Training-注射成型工艺

1、2020/9/3,1,injection molding process training material,2020/9/3,2,注射成型工艺培训材料,目录 一. 塑胶材料 二. 注射成形参数及其原理 三. 注射成形机的构造 四. 其它,2020/9/3,3,一.塑胶材料培训材料,1.2 可模塑性 1.2.1 流动性 1.2.2 收缩性 1.2.3 结晶性 1.2.4 定向作用 1.2.5 吸湿性 1.2.6 热敏性及水敏性 1.2.7 应力开裂及熔融破裂 1.2.8 热性能及冷却速率,1.1 材料特性 1.1.1塑料分类 1.1.1.1 按物理化学性能分 1.1.1.2 按用途分 1.1.

2、1.3 按成型方法分 1.1.1.4 按半成品和制品分 1.1.2 塑料特性,2020/9/3,4,1.1 材料特性,1.1.1 塑料分类 塑料是指以高聚物(树脂)为主要成分、大多含有添加剂（如增塑剂、填充剂、润滑剂、防紫外线剂以及颜料等）、且在加工过程中能流动成形的一大类高分子材料。通常有以下几种分类方法。 1.1.1.1 按物理化学性能分 a热塑性塑料：在特定的温度范围内能反复加热熔融和冷却硬化的一类材料。如pe、abs、pc 等 b热固性塑料：在热或其他条件作用下能固化成不熔、不熔性物料的一类材料。如dap等。,2020/9/3,5,1.1 材料特性,1.1.1.2 按用途分 a通用材料

3、：一般指产量大、用途广、成型性好和价廉的一类塑料。如pe、pp等 b工程材料：一般指能承受一定的外力作用、且有良好的力学性能和尺寸稳定性、并在高低温下仍能保持优良性能、可作为工程结构件的一类塑料。 c特种塑料：一般指具有特殊功能的材料 1.1.1.3 按成型方法分 a模压塑料 c浇注塑料 b层压塑料 d反应注射模塑料,2020/9/3,6,1.1 材料特性,1.1.1.4 按半成品和制品分 a模塑粉 b增强塑料 c泡沫塑料 d薄膜 1.1.2 塑料特性 通常将塑料的使用性能、加工性能和技术性能统称为塑料特性。塑料技术性能包括：物理性能、热性能、力学性能、电气性能和化学性能。,2020/9/3,

4、7,1.2 可模塑性,是指塑料在温度和压力作用下形变、并模塑成塑料制品的能力 1.2.1 流动性 塑料在一定的温度与压力下填充模腔的能力称为流动性。热塑性塑料流动性的大小，通常可从树脂分子量及其分布、熔体流动指数、表观等一系类参数进行预测。热塑性塑料的流动性可分为三类：流动性好；流动性较好；流动性差此三类。 影响流动性的因素有：温度、压力、模具和塑料品种的影响。,2020/9/3,8,1.2 可模塑性,1.2.2 收缩性 性能为收缩性。成形收缩形式有线尺寸收缩，方向性收 塑件从模腔中取出冷却至室温后，其尺寸发生缩小的这种 缩、后收缩和后处理收缩四种。 影响收缩的因素有：塑料品种的影响、速塑件特

5、性的影 响、模具的影响和成形条件的影响。 1.2.3 结晶性 结晶现象即为塑料由熔融状态到冷缺时,分子由独立运动完全处 于无次序状态变成分子停止自 由运动,按略微固定的位置,并有 一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象. 结晶形塑料的重要标志是：具有熔点、外观不透明。结晶形塑 料须有较多的熔化热量。,2020/9/3,9,1.2 可模塑性,1.2.4 定向作用 影响定向的通则是： 1，随熔体温度、制品厚度、模具温度等的增 加，分子定向程度有减弱的趋势。 2，增加浇口长度、压力和保压时间，分子定向程度随之增加。 3，分子定向程度与浇口位置和形状有密切关系。为减小分子定向程度，浇口应设计在型腔

6、厚度较大的位置。 1.2.5 吸湿性 塑料中因有各种添加剂，使其对水份各有不同的亲密程度，在成形前必须烘干以控制其在充许范围内。,2020/9/3,10,1.2 可模塑性,1.2.6 热敏性及水敏性 热敏性塑料系指某些塑料对热较为敏感,在高温下受热时间较长或进料口截面过小,箭切作用大时,料温增高易发生变色降聚,分解的倾向,具有这种特性的塑料称为热敏性塑料.(如pom等) 有些材料即使含有小量水份,但在高温高压下也会发生降解,这种性能称为水敏性.(如pc等) 1.2.7 应力开裂及熔融破裂 1. 有的塑料对应力敏感,成型时易产生内应力并质脆易裂,塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。增加

