注射成型工艺条件及其选择

1、主讲老师：麦东东主讲老师：麦东东注射成型工艺条件的选择注射成型工艺条件的选择一、注射成型工艺及工艺条件一、注射成型工艺及工艺条件注射成型工艺流程：注射成型工艺流程： 注射成型注射成型1、成型前的准备、成型前的准备(1) 原料的预处理原料的预处理 一般注射成型用的是粒状塑料，如果来料是粉料，则有时还一般注射成型用的是粒状塑料，如果来料是粉料，则有时还须放先进行造粒。除去原料中的水分及挥发物以减少制品出现气须放先进行造粒。除去原料中的水分及挥发物以减少制品出现气泡的可能性，对某些塑料则可避免高温注射时出现水解等化学反泡的可能性，对某些塑料则可避免高温注射时出现水解等化学反应。应。(2) 料简的清洗

2、料简的清洗在注射成型中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。在注射成型中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。(3) 嵌件的预热嵌件的预热 在成型制件中，为了装配和强度的要求，常需在制在成型制件中，为了装配和强度的要求，常需在制品中嵌入金属嵌件。品中嵌入金属嵌件。一、注射成型工艺及工艺条件一、注射成型工艺及工艺条件 注射前嵌件应先放入模具且必须预热，尤其是较大嵌件，以注射前嵌件应先放入模具且必须预热，尤其是较大嵌件，以降低由于金属与塑料热膨胀系数和冷却收缩率差别较大而出现在降低由于金属与塑料热膨胀系数和冷却收缩率差别较大而出现在嵌件周围的收缩应力。预热温度应以不损伤金属嵌件表面镀锌

3、或嵌件周围的收缩应力。预热温度应以不损伤金属嵌件表面镀锌或防锈层为限，一般为防锈层为限，一般为100130。(4) 脱模剂的选用脱模剂的选用 注射制品的脱模一般依赖于合理的工艺条件与正确的模具设注射制品的脱模一般依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计，但有时为了能顺利脱模，在生产上可采用脱模剂。计，但有时为了能顺利脱模，在生产上可采用脱模剂。 常用的脱模剂主要有：硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等。脱模常用的脱模剂主要有：硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等。脱模剂的使用应适量，涂抹均匀，否则会影响制品表面质量。剂的使用应适量，涂抹均匀，否则会影响制品表面质量。一、注射成型工艺及工艺条件一、注射成型工艺及工艺条件

4、2、注射成型过程注射成型过程 注射过程包括加料、塑化、注射充模、保压冷却固化和脱模注射过程包括加料、塑化、注射充模、保压冷却固化和脱模等几个工序。等几个工序。(1) 加料塑化加料塑化 注射成型是一个间歇过程，因此加料必须定量或定容以保证注射成型是一个间歇过程，因此加料必须定量或定容以保证操作稳定。操作稳定。 对于柱塞式注射机，塑料粒子加入到料筒中，经料筒的外加对于柱塞式注射机，塑料粒子加入到料筒中，经料筒的外加热逐渐变为熔体，加料和塑化两个过程是分开的。热逐渐变为熔体，加料和塑化两个过程是分开的。 移动螺杆式注射机，螺杆在旋转的同时往后退，在这种加料移动螺杆式注射机，螺杆在旋转的同时往后退，在

5、这种加料过程中，物料经料筒外加热及螺杆转动时对物料产生的摩擦热而过程中，物料经料筒外加热及螺杆转动时对物料产生的摩擦热而逐渐塑化，即加料和塑化同时进行。逐渐塑化，即加料和塑化同时进行。一、注射成型工艺及工艺条件一、注射成型工艺及工艺条件(2) 注射充模注射充模 塑化均匀的熔体被柱塞或螺杆推向料筒的前端，经过喷嘴、塑化均匀的熔体被柱塞或螺杆推向料筒的前端，经过喷嘴、模具的浇注系统而进入并充满模腔。模具的浇注系统而进入并充满模腔。(3) 保压保压 充模之后，柱塞或螺杆仍保持施压状态，迫使喷嘴内的熔充模之后，柱塞或螺杆仍保持施压状态，迫使喷嘴内的熔体不断充实模中，使制品不因冷却收缩而缺料，成为完整而

6、致体不断充实模中，使制品不因冷却收缩而缺料，成为完整而致密的制品。密的制品。 当浇注系统的熔体先行冷却硬化，这个现象叫做当浇注系统的熔体先行冷却硬化，这个现象叫做“凝封凝封”，模腔内还未冷却的熔体就不会向喷嘴方向倒流，这时候保压可模腔内还未冷却的熔体就不会向喷嘴方向倒流，这时候保压可停止，柱塞或螺杆便可退回，同时向料简加入新料，为下次注停止，柱塞或螺杆便可退回，同时向料简加入新料，为下次注射作准备。射作准备。一、注射成型工艺及工艺条件一、注射成型工艺及工艺条件(4) 冷却冷却 保压结束，同时对模具内制品进行冷却，直到冷至所需的保压结束，同时对模具内制品进行冷却，直到冷至所需的温度为止。温度为止

