注射成型知識講座

1、2024/2/21,Dragon.Wang,1,射出成型知識講座,MPTK 工程處培訓(xùn)教材,2024/2/21,Dragon.Wang,2,塑膠的簡單辨別方法射出成型機結(jié)構(gòu)注射塑件成型缺陷分析,內(nèi)容:,2024/2/21,Dragon.Wang,3,塑膠的簡單辨別方法,塑膠的種類繁多,制造同一零件時也有時使用不同樹脂,辯別不同樹脂可以化學(xué)分析來處理,但費時費事無法便捷,普通用手拿起或靠目視,從使專門行家也不容易確實辨別. 下

2、表列舉各種塑膠的簡單辨別方法,供為參考,有機會不妨一試.,2024/2/21,Dragon.Wang,4,,2024/2/21,Dragon.Wang,5,射出成型機結(jié)構(gòu),學(xué)習(xí)目的﹕ 本實習(xí)的目的在于了解射出成型的原理﹑過程與特性﹐並了解射出成型機的基本構(gòu)造與操作單元﹒,2024/2/21,Dragon.Wang,6,,,射出成型以模具的機械動作可分為鎖模階段﹑充填階段﹑保壓階段﹑冷卻階段及開模頂出五個極端﹐如圖(1)所示﹔,2

3、024/2/21,Dragon.Wang,7,在充填過程中時射出成型機的螺桿向前運動,將熔膠經(jīng)由澆口﹐流道壓入模穴內(nèi)﹒由于熔融樹脂具有高舉黏性﹐為了克服流動時模腔壁的阻力﹒螺桿必須提供足夠壓力﹐同時熔融也必須維持有壓力梯度﹒熔融的黏度隨時間﹑剪變率而改變﹐因此在模腔內(nèi)各點的壓力隨著時間位置在變化﹒在整個形過程中﹐模穴壁上的壓力隨時間的變化大致如圖（2）所示﹒,但以熔膠在模具的流動至開模位置﹐則可分為:充填﹑保壓及冷卻三個過程﹒,202

4、4/2/21,Dragon.Wang,8,,2024/2/21,Dragon.Wang,9,在充填階段(1)壓力主要是來克服熔膠在模穴內(nèi)流動的阻力,當(dāng)模穴充填完后由于熔膠的可壓縮性以及其后冷卻的收縮,為了補償這個收縮效應(yīng)在保壓階段(2)保壓壓力將熔膠繼續(xù)壓擠入模穴直澆口凝固.爾后熔膠一直冷卻至表面固化到某一程度成品才被頂出.　　在充填階段時,當(dāng)熔膠流入模穴時與冷的腔壁接觸,會形成薄的凝固層,靠近壁上的熔膠溫度會降低,在熔膠流動的峰前,

5、由于噴流效應(yīng)(Fountaion Flow Effect)熔膠從中心往兩模腔壁流動造成等速的熔膠流動,同時熱熔膠從中心帶至前緣及兩邊模腔壁.在熔峰后端之熔膠則是層狀流動,在中心的流動速度最大,而凝固層邊遠的流速為零.如圖拉(3)所示.,2024/2/21,Dragon.Wang,10,同理靠近模穴處溫度較低而肉厚中央熔膠仍然保持高溫,優(yōu)勢由于黏度生熱(Viscous Heating)的效應(yīng)(與射速有關(guān))在較近模穴的地方會產(chǎn)生高溫,這種現(xiàn)

6、象在澆口尤其顯著.由于熔膠是非牛頓流體,黏度呈現(xiàn)剪薄(Shear Thinning)效應(yīng)隨著溫度﹑剪切率而改變﹐因此在充填過程中﹐壓力﹑速度﹑溫度﹐以及伴隨的黏度﹑剪切率在流動方嚮以及肉厚方嚮有很大的變化對于成型及成品品質(zhì)會有很大的影響﹒,2024/2/21,Dragon.Wang,11,,,2024/2/21,Dragon.Wang,12,在射出成型整個單一位置的壓力和溫度的變化圖可對照壓力﹑比容（密度）﹑溫度 曲線來分析﹒,2024

7、/2/21,Dragon.Wang,13,,,Ａ－Ｂ是塑膠在料管加溫過程Ｂ－Ｃ是熔膠充填過Ｃ－Ｄ是熔膠保壓過程Ｄ－Ｅ是過熔膠冷卻過程,熔膠各點壓力－溫度變化的行徑（Ａ－Ｂ－Ｃ－Ｄ－Ｅ）就決定了它在開模頂出位置的收縮率﹐由于各點收縮率不同會形成品的殘留應(yīng)力及翹曲變形.在這個過程熔膠保壓壓力對於頂出時E點的位置有大的影響性.,2024/2/21,Dragon.Wang,14,,（1）射出單元依射出裝置來區(qū)分的成形機種類為柱塞式、螺桿

