注塑车间培训教材

1、部品制造课成形技术教育-成形技术基础,注塑加工行业的概述,注塑成型加工的流程,注塑原理,所谓热注塑性树脂的注塑,是指将树脂加热熔融后,在一定的压力和速度下使其注入模具内,经冷却定形而得到具有所要求形状/尺寸的成形品的过程.其原理和糖果的成型或金属的铸造没什么不同,但热塑性树脂在成型中,仅仅是把其熔融并使之自然地流入到模具中固化,是不可能制成完好的制品的.这是因为树脂的熔融粘度极高,靠其自然流入到模具中赋予形状是不可能的.,为了使熔融的树脂能充分地流入到模具型腔的各个角落,而获得具有复杂的形状,且其表面上没有缩痕、内部没有空的制品,必须在成型时对溶融树脂加上很高的压力才行.注塑是在料筒中加热树脂

2、使之熔融,对熔融树脂加高压并使之注射到模具中,在模具中使之冷却、固化而成为制品的几个过程组成. 在图a所表示的注塑过程中,树脂将发生种种的变化,首先树脂在料筒中被加热和压缩、然后加脱去夹带的空气边熔融,熔融后的树脂经计量并用高压将其注射入模具中.注射时溶融树脂将急剧地从压缩状态变为膨胀状态,并高速地向模具中流动,在流动中树脂的大分子将随着流动方向取向.树脂进入模具经冷却固化后,将伴随着结晶化过程而产生收缩,因制品在形成过程中受到了较大的注射压力和急速的冷却,所以在大多数的情况下其内部将有内应力的发生.,注塑工艺说明,下面介绍树脂在软化、熔融、流动、赋形及固化等阶段中的物理变化情况.,软化和熔融

3、,注塑机的料筒及螺杆结构,因料筒外部设有圆形加热器,在螺杆的转动下,树脂一边前进一边熔融,最后经喷嘴被注射到模具内.在这个过程中树脂将发生如下变化： 首先树脂从送料段（）进入压缩段（）时,因螺杆槽体积的变小而被压缩并发生脱气,在进入计量段（）前,树脂温度已达到溶融温度而成为熔融体.为了保证制品的质量,树脂就须充分脱气后再熔融,否则树脂如果在进入压缩段就已经溶融的话,其脱气效果将受到很大的影响.,H1,H2,软化和熔融2,在计量段（）也称混炼段,由于螺杆槽深更小，树脂将在螺杆旋转过程中受到较强的剪切力的混炼，因而熔融变得更加完全 下列三个有关螺杆的数值,将完全支配树脂脱气和熔融的程度 （）螺杆的

4、有效长度和直径比（长径比）：/ （）螺杆的压缩比：/（一般为） （）螺杆的压缩部分相对长度比：/ 这三个值越大,材料的熔融也就越完全;螺杆旋转时熔融的树脂将被输送至螺杆的前端,与此同时树脂产生的反压力又将使螺杆后退至某一个位置而完成计量过程,然后螺杆将在机械力的作用下前进,使用权其前端的熔融树脂注射到模具中去.在树脂被射入模具前的瞬间内,其熔体将受到急剧的压缩(称之为绝热压缩),有时熔体会因此而发生结晶,使喷嘴口变窄(结晶化较完全,由于其熔点上升而发生固化).,流动,熔体在高压高速下被注射入模具时，往往会发生两种现象：一上在料筒中处于受压熔融树脂会因突然的减压而膨胀，这种急剧地膨胀（称之为绝热

5、膨胀）将引起熔融树脂本身的温度下降（其原理和冷冻机的绝热膨胀相同）。有实例表明，聚碳酸酯的这种温度降可达,聚甲醛树脂的温度可达。熔融树脂进入模具并接触到接触到冷壁面时，也将产生急剧的温度下降；二是熔融树脂的大分子将顺着其流动方向发生取向，图是描述这种现象的模式图。,流动,从图c中可知,熔体在模腔的壁面附近流动极慢,而在模腔的中心部分流动较快,树脂的分子在流动较快的区域中被拉伸和取向。树脂在这样的状态下经冷却固化成为制品后，由于和流动的平行方向及垂直方向产生的收缩率之差，往往会造成制品的变形和翘曲。,赋形和固化,熔融树脂在注射时，经喷嘴进入模具中被赋予形状，并经冷却和固化而成为制品。但熔融树脂被

6、充填到模具中的时间实际上只有数秒钟，要想观察其充填过程是非常困难的。 美国人斯迪文森彩计算机模拟的方法，描绘了有两个浇口的热流道模具成型聚丙烯汽车门时的充填过程，并以此计算出注射时间（即充填时间）、熔接线及所需锁模力等，图是其模拟所得的模型。,赋形和固化2,从上图中熔体的流动充填状态看，和我们想象的相差不是很大，可能是较正确地反映了汽车门的实际充填过程。 对注射过程的流动模拟已经有了很多种方法（如：FAN法、CAIM模拟系统、Mold Flow模拟系统等等。）现在，人们往往采用这些模拟手段来预测熔融树脂在模具中的充填过程，以期进行更合理的模具设计，选择浇口位置/形式。 熔融树脂被赋予形后就进入

7、了固化过程，在固化过程中发生的主要现象是收缩，固化时因冷却引起的收缩和因结晶化而引起的收缩将同時进行。 图e表示三种不同结晶性的聚乙烯在温度下降时的收缩情况。,赋形和固化3,材料在固化过程中其结晶性将对体积收缩产生较大的影响。在表f中给出了各种结晶性和非结晶性聚合物的成型收缩率，对非结晶性聚合物而言，其收缩率均在百分之零点几的范围，相比之下结晶性了聚合物的收缩率都较大，一般达百分之一以上。表中所示聚酰胺树脂（打号者）的下限值，如0.5%，是指在固化中采用急冷的方法将其结晶度控制在最小限度时所取的数值. 聚合物在固化过程中如果冷却不均,成型品中会因收缩的时间差而造成残留应力的蓄集.特别是对收缩率

8、较大的结晶聚合物,这一点必须引起注意.在某些情况下,采用教慢的冷却速度以减少收缩中的时间差,也是一种改善和减少制品残留应力的方法.,赋形和固化4,塑胶材料的成型收缩率,注塑加工前的准备工作,注射成型的最终目的是更精密、更快、更便宜地生产出质量更好的制品,通过努力能实现这些目标,是我们从事注塑成型作者的最大欣慰. 塑件的成型 取决于四大要素,即:树脂原料、模具、成型条件及注塑机.因此,从事注塑成型技术工作的人员必须精通上述各方面的知识,这样在出现次品时,能及时、正确地分析出原因,快速解决问题,减少损失.换句话说,在初期阶段能正确地判断出产生次品的原因,研究上述四种因素中哪一种因素都是十分重要的.