7、脱模斜度，调整成型工艺参数。,2020/9/3,11,1.2 可模塑性,2. 在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，溶体表面发生明显横向裂纹称为熔融破裂，有损塑件外观及物性，为此应增大喷嘴，浇道，进料口截面，减少注射速度，提高料温。 1.2.8 热性能及冷却速率 各种塑料有不同比热，热传导率，热变形温度等热性能，热变形温度高的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形等。 各种塑料按其品种特性及塑料形状，要求必须保持适当的冷却速度。,2020/9/3,12,注射成型工艺培训材料,常用热塑料使用性能表: 聚碳酸酯（pc）：突出的冲击强度，较高的弹性模量和尺寸稳定性，无色透明，着色性好，耐热性比

8、尼龙高，电绝缘性较好，耐磨性良好，但自润性差，不耐胺等，用应力开裂倾向，高温易水解，与其他树脂相容性差。 聚苯乙烯（ps）：电绝缘性优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性、化学稳定性良好，机械强度一般，但性脆，易产生应力脆裂，不耐苯、汽油等有机溶剂。 苯乙烯-丙烯晴共聚物（abs）：综合性能较好，冲击韧性、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形材料，表面可镀铬。,2020/9/3,13,注射成型工艺培训材料,常用热塑性塑料加工特性 1.聚苯乙烯（ps） 2.聚碳酸酯（pc） 3.苯乙烯-丙烯晴共聚物（abs） 4.高抗

9、冲击聚苯乙烯（hips）,2020/9/3,14,常用热塑性塑料加工特性,聚苯乙烯（ps） 无定形性，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数 大，易产生应力开裂流动性好，溢边值0.03mm左右 塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件，缺口，尖角，各面应圆滑连接 可用螺杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式 宜用高温料，模温、低注射压力、延长注射时间有利于减低 内应力，防止缩孔，变形，但温高易出银丝，料温低或脱模 剂多则透明度差可采用各种形式进料口，进料口与塑件应圆弧连 接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度宜取2度以上，顶出均匀 以防止脱模不良发生开裂，变形，可用热浇道系统,2020/9/3,15,

10、常用热塑性塑料加工特性,2. 聚碳酸酯（pc） 无定形性，热稳定性好，成型温度范围宽，超过330度才呈现严重分解，分解时产生无毒气体。 吸湿性极小，但水敏性强，含水量不得超过0.2%，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝，气泡及温度显著下 降现象。不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂 流动性差，溢边值0.06mm左右，流动性对温度变化敏感，冷却速度快。 成型收缩率小，如成型条件适当，塑件尺寸可控制在一 定公差范围内，塑件精度高 可能发生应力开裂，易产生应力集中，应严格控制成型 条件，塑件应退火处理消除内应力。 熔融温度高，钻度高，对大于200g的塑件应用螺杆式注 射机成型，并喷嘴应加

11、热，喷嘴易用敞开式延伸喷嘴,2020/9/3,16,常用热塑性塑料加工特性,2. 聚碳酸酯（pc） 粘度高，但对剪切作用敏感。浇注系统宜设冷料。必要 时可采用调节式进料口，模具宜加热，模温一般取70 120度为宜，应注意顶出均匀，模具应用耐磨钢并淬火。 塑件壁厚不宜取厚，应均匀，缺口，避免有尖角，金属 嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取2度，若有金属嵌件应 预热，预热温度一般为110130度各面应圆滑连接 筒温度对控制塑件质量是一个重要因素，料温低时会造 成缺料，表面无光泽，温度高时易溢边，出现银丝暗 条，塑件变色有泡，注射压力宜高不宜低 模温高时对塑件质量影响很大，薄壁塑件宜取80100度，厚壁

12、塑件宜取80120度，模温低则收缩率、伸长率、抗冲击强度大，抗弯、抗压、抗张强度低，模温超 过120度塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成形周期长。,2020/9/3,17,常用热塑性塑料加工特性,3. 苯乙烯-丙烯晴共聚物（abs）： 有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。 无定形性，其品种牌号多，各品种的机电性能及成形特性各 吸湿性强，含水量应小于0.3%，加工前必须充分干燥，要求 表面精度高的塑件应要求长时间预热干燥。 流动性中等，溢边值0.04mm左右。 比聚笨乙烯加工困难，宜取高温料，高模温，料温对物性影 响较大，料温高时易分解（分解温度为250度过左右）对要求 精度较高的粟件模温

