注塑工艺基础理论

注塑工艺基础理论先锋电器制造有限公司注塑车间--李炳知序言对于塑料制品的评价主要有三个方面：第一是外观质量，包括完整性、颜色、光泽等；第二是尺寸和相对位置的准确性（产品配合断差、移位）；第三是与用途相应的机械性能、化学性能、电性能等（滑牙、暴柱、阻燃性、抗冲击性、易脆、分解）。实践证明，制品的缺陷主要在于模具的设计、产品设计、制造设备精度、机械磨损程度等方面。但事实上很多工艺员往往苦于用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效不大的困难局面。在产品出现缺陷时首先要分析模具的设计或产品设计上的合理性，从根本解决问题。生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于注塑周期本身很短，如果工艺条件掌握不好，废品就会源源不断。在调节工艺时最好一次只改变一个工艺条件，多观察几回找到最佳参数，如果压力、温度、速度统一调节的话，很容易造成混乱和误解，解决了问题也不知道是什么原因，解决问题一定要根据各种参数的合理性加以分析，找出真正的影响因素加以调整，产品质量问题才能得到解决。第一节塑料注塑制品的曲翘变形的原因分析和解决办法曲翘变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状，它是塑料制品常见的缺陷制一。出现曲翘变形的原因很多，单靠工艺参数解决往往力不从心。下面对此缺陷的因素做简要分析：一、模具方面：1-浇注系统注塑模具浇口位置、形式和浇口的数量将影响塑料在模具型腔内的填充状态，从而使产品变形。2-冷却系统在注射过程中，塑件冷却速度的不均匀也会导致塑件收缩的不均匀，发生曲翘。主要分为两个层面，一、上模与下模温差、二、型腔与型芯温差。无论多大的模具水孔直径不能大于14mm，否则冷却水难以形成乱流，水孔直径一般可以根据制品壁厚来确定，一般壁厚2mm时，水孔直径取8-10mm；壁厚3mm时水孔直径取10-12mm；壁厚5mm时，水孔直径取14mm；水道排列要尽可能小，每个冷却回路的长度小于2m3-顶出系统顶出系统的设计也直接影响塑件的变形，顶出系统要布置平衡，顶杆的横截面积不能太小，顶杆的布置尽量靠近脱模阻力大的部分，在不影响塑件质量的前提下尽可能多的设顶杆以减少总体变形，必要时更顶杆为顶块。二、塑化阶段对制品翘曲变形的影响：塑化阶段即由玻璃态料粒转化为黏流态溶体过程，在这个过程中，聚合物的温度在轴向、径向温差会使塑料产生应力；另外，注塑机的注射压力、速率等参数会极大的影响填充时的分子取向，进而引起变形。三、充填及冷却阶段对制品翘曲变形的影响：熔融态的塑料在注射压力的作用下，充入模具型腔并在型腔内冷却、凝固，此过程是注射成型的关键环节。在这个过程中温度、压力、速度三者相互耦合作用，对塑件的质量和生产效率均有极大的影响，一般情况下的充填物质分子取向如下：四、脱模阶段对制品翘曲变形的影响：注塑件在脱离型腔并冷却至室温的过程中多为玻璃态聚合物，脱模力不平衡、推出机构运动不平稳或脱模顶出面积不当很容易使制品变形。同时，在充模和冷却阶段“冻结”在塑件内的应力由于失去外界的约束，将以“变形”的形式释放出来，从而导致曲翘变形。五、塑料制品的收缩率对制品翘曲变形的影响：在注塑生产过程中熔融塑料在充模阶段由于聚合物分子沿流动方向的排列使塑料在流动方向上的收缩率比垂直方向上的收缩率大，而使塑件变形。一般均匀收缩只引起体积上的变化，只有不均匀的收缩会引起翘曲变形，一般而言结晶型塑料在流动方向上与垂直方向上的收缩率之差较非结晶型塑料大，而且其收缩率也较非结晶型塑料大，结晶型塑料大的收缩率与其收缩的异向型叠加后是结晶型塑料件的翘曲变形倾向较非结晶型塑料大的多。六、金属镶件对制品翘曲变形的影响：对放镶件的塑料制品，由于塑料的收缩率远比金属大，所以容易导致扭曲变形（有的甚至开裂）；为减少这种情况，可先将金属件预热（一般不低于100℃）在投入生产。