7、。 实际上，模腔内制品的冷却过程从充模后便开始了。实际上，模腔内制品的冷却过程从充模后便开始了。(5) 脱模脱模 塑料冷却固化到玻璃态或晶态时，则可开模，用人工或机塑料冷却固化到玻璃态或晶态时，则可开模，用人工或机械方法取出制品。常用的脱模剂主要有：硬酯酸锌、液体石蜡、械方法取出制品。常用的脱模剂主要有：硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等。脱模剂的使用应适量，涂抹均匀，否则会影响制品表硅油等。脱模剂的使用应适量，涂抹均匀，否则会影响制品表面质量。面质量。一、注射成型工艺及工艺条件一、注射成型工艺及工艺条件 注射成型的制品，常常要进行适当的后处理，以提高其使注射成型的制品，常常要进行适当的后处理，以提高

8、其使用性能。用性能。制品形状复杂，壁厚不均，导致冷却速度不一，产生应力集制品形状复杂，壁厚不均，导致冷却速度不一，产生应力集中；中；注射压力、注射速度高，熔体流变行为复杂，制品各部分的注射压力、注射速度高，熔体流变行为复杂，制品各部分的结晶与取向不同，制品质量不均。结晶与取向不同，制品质量不均。 制品后处理：制品后处理：热处理；调湿处理；整修。热处理；调湿处理；整修。一、注射成型工艺及工艺条件一、注射成型工艺及工艺条件3、制品后处理制品后处理二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择 注射成型工艺的核心问题是：要求得到塑化良好的塑料熔体注射成型工艺的核心问题是：要求得到塑化良好的塑料

9、熔体并把它顺利地注射到模具中去，在控制的条件下冷却定型，最终并把它顺利地注射到模具中去，在控制的条件下冷却定型，最终得到合乎质量要求的制品。得到合乎质量要求的制品。 注射最重要的工艺条件是：影响塑化流动和冷却的注射最重要的工艺条件是：影响塑化流动和冷却的温度温度、压压力力和和相应的各个作用的时间相应的各个作用的时间。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择注射成型的关键注射成型的关键塑料塑化良好塑料塑化良好充模成型顺利充模成型顺利 影响塑化和充模影响塑化和充模 的工艺条件的工艺条件温度（料温、模温）温度（料温、模温）注射速度注射速度注射压力注射压力锁模力锁模力时间（注射、保压、冷却

10、）时间（注射、保压、冷却）二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择1、温度、温度 注射成型过程需要控制的温度包括注射成型过程需要控制的温度包括料筒温度料筒温度、喷嘴温度喷嘴温度和和模具温度模具温度。 前两者关系到塑料的塑化和流动；后者关系到塑料的成型。前两者关系到塑料的塑化和流动；后者关系到塑料的成型。(1) 料简温度料简温度 选定料筒温度时，主要考虑保证塑料塑化良好，能顺利完选定料筒温度时，主要考虑保证塑料塑化良好，能顺利完成注射面又不引起塑料局部降温。料温高低，主要决定于塑料成注射面又不引起塑料局部降温。料温高低，主要决定于塑料性质，必须把塑料加热到性质，必须把塑料加热到Tf或

11、或Tm以上，但必须低于其以上，但必须低于其Td。料筒温度选定的原则：料筒温度选定的原则： 保证塑料塑化良好，能顺利充模，不致于引起塑料的降解。保证塑料塑化良好，能顺利充模，不致于引起塑料的降解。一般一般 Tf(m) T筒筒Td。 T，塑化时间，塑化时间，充模顺利，注射速度也快，注射周期，充模顺利，注射速度也快，注射周期可以缩短，生产效率提高。一般可以缩短，生产效率提高。一般 T筒筒 尽可能高些。尽可能高些。但是，但是，T筒筒太高，物料容易产生热降解。太高，物料容易产生热降解。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择选择选择 T筒筒