13、宜取5060度，要求光泽及耐热型料宜取 6080度，注射压力应比加工聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射 机时料温为180230度，注射压力为100140pa，螺杆式注射 机则取160220度，70100mpa为宜。 模具设计时应注意浇注系统选择进料口位置、形式，顶出力 过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹（但在热水中加热 可以消失），脱模斜度宜取2度以上。,2020/9/3,18,常用热塑性塑料加工特性,吸湿性小,不易分解,生产前可不预干燥 4.高抗冲击聚苯乙烯（hips） 流动性较好,易产生批锋,生产时必须严格控制注射压力和 速度 宜采用高料温,低注速压力,延长注射时间有利于防止缩孔 及变形,但料

14、温太高易出现银丝,因此hips内橡胶成份分解 所致 hips熔体温度控制范围为190240度,模温为3070度 生产过程中螺杆转速不宜低,否则浇口附近可能产生缺陷,2020/9/3,19,第一單元完!,謝謝大家!,2020/9/3,20,二. 射出成型参数原理探討,2.壓力-比容積-溫度 (1)塑料的熱舉動 觀察因溫度變化,塑料的轉態及比容積的變化,熱可塑性塑膠可分為 兩大鼉-不定 形(amorphous)及結晶性塑膠.(partially crystalline) 結晶性塑膠在低溫形成的緊密而規則的分子鏈纏集結構(結晶區域), 必需被加溫到熔解溫度(tm)以上,分了鏈鏈才會散開如同下定形塑膠

15、,這時 它才發生熔融而能流動,射出成型的充填和壓縮也必需在這個狀態下完成 不可.,部分結晶,玻璃態,橡膠態,液態,溫度-比容關係圖,tg tm 溫度,比容積(v),2020/9/3,21,二、射出成型参数原理探討,(2)受熱下的熱舉動 射出成型過程中,塑料的比容積除因溫度變化而隨著改變外,也會因受 到壓縮而改變,它們之間的關係如圖:,0 50 100 150 200 250,1.2,1.1,1.0,0.9,0,300,600,800,1000,溫度(0c),比容積,0 50 100 150 200 250,1.1,1.0,0.9,0.8,0,300,600,900,1200,溫度(0c),比容

16、積,1.2,1500,壓力,壓力,不定形塑膠p-v-t示意圖,結晶性塑膠p-v-t示意圖,2020/9/3,22,二. 射出成型参数原理探討,檢視p-v-t圖,必需要加以注目的就是,無論不定形塑膠或結晶性塑膠,其軟 化或熔解的溫度都會因受壓程度愈大而形成愈高,因此,加工溫度的設定不能只 考慮塑料在加熱筒內的熔融而已,必需也要將在模腔內被壓縮的因素也一並考 量. 尤其,結晶性塑膠的溫度一降到tm以下時,就會由熔融狀態再度形成結晶 的結構,使得流動阻抗大幅的上升,甚或不能流動. 在熔融狀態下的塑料,具有相當大的可被壓縮性,以大部份射出成型機的 能力而言,強制地將過剩的塑料壓擠入模腔,內並非難事,在

17、暈樣條件下,成型品 將會殘留相當大的內部應力下被冷卻固化,當然如此一來,成型品的性能將受到 影響,如受些許外力或受化學藥品的作用,容易受到破壞,甚者在開模離型的瞬間 就會發生破裂.,2020/9/3,23,二. 射出成型参数原理探討,(3).射出工程的p-v-t關系 在射出成型整個過程,塑料的壓縮程度(內壓),溫度的變化和其比容積 的發跡是一直互動的,我勻可以下述的過程來說明: 充填(filling) 熔融的塑料開始被注射,直到模腔剛被充滿的階段. 這一階段,熔融塑料因流路阻 抗而輕微受壓縮,內壓緩慢上升,一 般而言較低的料溫.較低模溫,較長 流路,較薄的肉厚以及較慢的充填, 都會使流路阻抗較

18、大,而使內壓的 上升較快.同時,這一階段由於熱料 不斷的湧入,所以在模穴的同一位 置,其料溫可視為不變,塑料的比容 積因內壓的輕微上升也緩慢的增 加.,壓縮結束,充填開始,最後進入模穴的塑膠,最先進入模穴的塑膠,時間,料溫,2020/9/3,24,二. 射出成型参数原理探討,壓縮(packing) 充填結束,模穴內塑料比容積仍高,(密度低),所以必需再繼續壓擠追 注的過程. 壓縮階段在一定容積的模腔里,塑膠被不繼的壓擠,所以內壓急劇的上升, 其上升的程度主要由壓補塑料的量來決定,壓縮的量不僅影響內壓的上升,也 影響成型品的尺寸及性能. 在這一階段,熱料仍繼續進入模腔,如果其時間不是太長,則模穴

