《塑料注射成型技術(shù)》PPT課件

塑料注射與其它成型,塑料工程教研室,注射成型的特點(diǎn),與其它成型方法相比較，注塑成型法具有如下特點(diǎn)： 注塑成型能一次加工出外形復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件、成型孔長的塑料制品； 成型周期短； 制品表面粗糙度低，后加工量少； 生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 對(duì)各種塑料的加工適應(yīng)性強(qiáng)，能生產(chǎn)加填料改性的某些塑料制品,注射機(jī)的組成與分類,外形分,按注射機(jī)外形特征分,臥式,立式,角式,1-鎖模裝置 2-注射裝置 3-機(jī)身,角式,注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù),1、注射量 2、注射壓力 3、注射速度、注射速率 4、塑化能力 5、合模力 6、合模裝置的基本尺寸 7、空循環(huán)時(shí)間,1、注射量 定義：機(jī)器在對(duì)空注射條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量 2、注射壓力 定義：注射時(shí)，螺桿或柱塞端面作用于熔料單位面積上的力。 作用：克服熔料流經(jīng)噴嘴、流道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力 最高注射壓力：注射機(jī)能達(dá)到的最大壓力 注射速度：指注射時(shí)螺桿或柱塞移動(dòng)速度； 注射速率：指單位時(shí)間內(nèi)熔料從噴嘴射出理論容量； 速度慢：熔接痕、密度不均、內(nèi)應(yīng)力 速度快：熔體破碎、夾雜空氣 合理的速度：溫差小、壓力傳遞好、制品品質(zhì)較好 決定因素 樹脂性能，工藝條件，制品形狀，壁厚，模具結(jié)構(gòu)及澆口類型等,4、塑化能力 定義： 注射機(jī)塑化裝置在1h內(nèi)所能塑化物料的kg數(shù)。 5、合模力 定義： 注射機(jī)合模裝置對(duì)模具所能施加的最大夾緊力 作用： 克服注射時(shí)模具型腔所受到的脹模力 6、合模裝置的基本尺寸 （1）模板尺寸、拉桿間距 （2）模板最大開距 （3）動(dòng)模板行程 （4）模具最大厚度與最小厚度 （5）調(diào)模行程,自 鎖 式,特殊用途式,直 通 式,噴嘴型式,注射機(jī)操作方式,注射成型工藝過程 成型前的準(zhǔn)備； 注射過程； 制品的后處理。,成型前的準(zhǔn)備,一、原料的檢驗(yàn)與處理 1.原料外觀與工藝性能的檢驗(yàn) a.外觀檢驗(yàn)：指檢查原料色澤、粒子大小及顆度分布情況。 b.工藝性質(zhì)檢驗(yàn)：指檢查原料流動(dòng)性、熔體指數(shù)、收縮率、含水量、分子量、熱性質(zhì)等。 2.原料的處理 原料的染色、造粒、干燥、預(yù)熱等。,二、設(shè)備的清洗 1.直接法： a.Tf新 Tf舊時(shí)，T料筒=T新料，加新料對(duì)空注射。 b.Tf新< Tf舊時(shí)，T料筒=T舊料，切斷加熱電源后加新料清洗。 2.間接法 3.料筒清洗劑法,成型前的準(zhǔn)備,成型前的準(zhǔn)備,三、嵌件的預(yù)熱與安裝 1.嵌件的安裝：帶有嵌件的塑料制品在注射前，必須將嵌件放進(jìn)模具內(nèi)的預(yù)定位置。 2.預(yù)熱原因：嵌件溫度低于模具溫度，使熔體在嵌件周圍冷卻快，收縮快，在模腔表面冷卻慢，收縮慢，使制品內(nèi)應(yīng)力，強(qiáng)度。 3.預(yù)熱溫度：,四、脫模劑的選用 種類： a.硬脂酸鋅：除PA，一般塑料用 b.石蠟：用于PA c.硅油：效果最好，但價(jià)格較貴,成型前的準(zhǔn)備,注射過程,一、加料量的確定 1、原則 應(yīng)保持加料量的穩(wěn)定性； 應(yīng)留有一定的余量以用于保壓補(bǔ)料及緩沖。,注射過程,二、塑化 1.塑化：塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)并有良好可塑性的全過程。,注射過程,三、流動(dòng)與冷卻 1. 