塑胶射出成型技术

塑胶射出成型技术设定注塑工艺时应考虑的塑料物性一收缩率影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：1、塑料品种：热塑性塑料成型过程中由于存在结晶化形成的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此热塑性塑料收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也比较大。2、塑件特性：成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。3、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。4、成型条件：模具温度高，熔融料冷却慢、收缩大，尤其是结晶料因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。另外，保压压力及保压时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性回跳大，故收缩也会减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸多因素可适当改变塑件收缩情况。二、流动性1、热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、流动长度长、表现粘度小，流动比大的则流动性就好。常用塑料的流动性分为三类：1）流动性好PA、PE、PS、PP等；2）流动性中等聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、PMMA、POM；3）流动性差PC、硬质PVC。2、各种塑料的流动性也因成型工艺条件而有所变化，主要影响的因素有如下几点：1）温度：料温高则流动性增大，但不同塑料也各有不同，PS（尤其耐冲击型）、PP、PA、PMMA、PC等塑料的流动性随温度变化较大所以在成型时宜调节温度来控制流动性。对PE、POM、则温度增减对其流动性影响较小，所以在成型时要通过增加注射压力来增加其流动性。2）压力：注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是PE、POM较为敏感，所以成型时应调节注塑压力来控制流动性。3）模具结构浇注系统的形式，尺寸，浇口布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如模具表面光洁度，料道截面尺寸形状，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性。成型时也可通过控制料温，模温及注射压力、注射速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。三、结晶性热塑性塑料按其冷凝时有无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。结晶性：所谓结晶即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子按一定规则、有序排列成晶格状。结晶性塑料：在由熔融状态转化为固态时存在结晶即晶格到晶粒的过程的塑料。非结晶性（无定型）塑料：在由熔融状态转化为固态时不存在结晶的过程，只存在分子链冻结的过程的塑料。结晶度：聚合物中结晶成分的占比。结晶性塑料的特性：结晶度随冷却温度而变化；有明显的熔点；与无定型塑料相比收缩率更大。判别这两类塑料可视塑件的透明性来确定，一般结晶性料为不透明或半透明（如POM等），无定形料为透明（如PMMA等）。结晶性塑料在：1、料温上升到成型温度时所需的热量多，要用塑化能力大的设备。2、冷却固化时放出热量大，要充分冷却。3、熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。4、冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性塑料应按要求必须控制模温。5、各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲等缺陷。四、热敏性塑料及易水解塑料1、热敏性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，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬质PVC、POM。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。2、有的塑料（如PC、PBT等）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，使用时必须预先充分加热干燥。五、应力开裂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。原料应注意干燥，合理的选择成型条件，以减少内应力和增加抗开裂性。成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性。例如PC料在成型时，应尽量提高料温，以改善其流动性，由于PC料本身粘度较高，需要较高的注射压力，所以在成型PC料时，要降低内应力最有效的方法是控制模具温度，尽量提高模具温度同时降低动、静模温度差，保压时间一定要短六、吸湿性塑料中因有各种添加剂，其对水分有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必须控制在允许范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的方法及规范进行预热干燥，在使用时防止再吸湿。注塑工艺参数的调整锁模参数：1、锁模力调整：熔融树脂在高压射入型腔内成型成型品，为防止模内压力将可动侧模板推开，必须在可动侧施加力量以便锁紧模具，这一模具锁紧力叫做锁模力。锁模力的最小值=模穴内的平均成型压力×成型品在垂直于注射方向上的投影面积。