12、 时从以下几方面考虑：时从以下几方面考虑： 热敏性塑料热敏性塑料 必须考虑塑料从必须考虑塑料从 Tf(m)Td 的温度差。的温度差。 分子量及其分布分子量及其分布 M 大的，大的，T筒筒高，但应高，但应Td；分布宽的，；分布宽的，T筒筒低。低。 制品尺寸制品尺寸 对同种塑料，制品尺寸小，冷却快，可选高对同种塑料，制品尺寸小，冷却快，可选高 T筒筒。簿壁制。簿壁制品，熔体入模阻力大，应选高品，熔体入模阻力大，应选高 T筒筒。 不同设备不同设备移动螺杆式的移动螺杆式的 T筒筒 柱塞式的柱塞式的 T筒筒。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择(2) 喷嘴温度喷嘴温度注射时熔体高速通过喷

13、嘴，有摩擦，会升温。注射时熔体高速通过喷嘴，有摩擦，会升温。为了防止流延：为了防止流延：二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择(3) 模具温度模具温度 塑料充模后在模腔中冷却硬化而获得所需的形状。模具温塑料充模后在模腔中冷却硬化而获得所需的形状。模具温度不但影响塑料充模时的流动行为，而且影响制品的物理机械度不但影响塑料充模时的流动行为，而且影响制品的物理机械性能和表观质量。性能和表观质量。塑料品种塑料品种制品使用性能要求制品使用性能要求制品形状制品形状其它成型工艺条件其它成型工艺条件生产成本生产成本模温的选择模温的选择二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择 实际上冷

14、却速度的大小取决于塑料实际上冷却速度的大小取决于塑料熔体温度熔体温度与与模具温度模具温度的温差；的温差； 模具温度是由冷却介质温度模具温度是由冷却介质温度（Tc）控制的：控制的：Tc 塑料的塑料的 Tg 缓冷缓冷二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择1）结晶性塑料结晶性塑料 温度降到温度降到 Tm 以下即结晶，故结晶速度受冷却速率的控制。以下即结晶，故结晶速度受冷却速率的控制。模温影响制品的结晶度和结晶形态。模温影响制品的结晶度和结晶形态。模温高，冷却速度小，结晶速率大，有利结晶。模温高，冷却速度小，结晶速率大，有利结晶。中等模温，冷却速率适中，分子的结晶和取向也适中。中等模温，

15、冷却速率适中，分子的结晶和取向也适中。模温低，冷却速度大，不利于结晶，制品结晶度下降。模温低，冷却速度大，不利于结晶，制品结晶度下降。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择案例：涂料包装用塑料桶质量问题案例：涂料包装用塑料桶质量问题涂料：某国外公司生产涂料：某国外公司生产包装桶：某塑料厂包装桶：某塑料厂生产问题：涂料桶开裂生产问题：涂料桶开裂后果：涂料损失，赔偿数十万后果：涂料损失，赔偿数十万分析问题：广东石油化工学院分析问题：广东石油化工学院二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择问题？问题？二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择问题之一：冷却水管道的

16、排布，直接影响到制品的冷却效果和收问题之一：冷却水管道的排布，直接影响到制品的冷却效果和收缩应力。缩应力。结晶问题结晶问题解决问题：根据冷却水管道的排布，建议将一个进水口和一个出解决问题：根据冷却水管道的排布，建议将一个进水口和一个出水口，改换成四进四出，以提高冷却的均匀性。水口，改换成四进四出，以提高冷却的均匀性。Moldflow软件分析二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择本案例涉及到的知识点：本案例涉及到的知识点： 材料材料：HDPE 色母料色母料 成型方法成型方法：注射成型：注射成型 成型工艺条件成型工艺条件：温度、压力、速度：温度、压力、速度 性能性能：应力开裂：应力开

17、裂 材料结构材料结构：结晶、内应力：结晶、内应力本案例可知：本案例可知： 同样的原料、同样的注射机，制品的性能相差很大。实际同样的原料、同样的注射机，制品的性能相差很大。实际上影响制品性能的因素很多，即注射成型不仅仅是简单的工艺上影响制品性能的因素很多，即注射成型不仅仅是简单的工艺操作（高分子材料的工程特征）。操作（高分子材料的工程特征）。 因此，我们要学习注射机的结构、注射原理、注射工艺、因此，我们要学习注射机的结构、注射原理、注射工艺、 注射工艺条件及影响因素等。注射工艺条件及影响因素等。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择2）无定形塑料无定形塑料 无定形塑料注射充模后无相

18、转变，故模温高低主要无定形塑料注射充模后无相转变，故模温高低主要影响冷却时间长短，较低的模温，冷却快，生产效率提高。影响冷却时间长短，较低的模温，冷却快，生产效率提高。但也应考虑物料在模具中的流动性有所区别：但也应考虑物料在模具中的流动性有所区别： 对对熔融粘度较低或中等熔融粘度较低或中等的无定形塑料，如的无定形塑料，如PS等采用较低的等采用较低的模温。模温。 对对熔融粘度较高熔融粘度较高的无定形塑料，如聚苯醚的无定形塑料，如聚苯醚(PPO)、聚碳酸、聚碳酸酯酯(PC)、聚砜、聚砜(PSF)应采用较高的模温。应采用较高的模温。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择另外要考虑的问题