是指從螺桿開始推動(dòng)具有流動(dòng)性的熔融塑料注入模具起，直到制品從模具中脫出為止。 2.流動(dòng)過程分段： 物料在料筒中的流動(dòng),注射過程,三、流動(dòng)與冷卻 模具中的流動(dòng) a.充模階段：從螺桿開始注射至模腔被熔體充滿止,注射過程,三、流動(dòng)與冷卻 模具中的流動(dòng) b.保壓：從熔體充滿模腔起到螺桿撤回止。 原因：防止冷卻過程導(dǎo)致制品內(nèi)部出現(xiàn)空洞。 c.倒流階段：從螺桿開始回退至澆口熔體凍結(jié)時(shí)止。 原因：澆口凍結(jié)前退回螺桿，模腔壓力高于流道壓力時(shí)會(huì)發(fā)生倒流現(xiàn)象 d.冷卻階段：從澆口凍結(jié)到制品脫模止。 該階段制品的溫度、壓力、體積繼續(xù)下降，到制品脫模時(shí)，模內(nèi)壓力減小，但模內(nèi)壓力不一定與外界壓力相等，其差值稱為殘余壓力。,注射過程,保壓時(shí)間長，殘余壓力大； 保壓時(shí)間短，殘余壓力??； 殘余壓力為正時(shí)，脫模困難； 殘余壓力為負(fù)時(shí)，因保壓時(shí)間短，制品表面易有陷痕或內(nèi)部有真空泡； 一般希望殘余壓力為零。,后處理,一、后處理原因 塑料在料筒內(nèi)塑化不均勻及在模腔內(nèi)冷卻速度不同而導(dǎo)致產(chǎn)生不同的結(jié)晶、定向和不均勻收縮，從而使制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并在貯存和使用中常會(huì)發(fā)生力學(xué)性能下降，光學(xué)性能變壞，表面產(chǎn)生銀紋，甚至變形開裂。,后處理,二、退火和調(diào)濕 1.退火處理： 將制品在一定溫度的液體或烘箱中靜置一定時(shí)間。 退火溫度：在TgTf間或0.8Tm左右。 在制品使用溫度以上1020或低于塑 料的熱變形溫度1020 為宜。 退火實(shí)質(zhì)： a.使強(qiáng)迫冷凍的分子鏈得以松弛，消除內(nèi)應(yīng)力； b.提高結(jié)晶度，穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)，從而提高結(jié)晶塑料制品的彈性模量和硬度，降低斷裂伸長率,2.調(diào)濕處理： PA類，將剛脫模的制品放入熱水中，加快達(dá)到吸濕平衡，且隔絕空氣，以防氧化。 調(diào)濕原因：PA類 a.高溫與氧接觸易氧化； b.易吸水膨脹，得到穩(wěn)定的尺寸要較長時(shí)； c.適量的水份對(duì)PA起類似增塑劑的作用。,后處理,三、注射工藝參數(shù)分析,溫度 機(jī)筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度 壓力 預(yù)塑壓力、注射壓力、保壓壓力 時(shí)間 注射時(shí)間、保壓時(shí)間,一、料筒溫度 料筒溫度影響塑化質(zhì)量及聚合物制品的取向。 1.料筒溫度的確定（Tf / TmTd之間） a.從物料的特性考慮： 能保證物料具備充模流動(dòng)性前提下，溫度取低值有利于提高效率。,溫度,溫度,b.從設(shè)備考慮： 螺桿式注射機(jī)料筒溫度可選得低一些，柱塞式注射機(jī)可選得高一些，視具體情況而定。 c.從制品的形狀與結(jié)構(gòu)考慮： 對(duì)薄壁制品，料筒溫度較高； 厚壁制品，料筒溫度較低； 形狀復(fù)雜或帶嵌件的制品，料筒溫度要較高。 d.從工藝條件間關(guān)系考慮： 注射壓力大，注射速度快，可用較低的料筒溫度。,溫度,溫度,二、噴嘴溫度 1. 噴嘴溫度通常略低于料筒最高溫度，防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的“流涎現(xiàn)象”。 2.要求：調(diào)節(jié)靈活、方便，因此噴嘴與料筒溫度是分開的。,溫度,三、模具溫度 1.模具溫度的確定 a.從塑料性質(zhì)考慮： 對(duì)無定型聚合物，充模順利時(shí)模具溫度可取低一些； 對(duì)粘度高的物料，模溫高一些； 對(duì)結(jié)晶聚合物，提高模溫有利于結(jié)晶。 b.