19、同一位置 的料溫也僅輕微下降,塑料的比容積主要是因內壓的急劇上升而大幅上揚,2020/9/3,25,二. 射出成型参数原理探討,保持(holding) 當模穴內塑料被適當壓縮后,應立將注射的壓力降低,以防過量,但如降 得太低,則因模穴內塑料沿處高溫高壓狀態,將發生逆流,所以必需仍以適當 的壓力加以對抗,直到入澆口冷凝封住的過程. 在保持的過程,熱料不再(或極微量)進入模穴,所以料溫較快的冷卻,模穴 內壓大致依據下式所代表的原理,逐步下降低: (p+a)(v-w)=rt 式中p:表模穴內壓. v:表塑料比容積. t:表塑料溫度. a,w及r:是和塑料分子結構有關的系數,2020/9/3,26,二

20、. 射出成型参数原理探討,在保持的,塑料的比容積已因被壓縮,僅因自然的冷卻收縮而幅 減少,模穴內壓主要是隨料降低而下降,也就是說取決於模具的冷卻 狀況 由於模穴內壓隨著冷卻逐下降,所以保持也應該相對地漸漸降低 否則將形成再壓縮的現象,而且當入澆口已冷凝封住(即使模穴內塑料 仍是較高的溫度),繼續的施以保持壓力,將成為無效,2020/9/3,27,二. 射出成型参数原理探討,t1,t2,t3,t4,靜壓損失,p=pa,t1,t2,t3,t4,動壓損失,流動距離,模穴內壓,熔膠推進和模穴內壓的形成,p=0,pa,pb,2020/9/3,28,二. 射出成型参数原理探討,壓力(p),gate sea

21、ling適當溫度,1 2充填 2 3壓縮 3 4保壓 5 開模 6 收縮至常溫,1,2,3,4,5,6,溫度(t),比容積,時間,內壓,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,時間,溫度,射出工程中熔融体p-v-t關係示意圖,2020/9/3,29,二. 射出成型参数原理探討,a,b,c,temp,v,ps,a,b,c,pd,pd,ps,1.充填完了 2 .壓縮后,1,2,a,a,b,b,c,c,內壓,距離,a,b,c,pd: a點和c點間,在充填結束時的 動壓損失. ps: a點和c點間,在壓縮后的靜壓 損失.,2020/9/3,30,二. 射出成型参数原理探討,3.成型收縮解析 (1).成

22、型收縮與後收縮. 按din16901的定義,在成型後的24168小時內,並于23 2度的環境 下,量測成形品對其模型尺寸差異量的百分比,稱為成形收縮率.,vs= *100%,mw-mf,mw,mw: 模型的尺寸 m f: 成形品的尺寸,在168小時以後,成形品的寸如再繼續發生變化,這時就 稱為後收縮,一般以ns表示.後收縮的發生,尤其以結晶性塑 膠更為顯著(也稱為後結晶),後收縮是因為很多复雜原因出 現,但一般可以較高的模溫,或是成形後加以適當的熱處理來 減少.,2020/9/3,31,二. 射出成型参数原理探討,(2).比容積和收縮的關係. 在成形品的某一特定位置,其成形過程及成形後的p-v

23、-t關係假設如圖,則 在該位置的體積收縮率可如下:,壓力(p),gate sealing適當溫度,溫度(t),v,vm,vf,目標收縮率,期望比容積,sv,vm,sv(體積收縮率)= = =1-,vm-vf,vm,m(v m-v f),m v m,v f,v m,2020/9/3,32,二. 射出成型参数原理探討,在開模瞬間,成形品的容積可視為約等於模型的容積 ,所以vm(模型的 容積)等於成形品的重量m乘 以開模當時的比容積v m. 當成形品經完全冷卻收縮,其比容積由v m降低到vf(密度增加),可是其 重仍然是不變的,所以收縮後的成形品容積 vf就等於m乘以v f. 而v f是塑料在常溫安