9、,注塑加工前的准备工作2,一 了解所用树脂的性能 必须充分熟悉成型所用树脂的成型特性,特别是事前应对成型温度的范围(热稳定性)、熔融指数及成型性进行调查.此外,有的树脂事先必须进行干燥,因而需要做事前准备工作. 了解每种成型树脂的热稳定性、熔融指数及成型性等特性差异: 1、热稳定性 热稳定性较好的树脂-聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等 热稳定性差的树脂-硬聚氯乙烯(HPVC)、软聚氯乙烯(SPVC)和聚甲醛(POM)、防火塑料等. 2、熔融指数(FMI) 熔融指数较低的树脂-HPVC、聚碳酸酯、PMMA等 熔融指数较高的树脂-聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等,各种塑料在不同成型条件下的合适壁厚,三.

10、塑料的含水量与干燥温度,a)干燥程度很差.树脂中水分多,熔融粘度急剧下降,熔体迅速淌出,喷嘴在劈啪响中不断喷出泡沫状、云球白烟或气体,制件的塑件无使用价值. b)干燥程度稍差.喷嘴中缓慢注出的细条浑浊不清,表面不光亮,内部夹有少量小气泡,注塑的制件在浇口附近或其他部位表面粗糙失光,抗冲击强度较低. c)干燥程度好.从喷嘴缓慢注出的细条晶莹透亮,光洁无泡,注塑的制件具有优良的性能.,常用塑料的注塑条件一览表（仅供参考）,4、成型性,成形性优良的树脂-聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、AS、HIPS、ABS等 成形性低劣的树脂-HPVC、聚酰胺、聚碳酸酯、PMMA等 一般熔融指数高的塑料热稳定性和成型性都

11、好,但聚甲醛尽管熔融指数较高,但其热稳定性及成型性却较差.因为其熔融所需温度范围窄,过高则树脂分解,过低则流动性急剧变差;其它对温度反映灵敏的树脂还有PVC,对其进行成型时必须慎重,料温过高极易分解并会放出氯化氢气体(毒性大),有危害.,二、 熟悉模具的结构特点,成型之前，需熟悉模具的构造，分清是一个分型面还是两个分型面，以及是滑动模芯（行位）还是螺纹旋脱结构，因为这些因素决定了有许多不同的动作顺序。此外，浇口位置/形式/大小、每模件数、流道形状等情况，亦需了解清楚。 为提高成型品的质量，缩短周期，需重视模具冷却水道及模具温度的调整。应在充分确认冷却水道的基础上，按照能得到良好冷却效率的方式，

12、配置管理一般的模具温度范围如上表所示。 调机者应对所使用的注塑机的构造、功能及优缺点有充分了解，不熟悉机器特性及使用方法，是难以制做出优良的产品的。,三、熟悉注塑机的性能及检查,调机者应对所使用的注塑机的构造、功能及优缺点有充分了解，不熟悉机器特性及使用方法，是难以制做出优良的产品的。,三、熟悉注塑机的性能及检查2,四、选定与所用模具相适应的注塑机型,假设成型品的重量（包括主流道、分流道）为G克；成型品的投影面积（包括主流道、分流道）为Acm2 1、选择合适的注塑机容量 若注塑机料筒的理论注射容积为V(cm3) 则注射量为：GV树脂的比重注射效率(注射效率因树脂不同，多少有些差异，约为0.8,

13、四、选定与所用模具相适应的注塑机型2,如下图所示，适当的注塑容量是根据1次注塑重量所相对的成型机容量的关系计算的。必须选择能满足下图斜线部分容量的成型机。下图是根据过去的成型实际以验部结的内容。一般最好以注塑容量的7080%的注塑重量进行成型。,选择合适的锁模力,选择合适的喷嘴和螺杆,选择合适的注射压力和注射速度,根据成型品形状、浇口/流道形状、所用树脂及成型品的质量,来估算所需压力及注射速度,选定料筒.,注塑成型工艺参数,所谓的注塑成型工艺参数,是指和温度、速度、位置、压力及时间有关系的参数.实际成形中应综合考虑,要在能保证制品的质量(如:外观、尺寸精度、机械强度等)和成形作业率(如:成型周

14、期)的基础上来合理决定. 一、注射压力 1、注射过程中的压力分布 注射压力是为了克服熔体在流动过程中的阻力,流动过程中存在的阻力需要注塑机的压力来抵销,给予熔体一定的充填速度及对熔体进行压实、补缩,以保证充填过程顺利进行.,注塑成型工艺参数2,如图一可以看出,在注塑过程中,注塑机喷嘴处的压力最高,以克服熔体全程中的流动阻力;其后,注射压力随着流动长度往熔体最前端逐步降低,如果模腔内部排气良好,则熔体前端最后的压力就是大气压.,注塑成型工艺参数3,如图二所示,随着流动长度的增加,沿途需要克服的阻力也增加,注射压力也随着增大.为了维持恒定的压力梯度以保证熔料充填速度的均一,必须随着流动长度的变化而

15、相应地增加注塑压力,因而必须相应增加熔体入口处的压力,以维持需要的注塑流动速度.,影响注射压力的因素,影响熔体注射压力的因素很多，主要有三类：A类是材料因素，如塑料的类型、粘度等；B类是结构性因素，如浇注系统的类型、数目和位置、模腔形状以及制品的厚度等；C类是成型的工艺要素。,注塑压力与制品/模具和工艺的关系,注塑压力与制品/模具和工艺的关系2,模腔所需的注射压力与注塑流道系统（主流道、分流道、浇口）、材料的粘度、制品的厚度、熔体的流动长度以及流动速率有关，下图中显示注射压力随着上述参数变化的趋势。,注塑压力与制品/模具和工艺的关系3,注射压力与熔体粘度成正比,和熔体的流动长度成正比,即熔体在

