塑料成型工艺学之塑料注射实验指导书

1、热塑性塑料注射成型实验一、实验目的了解注射成型过程和成型工艺条件；掌握注射成型工艺参数的确定以及它们对制品结构形态的影响；掌握注射机模具的结构、正确操作注射机，掌握制作标准测试样条的方法。二、实验内容和要求热塑性塑料具有受热软化和在外力作用下流动的特点，当冷却后又能转变为固态，而塑料的原有性能不发生本质变化，注射成型正是利用塑料的这一特性，是热塑性塑料成型制品的一种重要方法，塑料在注射料筒中经外加热、螺杆对物料和物料之间的摩擦生热使塑料熔化呈流动状后，在螺杆的高压、高速作用推动下，塑料熔体通过喷嘴注入温度较低的封闭模具型腔中，经冷却定型成为所需的制品。注射成型工艺过程注射成型工艺过程包括成型前

2、的准备、注射过程和制件的后处理等。成型前的准备主要有原料的检验、着色、干燥，料筒的清洗，脱模剂的选用等。注射过程主要包括各种工艺条件的确定和调整。塑料熔体的充模和冷却过程。制件的后处理为对成型塑件进行机械加工、抛光、涂饰、退火或调湿处理。注射成型的各个环节对塑件的性能有很大的影响。注射成型工艺条件包括注射成型温度、注射压力、注射速度和时间。要想得到满意的注射制品，涉及的生产因素有注射机的性能、制品的结构设计和模具设计、原材料的选择和注射工艺条件。以上几个因素相互关联，缺一不可。当注射机和原料已确定，模具已安装在注射机上，工艺条件的选择和控制就成为至关重要的因素。直接影响塑料的流动行为，塑料的塑

3、化状态和分解行为，制品的结晶和取向，进一步影响塑料制品的外观和性能，如果塑料成型工艺条件选择不当，不但制品性能下降，甚至不能成型一个完整的制品。温度注射成型要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，后一种温度主要影响塑料熔体在模腔的流动和冷却。料筒温度：主要通过加热圈对料筒加热获得。选择料筒温度时，主要考虑因素有塑料的品种、塑料的加工温度范围、塑料制件的结构、模具浇注系统的结构和注射机的形式等。塑料的加工温度范围在粘流温度Tf（熔点Tm）分解温度Td之间，对于加工温度范围小的塑料，如热敏性塑料等，料筒温度应偏低，并尽量远离Td；加工温度范围大的塑料，料筒温

4、度范围可适当放宽，并可适当高一些；经试模后，料筒温度已确定，则不要随意改动，以免因温度的波动引起制品的性能变化。在复合材料中，由于树脂中有玻璃纤维填充，熔融树脂的粘度比纯树脂粘度大，并且在熔体充模过程中容易发生纤维取向，制品各向异性，为了保证复合材料顺利成型，料筒的温度应比纯树脂的温度控制高一些；同样以填料填充树脂时，也要用同样方法加以处理。料筒温度的高低一般由34个温度控制仪表分段对料筒加以控制，一般靠近料斗一端的温度偏低，往喷嘴方向逐渐升高，使物料在料筒中逐渐熔融塑化。但应注意料筒温度和熔体温度有所差别。喷嘴温度：需单独控制。为防止流涎，及考虑熔体高速高压通过喷嘴时产生一定的磨擦热，喷嘴温

5、度稍低于料筒的最高温度。在进行注射成型之前，采用“对空注射法”观察物料的塑化情况，螺杆对物料进行低压低速的对空注射，注射的料条如粗细均匀、光亮无银丝、无气泡、韧性好，可以认为物料塑化良好；如果在进行低压低速注射时，喷嘴没有熔体流出，一般认为物料没有达到塑化温度；如果在进行低压低速注射时，喷嘴喷出的物料带有白烟及其他挥发性气体，或者伴有噼噼啪啪的声响，可以认为是树脂中存在水份或者是温度过高物料产生分散。再根据实际情况，确定最佳的料筒温度和喷嘴温度。模具温度：熔融的塑料进入模具后，需要在短时间内将其冷却至常温，模具温度的高低、温度的均匀性直接影响熔融物料的冷却历程，对制品冷却速度的快慢以及制件的内