8、式以及預(yù)備可塑化,目前射出機多為螺桿式的射出單元　　1﹒柱塞式的構(gòu)造如圖(6)所示:,射出成形機的基本結(jié)構(gòu),2024/2/21,Dragon.Wang,15,其工作原理為:　　從漏斗上落下來的成形材料,利用連接於射出柱塞的計量裝置作往復(fù)運動而計量,計量終了,射出柱塞前進,材料通過加熱缸內(nèi)面與魚雷構(gòu)成狹小的通路,在此充分加熱成為熔融狀態(tài),再從噴嘴部射出於模具內(nèi).魚雷外圍相對於中心軸成輻射狀配置很多細槽,材料通過此部份時被均勻加熱.　

9、2﹒往復(fù)螺桿式射出裝置如圖(1)所示　　而螺桿的基本形狀如圖(7)所示:,2024/2/21,Dragon.Wang,16,,2024/2/21,Dragon.Wang,17,,工作原理:　　來自漏斗的材料與自身的重量落下於加熱缸內(nèi),由螺桿混練,沿其螺旋槽送到加熱缸前端部,此時材料被外周的加熱器加熱,且有混練作用發(fā)生的磨擦熱,使材料成為熔融狀態(tài).隨熔融材料的貯存於加熱缸前端部,由於材料的反作用力使螺桿後退,利用背壓並配合限制開闢限定

10、其後退量,在一定位置停止螺桿的旋轉(zhuǎn),即完成計量.模內(nèi)的材料冷卻固化後,頂出成型品,開闢閉模具,進入射出工程,此時籍射出裝置後部的油壓缸,對螺桿施加射出力,螺桿成為射出柱塞,在高壓下,加熱缸前端部的材料從噴嘴部往模內(nèi)射出.,2024/2/21,Dragon.Wang,18,優(yōu)點及缺點分別說明如下:　a. 優(yōu)點: 籍螺桿的混練作用,材料內(nèi)部也發(fā)熱,均勻可塑化,可塑化能力加大. 由於加熱缸的壓力損失,可使用較低的射出壓力,

11、亦能成型.加熱缸內(nèi)的材料滯留處少,熱安定性差的材料也很少因滯留而分解.材料更換、換色操作容易.有材料可用乾式著色直接上色.　b.  缺點: 在射出時,熔融材料易順著螺旋槽而移往加熱缸後部,造成材料逆流.,2024/2/21,Dragon.Wang,19,3. 預(yù)備可塑化式設(shè)出裝置　　　預(yù)備可塑化式裝置是將預(yù)塑加熱缸(將成形材　料加熱熔融)和射出加熱缸(將熔融材料射出)相結(jié)　合,依照加熱缸之形式大

12、概分為下列兩種:　a.柱塞預(yù)備可塑化式(圖(8))　　塑料在預(yù)塑加熱缸中加熱,使塑料達到可塑化熔　融,再由柱塞推送至射出加熱缸中,此時送入塑料壓　力使射出柱塞後退,調(diào)節(jié)此後退量以決定一次的射　出量,在達到所定之射出量時,柱塞再推進將熔融塑　料射入模穴內(nèi)成形.,2024/2/21,Dragon.Wang,20,,b. 螺桿預(yù)備可塑化式(圖(9)) 　預(yù)塑加熱缸為螺桿式，螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料送入預(yù)塑　加熱缸中熱成熔融狀態(tài)，再送至射出加熱

13、中，此時　也籍射出柱塞之後退量設(shè)定射出量，計量完成則柱　塞再推進將熔融塑料射入模穴內(nèi)成形?,2024/2/21,Dragon.Wang,21,(2)鎖模單元: 合模裝置除了用以開闢模之外，最主要是用以對抗射出於模內(nèi)之熔融材料的高壓力，以充分的強力閉鎖?常見的合模裝置有直壓式、肘節(jié)式及肘節(jié)直壓式三種?直壓式鎖模裝置如圖(10),2024/2/21,Dragon.Wang,22,直壓式合模裝置又可分為升壓滑塊式、輔助缸式及增壓缸式?