24、定時的比容積,可視為一定,所以體積收縮率就成 為是由vm的大小來決定的,開模時,成形品的比容積愈大,則其體積收縮就愈 大. 由前面的知識我們可知在開模的瞬間,成形品的不同位置有不同的比容 積,所以各位置的收縮率當然也各自不同,一般而言,離澆口愈近,開模時的比 容積愈小,所以其收縮率也愈小. 成形品的不同位置,收縮率不相待的現象,也是使成形品容易變形變形的 主要原因之一,所以如何讓成形品各位置比容積的差異減小,是成形技術探討 的很重要課題. 事實上,使成形品不同位置有不同的收縮,也不只是比容積分佈的差異而 已,其他如射出後的塑料分子配向,模溫的分佈(影響冷卻的快慢),成型品的形 狀等等也都影響收

25、縮的異至巨,2020/9/3,33,二. 射出成型参数原理探討,(3).比容積變化的要因分折 開模時比容積的大小,決定成形收縮率已如前述,因此為正確地設定成 形工程參數,必需先探討其影響要因: 保壓切換時机 太遲-產生很高內壓,如鎖模力足夠,則發生過度的充填,收縮減少,尺寸增 大. 太遲-如鎖模力不足,模具將被頂開,內壓因而降低,也不致使成形品有太 小的比容積,但成形 品分離面將會有溢 料毛邊. 太早-在沿未足夠的壓縮, 就切換成保壓,則因 保持壓較低以及螺 杆前進速度也已減 緩,而使模穴內壓無 法再上,升形成比容 積較高,1,2,3,p,v,va,t,va:期望比容積(開模時) 1.切換保壓

26、太遲,過飽和. 2.切換保壓太遲,溢料. 3.太早切換保壓,壓縮不足,2020/9/3,34,二. 射出成型参数原理探討,保持壓力和保持時間 無論保持壓力太低或保持時間不足,都會使模穴內塑料發生逆流,而形成 比容積比期望值高. 如果保持壓力太大則會造成過飽和,而保持時間太長則為無意義的浪費.,p,v,va,1,2,t,va:期望比容積(開模時) 1.保持壓力不足. 2.保持時間不足.,2020/9/3,35,二. 射出成型参数原理探討,p,v,va,t,1,2,冷卻速度 模溫如果設定太低,將使進入模穴的塑料冷卻太快,其影響說明如下: 1.在充填壓縮階段 因流動阻抗的增加,容易發生短射,接合線明

27、顯,脆弱,流紋,表面失去光澤 等等不良現象. 同時,也可能使塑料提早發生收縮或結晶,由於收縮使分子鏈結合力提高, 對抗充填或壓縮壓力的結果,使產生較高的應力殘留.,va:期望比容積(開模時) 1.急速冷卻,阻礙了正常的收縮. 2.後收縮.,2020/9/3,36,二. 射出成型参数原理探討,2.在保持及冷卻階段 較快速的冷卻,阻礙了塑料正常的收縮或結晶,也就是說得到的成形品 的比容積將比正常的稍高(密度不足),所以尺寸較大,但由於其結構的不穩 定,日後或接触較高溫度後,將再發生後收縮. 以低模溫盛開的產品,除容易發生立可崢的外觀不良外,其充填應力的 殘留或收縮的不全,是使成形品發生裂紋,變形,

28、彎曲及性能低劣的最重要 原因,2020/9/3,37,二. 射出成型参数原理探討,4.不均勻對策 成形品的形狀,模溫分佈,成形品的總體分子配向以及成形品各位置的 比容積分佈是使成形品無法均勻收縮的主要原因,後者之對收縮的影響已 如前述,現僅就前三者對收縮說明如下: (1)成形品形狀的影響 肉厚-肉厚增加,則收縮也相對加大. 端部,邊沿,薄肉部-在仍受壓縮之階段,就已先行固化,收縮率較小. 流路長度-離澆口愈遠,壓力損失愈大,所以收縮也愈大. (2)模溫分佈的影響 一般而言,模溫較高部位,由於較慢收縮,所以收縮會較大,但如因而改 善壓力的傳達者,相反地收縮率會減小,尤以離澆口較遠部位更為顯著.

29、(3)分子配向的影響 塑料的分子鏈在流動場中,受流動切割力的影響,會形成沿流動方向的 排列,這樣的排列會在受壓結束後,發生鬆弛. 因為受分子配向及鬆弛的結果,使得沿流動方向的收縮率會大於垂直方 向,但如果塑料加有無機纖維,則因無機質收縮較小 之故,視其添加量的多 寡,有可能形成的狀況.,2020/9/3,38,因此容積分佈引起的收縮不均,當其對策方法應由減小比容積差異來著手, 其方法和原則大對有以下二者: (1)改善模穴內壓的傳達 提高充填速度模溫或加 大澆口,都可使塑料在模穴的 流動或壓縮,其壓力損失,因而 使模穴各部位的內壓分佈較 一致.(比容積分佈也較一致) 惟模溫及澆口的提高或 加大,

