注塑工艺缺陷及对策

注塑工艺缺陷及对策注塑工艺缺陷及对策培训讲义培训讲义沈平沈平1、注塑工艺概述注塑（注射）成型是塑料加工行业，最主要的加工方式之一，它是使用原料厂家，专门为注塑行业生产的，由设计人员选定的有机高分子材料。使用专用设备（注塑机），采用针对特定零件设计的模具（注塑模），在特定的工艺条件下（温度、时间、注塑压力、速度），将高分子材料在粘流态下压入注塑模，材料在模内凝固冷却定型后出模，或经二次加工成为合格零件的过程，称为注塑成型工艺过程。由上可知，注塑材料能否通过注塑工艺，成为合格零件取决于下列因素：1.设计因素：选材是否合理、结构是否合理，尺寸精度是否合理。2.设备因素：设备的大小，参数控制的精度与稳定性如何。3.模具因素：型腔排列及数量，流道形式（热、冷），浇口形式，冷却水道布局，顶出方式，分型面的确定，抽芯机构形式，模具材料及热处理表面处理。4.工艺因素：材料是否预热去湿，预塑加料量，温度，时间，压力等参数控制是否合理，注塑速度，螺杆转速，顶出速度，背压调节是否合理，是否需要整形及后处理等等。5.良好的沟通与协调：产品设计，模具设计，注塑工艺，表面处理，检测试验等相关部门间沟通与协调十分必要。6.特殊注塑工艺的采用：如气体辅助，蒸汽辅助注塑等。2、塑料零件质量缺陷的成因形成塑料零件质量缺陷的因素有下列方面：1、原料缺陷2、设计缺陷3、加工设备缺陷4、模具缺陷5、加工工艺缺陷下面就上述五个方面有重点的加以阐述（其中设计缺陷已在塑料零件设计概论一文中已有阐述不再讨论）。特别是在注塑加工工艺方面。3、注塑机结构、动作原理介绍注塑设备是注塑工艺的基础，要了解注塑工艺就必须了解注塑机的结构及动作原理：注塑机的基本作用：1.加热塑料，使其达到熔融状态；2.对熔融塑料施加高压，以注射的形式充满模具型腔，并在冷却后将塑件推出型腔，形成合格的塑料零件。注塑成型的工艺过程：特点：一次成型外形复杂，尺寸精确、带有嵌件的制品，适应性强，生产效率高。易于全自动化生产，经济、先进。注射成型工艺具体描述：经干燥的塑料原料（粒料）加入料斗，粒料从料斗进入加热的料筒，旋转的螺杆将进入螺纹槽内的粒料边搅拌边推进向前，经逐级加热进入料筒前端，至熔融状态后，在螺杆的推动下经喷嘴注入闭合的塑模中，充满塑模的熔料在受压的状态下，经冷却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）固化后，保持注塑模型腔所赋予的形状，打开模具取出制品，由此完成一个模塑周期。注塑机构螺杆：螺杆式注射机的重要部件。作用：对粒料进行输送、加热及机械搅拌、压实、塑化和施压注射。螺杆在料筒内旋转时，首先将料斗来的塑料卷入料筒内，并逐步由螺杆将其向前推送、压实、排气和塑化，熔融的塑料不断地被推送至螺杆头部与喷嘴之间，螺杆本身受熔体的反作用力而缓慢后退，当料筒头部积存的塑料熔体达到一次注射量时，螺杆停止转动，接着螺杆被液压或机械力推动向前，将熔体注射进入模内。前锁模机构锁模机构具有调模及锁模功能：其动作功能是：装模、调模、试锁模、试注射、再调模、再注射直至调模合格。调模机构动模装在动模板定模装在定模板喷嘴是联结料筒和模具的桥梁：其作用是：注射时引导料筒内的塑料进入模具，由于喷嘴的内孔自进口逐渐向出口收敛，可使塑料融体流速剧增，并因此具备了相应零件所需的工艺射程。类型：（1）直通式喷嘴正常喷嘴，呈短管状，压力和热量损失小，不易产生滞料和分解，不用附设加热装置。延伸式喷嘴（可看作是正常喷嘴的加长型），需添设加热装置。适合加工高粘度塑料。（2）自锁式喷嘴防止熔料的流涎或回缩，对喷嘴通道实行暂时封锁。弹簧式自锁喷嘴：依靠弹簧压合喷嘴体内的阀芯来实现封锁，有效地杜绝流涎现象。（3）杠杆针阀式喷嘴用外在液压系统，通过杠杆来控制联动机构启闭阀芯。喷嘴的选择应根据加工的塑料性能及成型制品的特点来考虑。注射成型机规格表示1.注射容积表示法例如:XS-ZY500即表示该机属塑料（S）成型机（X）类，螺杆式（Y）注射机（Z），机器的注射容积为500cm3。