第3章 塑料注射成型原理及工艺

第三章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺——又称注射成型(InjectionMolding)，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。注射模塑特点：成型周期短、可成型外形复杂且带有嵌件的塑件、尺寸精度高，易于实现自动化。3.1.1注射成型原理及注射机注射结束，进行保压与补缩在一定压力和速度下将塑料注入型腔加热熔融塑料，达粘流态注射成型原理：冷却定型开模顶出塑件3.1.1注射成型原理及注射机1.注射机的分类及其工作原理——指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的过程。按外形可分为：卧式、立式和角式注射机。塑化注射机按塑化方式分为：柱塞式注射机和螺杆式注射机。3.1.1注射成型原理及注射机1.注射机的分类及其工作原理柱塞式注射机很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦。最大注射量取决于料筒的塑化能力（与塑料受热面积有关）与柱塞直径与行程。塑料靠料筒壁和分流梭传热，柱塞推动塑料无混合作用，易产生塑化不均的现象。①塑化不均：②最大注射量受限：③注射压力损失大：柱塞式注射机存在的缺点：3.1.1注射成型原理及注射机1.注射机的分类及其工作原理从柱塞开始接触塑料到压实塑料，注射速度逐渐增加。⑤易产生层流现象且料筒难于清洗④注射速度不均：螺杆式注射机3.1.1注射成型原理及注射机1.注射机的分类及其工作原理螺杆式注射机的优点：借助螺杆的旋转运动，材料內部也发热，均勻塑化，塑化能力大。加热缸內的材料滞留处少，热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。由于加热缸的压力损失小，用较低的射出压力也能成型。成型周期短、效率高，生产过程可实现自动化可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件。螺杆式较柱塞式多一旋转动作，产生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较3.1.1注射成型原理及注射机1.注射机的分类及其工作原理3.1.1注射成型原理及注射机2.注射机的规格及主要技术参数注塑机的最大注射量：注射压力为100MPa时的理论注射容量。注射量的表示方法：1.公称质量（g）2.公称容积（cm3）锁模力：是指注射机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力注射机型号表示：国产注塑机sz-z-30/1000型、sz-zy-500/1000型、sz-zy-1000/1000型，表示注塑机可注射聚苯乙烯塑料的公称容积为30cm3、500cm3和1000cm3，锁模力为1000kN，sz-塑料注射成型机，z-柱塞式，zy-螺杆式。此外，注射机还有其他很多技术参数，件附录G3.1.2注射成型工艺过程原料检验预处理合模注射装入料斗保压脱模装入嵌件清理料筒清理模具涂脱模剂嵌件清理、预热预塑化塑件后处理冷却3.1.2注射成型工艺过程1.成型前准备原料检验原料染色原料干燥质量体积流动性水分及挥发物含量收缩率烘箱干燥红外线干燥热板干燥高频干燥原料的预处理3.1.2注射成型工艺过程1.成型前准备原料的预处理料筒的清洗对空注射发嵌件的预热脱模剂的选用3.1.2注射成型工艺过程2.注射过程塑化、计量阶段塑化塑料熔融具备较好的流动性计量塑化好的熔体定量定压地输出塑化效果物料转变成熔体之后的均化程度塑化能力单位时间内能够塑化好的物料质量或体积3.1.2注射成型工艺过程2.注射过程流动充型塑料熔体由料筒流入型腔并充满型腔保压补缩塑料熔体为弥补熔体因冷却收缩而产生的空隙倒流阶段喷嘴压力下降后，塑料熔体在型腔压力下，从型腔向浇注系统倒流注射充型3.1.2注射成型工艺过程2.注射过程冷却定型模温不宜过低脱模温度不宜太高3.1.2注射成型工艺过程3.塑件的后处理放在一定温度的红外线或循环热风烘箱、液体介质中（矿物油，石蜡）一段时间，再缓慢冷却。将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100～120℃)，隔绝空气，进行防氧化处理，达到吸湿平衡。调湿后缓冷至室温。退火：调湿：退火的温度：高于使用温度10～20℃，低于相变温度10～20℃。3.1.3注射成型工艺参数温度压力注射速率成型周期1.温度3.1.3注射成型工艺参数①料筒温度：②喷嘴温度：③模具温度：模具温度的确定受很多因素的影响，见图3-10略低于料筒最高温度：防止熔料在喷嘴处产生“流涎”现象；但温度也不能太低，否则易堵塞喷嘴。当Tf(Tm)~Td范围窄时，料筒温度取偏低值。料筒后端温度最低，喷嘴前端最高；在Tf(Tm)~Td之间，保证塑料熔体正常流动，不发生变质分解；2.压力3.1.3注射成型工艺参数①塑化压力：又称背压（螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力），由液压系统溢流阀调整大小。②注射压力：柱塞或螺杆头部对塑料熔体施加的压力。注射压力的大小一般为40～130MPa，它的作用是克服熔体的流动阻力，保证一定的充模速率。③保压压力：注射完成后，注射压力用于将模内熔体压实④型腔压力：作用在型腔单位面积上的压力3.注射速率3.1.3注射成型工艺参数注射速率高有利于降低熔体粘度，熔体温度也随之升高，从而有利于充型注射速率过高又会使熔体产生喷射，而造成模内空气无法排除，压缩空气使熔体局部升温导致局部烧焦或分解——完成一次注射模塑过程所需的时间。4.成型时间成型周期或总周期成型周期充模时间注射时间闭模冷却时间其它时间保压时间3.1.3注射成型工艺参数3.2塑料成型工艺规程的制订塑件的分析塑件成型方法及工艺流程的确定塑料模具类型和结构形式的确定成型工艺条件的确定设备和工具的选择工序质量标准和检验项目及方法的确定技术安全措施的制订工艺文件的制订3.2.1塑件的分析分析塑料的适用性能能否满足塑料的适用要求分析塑料的工艺性能是否适应成型工艺要求1.塑件所用塑料的分析2.塑件结构、尺寸及公差、表面质量、技术标准的分析考虑到模具的设计、和塑件的实际用途3.塑件热处理和表面处理分析考虑后处理对塑件形状尺寸的影响，事先给予补偿3.2.2塑件成型方法及工艺流程的确定塑料的工艺性能塑件的形状特点3.2.3成型工艺条件的确定温度压力注射速率成型周期3.2.4设备和工具的选择公称注射量和锁模力选择注射机3.2.5工艺文件的制订工艺流程和参数指定为工艺卡片本章作业1注射机的工艺流程2列举几个注塑机的主要技术参数，说明其物理意义。