油缸表压关系 P表压 B P注 AP表压 P注 A BB 油缸活塞面积A 螺杆横截面积 压力 3 注射压力选择选择依据 物料流动性 制品形状尺寸 模具 其它相关工艺条件 a 对熔体粘度大 玻璃化温度高的物料 采用较高注射压力 b 对薄壁制品要采用高压 压力 4 料筒温度与注射压力的关系 料温高时 注射压力小一些 料温低时 注射压力大一些 压力 二 塑化压力 背压 对注射工艺的影响 a 影响塑化质量 塑化压力高 有利于提高塑化 但对热敏性聚合物不利 b 对塑化量的影响 背压高 塑化量降低 c 背压高 物料压力大 当压力大于喷嘴封闭料流的压力 会有流涎现象 d 背压高 螺杆扭矩高 对塑化电机的负荷大 综上 一般背压应在保证制品质量优良的前提下越低越好 一般 2MPa 在高精度塑件的注射中也有采用较高的背压 时间 一 充模时间充模时间反比于注射速率 通常可用注射速度反映充模时间 1 注射速度对成型过程 制品质量的影响a 充模速度增大 熔体流动长度增加 粘度降低 模腔压力大 制品各部分的熔接缝强度提高 b 速度过大 会使熔体由层流变为湍流 严重时引起喷射流流动而带入空气而导致局部烧伤及分解 c 快速注射能顺利排出空气 制品质量较均匀 注射速度过慢会延长充模时间并导致欠注 分层和熔接痕强度低 降低制品强度和表面质量 时间 2 充模速度的确定 先以低压慢速注射 然后根据制品的成型情况调整 注 通常Tg高 粘度大 薄壁 长流程制品应采取较高的注射速度 时间 二 保压时间1 保压时间是对型腔内塑料压实时间 在整个注射时间所占比例较大 一般为20 120s 不对2 在浇口处熔料封冻前 保压时间对制品尺寸准确性有影响 封冻后 则无影响 3 保压时间长短的选定 主要受到料筒温度 模温及主流道和浇口的大小的影响 料筒温度低 模温低 浇口小 保压时间短 时间 三 冷却时间冷却时间取决于制品的厚度 塑料的热性能 结晶性能 模具温度 料筒温度 其要求是保证制品脱模时不变形 应在塑件冷却至材料的热变形温度以下脱模 举例 PS的注射成型 1 吸湿性很小成型前可不干燥 若要干燥 可在70 80 范围内干燥2 4小时 2 流动性 热稳定性都很好成型温度范围宽 粘度大小适宜 而且粘度对剪切速率和温度都敏感 可采用螺杆式注射机 也可采用柱塞式注射机 料筒温度可控制在140 260 喷嘴温度170 190 注射压力60 150MPa 举例 PS的注射成型 3 PS分子柔顺性很差 在成型过程中容易产生分子定向和内应力 分子松弛也慢 内应力不能自行消失 常导致制品开裂 为防止开裂 模温应高一些 一般控制在60 80 而且要求模腔中任意两处的温差应低于3 6 可采取高料温 低注射压力 较短的保压时间 甚至可采用不保压等措施以降低取向应力 4 PS的抗冲强度低 热膨胀系数大 不宜带金属嵌件 5 后处理 65 80 热水处理1 3h 然后缓冷至室温 ABS 吸湿性 干燥 ABS塑料的吸湿性相对水分的敏感性较大 在加工前进行充分的干燥和预热 不单能消除水汽造成的制件表面烟花状气泡带 银丝 而且还有助于塑料的塑化 减少制件表面色斑和云纹 工艺方面料温太高 造成分解 机筒温度过高或加热失调 应逐段减低机筒温度 加料段温度过高 使一部分塑料过早熔融充满螺槽 空气无法从加料口排出 注射压力小 保压时间短 使熔料与型腔表面不密贴 注射速度太快 使熔融塑料受大剪切作用而分解 产生分解气 注射速度太慢 不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹 料量不足 加料缓冲垫过大 料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力 产生气泡 螺杆预塑时背压太低 转速太高 使螺杆退回太快 空气容易随料一起推向机筒前端 2 工艺方面机筒 喷嘴温度太低 调高它 如果物料容易降解 则应降低机筒 喷嘴的温度 降低螺杆预塑背压压力和转速 使料稍为疏松 并减少塑料因剪切过热而造成的降解 模温太高 脱模困难 模温太低 塑料过早冷却 熔接缝融合不良 容易开裂 特别是高熔点塑料如聚碳酸酯等更是如此 型腔型芯要有适当的脱模斜度 型芯难脱模时 要提高型腔温度 缩短冷却时间 型腔难脱时 要降低型腔温度 延长冷却时间 防涎量1 作用防止高温下低黏度的物料从喷嘴流涎 2 调节方法注射机螺杆在预塑动作完成后适当后退 降低注射装置内的压力 防止物料流涎防涎量的大小 过大容易引进气泡 故对黏度高的物料可不设防涎量 多级注塑注射过程中 当螺杆向模腔内推进熔体时 在不同位置采用不同的注射压力和注射速率 通常 在注射过程的多级控制设定中 尽管按位置设定了各级速度与压力的切换 但在行程终点位置处也设置了时间切换点 即注射时间 然而注射位置终点与注射时间终点是很难一起到达的 即实际存在时间切换与位置切换 在大多数情况下 为了准确而有效地实施注射