2.合模力表示法：3.注射容积与合模力共同表示法例如:SZ-200/120即表示塑料注射机（SZ），理论注射容积为200cm3，合模力为120（KN）序号型号注射速率(g/s)油泵电机功率(KW)电热功率(KW)总功率(KW)备注1HTF86X1115.717.22HTF160X1159.324.33HTF200X118.512.4532.754SZ-25/20357.52.610.15SZ-40/25507.54.5126SZ-60/4070114.715.77SZ-100/8095116178SZ-160/100105157.2522.259SZ-200/120120158.2523.2510SZ-300/16014518.59.2527.7511SZ500/2001732215.5537.5512SZ-1000/3003253724.561.513SZ-2500/5005704028.168.114SZ-4000/80077011040.4150.415SZ6300/1000107013540.4175.416SZ8000/1000120013540.4175.4塑料注射成型机的功率参数宁波海天集团生产(注塑中心在用)SZ系列注塑机的选择主要考虑三个方面：1.塑件的重量：应是≤注塑机额定最大注塑量的80％，≥注塑机额定最大注塑量的30％。2.塑件垂直于注塑方向最大投影面积×零件确定的单位面积模内压力（公斤/平方厘米）≤80％的注塑机最大额定锁模力。3.模具的外形尺寸：（长、宽、高）注塑机的锁模力：其定义为：合模终结熔料注入模腔时，注塑机模板对模具形成的最终锁紧力。是注塑机最常用的参数之一。锁模力不足时会产生“飞边（披锋）”。选机型时应确保制品加工所需锁紧力，小于机器的锁模力。锁紧力通常用型腔内平均压力与模腔投影面积的乘积来计算。其中型腔内平均压力一般取20—40Mpa，具体要根据塑料特性、制品要求、制品流长比等因素来确定。注塑机的注射压力：注塑机规格参数中的注射压力，是指注射时料筒内的最高压力，而非注射系统油压的实时压力，注射压力与油压的关系是反比于螺杆横截面积与射料油缸截面积之比。注塑模具厚度与最大开模行程：注塑机的规格参数中，一般都有最大模厚和最小模厚（或容模量），代表注塑机能容纳的模具厚度。注塑机的开模行程是有限制的，取出制件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。塑件在模具内的顶出方式：（液压、机械、二边顶出、中心顶出等）注塑压力计算由注射压力确定注射油缸的工作油压：MS×P=M0×P0其中：MS：机筒的截面积，cm2；P：注射压力，Kg/cm2；M0：注射油缸的截面积，cm2；P0：工作油压力，Kg/cm2例如：机筒的截面积，100cm2；注射压力，800Kg/cm2；注射油缸的截面积，300cm2；则工作油压力约为，27Kg/cm2MS100×P800＝M0300×P0x注塑模具：利用型腔特定形状，使塑料（或聚合物）在一定的温度和压力下，成型为具有一定形状和尺寸制品的工具。作用：在塑料的成型加工过程中与成型设备一起，赋予塑料以形状，给予强度和性能，使它成为有用的型材或制品。基本结构包括：浇注系统、冷却系统、顶出系统、成型零件、结构零件五部分。浇注系统：塑料从喷嘴进入型腔前的流道部分。包括主流道、冷料穴、分流道、浇口。成型零件：构成制品形状的各种零件。包括凸模、凹模、滑块抽芯、型芯、成型杆、排气口。结构零件：构成模具结构的各种零件。包括执行导向、脱模、抽芯、分型等动作的各种零件。顶出系统：有顶杆、反推杆、复位弹簧等。5、注塑工艺AA、料筒温度：、料筒温度：温度成形温度与树脂温度的断面图供给区压缩区计量区喷嘴部一般来说，成形温度大多如图所示，通常是将料筒头部温度置高，设定成“山”的形状，成形温度大多是表示料筒在该部分的温度。一般“设定温度”与“树脂温度”有所不同，因此记录这两个温度是很重要的。树脂温度还包含在通过螺杆塑化时发生剪切生热，温度升高10－20℃。