30、勢必延長保壓及冷卻的 時間,而較快的充填速度,也需 避免引起外觀或結構上的不 良(如毛邊,流痕,噴痕等),二. 射出成型参数原理探討,大澆口或高模溫,小澆口或低模溫,充填速度,p,c,c,a,t1,t2,p,v,v1,v2,模腔內壓傳達的改善,2020/9/3,39,二. 射出成型参数原理探討,(2).逐步降低保壓法,1,2,3,時間,p1,p1,p1,p2,p2,p3,p4,p2,射出壓力,p,a,c,3,2,1,v,temp,vc,va3,va2,va1,1.成形品不同位置密度差異大. 2.保壓逐步下降,可使不同位置的密度差異減少. 3.保壓時間大幅降低,可使不同位置的密度差異減 少,但澆

31、口附近部位因材料逆流而發生凹不足.,保壓設定對比容積變化的影響,2020/9/3,40,二. 射出成型参数原理探討,當壓縮切換至保壓后,模穴內 壓將隨著料溫的降低而漸漸減低, 如保壓一直保持一定(如上圖之1), 則勢必使塑料繼續壓入模穴,這時 因為離澆口部位已漸冷卻固化,多 餘的塑料大體均擠在離澆口較近 部位,因而使比容積的差異更加擴 大. 為避免多餘塑料的繼續壓入, 如果將保壓時間縮短(如上圖之3), 雖可減少比容積分佈的差異,但因 澆口附近的逆流,將使該部位發生 凹陷或尺寸不足. 收縮不均勻所導致的尺寸差 異,可以由模具的祉正加以解決(如 能正確掌握其差異量,並能保持安 定的話),但因而形

32、成的凹陷,變形, 彎曲卻不是簡單可以解決的.,加工條件,效 果,收 縮,提高熔融溫度,1.增加材料的膨脹 2.改善壓力的傳達,(1) (2),提高模溫 1.表面硬化較慢 2.改善壓力的傳達,(1) (2),提高充填速度 改善壓力的傳達,提高保持壓力 較充份補充收縮的容積,延長保持時間 1.在澆口冷卻封住前 2.在澆口冷卻封住後,澆口加大 減少壓力損失,2020/9/3,41,二. 射出成型参数原理探討,4.熔融體的流動 1.非牛頓粘性和分子配向 有理論說,高分子熔融體的粘度和它的分子鏈纏繞程度相關,當溫度降低 或受到壓縮,熔融體的自由體積減少,分子鏈纏繞增加,所以粘度提高. 聚合物熔融體和一般

33、流體不一樣的,就是在流動場中它的分子鏈纏繞也 受延伸力或剪切力的作用減少,所以粘度也會降低,此稱為非牛頓粘性現象. 在流動場中,剪切力不僅使聚合物熔融體的粘度降低也使分子鏈沿流動 方向排列此稱為分子配向. 分子配向使成形品產生在不同方向會有性質及收縮上的差異.,牛頓流體,非牛頓流體,剪切速率,粘度,2020/9/3,42,二. 射出成型参数原理探討,延伸,剪切,熔融體的流速分佈,流動場中分子鏈受剪切力的作用,2020/9/3,43,二. 射出成型参数原理探討,2.粘彈性及分子配向的鬆弛 高分子化合物由於分子鏈的結構,使得它不僅具有粘性也兼帶彈性,粘性 存在,使得受力流動會有能量的損失,而彈性的

34、存在,使得它受力時也會將部份 能量儲存,伺機再釋出而發生所謂的回復. 在射出成形的過程,融體受力延伸,受剪切力發生分子配向或受壓縮密度 提高,這些現象都會在外力消失時,因彈性回復而鬆弛.,分子配向的鬆弛,分子配向,鬆弛,2020/9/3,44,二. 射出成型参数原理探討,所謂鬆弛(relaxation),事實上就是所受的應力再釋出回其最安定 的原狀,可是如果射出壓力的時間較,長或因熔融體溫度的降低,則鬆弛 是無法完全的,而成為有應力殘留及有方向性的成形品. 這种受壓制時間較長,而失去鬆弛能力的現象,也稱為“記憶消退”, 記憶消退愈嚴重,則成形品的體配向及應力殘留也就愈嚴重,而射出時間 較長,模