16、模具型腔中的流动长度越长,则注射压力越大;和浇口或截面积成反比;与熔体的流动速度成正比. 注射压力与浇口位置和数目的关系 流动长度越长,熔体在流动过程中损失的压力也越大,熔体到达制品的末端需要的压力也越高,流动长度越短越好. 对于给定的制品,要想缩短熔体的流动长度,唯一的办法就是增加浇口数量,或者调整浇口的位置,使其流动心可能短的距离来完成充填.,注塑压力与制品/模具和工艺的关系5,、注射压力与制品厚度的关系 制品厚度明显地影响所需的注射压力。成品的厚度越小，则熔体在流动时越容易 冷却，流动也受到限制，因此熔体填充所需的压力越高；对于一定的塑材料，在许 可的注射压力下，具有特定的许可流长比（流

17、动长度/制品的最小厚度），一般为： L3040,体的流动长度越长,则制品的厚度必须越大. 5、注射压力与材料的关系 不同的材料显示的流动行为不同,所需注射压力亦不同,熔体粘度是流动性质中 影响注射压力最显著的.材料选择是根据制品的使用要求而定的,确定材料种类、 制品的形状和结构后,就只能通过调整浇口数量和位置来降低成型压力,或者通过 提高熔体的温度来降低熔体粘度,进而达到降低成型压力的目的.当调整它们不能 满足压力要求时,根据要求,可以更换材料,或者修改制品的结构以满足压力要求.,注塑压力与制品/模具和工艺的关系6,6、注射压力与注射时间的关系,一般而言,填充时间愈短,熔体的容积流动速率愈高,

18、所需的注射压力也愈高.对于一个固定的模腔容积而言,填充时间与容积流动速率成反比,但是高速填充产生的摩擦热会使材料温度升高;塑料熔化的高温和高剪切率(由于高流动速率)引起的摩擦热会效应会使得熔体粘度降低,从而弥补了压力需求。 另一方面充填时间也同时取决于模壁的冷却效果，如果充填时间较长，则熔体在冷却过程中将产生较厚的凝固（固化）层，从而使流动管道较窄，因此需要较高的注射压力。 定性的分析表明，填充时间与注射压力之间的关系呈现一U形曲线，如下图所示，最佳填充时间位于曲线中注射压力的最低点，即为：如果用较小的注射时间填充充满模腔，就必须要有很高的注射速度，因此也就必须要有较高的压力；当注射时间很长时

19、，熔料温度下降，粘度增加，从而增加了填充难度，因此也需要很大的注射压力。只有在曲线的中间位置出现了一个最低点，此时的注射时间恰好对应于注射压力最低的区域。,注射压力与注射时间的关系2,7、注射压力与熔体及模壁温度的关系,熔体及模具温度不仅对成型过程有影响，而且对制品的最终成型结果亦有直接影响。熔体及模具温度影响注射压力、制品的表面质量、成品的收缩变形、成型周期等等，例如，升高熔体及模具温度将降低熔体的粘度，进而降低成型时所需的注射压力。经验分析表明，在特定材料的成型温度范围内，熔体温度每增加。温度升高时，塑料的粘度会下降，从而使得注射压力降低。但是升高温度只对分子链较柔软的“温敏性”塑料有比较

20、大的影响，例如PC等；对于分子链较刚性的“剪敏性”塑料影响却较小，例如PP等。过分地升高料筒温度则会使塑料降解，影响制品的表面质量和强度。根据经验，料筒温度每升高，注射压力往往会下降MPa左右；另外料筒温度过高使得塑料粘度下降很大，导致飞边的出现和收缩痕迹加重，因此在注塑过程中要合理得把握好这个参数.,注射压力与注射时间的关系,8、注射压力与注射速度的关系,降低注射压力是使用可变化的注射速度分布的唯一好处。最佳的注射速度分布使熔体以较缓慢的流动速率通过浇口区域，以避免喷射流和过高的剪应力，然后增加流动速率使熔体填充大部分的模穴。在熔体完全填满模穴之前，注塑速度会再度降低，以避免压力突增及因超过

21、锁模力，使模具被撑开而造成溢料现象。 注射压力一般分为两个阶段，第一阶段是把熔融物料高速的注射入模具中的阶段，此时的压力称为一次注射压力，这就是通常所称的注射压力。第二阶段是材料充满模具后所加的压力，称为二次注射压力或保压压力。因熔融物料在流动时的抵抗与其熔融特性、制品开头及模具构造有关。所以（1）次注射压力要根据具体要求来设定，依据一般为80-120MPa(800-1200kgf/cm2) 对熔体粘度特别高的材料或对尺寸精度要求特别高的制品,可采用150-200MPa较高范围的注射压力.(1)次注射压力过低,会引起充填不足的情况,而较高的(1)次注射压力可使制品的密度增大、收缩率减小;但过高

22、的话,则会使制品产生毛边或发生较大的残留应力,有时还会使制品因脱模困难而影响工效.因此,在试制塑件时应从低压开始并逐渐提高,以确定合适的(1)次注射压力.,8、注射压力与注射速度的关系2,此外,注射压力的可调范围和注塑机的机型有关,也应引起注意.例如,成型各种家用小商品时,为了增加注射量一般倾向于使用较大螺杆直径的注塑机,即使是同一厂家同一机型的注塑机,如果螺杆直径不同的话,其最大注射压力也会发生变化,其最大注射压力能否满足要求应该进行确认. 二、保压 在注射过程将近结束时,注射压力切换为保压压力后,就会进入保压阶段.保压过程中注塑机由喷嘴向型腔补料,以填充由于制件收缩而空出的容积;如果型腔充