（其实树脂在压力下产生剪切运动都会导致温度升高）。树脂温度设定成型温度料筒温度一般分四段控制即：后、中、前、喷嘴。料筒温度一般分四段控制即：后、中、前、喷嘴。温度的分布依次是：低、中、高、中。温度值因原料温度的分布依次是：低、中、高、中。温度值因原料不同而变化，一般情况下原料的硬度越高，强度越不同而变化，一般情况下原料的硬度越高，强度越大，耐高温性越好，需要的熔融温度就越高。大，耐高温性越好，需要的熔融温度就越高。料筒温度对下列因素有影响：料筒温度对下列因素有影响：a.a.料的熔融粘度：一般温度越高粘度越低，但过高则料的熔融粘度：一般温度越高粘度越低，但过高则粘度不再降低，而材料则被分解。粘度不再降低，而材料则被分解。b.b.在压力一定，模温一定，零件壁厚一定的条件下，在压力一定，模温一定，零件壁厚一定的条件下，料温越高，料流的流长比就越大，即流动性就越好。料温越高，料流的流长比就越大，即流动性就越好。c.c.在压力一定，模温一定，零件壁厚一定的条件下，在压力一定，模温一定，零件壁厚一定的条件下，正常的温度范围内，温度越高零件的表面质量，就越正常的温度范围内，温度越高零件的表面质量，就越接近模具的表面状态。接近模具的表面状态。d.d.在压力一定，模温一定，零件壁厚一定的条件下温在压力一定，模温一定，零件壁厚一定的条件下温度越高零件的收缩就越大。度越高零件的收缩就越大。e.e.在上述在上述三个三个““一定一定””的条件下，的条件下，温度越高温度越高零件的内零件的内应力（压应力（压力造成的）力造成的）就越小。就越小。塑料名称塑料名称熔点熔点加工温度范围加工温度范围分解温度分解温度((空气中空气中))聚苯乙烯聚苯乙烯PSPS165165℃℃180180～～260260℃℃260260℃℃ABSABS160160℃℃180180～～250250℃℃250250℃℃高压聚乙烯高压聚乙烯LDPELDPE110110℃℃160160～～240240℃℃280280℃℃低压聚乙烯低压聚乙烯HDPEHDPE130130℃℃200200～～280280℃℃280280℃℃聚丙烯聚丙烯PPPP164164℃℃200200～～300300℃℃300300℃℃尼龙尼龙6666PA66PA66225225℃℃260260～～290290℃℃300300℃℃尼龙尼龙66PA6PA6265265℃℃260260～～290290℃℃300300℃℃有机玻璃有机玻璃PMMAPMMA180180℃℃180180～～250250℃℃260260℃℃聚碳酸酯聚碳酸酯PCPC250250℃℃280280～～310310℃℃330330℃℃常用塑料的加工温度范围塑料名称ABSASHIPSPCPEPP注射温度(ºC)210~230210~230200~210280~310200~210200~210模具温度(ºC)60~8050~7040~7090~11035~6540~80塑料名称PVCPOMPMMAPA6PSTPU注射温度(ºC)160~180180~200190~230200~210200~210210~220模具温度(ºC)30~4080~10040~6040~8040~7050~70常用塑料的注射温度与模具温度常用塑料的含水量与干燥温度常用塑料的含水量与干燥温度((实例实例))塑塑料料名名称称允许含水分量允许含水分量(%)(%)干干燥燥温温度度((℃℃))聚聚乙乙烯烯0.010.017171聚苯乙烯聚苯乙烯0.050.05～～0.100.107171～～7979纤维素塑料纤维素塑料最高最高0.400.406565～～8787聚氯乙烯聚氯乙烯0.080.086060～～9393聚碳酯酯聚碳酯酯最高最高0.020.02121121聚聚丙丙烯烯0.100.107171～～8282酯类纤维塑料酯类纤维塑料0.100.107676～～8787尼尼龙龙0.040.04～～0.080.087171BB、塑料原料干燥处理、塑料原料干燥处理目的：为了除去物