注塑成型工作原理

1注塑成型工作原理组织者：凯帆电器模具中心讲述人：周伟日期：2011年05月28日星期六2内容提要一、注射成型原理二、注射成型工艺过程三、注射成型工艺条件四、注射成型的特点及应用五、注射成型过程的物理与化学变化六、影响注射成型塑料成型收缩的因素七、影响注射成型塑料成型流动的因素八、注射成型的几个常见概念3常见的塑料成型方法压铸成型半溢式压缩成型吹塑成型注塑成型4一、注射成型工作原理及工艺特点注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料成型的主要方法。注射成型即将粒状或粉状的塑料加入到注射机的料斗，在注射机内塑料受热熔融并使之保持流动状态，然后在一定压力下,经注射机喷嘴，模具的浇注系统，注入闭合的模具中，经冷却定型后，熔融的塑料就固化成为所需的塑件。注射成型工作原理5塑胶的充填模式熔融塑胶凝固层注塑是通过注塑机来实现的，注塑机的基本功能是：1、加热塑料，使其达到熔融状态；2、对熔体施加高压，使其射出而充满模腔。充填动画模拟1充填动画模拟26注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程及塑件的后处理等。成型前的准备工作包括：对原料外观的检验及工艺性能的测定、预热和干燥、注射机料筒的清洗、嵌件的预热和脱模困难时脱模剂的选用等。有时还需对模具进行预热。二、注射成型工艺过程7成型时，先交粉状或粒状物料从料斗送入高温机筒内加热熔融塑化使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下以很大的流速通过喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中。熔体在压力作用下充满型腔并被压实，经过一段保压后柱塞或螺杆回程。此时，熔体可能从型腔向浇注系统倒流。冷却定型后开启模具，制品便可从模腔中脱出。塑料在注射机筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔，最终冷却定形的过程称为浇注过程。注射成型工艺过程8注射过程一般包括：加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等步骤。(1)、加料将粒关或粉状塑料加入到注射机的料斗中。(2)、塑化加入的塑料在料筒中进行加热，使其由固体颗粒转变成熔融状态并具有良好的可塑性，这一过程称为塑化。(3)、充模塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒前端，经过喷嘴、模具浇注系统进入并充满型腔，这一阶段称为充模。注射过程动画模拟注射成型工艺过程9(4)、保压在模具中熔体冷却收缩时，柱塞或螺杆迫使料筒中的熔料不断补充到模具中，从而形成形状完整、质地致密的塑件，这一阶段称为保压。(5)、倒流保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中压力解除，这时型腔中的熔料压力将比浇口前方的高，如果浇口尚未冻结，型腔中的熔料就会通过浇口流向浇注系统，这一过程称为倒流。倒流使塑件产生收缩、变形及质地疏松等缺陷。如果保压结束时浇口已经冻结，那就不会存在倒流现象。注射成型工艺过程10(6)、冷却塑件在模内的冷却过程是指从浇口处的塑料熔体完全冻结时起到塑件将从模腔内推出为止的全部过程。实际上冷却过程从塑料注入型腔起就开始了，它包括从充模完成、保压开始到脱模前的这一段时间。(7)、脱模塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。决定制品成形质量的关键参数有：温度、时间、压力、速度和位置。注射成型工艺过程11塑件的后处理塑件在成型脱模后，尚不能直接投入使用，还需进行一些处理，因这种处理是在成型、脱模后进行的，故称后处理，现分述如下：一、修整在塑件脱模后，塑件上总要带有一些浇口飞边等多余物，它们对塑件的外观和使用均带来不利，因此需将之去除，这种去除较为简单，一般可用手工操作一些简单工具将之除去。12塑件的后处理二、热处理（1）热处理的目的。