23、满后不进行保压,制件大约会收缩25%左右,特别是筋处由于收缩过大而形成收缩痕迹.保压压力一般为充填最大压力的85%左右,当然要根据实际情况来确定.,8、注射压力与注射速度的关系3,8、注射压力与注射速度的关系4,保压压力控制对于减小飞边和防止胶件粘模有着非常重要的意义,良好的保压压力控制方式有助于减小制品收缩,提高制品的外观质量.保压压力一般为注射压力的75%-85%,采用如下的保压压力控制曲线有助于减小注射压力和锁模力,保持良好的制品质量。 下图1表示注塑开始；3表示填充过程中发生了保压切换位置；4代表型腔已经充满，填充过程进入补塑阶段，后填充阶段包含保压和冷却两个过程。,8、注射压力与注射

24、速度的关系5,8、注射压力与注射速度的关系6,. 保压时间过长或过短都对成型不利.过长会使得保压不均匀,塑件内部应力增大,塑件容易变形,严重时会发生应力开裂;过短则保压不充分,制作体积收缩严重,表面质量差. 保压曲线分为两部分,一部分是恒定压力的保压,大约需要2-3s,称为恒定保压曲线;另一部分是保压压力逐步减小释放,大约需要1s,称为延迟保压曲线,延迟保压曲线对于成型制件的影响非常明显.如果恒定保压曲线变长,制件体积收缩会减小,反之则增大;如果延迟保压曲线斜率变大,延迟保压时间变短,制件体积收缩会变大,反之则变小;如果延迟保压曲线分段且延长,制件体积收缩变小,反之则变大.,8、注射压力与注射

25、速度的关系7,8、注射压力与注射速度的关系8,注塑填充过程中,当型腔快要充满时,螺杆的运动从流动速率控制转换到压力控制,这个转化点称为保压切换控制点.保压切换对于成型工艺的控制很重要,保压切换点以前熔料前进的速度和压力很大,保压切换后,螺杆向前挤压推动熔料前进的压力较小.如果不进行保压切换,当型腔充满时压力会很大,造成注射压力陡增,所需锁模力也会变大,甚至会出现飞边等一系列的缺陷.保压切换的选择应该适当,过早或过迟的保压切换都对成型不利.过早地进行保压切换会使充模压力降低,充模困难,甚至出现注不满的现象.过迟的保压切换将导致注射压力增大,甚至于出现飞边.保压切换方式有位置、速度、压力、时间等.

26、例如,当注射压力达到一定值时即进行保压切换;如果按照位置进行切换;如果按照位置进行切换,一般选择型腔填充到95%(注塑体积)时进行切换. 注塑机中的保压切换一般都是按照注塑位置进行的,也就是说当螺杆进行到某一位置即发生保压切换,保压切换的位置、时间和压力如下图所示.,8、注射压力与注射速度的关系9,8、注射压力与注射速度的关系10,获得最佳注塑质量的关键是在恰当的时刻从熔体注射阶段切换到保压阶段.如果切换过早,模腔在保压阶段中被填充(产生内部应力),切换过迟,注射过度.确定模腔注满时刻的方法,没考虑保持压力,而是基于下列参数: 时间 液压压力 螺杆位置 模腔压力,8、注射压力与注射速度的关系1

27、1,相比之下,在恒定的保持压力水平切换,是控制注塑的最佳方式. 保压压力是在物料充满模腔时至冷却固化作用于物料上的压力,在保压压力作用下的整个时间,称为保压时间.找出最小保压时间的最省时最便捷的方法是设定一较长的保压时间,再逐渐降低保压时间,直到凹陷产生.保压所起的作用是,在防止毛边的发生和过度充填的基础上,把伴随着冷却固化中因收缩引起的体积减小的部分,从喷嘴用熔融物料进行不断地补充,以防止制品因收缩而产生缩痕. 从保压所起的作用上，其压力设定往往比（1）次注射压力低，但保压必须保持到模腔中的物料完全固化，即各流道中的物料也发生固化时为止。,保压力曲线分析如下: 过程优化 1、没有出现错误 可

28、以期望得到高质量的零件. 2、模腔压力出现尖峰: V-P切换过迟(过度注射). 3、在压缩前压力下降: V-P切换过早(充填失控,注塑件翘曲) 4、保压阶段中压力下降: 压力保持时间过短.熔体回流.浇口附近出现凹痕. 5、残余压力: 模具刚度不够大,或者是V-P切换太迟.注射阶段模具板而发生变形.熔体凝固后应力没有释放.,三、螺杆背压,1、背压的形成 在塑料熔融、塑化过程中,熔料不断移向料筒前端(计量室内),且越来越多,逐渐形成一个压力,推动螺杆向后退.为了阻止螺杆后退过快,确保熔料均匀压实,需要给螺杆提供一个反方向的压力,这个反方向阻止螺杆后退的压力称为背压. 背压亦称塑化压力,它的控制是通

29、过调节注射油缸之回油节流阀实现的.预塑化螺杆注射油缸后部都设有背压阀,调节螺杆旋转后退时注射油缸泄油的速度,使油缸保持一定的压力(如下图所示);全电动机的螺杆后移速度(阻力)是由AC伺服阀控制的.,2、适当调校背压的好处 (1)能将泡筒内的熔料压实,增加密度,提高射胶量、制品重量和尺寸的稳定性. (2)可将熔料内的气体”挤出”,减少制品表面的气花、内部气泡、提高光泽均匀性 (3)减慢螺杆后退速度,使炮筒内的熔料充分塑化,增加色粉、色母与熔料的混合均匀度,避免制品出现混色现象. (4)适当提升背压,可改善制品表面的缩水和产品周边的走胶情况. (5)能提升熔料的温度,使熔料塑化质量提高,改善熔料充

30、模时的流动性,制品表面无冷胶纹.,3、背压太低时,易出现下列问题 (1)背压太低时,螺杆后退过快,注入炮筒前端的熔料密度小(较松散),夹入空气多. (2)会导致塑化质量差、射胶量不稳定,产品重量、制品尺寸变化大. (3)制品表面会出现缩水、气花冷料纹、光泽不匀等不良现象. (4)产品内部易出现气泡,产品周边及骨位易走不满胶. 4、过高的背压,易出现下列问题 (1)炮筒前端的熔料压力太高、料温高、粘度下降,熔料在螺杆槽是的逆流和料筒与螺杆间隙流量增大,会降低塑化效率(单位时间内塑化的料量)。 （）对于热稳定性差的塑料(如:PVC、POM等)或着色剂,因熔料的温度升高且在料筒中受热时间增长而造成热