对于常用的塑胶原料，锁模力经验估值一般取0.3-0.5吨/cm2(锁模力常熟)×投影面积。在日常生产中调整锁模力时，宜从设备额定锁模力的三分之一开始逐渐增加，以产品没有毛边产生为准，当使用过低的锁模力时分型面会有熔料溢出形成毛边，当锁模力使用过高时，会降低设备模具的使用寿命，同时造成动力的浪费。2、低压保护调整：三板机低压模保的调试中最重要的几点因素有：起高压的位置、转低压的位置、低压的压力、低压的速度、低压模保的时间。1）、起高压位置的确定。在调整状态（低压手动状态）下合模至动静模接触模具不能前进为止，检查开锁模电子尺的读数，以这个位置作为锁摸高压的启动位置。考虑到机器运转过程中摩擦阻力作用使得注塑机不能保证每次都能运行到这一位置，最重要的是机器运转过程中模具受热膨胀会达不到这一位置，因此，需要在这一位置的基础上增加0.1-0.2作为高压启动位置。需要增加的量不是完全确定不变的，需要根据不同的模具和设备来确定。2）、低压启动位置的确定。根据模具结构，有行位的，需要在斜导柱与滑块接触前降速，以免损坏模具。3）、低压锁摸压力的设定。低压锁摸压力应尽量地低，最低可以是0。如果合模时模具达不到高压启动位置可适当增加低压锁摸压力1-5bar。这样就不至于再生产过程中注塑机总是报警。4）、低压锁摸的速度。低压锁摸的速度应尽量地低，也不是越低越好，低压模保时间过长影响成型周期时间，降低生产效率。低压锁摸调试的原则是在出现问题时既能保证设备模具的安全，同时又要确保设备运行顺畅，发挥处最大生产能力。温度控制：3、温度控制1）、料筒温度：塑胶原料的熔点是塑胶由高弹态转变为粘流态的温度。塑胶材料一般没有固定队熔点，尤其是结晶性塑料。所谓熔点只是一个温度区间。因此，在设定料筒温度时应参考材料厂家物性表提供的成型温度。部分塑胶流动性好例如PA、PP、PE等，其流动性对注射压力较敏感，改变温度其流动性改变并不明显，因此，通常通过增加注射压力改善其流动性，而PC、PPS等刚性大分子链其流动性受温度影响较明显，因而在成型时主要通过改变温度改善其流动性，同时，因为其本身粘度较高流动性差，所以成型时需要较高的直射压力。2）、干燥温度：部分树脂对水分非常敏感，含水量超标会引起树脂水解，降低强度。3）、模具温度：为了避免成型品不均匀的收缩引起产品翘曲变形，要保持模具温度尽可能的均匀，动静模温差保持在10℃以内。因为模具温度越高制品收缩越大，因此可以利用这一特性调整产品的尺寸。●对于薄壁产品塑料间的尺寸与模具温度的关系：型芯侧温度高，制品收缩越大，制品尺寸越小。型腔温度越高，型腔尺寸会由于热膨胀而变大，机壳尺寸会变大。钢模热膨胀系数是12×10-6。当模具温度提高后，产品毛刺会加大，为减小飞边毛刺必须降低保压，因而制品重量会减轻。制品尺寸与保压关系比较小。4）、油温控制：为了注塑机油压系统压力稳定性，液压油粘度系数必须保持稳定，液压油温度应维持在45±5℃.注射参数：4、注射速率：单位时间内从注塑机喷嘴内射出的熔融塑胶的体积（CM3/S），即体积注射速度。注射速率Q=螺杆截面积A*注射速度=最大注射量V/注射时间TQ:注射速率；A:螺杆截面积；V:最大注射量；T:注射时间。5、注射速度：注射速度是注射时螺杆的推进速度（MM/S）。在注射过程中，如果设定稳定的注射速度，则在整个填充过程中，型腔中的溶体流动速度是不稳定的，浇口部和注射末端熔体前沿流动速度就比注射中段流动速度快。要得到好的产品外观，型腔内的溶体流动速度应保持稳定，即获得稳定的型腔内注射速率。一般为先慢――快――后慢，即先用一个较低的速度使熔体通过主流道，分流道，进胶口，以达到平衡射胶的目的，然后快速充模方式填充满整个模腔，再以较慢速度补充收缩和逆流引起的胶料不足现象，直到浇口冻结。在成型薄壁或流长与壁厚之比较大时，宜使用较高的射速将产品充满，防止溶胶冻结无法充满型腔，通过程式化的射胶速度控制，避免一系列的产品表面缺陷，得到合格的成型产品。注射速度对成型品的影响：烧焦、困气。原因是气体无法快速排出。喷射：原因是注射速度过快，模具浇口设置不正确。注不满：在型腔填充未满之前胶料已冷却。波浪纹：熔体冷却过早，扰乱溶体流动。一般注塑机的注射速度100-125之间。中速注塑机的注射速度200-600mm/s之间。高速注射机的注射速度800-1000mm/s.注射速速度V=注射速率Q/螺杆截面积A.V:注射速度mm/s；Q：注射速率m3m/s；A:螺杆（炮筒）截面积mm2。相同的注射速率小螺杆的注塑机的注射速度更快。相同螺杆形程小螺杆行程控制精度更高。6、注射压力注射压力是熔体在充模过程中需要克服的阻力，即螺杆前端作用与熔融塑胶上的压力。！成型中所需的注射压力取决于以下因素：材料的粘度；模具、材料的温度；注射速度；模具设计(包括流道截面积、注塑件的壁厚、熔体流动长度)。注射压力直接影响产品的尺寸，重量和变形等，不同的塑胶产品所需注塑压力不同，增加压力会使其流动性显著改善，注射压力大小决定产品的密度。在注塑成型过程中，为了得到稳定的注射速度，一般采用较高的注射压力，即系统压力的50%-80%。系统压力与实际压力的关系：实际压力=设定压力×压力比压力比：压力比=最大注射压力÷油泵最大压力（系统压力）●如何认识注射压力与注射速度的关系：为了保持稳定的注射速度，一般使用较高的注射压力。大部分注塑机都采用速度优先的原则，在调整工艺参数时，使用较高的注射压力，仅需调整注射速度即可，在注射过程中，观察实际注射压力所能达到的值，设定注射压力高于实际值5-10%即可。在实际生产过程中，大多数情况下，注射速度不变，仅增大注射压力，注射时间时部变化的，实际注射压力也是维持不变的。注射时间和实际注射压力7、保压切换点：一般情况下，为了产品的一致性，要在模具型腔基本充满时将注射过程切换至保压过程，即填充约98%时转保压过程。8、保压：填充完成后螺杆仍然通过注塑件的流体中心将塑胶材料压入型腔，补偿材料的收缩。保压对产品质量特性的影响就是影响产品的密度。保压时间的设定以浇口冻结为标准。如何判定浇口已经冻结？称重产品重量，增加保压时间产品重量不再增加时，这一时间即为最佳保压时间。过低的保压压力、过短的保压时间会造成以下问题：缩水、气泡、产品尺寸小、产品翘曲变形尤其是结晶性材料、尺寸变化大、由于熔体回流造成内部分子取向排列影响产品强度。过高的保压压力会造成以下问题：浇口附近的应力集中、产品毛边、产品脱模困难。●各段保压的作用：