35、溫低,流路長,肉厚較薄及塑料粘度高者會增長這種情形.,2020/9/3,45,二. 射出成型参数原理探討,3.充填和流動速度 射出機的螺杆,將熔融的塑料,經噴嘴注射簢模穴的速度稱為充填速度 (screw advance speed ,cm /sec),在機器上所能設定的射出速度即是. 當熔膠進入模穴,其波前(melt front)推進的速度則稱為流動速度(melt front velocity, cm/sec),如果充填速度保持固定,則流動速度和波前所含蓋的 截面積(melt front area)成反比.,3,v1,v2,a1,a2,q,q(cm /sec)=v(cm/sec)*a =v1

36、a1 =v2 a2,3,在模穴內的流坳速度和其波前截面積 息息相關,所以當熔膠通過澆口或狹窄 的流,路必需充填速度,以避免熔膠高束 的噴射,反之通過寬廣的通,路則必需提 升充填速度,以避免熔膠的流動太過於緩 慢,基本上射出速度即應以此原理來設定.,2020/9/3,46,二. 射出成型参数原理探討,4.射出壓力和充填速度的關係 在進行充填及壓縮的過程,大量的熔膠經由噴嘴,流道而一路被注射模腔 ,這時如沒有足夠的充填壓力(一般稱為一次壓力或射出壓力),則熔膠將因流阻 的增加,而使充填速度急劇下降. 熔膠的充填能夠依據所設定的充填速度,稱為機控流動(machine-control folw),而因

37、壓力不足,使得流坳受到阻抗所左右,則稱為模控流動 (mold control folw), 為了掌握射出工程的控制權,充填壓力的設定宜高不宜低.,ph(b),ph(a),希望的速度曲線,射出壓力的上升曲線,q設定值,ph設定值,射出壓力ph,充填速度(q),(a),(b),螺杆前進方向,ph,q,2020/9/3,47,二. 射出成型参数原理探討,射出油壓(ph)因螺杆向前推進時,所感應的陰力而上升,而這阻力可以因 料溫,模溫的較低,塑料的高粘度,流路的較長,肉厚較薄以及快的充填速度等 因素而顯現較大.,q1,q2,q3,保持壓力,不同的充填速度 q1q2q3,時間,ph,時間,ph,時間,p

38、h,時間,ph,不同的油溫 toil1 toil2,toil1,toil2,不同的料溫 tm1tm2,tm1,tm2,不同的模溫 tc1tc2,tc1,tc2,射出壓力的影響,2020/9/3,48,二. 射出成型参数原理探討,5.充填速度對模穴內壓的影響 一般而言,充填速度愈快,由於塑料在模穴內溫度降低尚不顯著時,即可 到達流路未端,所以壓力損失較小,模穴內壓的建立也較快. 壓力損失小,可改善內壓的分佈差異,而內壓的容易建立,則可以較低的 射出壓力進行所期望的充填和壓縮.而且充填的較早結束,可以獲得較充份 的分子鬆弛,對總體的配向程度的減少也會有所助益. 唯充填速度快,則易發生噴痕,流痕,排

39、氣不良,焦痕,毛邊等不良問題.,p,pc,q,p,pc,時間,模內壓,充填時間,大澆口高模溫 小澆口低模溫,p1,p2,p3,q1,q2,q3,充填速度對模穴內壓的影響,2020/9/3,49,二. 射出成型参数原理探討,6.充填時的一些現象 固化層的形成,固化層,高速充填,低速充填,熔合線的形成,澆口近處霧狀,氣痕,間隙,高度配向的固體層受流動剪切 力撕破,包氣,2020/9/3,50,第二單元完!,謝謝大家!,2020/9/3,51,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,一.塑膠成型加工基本原理:,塑膠成型是利用塑膠原料受熱後成為熔融狀態,流體,利用注射成型機油壓系統之壓力.流量,將,熔融之塑膠

40、注射入預先設計好的緊閉模腔內,經,過冷卻後爾得到所需的製品之過程.,2020/9/3,52,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,二.塑膠成型加工流程:,(4)注射入模 (保壓) (5)冷卻 (6)脫模,(1)原料乾燥 加熱 (2)儲料 (3)塑化,(頂出) (7)製品,2020/9/3,53,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,(1)原料乾燥:塑膠原料在使用前必須要預先乾燥,去除原料中,(4)注射入模:螺桿推動料管內已熔融之塑膠,注射入模腔.,注射入模稱一次壓:保壓是對收縮的部份進行補料,保持一,定壓力,增加產品之密度.,(5)冷卻:產品在模腔內冷卻階段(水或熱煤油與模具循環冷卻).,(6)脫模(頂出