31、分解,或着色剂变色程度增大,制品表面颜色/光泽变差. (3)背压过高,螺杆后退慢,预塑回料时间长,会增加周期时间,导致生产效率下降 (4)背压高,熔料压力高,射胶后喷嘴容易发生熔胶流涎现象,下次射胶时,水口流产内的冷料会堵塞水口或制品中出现冷料斑. (5)在啤塑过程中,常会因背压过大,喷嘴出现漏胶现象,浪费原料并导致射嘴附近的发热圈 (6)预塑机构和螺杆筒磨损增大.,5、背压的调校 螺杆背压可以提高材料的熔融效果和混炼效果,同时也可以保证使熔融物料在螺杆前部的完全充满,以提高注射计量的准确性.但螺杆背压过高,将引起物料处理能力下降,还将使物料因摩擦热增加而引起温度上升.反之,螺杆背压过低,会引

32、起注射量的计量不准. 背压的调校应视原料的性能、干燥情况、产品结构及质量状况而定,背压一般调校在3-15kg/cm2.当产品表面有少许气花、混色、缩水及产品尺寸重量变化大时,可适当增加背压.当射嘴出现漏胶、流涎、熔料过热分解产品变色及回料太慢时可考虑适当减低背压. 背压是注塑成型工艺中控制熔料质量及产品质量的重要参数之一,合适的背压对于提高产品质量有着重要的作用,不可忽视!,四、锁模力,锁模力是为了抵抗熔融物料的注射压力而设定的,其大小根据注射压力等具体情况决定.但实际上,熔融物料从注塑机的料筒喷嘴射出后,要经过模具的主流道、分流道、浇口进入模腔,途中的压力损失是很大的.图a为表示注射压力在料

33、筒至进入模具的整个过程中变化情况,从图中压力变化可知,到达模腔的末端时其压力将下降到仅相当于初始注射压力的若干分之一.,因此,可以认为一般在注塑成型中模腔内的平均压力为35-50MPa左右.具体地对某一制品进行锁模力预测时,只要按以下公式把包括流道和浇口在内的这个计算值的话,模具就不会发生涨模现象. 锁模力FAP103公式 F-锁模力 A-总投影面积(cm2) P-模腔内的平均压力(35-50MPa) 对针点式浇口的模具进行总投影面积计算时可以不包括流道和浇口,对于使用聚碳酸酯树脂聚甲醛树脂等工程塑料的制品,且要求精密度较高时,可采用100MPa作为模腔内平均压力进行计算.,五、料筒温度,熔料

34、温度是影响注射压力的重要因素,注塑机料筒有5-6个加热段,每种原料都有其合适的加工温度,详细的加工温度可以参阅供应商提供的数据.,熔料温度必须控制在一定的范围内,温度太低,熔料塑化不良影响成型件的质量,增加工艺难度;温度太高,原料容易分解.在实际的注塑成型过程中,熔料温度往往比料筒温度高,高出的数值与注塑速率和材料的性能有关,最高可达30.这是由于熔料通过浇口时受到剪切而产生很高的热量造成的.,对材料进行成型时,理论上应调节和控制物料本身的温度,在实际上这样做是很困难的,一般都采用调节和控制料筒温度的方法来进行. 为了了解物料的实际温度,只能采用对空注射的方法,将熔融物料射出后在喷嘴 处用温度

35、直接测量,但物料因在螺杆旋转混炼时产生摩擦热或因螺标背压产生压缩热,其测量所得的温度通常要高于料筒所设定的温度.这也和热量的调整方式有关,如加热时因使用加热器使用权温度上升是很容易的,但冷却时因大多数注塑机靠自然放热使温度下降就不那么容易了.为此,有些机种采用在料筒外部送风的方式,对料筒进行强制冷却.,对料筒进行温度设定时,一般是使之保持一定的温度梯度,即从后部至前部的喷嘴应设定使其温度逐步增高.在料斗下的送料段设定的温度,主要是对物料进行预备加热;压缩段的前半部的温度设定要稍微低于材料的熔点;而压缩段后半部及计量段的温度应高于材料的熔点. 关于注射温度即喷嘴附近的温度调整的大体原则,主要是根

36、据树脂的基本情况来考虑.如具有活性原子团的聚合物(多为缩合物)的最佳期注射温度般离熔点较近,寻找和考察其最佳温度时,每次进行2-3范围的小幅度调节即可.而对于不具有活性原子团的聚合物,其最佳注射温度比熔点要高得多(50前后),而且考察其最大佳注射温度,要进行5-10范围的较大幅度的调节。,六、模具温度,模具温度是与成型作业效率(成型周期)、产品质量有关的重要条件之一.模具温度越低,模腔内熔料的冷却速度越快,可大大地缩短制品的取出时间,提高成型作业效率.若模具温度过低,则易引起制品外观不良,如产生流痕、熔接痕或缩痕等. 为了保证制品的质量,对模具温度的设定也存在着最佳温度,如制造对外观要求较高的

37、ABS盒状制品时,可将模腔中制品的外表面侧(即固定模板侧)温度设定在50-65,而将内表面侧(动模板侧)的温度设在低于外表面侧10左右,此时得到的制品其表面无缩痕,外观好.又如,模具温度较高的话,制品表面的转达印性较好,特别是成型表面有花纹等制品时,就注意适当地提高模具温度.,对结晶性树脂其结晶速度受冷却速度所支配,如果提高模具温度,由于冷却慢,可以使其结晶度变大,有利于提高和改善其制品的尺寸精度和机械物性等.如:尼龙树脂、聚甲树脂、PBT树脂等结晶性树脂,都因这样的理由而需采用较高的模具温度。,七、注射速度,注射速度是指螺杆前进将熔融物料充填到模腔时的速度,一般用单位时间的注射质量(g/s)