6、存性能和外观质量影响极大。模具温度不但要保证塑料熔体的有效冷却，而且要使模具的各部分温度均匀一致，如果模具的温度发生波动，塑件的收缩率也将发生变化，特别是结晶性塑料，模具的变化对结晶度影响很大，模具温度恒定，也就稳定了成型塑件的尺寸精度，防止塑件变形。塑料品种的不同、制件的复杂性使模具温度的要求呈现多样性，最佳的料筒温度、喷嘴温度、模具温度要通过具体制件进行实验确定。（2）压力注射过程中的压力包括注射压力和塑化压力，它们直接影响塑料的塑化和制品的质量。塑化压力（背压）：螺杆式注射机在塑化物料时，螺杆后退受到一定的阻力（来源于注射油缸），喷嘴的口径较小，塑化的熔融物料不易溢出，螺杆端部物料产生一

7、定的压力，称为塑化压力，或预塑背压。塑化压力影响物料的塑化质量，其具体数值随所用的塑料品种而异，其压力大小可通过注射机的液压系统中注射油缸的回油背压阀来调整，通常控制注射油缸回油处背压阀的油压不超过1.0MPa。注射压力：注射机的注射压力是以螺杆顶部对塑料熔体施加的压力为准的。其作用是克服塑料熔体从料筒向模具型腔流动的阻力，保证熔料充模的速率并将熔料压实，从而影响制品的质量和产量。注射压力受到诸如塑料品种、注射机的类型、制件和模具的结构以及其它工艺条件等因素的影响。射过程中，注射压力与塑料熔体温度实际上是互相制约的，而且与模具温度有密切关系。料温高时，注射压力减少；反之，注射压力加大。（3）时

8、间（成型周期）完成一次注射过程所需的时间称为成型周期，或模塑周期。包括注射时间、保压时间、闭模冷却时间和其它辅助时间。成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率，因此在生产中，应在保证质量的前提下，尽量缩短成型周期的有关时间。在选择塑料的工艺条件时，主要从以下几个方面考虑：塑料的品种，此种塑料的加工温度范围；树脂是否需要干燥，采用什么方式干燥；成型制品的外观，性能及收缩率。三、实验主要仪器设备和材料1、原材料PP等。2、实验设备注射成型机、模具、拉伸试验机、卡尺、秒表。四、实验方法、步骤及结构测试1、注射机开车前的准备工作检查电源电压是否与电器设备的额定电压相符，否则应调整，使两者相同。检查各按钮

9、、电器线路、操作手柄等有无损坏或失灵现象，各开关手柄应在“断”的位置。检查安全门在轨道上滑动是否灵活，开关能否触动限位开关。通水检查各冷却水管接头是否可靠，杜绝渗漏现象。检查料斗有没异物，并对机筒进行预热，达到塑料塑化温度后，恒温30分钟，使各点温度均匀一致。检查喷嘴是否堵塞，并调整喷嘴模具位置。模具用螺栓固定好，进行开合模具的实验。2、注射机开车接通电源，启动电机，油泵开始工作。油泵进行短时间空车运转，待正常后关闭安全门，采用手动闭模，打开压力表，检查压力是否上升。空车时，手动操作机器，空负荷运转，检查安全门运行是否正常。检查并调整时间继电器和限位开关，使其动作灵敏、正常。进行半自动操作试车

10、，空车运转几次。进行自动操作试车，检查是否运转正常。3、注射机的动作程序控制普通螺杆式注射机动作的程序如下：合模注射保压冷却开模顶出制品合模加料方式由注射座是否移动，出现三种加料方式：固定加料、前加料和后加料。操作方式根据实际使用的情况，注射机常用的操作方式有调整、半自动和自动三种。4、注射成型制品在不同熔体温度、模温和注射压力下模制制品。在固定注射压力、模温等其他条件下，改变熔体温度模制制品。在固定熔体温度，模温等其他条件下，改变注射压力模制制品。在固定熔体温度，注射压力等其他条件下，改变模温模制制品。5、测定制品收缩率和物理机械性能。测试样品的收缩率，利用拉伸试验机和硬度计测量其拉伸强度、断裂伸长率和硬度。五、实验报告要求实验报告应包括下列内容实验名称、目的和实验内容；简述实验操作步骤。原材料名称和牌号；实验设备型号、生产厂家。记录实验原始数据，塑料配方和挤出工艺条件。料筒（或熔体温度） ； ； 。喷嘴温度 ；模温 。注射压力 MPa。注射时间 s；保压时间 s；冷却时间 s。螺杆前进速度 mm/s。加料量 g。计算公式及其结果。测量收缩率；测量模腔长度1测量样品在室温放置24小时后的长度2收缩率%=（12）/1×100物理力学性能拉伸强度：拉=P/（b×d）（MPa）