從制品性能要求考慮： 若制品要求聚合物結(jié)晶度高，模溫較高； 若制品要求聚合物不結(jié)晶度，采取低模溫加強(qiáng)冷卻； 對(duì)取向度要求高的制品，選取低模溫，高注射壓力。,溫度,c.從制品的形狀與尺寸考慮： 對(duì)厚制品，采用較高模溫； 對(duì)薄制品，采用較低模溫。 d.從其它工藝條件考慮： 料筒溫度高，模溫高 2.模溫控制方式： a.通過定溫的冷卻介質(zhì)來控制； b.將物料注入模具自然升溫，自然散熱達(dá)到平衡后，而保持一定的模溫； c.采用電加熱圈或加熱棒來保持定溫。,溫度,壓力,一、注射壓力 1.作用：克服料筒、噴嘴、澆注系統(tǒng)、型腔的流動(dòng)阻力，給予熔體一定充模速度，并對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)、補(bǔ)料。 2.注射壓力與油缸表壓關(guān)系： P表壓B=P注A P表壓=P注A/B B：油缸活塞面積 A：螺桿橫截面積,壓力,3.注射壓力選擇 選擇依據(jù)：物料流動(dòng)性、制品形狀尺寸、模具、其 它相關(guān)工藝條件。 a.對(duì)熔體粘度大、玻璃化溫度高的物料，采用較高 注射壓力； b.對(duì)薄壁制品要采用高壓。,壓力,4.料筒溫度與注射壓力的關(guān)系,料溫高時(shí)，注射壓力小一些； 料溫低時(shí)，注射壓力大一些。,壓力,二、塑化壓力（背壓） 對(duì)注射工藝的影響： a.影響塑化質(zhì)量：塑化壓力高，有利于提高塑化，但對(duì)熱敏性聚合物不利。 b.對(duì)塑化量的影響：背壓高，塑化量降低。 c.背壓高，物料壓力大，當(dāng)壓力大于噴嘴封閉料流的壓力，會(huì)有流涎現(xiàn)象。 d.背壓高，螺桿扭矩高，對(duì)塑化電機(jī)的負(fù)荷大。 綜上，一般背壓應(yīng)在保證制品質(zhì)量優(yōu)良的前提下越低越好，一般<2MPa，在高精度塑件的注射中也有采用較高的背壓。,時(shí)間,一、充模時(shí)間 充模時(shí)間反比于注射速率，通?？捎米⑸渌俣确从吵淠r(shí)間。 1.注射速度對(duì)成型過程、制品質(zhì)量的影響 a.充模速度增大，熔體流動(dòng)長度增加，粘度降低，模腔壓力大，制品各部分的熔接縫強(qiáng)度提高。 b.速度過大，會(huì)使熔體由層流變?yōu)橥牧?，?yán)重時(shí)引起噴射流流動(dòng)而帶入空氣而導(dǎo)致局部燒傷及分解。 c.快速注射能順利排出空氣，制品質(zhì)量較均勻；注射速度過慢會(huì)延長充模時(shí)間并導(dǎo)致欠注、分層和熔接痕強(qiáng)度低，降低制品強(qiáng)度和表面質(zhì)量。,時(shí)間,2.充模速度的確定： 先以低壓慢速注射，然后根據(jù)制品的成型情況調(diào)整。 注：通常Tg高、粘度大、薄壁、長流程制品應(yīng)采取較 高的注射速度。,時(shí)間,二、保壓時(shí)間 1.保壓時(shí)間是對(duì)型腔內(nèi)塑料壓實(shí)時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間所占比例較大，一般為20120s。不對(duì) 2.在澆口處熔料封凍前，保壓時(shí)間對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性有影響；封凍后，則無影響。 3.保壓時(shí)間長短的選定，主要受到料筒溫度、模溫及主流道和澆口的大小的影響。 料筒溫度低，模溫低，澆口小，保壓時(shí)間短。,時(shí)間,三、冷卻時(shí)間 冷卻時(shí)間取決于制品的厚度、塑料的熱性能、結(jié)晶性能，模具溫度、料筒溫度。其要求是保證制品脫模時(shí)不變形。應(yīng)在塑件冷卻至材料的熱變形溫度以下脫模。,舉例：PS的注射成型,1.吸濕性很小 成型前可不干燥。若要干燥，可在7080范圍內(nèi)干燥24小時(shí)。 2.流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性都很好 成型溫度范圍寬，粘度大小適宜，而且粘度對(duì)剪切速率和溫度都敏感。 可采用螺桿式注射機(jī)，也可采用柱塞式注射機(jī)。