38、或螺杆前进的速度(m/s)表示,它和注射压力都是注射条件中的重要项止之一. 随着充模速度的不同可出现不同的弃模效果,下图表示低速和高速充模时料流情况.,低速注射时,料流速度慢,熔料从浇口开始渐向型腔远端流动,料流前呈球形,先进入型腔的熔料先冷却而流却而流速减慢,接近型腔壁的部分冷却成高弹态的薄壳,而远离型腔壁的部分仍为粘流态的热流,继续延伸球状的流端,至完全充满型腔后,冷却壳的厚度加大而变硬.这种慢速充模由于熔料进入型腔进时间长,冷却使得粘度增大,流动阻力也增大,需要用较高注射压力充模. 对不具有活性原子团的非极性聚和物而言(如:PP),剪切应力的增加将引起熔体粘度的下降.这种性质对注塑是非常

39、有利的,因为注射速度可以作为温度和压力以外的第三种手段,能对物料的粘度进行控制和调节.,.,怎样是理想的注射成型速度?在注塑理论中有这一项”将最均匀熔融的塑料,用最短的时间传送至模具内使其在均一状态下固化”.从这理论观点来看一般都希望注塑速度快,但实际成型时受到成型机性能的限制,高速流动产品外观容易产生种种异常,故不能期望流速太高.所以合适的注塑速度应以塑件的表观质量和模具的结构来确定.,八、注射量,注射量为制品和主流道分流道等加在一起时的总质量(g)如果其小于注塑机最大注射量(g)的话,在理论上是可以成型的,但最好是在小于最大注射量的85%条件下使用比较理想.但实际使用的注射量如果太小的话,

40、材料会因在料筒中的滞留时间过长而产生热分解,为避免这种现象实际注射量应该在最大注射量的30%以上,一般注射量最好设定在注塑机最大注射量的30%-85%之间. 通常以注射量表示注塑机的能力,并在习惯上采用盎司(1oxz28.35g)为单位,以聚苯乙烯(相对密度为1.05)的质量为基准来表示,材料相对密度不同的话表示注塑机能力的盎司数也将不同.如以聚苯乙烯表示的注射量为10oz(284g)的注塑机,用聚丙烯(相对密度为0.92)表示的话就变成8.8oz(240g),用聚碳酸酯(1.2)表示的话就变成了11.4oz(324g).,八、注射量2,八、注射量3,由于用以上方法表示注塑机能力时,会因材料的

41、不同而出现不同的注射量值.为此,可采用理论注射量(cm3)表示注塑机的能力,其理论注射量可按上图所示,由螺杆直径D(cm)螺杆行程S(cm)计算出.即注塑机的理论注射量等于最大注射行程的体积.但实际上,由于注射时螺杆的急速前进会有10%左右的深融物料发生漏料,因此有些厂家往往采用对聚乙烯的实测值作为最大注射量发表。 九、射胶位置 射胶位置是注塑工艺中最重要的参数之一，射胶位置一般是根据塑件和水口的总重量来确定的，有时要根据所用的塑料种类、模具结构、产品质量等来合理设定积压段射胶的位置。 大多数塑料制品的注塑成型，均采用三段以上的射胶方式，射胶的位置包括残量位置、射胶的各段位置、熔胶终点位置及倒

42、索（抽胶）位置等。,十、注射时间,注射时间就是施加压力于螺杆的时间,包含塑料的流动、模具充填、保压所需的时间,因此注射时间、注射速度和注射压力都是重要的成型条件,至于寻找正确的注射时间可以用两种方法进行:外观设定方法和重量设定方法. 尽管注射时间很短,对于成型周期的影响也很小,但是注射时间的调整对于浇口流道和型腔的压力控制有着很大作用.合理的注射时间有助于熔体理想填充,而且对于提高制品的表面质量以及减小尺寸公差有着非常重要的意义.注射时间可能通过冷却时间的长短来估计,而冷却时间则可以用以下公式来简单估算:,式中是需要冷却的制品厚度,单位为mm,是塑料的热传导系数. 注射时间要远远低于冷却时间,

43、大约为冷却时间的1/101/15,这个规律可以作为预测塑件全部成型时间的依据.,十一、冷却时间,冷却过程基本是由注塑开始而并不是注塑完成后开始,而冷却时间的长短,是基于固化开模取出,而其固化的适度必须不致产生变形,一般冷却时间占周期时间的70%-80%.,十二、螺杆转速,螺杆转速影响注塑物料在螺村中输送和塑化的热历程和剪切效应,是影响塑化能力、塑化质量和成型周期等因素的重要参数.随螺杆转速的提高,塑化能力提高、熔体温度及熔体温度的均匀性提高,塑化作用有所下降,(一般为50-120rpm) 对热敏性塑料(如:PVC、POM等),也采用低螺杆转速,以防物料分解;对熔体黏度较高的塑料,也就采用你螺杆

44、转速.,十三、防延量(松退、倒索),防延量是指螺杆计量(预塑)到位后,又直线地倒退一段距离,使用权计量室中熔体的空间增大,内压下降,防止熔体从计量室向外流出(通过喷嘴或间隙),这个后退动作称防流延,后退的距离称防延量或防流延行程.防流延还有另外一个目的就是在喷嘴不退回进行预塑时,降低喷嘴流道系统的压力,减少内应力,并在开模时容易抽出主流道.防延量的设置要视塑料的黏度和制品的情况而定,过大的防延量会使计量室中的熔料夹杂气泡,严重影响制品质量,对黏度大的物料可不设防延量(一般为2-3mm). 十四、残料量(缓冲垫) 螺杆注射结束之后,并不希望把螺杆头部的熔料全部注射出去,还希望留存一些,形成一个余