七、产品壁厚设计对制品翘曲变形的影响：产品壁厚设计的不均匀，因制品收缩时间不同，制品产生曲翘变形；第二节浇口斑纹的原因分析和解决办法在浇口周围有可辨识的环形，如使用中心式浇口则为中心圆，如使用侧浇口则为同心圆，在加工高粘度（低流动性）材料时会发生这种现象，如PC、ABS、PMMA等。下面对此缺陷的因素做简要分析：浇口处出现喷射纹浇口处出现暗晕2-1缺陷原因浇口斑纹的产生主要是注射速率太高，融料流动速度过快且黏性高，浇口附近表层部分材料容易被错位和渗入而造成的。这些错位就会在外层显现出暗晕。要想在浇口附近获得低的前流速率，必须采用多级注射，例如：慢-较快-快；目的是在整个充模循环中获得均一的溶体前流速率。2-2修正方法浇口斑纹的修正方法成型工艺模具设计1、注射速率太高：采用多级注射，慢-较快-快；2、融料温度太低：增加料筒温度，增加螺杆背压；3、模壁温度太低：增加模壁温度；1、浇口与制品成锐角：在浇口和制品之间设计成弧形；2、浇口直径太小：增加浇口直径；3、浇口位置错误：浇口重新定位；第三节锐边料有暗区的原因分析和解决办法塑料制品成型后，外观表面非常好，直到锐边以后表面出现暗区并且粗糙。下面对此缺陷的因素做简要分析：3-1缺陷原因主要原因为注射速度过快或模具设计缺陷，导致表面层容易在斜面和锐边后面发生位移。3-2修正方法锐边有暗区的修正方法成型工艺模具设计1、注射速率太高：采用多级注射，慢-较快-快；2、材料内含有润滑剂：高分子材料中含有润滑剂，影响材料之间的结合；3、模壁温度太低：增加模壁温度；1、没有圆角过渡的转角；2、过长的顶针或过深的刻字；3、锐边；第四节空隙的原因分析和解决办法制品内部的空隙表现为圆形或拉长的气泡形式，空隙往往发生在壁相对较厚的制品内并且在最厚的地方。这是因为熔料进入模具中，产品表面会形成坚硬的冷却层，并且根据模具的冷却效果朝里或快或慢的发展。在厚壁区域，中心部分仍保持较高的温度和粘度，继续收缩。如果此时冷却层有足够的刚度抵抗其收缩应力，则在制品中心部分形成真空。下面对此缺陷的因素做简要分析：4-1缺陷原因主要原因为型腔压力太低：a、保压转换太早b、螺杆止回阀三件套磨损c、熔体流动阻力太大，浇口流道太小，型腔抛光不足d、浇口尺寸偏小e、模具温度太低。4-2修正方法空隙的修正方法成型工艺模具设计1、提高保压压力；2、提高保压时间；3、提高模壁温度；4、降低溶体温度；1、增加浇口横截面，缩短浇道；2、增大喷嘴孔；3、浇口开在厚壁区；4、减小产品壁厚；第五节气泡的原因分析和解决办法塑料内部产生气泡使其表面产生圆形的凸起，气泡不仅是发生在制品壁厚的地方，气泡有着不同的尺寸和不同的形状。下面对此缺陷的因素做简要分析：5-1缺陷原因一、熔料内带入空气a塑化阶段气体不能从下料口排出，塑化过程中因材料过早在压缩段熔融，气体被包在材料中，无法排出；b料筒内部空气螺杆转速太快、背压太低、回吸量太大/回吸速度太快都可能使空气进入料筒。二、树脂降解产生的气体a对热敏性材料如果成行温度太高，熔料就有发生热降解的危险，成行过程中气泡就容易产生b如果周期过长，通常太长的残留时间和余料或可能因为料筒内的熔料过热，都会造成材料分解；c对于阻燃型材料由于阻燃剂或者其他的着色剂等添加剂存在，特容易造成材料分解；d材料未烘干的水汽在加工过程中也会形成气泡。三、模具排气不良成型工艺模具设计1、降低螺杆转速，防止气体渗入；2、提高背压；3、减少回吸量/降低回吸速度；4、降低溶体温度；5、降低注射速率；6、降低料筒温度7、降低材料停留时间、充分烘干处理1、调整浇口位置，增大浇口尺寸；2、针对产品气泡的位置，改善模具的排气情况；3、浇口开在厚壁区；4、减小产品壁厚；5-2修正方法气泡的修正方法第六节黑点或黑纹的原因分析和解决办法部分材料由于高温，长的停留时间或滞留产生分解，导致制品出现黑纹或黑点。下面对此缺陷的因素做简要分析：6-1缺陷原因一、树脂分解喷嘴和模具，法兰和料筒，喷嘴和法兰之间的配合面如果有阶梯，不平整或损坏会使树脂滞留分解。二、混入杂料a清洗螺杆不充分，使上次生产使用的材料滞留在料筒内；b异物混入，特别是回料或粉末太多。