14、,2024/2/21,Dragon.Wang,23,2.  肘節(jié)式鎖模裝置肘節(jié)式合模裝置是以肘節(jié)接頭將油壓缸或電動機產(chǎn)生的力放大，使合模力增大?在肘節(jié)機構(gòu)中，力的放大率與速度因連桿位置而大有變化，在閉模的最初階段，力的放大率小而速度快，接進閉模行程終了時，力的放大率大而速度慢?在肘節(jié)連接桿將進完全伸直前產(chǎn)生很大的鎖模力?,2024/2/21,Dragon.Wang,24,依其構(gòu)造不同可分為單肘節(jié)式、雙肘節(jié)式﹒,,2024/2

15、/21,Dragon.Wang,25,注射塑件成型缺陷分析,塑膠成形產(chǎn)品,原則上都是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格要求製造.但無論如何它的變化仍是相當(dāng)廣泛的.有時當(dāng)生產(chǎn)很順利進行時會突然產(chǎn)生縮水變形,有裂痕、銀紋,或其它缺陷等無法接受的產(chǎn)品.在生產(chǎn)時就要從成品發(fā)生的問題,來了解判斷問題點所在,這是一種專門性技術(shù)及經(jīng)驗的累積.如果我們把成品上的缺失,涵蓋在四個主要因素當(dāng)中,那就是原料,模具、成型機及成形條件(如表一所列四項).有時變更操作條件,或模具、機器

16、方面稍做調(diào)整,以及過濾所使用的原料,就可以解決問題所在.本章就逐一列舉成品可能發(fā)生的問題,並加以探討解決之道.,2024/2/21,Dragon.Wang,26,射出成型條件對成型品物性的影響, 大致可從四方面來考慮:1.原料 2.成形機 3.模具設(shè)計 4.成型條件,2024/2/21,Dragon.Wang,27,塑膠品在表面的凹陷、空洞都稱為「縮水」 除了會影響產(chǎn)品外觀亦會降低成品品質(zhì)及強度.,1縮水,塑膠,

17、模具設(shè)計,成型技術(shù),縮水的原因:,縮水問題如獲適當(dāng)解決,可提高成品品質(zhì),減低次廢產(chǎn)品并提高生產(chǎn)效率.下表即為縮水可能發(fā)生之原因及處理方法.,2024/2/21,Dragon.Wang,28,,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,29,A.成品黏膜,2.黏膜(脫模困難),B.澆道黏模,在射出成型時,成品會有黏膜發(fā)生,首先要考慮射出壓力或保壓壓力是否過高.射出壓力太大會造成成品過度飽和,使塑料充壓入其他的空

18、隙中,致使成品卡在模穴裡脫模困難,在取出時容易有黏膜發(fā)生. 而當(dāng)料管溫度過高時,通常會出現(xiàn)兩種現(xiàn)場.一是溫度過高使塑料受分解而變質(zhì),失去它原有之特性;並在脫模過程中出現(xiàn)破碎或撕裂,造成黏膜.二是膠料充填入模穴後不易冷卻,需加長週期時間,殊不合經(jīng)濟效益.所以需適度依膠料之特性調(diào)節(jié)其運作溫度, 至於模具方面的問題,假如進料口不平衡,會使成品脫模時易有黏膜現(xiàn)象,這時就要在模具上作改進的措施,2024/2/21,Dragon.Wang,

19、30,,成品黏膜,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,31,澆道黏模,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,32,,在射出成型過程中,有時會出現(xiàn)內(nèi)有許多小氣泡的成品,不但影響制品強度及機械性能,對成品外觀價格值亦大打折扣.所以當(dāng)成品出現(xiàn)氣泡時,可檢查下列幾個因素,并做處理. 通常成品因厚薄不同,或模具有突出肋時,塑料在模具中的冷卻速度不同,則收縮的程度不同,容易形成氣泡

20、,所以對模具設(shè)計須特別留意. 而在使用的原料方面,假如塑料帶有水氣,在熔膠時塑料受熱后分解,則射膠螺桿公差太小時,空氣容易進入模腔內(nèi)形成氣泡,以下即歸納可能發(fā)生原因及處理方式.,3.成品內(nèi)有氣孔,2024/2/21,Dragon.Wang,33,,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,34,,,4.成品變形,塑品出現(xiàn)翹曲的原因很多,例如出模太快、模溫過高、模溫不均及流道系統(tǒng)不對稱等.其中兩種最大的可能性

21、為1.塑件厚薄不均或轉(zhuǎn)角不夠圓形,因而不能平均冷卻收縮,導(dǎo)致翹曲變形.2.有些平板型塑件,為了表現(xiàn)美觀,流道澆口得設(shè)在澆口邊角上.而射膠時,熔融塑料只能由一端高速射入模腔內(nèi),因此被凝固于模腔內(nèi)的塑料份子,均被拉直往同一方向之排列狀態(tài)(稱為取向,此時塑件之內(nèi)應(yīng)力很大;脫模時這些份子又被拉回原來的狀態(tài),因而產(chǎn)生變形.,2024/2/21,Dragon.Wang,35,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,36