45、料量.这样,一方面可防止螺杆头部和喷嘴接接触发生机械碰撞事故;另一方面可通过此余料垫来控制注射量的重复精度,达到稳定注塑制品质量的目的(余料垫过小,则达不到缓冲的目的,过大会使余料累积过多),一般残料量为5-10mm.,十五、喷嘴温度,喷嘴具有加速熔体流动调整熔体温度和使物料均化的作用.在注塑过程中,喷嘴与模具直接接触,由于喷嘴本身热惯性很小,与较你温度的模具接触后,会使喷嘴温度很快下降,导致熔料在喷嘴处冷凝而堵塞喷嘴孔或模具的浇注系统,而且冷凝料注入模具后也会影响制品的表面质量及性能,所以,喷嘴需要控制温度. 喷嘴温度通常要略低于料筒的最高温度.一方面,这是为了防止熔体产生”流延”现象;另一

46、方面,由于塑料熔体在通过喷嘴时,产生的摩擦热使熔体的实际温度高于喷嘴温度,若喷嘴温度控制过高,还会使塑料发生分解,反而影响制品的质量. 喷嘴温度的设定还与注射成型中的其它工艺参数有关.如:当注射压力较低时,为保证物料的流动,应适当提高喷嘴的温度;反之,则应降低喷嘴温度.在注射成型前,一般要通过”对空注射法”和制品的”直观分析法”来调整成型工艺参数,确定最佳料筒和喷嘴的温度.,模腔压力及变化曲线,模腔压力是能够清楚地表征注塑过程的唯一参数,只有模腔压力曲线能够真实地记录注塑过程中的注射、压缩和压力保持阶段,模腔压力变化是反映注塑件质量的重要特征(如:重量、形状、飞边、凹痕、气孔、收缩及变形等),

47、模腔压力的记录不仅提供了质量检验的依据,而且可准确地监控公差范围. 一、模腔压力的特征 模腔压力曲线上的典型特征点如右图所示.下表中所示的图上每一特征点或每一时间段的压力变化效应.模腔压力曲线反映表明的过程状态具有普遍意义.,二、最大模腔压力 最大模腔压力取决于保持压力的设定值.也会受到注射速度注塑件的几何形状塑料本身的特性及模具和熔体温度的影响.,三、压力的作用时间 压力的突然下降表明压力保持时间过短,熔体从尚示凝固的浇口回流.,四、模腔压力的变化曲线,一般而言,若流动阻力小,压力损耗小,保压较完全,浇口封口时间晚,补偿收缩时间长,模腔压力较高. (1)保压时间的影响 保压时间越短,模腔压力

48、降低越快,最终模腔压力降低(如图4-1所示).,(2)塑料熔体温度的影响 注塑机喷嘴入口入塑料温度越高,浇口越不易封口,补料时间越长,压降越小,因些模腔压力较高(如图4-2所示). (3)模温的影响 模壁温度越高,与塑料的温度差越小,温度梯度越小,冷却速率较慢,塑料熔体传递压力时间较长,压力损失小,因此模腔压力较高.反之,模温越低,模腔压力越小(如图4-3所示).,(4)塑料种类的影响 保压及冷却过程中,结晶性塑料的比体积变化较非晶性塑料大,模腔压力曲线较低(如图4-4所示). (5)流道及浇口长度的影响 一般而言,若流道越长,压降损耗越大,模腔压力越低,浇口长度也是与模腔压力成反比的关系(如

49、图4-5所示).,(6)流道及浇口尺寸的影响 流道尺寸过小造成压力损耗较大,将降低模腔压力 浇口尺寸增加,浇口压力损耗小,使模腔压力较高;但若截面积超过某一临界值,塑料通过浇口发生的粘滞加热效应削弱,料温降低,粘度提高,使压力传递效果变差,反而降低模腔压力(如图4-6所示).,塑料性能与注塑工艺条件的关系,塑料的种类目前有300多种,注塑常用的塑料有近20种,每种塑料的性能都不同,各种塑料的熔点、粘度、结晶度、熔融指数(流动特性)、加工温度、吸水性、收缩率、分解温度热、稳定性及其它物性都不一样. 注塑技术人员在设定注塑工艺条件前需要熟悉所用的塑料成型性能,了解其加工温度、对温度或压力的敏感性、

50、注射压力、背压、干燥条件、模具温度熔融指数(FMI)等方面的知识,才能正确设定相关的注塑工艺条件,仅凭经验调机是不够的,特别是没有使用过的塑料或注塑新材料时更是如此,避免盲目性或设定不合理的注塑工艺条件,导致注塑不良或原料浪费. 有关注塑常用塑料(如:PS、HIPS、AS、BS、ABS、PMMA、PE、PP、PA、POM、PC、EVA、PVC、PPO、PBT、PET、PSF、CAB等)的工艺性能及应用方面知识,将在”塑料性能与应用”的专题讲座中详细介绍(在此不详述). 对于熔融指数(FMI)大、粘度低、流动性好的塑料(如:PA、PP)等,其注射压力及末端注射速度应设定低一些,反之则要设定高一些

51、. 对于热稳定性差的塑料(如:PVC、POM)等,注塑过程中要严格控制熔料温度,螺杆转速不宜过快,残量要少,以免熔料过热分解.,对于结晶性塑料(如:PP、PA、POM、PE等),要想提高其结晶度,就要提高模温,让熔料在冷却过程中充分结晶,以改善其制品的尺寸精度. 对于粘度受温度变化不敏感的塑料(如:PPABS等),要想改善其流动性,降低其粘度,需采用提高剪切速率(如:螺杆转速和注射压力/速度)的条件,才能达到预期的效果. 对于吸湿性大或对水份敏感的塑料(如:PA、PC、ABS、PET等),在成型加工前需进行充分干燥. 下面介绍一些与注塑成型工艺条件有关的塑料特性: A、吸水性 通常的印象是:塑

52、料不吸水,确实塑料的吸水率很小.但是在注塑成型时少量吸附的水受热而气化,造成塑件内的气泡,外观和强度都受到影响或破坏;一些水解性塑料,如PC、PET等吸湿后,在加工成型的高温下,微量水分也会造成塑料的降解,所以加工成型前要按塑料的吸湿情况予以干燥.,塑料注塑时允许的含湿量和干燥的温度一览表,B、热性质 塑料加工过程中受热能软化和熔融,甚至可能产生分解. 如果我们把塑料在温度不断慢慢升高的烘箱内,会有什么变化呢?从外观上可以看到它会经历下面的过程: 硬弹性软化熔化分解变黑 认识下面曲线所表示的三种状态,有助我们正确选用塑料的加工温度和使用范围. 注塑成型温度应取用Tf(粘流温度)以上; 弹性材料