料筒溫度可控制在140260，噴嘴溫度170190，注射壓力60150MPa。,舉例：PS的注射成型,3.PS分子柔順性很差，在成型過程中容易產(chǎn)生分子定向和內(nèi)應(yīng)力，分子松弛也慢，內(nèi)應(yīng)力不能自行消失，常導(dǎo)致制品開裂。為防止開裂，模溫應(yīng)高一些，一般控制在6080，而且要求模腔中任意兩處的溫差應(yīng)低于36?？刹扇「吡蠝?，低注射壓力，較短的保壓時(shí)間，甚至可采用不保壓等措施以降低取向應(yīng)力。 4.PS的抗沖強(qiáng)度低，熱膨脹系數(shù)大，不宜帶金屬嵌件。 5.后處理： 6580熱水處理13h，然后緩冷至室溫,ABS,吸濕性（干燥） ABS塑料的吸濕性相對(duì)水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀氣泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。,工藝方面 料溫太高，造成分解。機(jī)筒溫度過高或加熱失調(diào)，應(yīng)逐段減低機(jī)筒溫度。加料段溫度過高，使一部分塑料過早熔融充滿螺槽，空氣無法從加料口排出。 注射壓力小，保壓時(shí)間短，使熔料與型腔表面不密貼。 注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而分解，產(chǎn)生分解氣；注射速度太慢，不能及時(shí)充滿型腔造成制品表面密度不足產(chǎn)生銀紋。 料量不足、加料緩沖墊過大、料溫太低或模溫太低都會(huì)影響熔料的流動(dòng)和成型壓力，產(chǎn)生氣泡。 螺桿預(yù)塑時(shí)背壓太低、轉(zhuǎn)速太高，使螺桿退回太快，空氣容易隨料一起推向機(jī)筒前端。,（2）工藝方面 機(jī)筒、噴嘴溫度太低，調(diào)高它。如果物料容易降解，則應(yīng)降低機(jī)筒、噴嘴的溫度。 降低螺桿預(yù)塑背壓壓力和轉(zhuǎn)速，使料稍為疏松，并減少塑料因剪切過熱而造成的降解。 模溫太高，脫模困難；模溫太低，塑料過早冷卻，熔接縫融合不良，容易開裂，特別是高熔點(diǎn)塑料如聚碳酸酯等更是如此。 型腔型芯要有適當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍?。型芯難脫模時(shí)，要提高型腔溫度，縮短冷卻時(shí)間；型腔難脫時(shí)，要降低型腔溫度，延長冷卻時(shí)間。,防涎量 1、作用 防止高溫下低黏度的物料從噴嘴流涎。 2、調(diào)節(jié)方法 注射機(jī)螺桿在預(yù)塑動(dòng)作完成后適當(dāng)后退，降低注射裝置內(nèi)的壓力，防止物料流涎 防涎量的大?。哼^大容易引進(jìn)氣泡，故對(duì)黏度高的物料可不設(shè)防涎量,多級(jí)注塑 注射過程中，當(dāng)螺桿向模腔內(nèi)推進(jìn)熔體時(shí)，在不同位置采用不同的注射壓力和注射速率。,通常，在注射過程的多級(jí)控制設(shè)定中，盡管按位置設(shè)定了各級(jí)速度與壓力的切換，但在行程終點(diǎn)位置處也設(shè)置了時(shí)間切換點(diǎn)（即注射時(shí)間）。然而注射位置終點(diǎn)與注射時(shí)間終點(diǎn)是很難一起到達(dá)的。即實(shí)際存在時(shí)間切換與位置切換。,在大多數(shù)情況下，為了準(zhǔn)確而有效地實(shí)施注射過程的多級(jí)控制，應(yīng)盡可能利用位置切換。,模壓成型的工藝過程：？,模壓成型工藝條件控制, 模壓溫度 使塑料受熱軟化，熔融，足夠的流動(dòng)性，充滿型腔； 提供固化所需熱量。 模壓壓力 使熔融物料充滿型腔，壓實(shí)，保證制品 密度； 克服 負(fù)壓力， 排出氣體 ， 避免制品起泡或在 內(nèi)部殘存太多氣孔； 使模具閉合，制件獲得模具型腔所賦予的形狀及尺寸。, 模壓時(shí)間 壓時(shí)間 指從熱固性塑料熔融體充滿型腔到固化定型所需的時(shí)間，它在模壓周期中占有較大比例，直接影響模壓周期的長短。,泡沫塑料的分類,PS發(fā)泡材料的制備過程 壓延成型工藝 定義 產(chǎn)品的影響因素,