22、,5.銀紋、氣瘡,射紋的形成,一般是由于注射起動過快,使模腔前段的空氣無法被膠料融體壓迫排出,空氣混合在膠料內(nèi),使得制品表面光感及顏色不均,形成所謂的射紋.,氣體的主要來源分別為:,塑料本身含有水份或油劑,原料受分解,塑料顆粒與顆粒之間的空氣,2024/2/21,Dragon.Wang,37,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,38,6.毛邊、彼鋒,通常塑料在模腔內(nèi)的壓力太大,其所產(chǎn)生的分模力大過鎖模力

23、,因而迫開工模,使塑料走出來并在塑件表層形成彼鋒.,形成原因:1.調(diào)機2.塑膠3.射出機4.模具,2024/2/21,Dragon.Wang,39,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,40,7.成品短射,缺料,澆不足,充填不足(short slot)是熔融的材料未完成流遍成形空間的各角落之現(xiàn)象.充填不足的原因有成形條件設(shè)定不適當(dāng),模具的設(shè)計,制作不完備,成形品的肉厚太薄等所致,成形條件的對

24、策是增高材料溫度(加熱缸溫度),模具溫度增大射出壓力,射出速度及提高材料的流動性.模具方面可增大注道或流道尺寸,或者再檢討澆口位置、大小、數(shù)目等使熔融材料容易流動.為了使成形空間內(nèi)的氣體順利疏散,可在適當(dāng)位置設(shè)置排氣孔.,2024/2/21,Dragon.Wang,41,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,42,8.結(jié)合線,結(jié)合線(weld line)是熔融材料 道或 道以上合流的部份所形成的細線,結(jié)合

25、線發(fā)生的原因如下所示:1.      成形品形狀(模具制造)所致材料的流動方式.2.      熔融材料的流動性不良.3.      熔融材料合流處卷入空氣,揮發(fā)物或離形劑等異物.結(jié)合線是流動的材料溫度特別低所致,即合流部未能充分熔合所致.成形品的窗、孔部周邊難免會造成材料合流,而

26、產(chǎn)生結(jié)合線.但材料的流動性特別良好時,可使結(jié)合線幾乎看不見,同時提高材料溫度,增高模具溫度,亦可使結(jié)合之程度減至最小.改變澆口的位置、數(shù)目,將發(fā)生結(jié)合線的位置移往他處,或在熔合部設(shè)置排氣孔,迅速疏散此部份的空氣及揮發(fā)物,或在熔合部附近設(shè)材料溢流池,將結(jié)合線移至溢流池,事后再將其切除等皆是有效的處置對策.結(jié)合線不僅有礙成形品之外觀,同時也不利于成形品強度,不含玻璃纖維等填充料的非強度與其它部位相差無幾.但玻璃纖維強化塑料(FRTP)的

27、玻璃纖維在熔合不融者,此部份的強度常低很多.,2024/2/21,Dragon.Wang,43,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,44,9.成品表面光澤不良,成形品表面失去本來的光澤,形成乳白色層模,成為模糊狀態(tài)等皆可稱為表面光澤不良(haze).成形品表面光澤不良,大都是由于模具表面狀態(tài)所致,模具表面的研磨不良時,成形品表面當(dāng)然得不到良好的光澤.但模具表面狀態(tài)良好時,增高材料溫度,模具溫度,可改良

28、表面光澤.使用過多的離形劑或油脂性離形劑亦是表面光澤不良的原因.同時,材料吸濕或含有揮發(fā)物及異質(zhì)物混入污染亦是造成形品表面光澤不良的原因之.,2024/2/21,Dragon.Wang,45,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,46,10.黑紋,燒焦,黑紋(black streak)成形品有黑色條紋的現(xiàn)象,其發(fā)生的主要原因是成形材料的熱分解所致,常見于熱安定性不良的材料.有效防止黑條發(fā)生的對策是防

29、止加熱缸內(nèi)的材料溫度過高,減慢射出速度.加熱缸內(nèi)壁或螺桿,若有傷痕或缺口,則附著于此部份的材料會過熱,引起熱分解.逆流防止閥亦會因材料滯留而引起熱分解,所以黏度高的材料或容易分解的材料要特別注意防止黑紋的發(fā)生.,2024/2/21,Dragon.Wang,47,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wang,48,11.流紋,流痕(flow mark)是熔融材料流動的痕跡,以澆口為中心而呈現(xiàn)的條紋模樣.流痕是

30、最初流入成形空間內(nèi)的材料冷卻過快,而與其后流入的材料間形成界線所致.為了防止流痕,可增高材料溫度,改善材料流動性,調(diào)整射出速度.殘留于射出成形機噴嘴前端的冷材料,若直接進入成形空間內(nèi),則會造成流痕,因此在注道與流道的會合處或流道與分流道的交接處設(shè)充分的滯材部,可有效的防止流痕的發(fā)生.同時,亦可增大澆口的尺寸來防止.,2024/2/21,Dragon.Wang,49,可能發(fā)生之原因及處理方法,2024/2/21,Dragon.Wan