53、成型应取用Tg(玻璃化温度)以上,因太高会失去弹性;,塑料在加工温度下除了受热而软化或熔融外,还会发生以下两种反应: 塑料化学降解反应 降解反应是塑料的大分子链被打断,分子量下降,导致其机械物理性能下降,塑料颜色泛黄. 塑料化学交联反应 交联反应是大分子链之间产生了新的化学链,因而引起分子量增加.在参数改变的情况下,稍为有微小的交联就可能会改善塑件的强度、硬度及耐热性,但大分子链间太多交联链的生成,分子结构为网状,于是塑料就会变成硬而脆,不易再变回熔融的塑胶了,这样就不能再翻用.,C、粘流性,加工塑料的熔融性质不仅影响到加工性能,而且对塑件的性能及再加工性都有很大的影响其熔融的粘度大小是我们选

54、取加工温度参数的依据. 例如PP塑料,粘度小的做拉丝之用,因为塑料丝要从一个0.1-0.3cm的小孔喷出,高的粘度则难以加工;中等粘度多用于注塑制品,它要求流动性好,但强度也要求高;不同的粘度应用于不同的产品,错误配用就会引致难以控制.塑料在熔融时粘度都很高,它的粘度习惯用熔融流动指数(MFI)表示,MFI的测定是在特定的仪器中,在一定的温度和压力条件下以熔融塑料于10分钟内流出的重量来表示(其数值为g/10min),流动性越好MFI越高.每种不同的塑料测试温度和压力均不相同,所以不能互相换算. MFI值与塑料分子量的大小有直接的联系,分子量大MFI值越小.从结构上来说,是分子链越长,枝化越多

55、,流动性越小;反之分子量越小MFI值越高. 分子链的长度除可影响塑料熔融流动外,对施加于塑料熔体上的剪切力也有很大影响.如在注塑时模腔未填满或出现凹痕时,究竟应升高温度以提高塑料的流动还是提高压力/速度以增加塑料的流动性能,这个问题就是所谓的(流变学)中的熔体粘度与剪切速率的关系.,一些常用塑料的流长比和型腔压力,大部分塑料的表现粘度随剪切速率增加而降低,常见于提高注塑机的注射压力后,塑料熔体的流动增加,这是由于大分子链在高速剪切下拉直的原故;少数塑料熔体的表现粘度随剪切速率的增加而增加. 图(1)为各种通用塑料的熔体表现粘度和剪切率的关系,有助于我们选择加工条件,从图中可知PP注塑时提高压力

56、对增加流动性非常有效;而PC料注射压力的提高对流动性基本上没有太大的影响,曲线还是平的.若为使PC充满型腔而提高压力,不仅没有效果反而会增加塑件内的内应力.,模具结构与注塑工艺的关系,注塑工艺条件的确定,除了与塑料的性能、胶的大小/结构/壁厚、产品的质量要求和注塑机的种类有关外,还与注塑模具的结构(如:流道系统的长短/粗细、浇口的形式/大小/位置/数量、模具的冷却效果、冷料穴、模具的排气效果、侧抽芯(行位)结构及模具的光洁度等有很大的关系. 、流道系统 若主流道或分流道的直径较大且长度较短,熔料温度和一段注射压力/注射速度可低一些,冷却时间需长一些;若主流道或分流道过细、过长(如下图),熔料在

57、流道中容易冷却,流动性变差,流动阻力就会变大,则熔料温度/模具温度需高一些,一段注射压力/注射速度需高一些,冷却时间可短一些.,浇口形式,若浇口的尺寸过小或过薄,进入浇口处的熔料容易冷却,封胶时间早,对于易缩水的产品很难通过提高保压时间来补胶,模具温度、熔料温度需高一些保压切换位置迟一点,保压时间可短一些(小浇口保压时间太长没作用). 浇口的位置和浇口的数量直接与熔料在模具内的流动长度有关,决定了塑工艺条件的选定.若浇口数量多,进浇口位置合适,熔料的流程短,且同到达终点,熔料温度、模具温度、注射压力和注射速度就可以低一些,产品的内应力就会小一些,胶件出现的披峰会少得多.,各种浇口位置的塑料流动

58、状况,模具的冷却系统,模具的冷却水道开设得是否合理,直接影响到注塑过程中的冷却效果(快慢及均匀性)和模具温度差的大小.若模具冷却系统开设得科学合理,模具温度则均匀,有利于注塑时间、品质的稳定及注塑工艺条件确定.,模具的排气系统,模具的排气效果与末段注射速度、压力及锁模力的设定有很大的关系,若模具排气不好(困气),末段注射速度、压力及锁模力应设定低一些.,、模具的侧抽芯(行位)结构 注塑模具的侧抽芯(行位)结构、数量、位置的不同与注塑件的脱模及工艺条件亦有关系,有侧抽芯(行位)结构的注塑模具,其开/合模的速度、锁模力、注射压力/速度及动作程序的设定都不同. 、冷料穴 主分流道的冷料穴是存放熔料流

59、动前锋冷料的地方,冷料穴的大小影响到熔料的流动及注塑工艺;若冷料穴过小或没开设冷料穴,熔料温度、模具温度应高一些,注射速度和注射压力要设定大一些,以确保熔料顺利充填到模具内.,7、模具的光度(粗糙度) 流道系统、模具型腔及型芯的光洁度，影响到熔料的流动行程，其光洁度越高，熔料在流道及模具内的流动阻力就越小，注射压力可设定低一些。 8、模具内的空间大小、结构及间隙 注塑模具内的空间大小（即胶件大小）决定熔料注入量的多少，注射量是根据胶件和流道的重量来确定的，空间小的注射量少。若胶件大，熔料流程就长，所需的注射压力也就大些。 注塑模具结构越复杂，注射成型 品的几何形状变化就越大，不同部位对于充模熔体的流动（速度、压力）提出不同的要求，注射速度及压力就要随之改变。熔料在模具