由于塑料在料筒内塑化不均匀或在模腔内的冷却速度不同，常使塑件产生不均匀的结晶、取向和收缩，使得塑件中产生内应力，这种内应力的存在对塑件的质量带来极大危害，而消除这种内应力的最常用办法就是对塑件施行热处理。（2）热处理消除内应力的机理。热处理之所以能消除内应力，其机理主要有：①通过加热，使被强迫冻结的大分子键得到松弛，凝固的大分子键转向无规位置，从而消除这一部分内应力。②提高结晶度，稳定结晶结构，从而提高结晶塑料制品的物理性能和降低内应力。（3）热处理的方法。将塑件置于一定温度的液体介质（水、矿物油、甘油、乙二醇等）或热空气循环烘箱中，经过一段时间加热后，再取出缓慢冷却至室温。13塑件的后处理①热处理温度。一般热处理温度应控制在高于塑件使用温度10~20℃,或低于塑件的热变形温度10~20℃为宜。温度过高会使塑件发生翘曲或变形，温度过低又消除不了内应力。②热处理时间。热处理时间取决于塑料品种、塑件形状和成型工艺条件。通常，分子键的刚性越大，塑件壁越厚，热处理时间越长。以达到消除塑件的内应力为原则。14塑件的后处理三、调湿处理（1）调湿处理的目的，使塑件隔绝空气，防止氧化，加快吸湿平衡，使尺寸稳定。（2）调湿时间取决于塑件形状、厚度和结晶度的大小，一般数小时即可。（3）调湿处理的温度。调湿处理是将刚脱模的塑件放到热水中进行处理，热水温度一般为80~100℃，热变形温度高者取大值，低者取小值。在进行调湿处理时，当达到所需要的温度和时间后，一定要缓慢地冷却到室温，若速度过快则会产生新的内应力。15塑件的后处理四、表面印刷、电镀、超声波焊接等。超声波在塑料加工中的应用原理：塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ、18KHZ、20KHZ、40KHZ等。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。16注射成型工艺条件主要是指成形时的温度、时间、压力、速度及位置。(1)、温度注射成型过程需控制的温度有原料干燥温度、料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。料筒温度是决定塑料塑化质量的主要依据。料筒温度低，塑化不充分；料筒温度过高，塑料可能会发生分解。料筒温度的选择与各种塑料的特性有关，温度的分布一般应遵循前高后低的原则，即料筒后端温度最低，喷嘴处的前端温度最高。三、注射成型工艺条件17喷嘴温度应控制在防止塑料发生“流涎”现象。喷嘴温度一般略低于料筒最高温度。模具温度对塑料熔体的充型能力及塑件的内在性能和外观质量影响很大。模具温度高，塑料熔体的流动性就好，塑件的密度和结晶度就会提高，但塑件的收缩率和塑件脱模后的翘曲变形会增加，塑件的冷却时间会变长，生产率下降。模具温度越低，因热传导而散失热量的速度越快，熔体的温度越低，流动性越差。当采用较低的注射速率时，这种现象尤其明显。注射成型工艺条件18注射成型工艺条件定义：为保证成型品质而事先对聚合物进行干燥所需要的温度。作用：保证聚合物的含湿量尽量低而不致于起过允许的限度。设定原则：(1)聚合物不致于分解或结块(聚合)；(2)干燥时间尽量短,干燥温度尽量低而不致于影响其干燥效果；(3)干燥温度和时间因不同原料而异。干燥温度19定义：为保证成型顺利进行而设加在料管上之温度。作用：保证聚合物塑化(熔胶)良好，顺利充模，成型。设定原则：(1)不致引起塑胶分解碳化；(2)从加料段至喷嘴依次上升；(3)喷嘴温度应比料筒前段温度略低；(4)依材料种类不同而所需温度不同；(5)不至对制品产生坏的质量影响。料筒温度注射成型工艺条件20定义：制品所接触的模腔表面温度。作用：控制影响产品在模腔中的冷却速度,以及制品的表观质量。设定原则：(1)考虑聚合物的性质；(2)考虑制品大小和形状；(3)考虑模具的结构，浇道系统。模具温度注射成型工艺条件21(2)、时间(成型周期)完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。成型周期注射时间模内冷却时间其他时间射出时间(柱塞或螺杆前进时间)保压时间(柱塞或螺杆停留在前进位置的时间)(柱塞后撤或螺杆转动后退的时间均在其中)(指开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和合模时间)注射成型工艺条件22定义：利用干燥机事先对原料进行干燥所需要的时间。