41、):模具公母模分開,成品附於公模上,由頂針或頂塊,將成品頂出於模具.,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,之水份降低含水率.,(2)儲料:螺桿轉動把塑膠原料捲入料管中.,(3)塑化:塑膠原料進入已加熱的料管內,開始熔化.壓縮.,2020/9/3,54,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,三.構成成型品四大要素介紹,1.成型機簡介,(1)成型機的發展:在大約1920年第一部射出成型機由德,國人發明,經過七十年的改進,已經步入到無人化,智慧,型.高精度.高重覆性等的成型機,其進步過程可分為下,列幾項:,a.飛輪式射出動力 油壓式射出動力 伺服馬達式射出,c.柱塞式料管 螺桿式料管,e.無儲料背壓 有一段儲

42、料背壓 多段儲料背壓,b.旋桿式開閉鎖 曲手機構 油壓鎖模 伺服馬達式鎖模,b.單段射出 二段射出 多段射出 多段射出+多段保壓,2020/9/3,55,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,積分比例式)溫度控制 電腦溫度控制并記憶 電,腦顯示時段統計曲線 恆溫控制,g.純手動式 手動操作油壓方向閥作動 手動調壓速,h.純手動式 電磁繼電器迴路 電子式無接點循環迴路,附加統計分析功能 工廠自動化電腦連線,f.變壓式溫度控制 設定式自動溫度控制 pid(微分,度.自動循環式 比例式壓力流量控制 多油壓 浦,省能源 可變容積浦省能源 比例式方向閥之應用,可程式控制器循環控制 微電腦可記憶控制,伺服閥之應

43、用 伺服閥馬達應用,2020/9/3,56,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,a.按模具需求分:直立式.臥式.雙色機,式.曲軸直壓復合式.,閉迴路控制式.可容量浦式,(2)成型機的分類,動式.有減速齒輪箱式.,c.按鎖模機構分:單曲軸式.雙曲軸式.直壓式.雙直壓復合,d.迴按油壓系統分:壓力流量手調式.壓力流量比例控制式.,b.按儲料機構分:柱塞式.螺桿式.油壓馬達式.電動馬達驅,e.按電控系統分:繼電器控制迴路.電子印刷電路控制迴路.,可程式控制系統.微電腦控制系統.,2020/9/3,57,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,構 成 成 型 品 四 大 因 素,成 型 品,成 型 機,成型條件,

44、模 具,材 料,2020/9/3,58,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,(3)射出成型機的主要構造,a.鎖模部份:開合模.高壓鎖緊模具.頂出裝置.模厚調整.,抽蕊.,b.射出部分:熔膠.射膠.貯膠,c.電控部分:控制單元.馬達啟動裝置.電熱控制裝置.機器,手動.半自動全自動之動作控制及各種功能設定.,d.液壓部分:動力源.執行單元由電動機驅動油壓浦產生,油壓壓力,經過壓力.流量.方向控制閥,把作動油送到每,一個動作的油壓缸和油壓馬達而產生推動力與旋轉扭,力.,e.機架結構:包括機器底作,前後安全門.下料板.護罩等.,2020/9/3,59,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,2.塑膠原料簡介,(1

45、)塑膠簡介:塑膠是以高分子合成樹脂為主要成份,在一定,溫度和壓力下,可塑製成一定形狀,且在一定條件下保持,不變的材料.,(2)塑膠原料的分類:,塑膠,熱可塑性,熱固性塑膠:dap.up.ep,泛用塑膠:abs.pvc.ps.pe,泛用工程塑膠:pa.pc.pbt.pom.pet,超級工程塑膠:pps.lcp,熱可塑性:指只發生物理變化,受熱變為塑性體,成型後冷,卻又變硬成型.若再受熱,還可改變形狀有廢料可回收利用,成型工藝簡單等特點.,2020/9/3,60,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,熱固性:在成型中發生化學變化,利用它在常溫或受熱可流動,性的特性固化成型,廢料不可回收利用,但耐熱性高,有較高的機械強度等.,工程塑膠定義:,(1)長期耐熱溫度100以上.,(2)抗拉強度在500kg/c以上.,(3)彎曲變形率在24000kg/c以上.,工程塑膠分為結晶性和無定形性:,(1)結晶性:熱塑膠內部高分子呈現有規則之排列者.,(2)無定形性:塑膠內部高分子呈現無定形絲球狀排列者.,2020/9/3,61,塑 膠 成 型 加 工 簡 介,3.塑膠之特性,塑膠特性簡介:,(1)成型加工容易:如採用注塑成型.吹塑成型.,(2)原料來源豐富:種類多.性質可隨需要而改變.,(3)比重小(質輕):大