19、：另外要考虑的问题： 冷却时间冷却时间：要使制件的温度冷到模温，所需时间很长。所以制：要使制件的温度冷到模温，所需时间很长。所以制品温度稍高于模温即可脱模，以提高生产效率。品温度稍高于模温即可脱模，以提高生产效率。 避免过早凝封避免过早凝封：模温越低，塑料的凝封时间和冷却速度加快，：模温越低，塑料的凝封时间和冷却速度加快，有利于提高生产效率，但过低的模温使浇口过早凝封，会发生有利于提高生产效率，但过低的模温使浇口过早凝封，会发生缺料和充模不完全。缺料和充模不完全。 应考虑模温对结晶、取向、内应力和物理机械性能的影响。应考虑模温对结晶、取向、内应力和物理机械性能的影响。二、注射成型工艺条件的选择

20、二、注射成型工艺条件的选择 注射压力是柱塞或螺杆推动塑料熔体向料筒前端流动并使注射压力是柱塞或螺杆推动塑料熔体向料筒前端流动并使熔体充满模腔所施加的压力，是塑料充模和成型的重要因素。熔体充满模腔所施加的压力，是塑料充模和成型的重要因素。注射压力的作用：注射压力的作用： 推动熔体前进；推动熔体前进； 克服浇注系统的阻力，使熔体充模；克服浇注系统的阻力，使熔体充模； 保压，补缩。保压，补缩。注射压力注射压力充模速度充模速度，充模顺利，制品密度，充模顺利，制品密度，性能，性能，但内应力，但内应力。2、压力和速度压力和速度二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择压力的选择：压力的选择：n

21、尺寸大，形状复杂，薄壁制品，模具流动阻力大尺寸大，形状复杂，薄壁制品，模具流动阻力大 高压；高压；n Tg 高，熔体粘度高高，熔体粘度高 高压；高压；n 料温较低料温较低 高压。高压。注：用高压，应作退火处理，以消除残余应力。注：用高压，应作退火处理，以消除残余应力。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择注射压力与料温是相互制约的，料温高时，注射压力减小。注射压力与料温是相互制约的，料温高时，注射压力减小。 以料温和注射压力以料温和注射压力为坐标，绘制的成型为坐标，绘制的成型面积图能正确反映注面积图能正确反映注射成型的适宜条件。射成型的适宜条件。二、注射成型工艺条件的选择二、注射

22、成型工艺条件的选择注射速度与注射压力是相辅相成的。注射速度与注射压力是相辅相成的。 速度速度，物料受剪切，物料受剪切， T ， ，充模压力，充模压力 ，充模顺利，充模顺利，生产周期缩短。生产周期缩短。 但速度但速度，料流为湍流，严重时引起喷射作用，卷入空气，料流为湍流，严重时引起喷射作用，卷入空气，制品产生内应力。制品产生内应力。 所以速度不宜太快，宜以层流状态，顺利将模腔内的空气排出。所以速度不宜太快，宜以层流状态，顺利将模腔内的空气排出。3、注射、注射速度速度二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择注射压力和注射速度的总体选择：注射压力和注射速度的总体选择： 熔体熔体 高，高，

23、Tg 高，用高速，同时选用高模温、高料温。高，用高速，同时选用高模温、高料温。 为避免湍流，又要缩短生产周期，多用中速注射。为避免湍流，又要缩短生产周期，多用中速注射。 对形状复杂、浇口尺寸小、流程长、薄壁制品，宜用高速和高对形状复杂、浇口尺寸小、流程长、薄壁制品，宜用高速和高压。压。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择 笔记本电脑壳成型压力分布模拟图笔记本电脑壳成型压力分布模拟图不合适的注射压力可能造成制品成型不足。不合适的注射压力可能造成制品成型不足。二、注射成型工艺条件的选择二、注射成型工艺条件的选择4、时间（成型周期）、时间（成型周期）完成一次注射成型所需的全部时间称为注射成型周期完成一次注射成型所需的全部时间称为注射成型周期柱塞或螺杆前进时间（充模）柱塞或螺杆前进时间（充模）柱塞或螺杆停留时间（保压）柱塞或螺杆停留时间（保压）保压之后，制品在模内冷却时间（包括保压之后，制品在模内冷却时间（包括加料，柱塞、螺杆后退时间）加料，柱塞、螺杆后退时间）注射时间注射时间冷却时间冷却时间