作用：(1)增进表面光泽，提高抗弯曲及拉伸强度,避免内部裂纹和气泡；(2)提高塑化能力，缩短成型周期；(3)降低原料中水份及湿气；设定原则：(1)干燥时间因原料的不同而不同；(2)干燥时间的设定要适宜,太长会使得干燥效率降低甚至会使原料结块，太短则干燥效果不佳。注射成型工艺条件干燥时间23熔胶时间定义：注射终止后,螺杆到达计量终止位置所需要的时间。作用：保证熔胶充分。设定原则：(1)由螺杆转速和背压相互控制；(2)不要让熔融塑胶体在螺杆中停留的时间过长，以免引起塑胶在长时间的高温状态下分解、碳化。注射成型工艺条件24注射成型工艺条件射出时间定义：熔体在充满整个型腔所用的时间。作用：射出时间由射出压力、射出速度以及制品的大小等因素来决定。设定原则：(1)在保证制品成型的条件下尽可能让射出时间短；(2)射出时间受料温、模温等因素的影响。25注射成型工艺条件保压时间定义：为防止注射后塑胶倒流以及冷却补缩作用,在注塑完后继续施加的压力。作用：(1)防止注塑完后熔体倒流；(2)冷却收缩的补缩作用。设定原则：(1)保压时间因制品厚度不同而异；(2)保压时间要因熔料温度的高低而异，温度高者所需时间长，低者则短；(3)为提高生产效率，在保证制品质量的前提下尽量可能使保时间短。26注射成型工艺条件冷却时间定义：产品冷却固化而脱模后又不致于发生变形所需的时间。作用：(1)让制品固化；(2)防止制品变形。设定原则：(1)冷却时间是周期时间的重要组成部分,在保证制品质量的前提下尽可能使其短；(2)冷却时间因熔体的温度，模具温度，产品大小及厚度而定。27注射成型工艺条件注射时间对注塑过程的影响表现在三个方面：（1）缩短注射时间，熔体中的剪应变率也会提高，为了充满型腔所需要的注射压力也要提高。（2）缩短注射时间，熔体中的剪应变率提高，由于塑料熔体的剪切变稀特性，熔体的粘度降低，为了充满型腔所需要的注射压力也要降低。（3）缩短注射时间，熔体中的剪应变率提高，剪切发热越大，同时因热传导而散失的热量少,因此熔体的温度高，粘度越低，为了充满型腔所需要的注射压力也要降低。以上三种情况共同作用的结果，使充满型腔所需要的注射压力的曲线呈现“U”形。也就是说，存在一个注射时间，此时所需的注射压力最小。28(3)、压力注射成型过程中的压力包括塑化压力、注射压力、保压压力、锁模压力及顶出压力，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。塑化压力又称背压，是指采用螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。一般操作中，塑化压力应在保证塑件质量的前提下越低越好，其具体数值随所用塑料的品种而异，但很少超过20MPa。注射压力是指注射机柱塞或螺杆头部对塑料熔体所施加的压力。其大小取决于注射机的类型、模具结构、塑料品种和塑件壁厚等。注射成型工艺条件29注射成型工艺条件锁模压力定义：合模系统为克服在注射和保压阶段使模具分开的张模力而施加在模具上的闭紧力。作用：(1)保证注射和保压过程中模具不致于被张开；(2)保证产品的表面质量；(3)保证产品的尺寸精度。设定原则：(1)合模力的大小依据产品的大小，机台的大小而定；(2)一般来说，在保证产品不出毛边的情况下，合模力要求越小越好；(3)合模力的设定不应超出机台之额定压力。30注射成型工艺条件射出压力定交：螺杆先端射出口部位发生之最大压力，其大小与射出油缸内所产生油压紧密关连。作用：用以克服熔体从喷嘴--流道—浇口--型腔的压力损失，以确保型腔被充满，获得所需的制品。设定原则：(1)必在注塑机的额定压力范围内；(2)设定时尽量用低压；(3)尽量避免在高速时采用高压，以免异常状况发生。31注射成型工艺条件背压定义：塑胶在塑化过程建立在熔腔中的压力。作用：(1)提高熔体的比重；(2)使熔体塑化均匀；(3)使熔体中含气量降低，提高塑化质量。设定原则：(1)背压的调整应考虑塑胶原料的性质；(2)背压的调整应参考制品的表面质量和尺寸精度。32注射成型工艺条件保压定义：从模腔填满塑胶，继续施加于模腔塑胶上的注射压力，直至落口完全冷却封闭的一段时间，要靠一个相当高的压力支持，这个压力叫保压。作用：(1)补充靠近浇口位置的料量，并在浇口冷却封闭以前制止模腔中尚未