三、焦化现象产生的灰黑斑纹灰黑斑纹可能发生在浇口附近、流道的中间和远离浇口的部分。只能在透明的零件中看出，通常PMMA、PC和PS料制成的产品有此现象。背压低就会导致加料段内的空气带入到熔融的塑料内，在注塑时会引起困气烧焦而产生黑色斑纹。6-2修正方法一、针对材料降解：a.检查料筒设定温度、热流道温度是否过高，建议适当降低温度防止材料因为温度过高而分解；b.检查材料在料筒内滞留时间是否过长，使用适合模具大小的成型机，停机后要教导员工放料后生产。c.检查螺杆和料筒是否磨损，喷嘴和模具、法兰和料筒、喷嘴和法兰之间配合是否有阶梯，不平整，模具球形进胶口（浇口套）是否损坏；二、针对螺杆中的杂质：a.用高粘度PE、PP清洗，特别是对热敏性塑料，生产完成后要及时清洗防止材料高温过度分解；b.使用螺杆清洗剂可提高清洗效果，缩短清洗时间，必要时用PC料高温清洗；c.严重时拆下螺杆，用铜刷刷干净螺杆表面的积渍；6-2修正方法三、针对杂料污染：a.检查材料输送过程是否有杂物混入；b.检查回料是否干净。c.检查料筒是否清理干净；四、定期清理模具：a.模具装模后首先要进行模具卫生清理；b.顶针或顶块有无缺油摩擦产生铁屑；c.热流道、浇道是否有上次余料残存在模壁上；第七节喷射纹的原因分析和解决办法当熔料进入到模腔内，在流体前端的方向，有类似弯曲状的蛇形纹路。它经常发生在大模腔的模具内，是熔料充模时没有直接接触到模壁或没有遇到障碍引起的。当溶体通过浇口时，由于速度过快，使得流动发生不稳定甚至喷射，这些不稳定流动的熔体遇到相对低温的模腔表面后迅速冷却固化，使后来的保压也无法填平，此缺陷为外观、机械性能缺陷。下面对此缺陷的因素做简要分析：成型工艺模具设计1、注射速率太快：降低注射速率；2、注射速率单级：采用多级注塑，慢-快；3、融料温度太低：提高料筒温度（热敏性塑料只在计量区增加温度），或增加螺杆背压；1、浇口和模壁之间过渡不好：提供圆弧过渡；2、浇口太小：增加浇口；3、浇口位于截面厚度中心：浇口重新定位，采用壁障注塑；7-1修正方法喷射纹的修正方法第八节唱片纹的原因分析和解决办法在整个料流方向上甚至到流道末端可以看出很深的槽，在采用高粘性（流动性差）材料和厚壁的制品生产时易出现这种现象。下面对此缺陷的因素做简要分析：成型工艺模具设计1、注射速率太低：增加注射速率；2、熔料温度太低：提高料筒温度，增加螺杆背压；3、模具表面温度太低：增加模具温度；4、保压太低：增加保压；1、浇口横截面太小：增加浇口横截面，缩短浇道；2、喷嘴孔太小：增大浇口；3、热流道几何尺寸不合理：改变热流道喷嘴几何尺寸；8-1修正方法唱片纹的修正方法第九节熔接线的原因分析和解决办法熔接线是表面可见的条纹或线性痕迹，是两股料流相遇时其界面处未完全熔合而形成的。下面对此缺陷的因素做简要分析：9-1修正方法一、设备方面：塑化不良，熔体温度不均，可加长塑化量，使塑化更完全，必要时更换塑化容量大的机器；二、模具方面：1、模具温度低，应适当提高模具温度或有目的的提高熔接线的局部温度:2、流道细小、过狭或过浅，冷料井小，应增加流道的尺寸提高流道效率，增开冷料井的容积；3、扩大或缩小浇口截面，改变浇口位置。浇口开设要尽量避免熔体在嵌件、孔洞周围流动；4、排气不良或没有排气孔，应开设扩张或疏通排气通道。9-1修正方法三、工艺方面：a.提高注塑压力，延长注塑时间；b.调整注塑速率，高速可使熔料来不及降温就到达汇合处，低速可让型腔内空气有时间排出；c.调好机筒和喷嘴温度；d.脱模剂尽量少用；e.降低合模力，有利于排气；f.提高螺杆转速；第十节脆化、烧痕的原因分析和解决办法脆化的原因是材料裂解，使分子链变短，分子量变低结果使塑件的物理性质降低。下面对此缺陷的因素做简要分析：10-1缺陷原因一、注塑过程中造成塑料裂解的因素a.料筒温度太高的料筒温度可能使塑料裂解，造成烧焦；b.高螺杆转速塑化阶段的螺杆转速太快，造成过量的摩擦热，使材料裂解；c.流道熔料流经狭小的流道，会造成大量的剪切热，使塑料裂解；d