注塑成型基本工作原理

1、1,注塑成型原理,組織者：凱帆電器模具中心講述人：周偉日 期：2011年05月28日 星期六,2,內(nèi)容提要,一、注射成型原理,二、注射成型工藝過程,三、注射成型工藝條件,,四、注射成型的特點及應用,五、注射成型過程的物理與化學變化,六、影響注射成型塑料成型收縮的因素,七、影響注射成型塑料成型流動的因素,八、注射成型的幾個常見概念,3,,,,,常見的塑料成型方法,壓鑄成型,半溢式壓縮成型,吹塑成型,注塑成型,,4,一、注射成型

2、工作原理及工藝特點,注射成型又稱注塑成型，是熱塑性塑料成型的主要方法。 注射成型即將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機的料斗，在注射機內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動狀態(tài)，然后在一定壓力下,經(jīng)注射機噴嘴，模具的澆注系統(tǒng)，注入閉合的模具中，經(jīng)冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為所需的塑件。,注射成型工作原理,5,塑膠的充填模式,注塑是通過注塑機來實現(xiàn)的，注塑機的基本功能是：1、加熱塑料，使其達到熔融狀態(tài)；2、對熔體施加高壓，使其射出而充滿模腔

3、。,,,充填動畫模擬1,充填動畫模擬2,6,注射成型工藝過程包括成型前準備、注射過程及塑件的后處理等。 成型前的準備工作包括：對原料外觀的檢驗及工藝性能的測定、預熱和干燥、注射機料筒的清洗、嵌件的預熱和脫模困難時脫模劑的選用等。有時還需對模具進行預熱。,二、注射成型工藝過程,7,成型時，先交粉狀或粒狀物料從料斗送入高溫機筒內(nèi)加熱熔融塑化使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下以很大的流速通過噴嘴注射進入溫度較低的閉合模

4、具中。熔體在壓力作用下充滿型腔并被壓實，經(jīng)過一段保壓后柱塞或螺桿回程。此時，熔體可能從型腔向澆注系統(tǒng)倒流。冷卻定型后開啟模具，制品便可從模腔中脫出。,塑料在注射機筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔，最終冷卻定形的過程稱為澆注過程。,注射成型工藝過程,8,注射過程一般包括：加料、塑化、充模、保壓、倒流、冷卻和脫模等步驟。,(1)、加料 將粒關(guān)或粉狀塑料加入到注射機的料斗中。(2)、塑化

5、 加入的塑料在料筒中進行加熱，使其由固體顆粒轉(zhuǎn)變成熔融狀態(tài)并具有良好的可塑性，這一過程稱為塑化。(3)、充模 塑化好的熔體被柱塞或螺桿推擠至料筒前端，經(jīng)過噴嘴、模具澆注系統(tǒng)進入并充滿型腔，這一階段稱為充模。,注射過程動畫模擬,,注射成型工藝過程,9,(4)、保壓 在模具中熔體冷卻收縮時，柱塞或螺桿迫使料筒中的熔料不斷補充到模具中，從而形成形狀完整、質(zhì)地致密的塑件，這一階段稱為保壓。(5)、倒流 保壓結(jié)

6、束后，柱塞或螺桿后退，型腔中壓力解除，這時型腔中的熔料壓力將比澆口前方的高，如果澆口尚未凍結(jié)，型腔中的熔料就會通過澆口流向澆注系統(tǒng)，這一過程稱為倒流。 倒流使塑件產(chǎn)生收縮、變形及質(zhì)地疏松等缺陷。如果保壓結(jié)束時澆口已經(jīng)凍結(jié)，那就不會存在倒流現(xiàn)象。,注射成型工藝過程,10,(6)、冷卻 塑件在模內(nèi)的冷卻過程是指從澆口處的塑料熔體完全凍結(jié)時起到塑件將從模腔內(nèi)推出為止的全部過程。實際上冷卻過程從塑料注入型腔起就開始了，它包括從

7、充模完成、保壓開始到脫模前的這一段時間。(7)、脫模 塑件冷卻到一定的溫度即可開模，在推出機構(gòu)的作用下將塑件推出模外。,決定制品成形質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)有： 溫度、時間、壓力、速度和位置。,注射成型工藝過程,11,塑件的后處理,塑件在成型脫模后，尚不能直接投入使用，還需進行一些處理，因這種處理是在成型、脫模后進行的，故稱后處理，現(xiàn)分述如下：,一、修整   在塑件脫模后，塑件上總要帶有一些澆口飛邊等多余物，它們對

8、塑件的外觀和使用均帶來不利，因此需將之去除，這種去除較為簡單，一般可用手工操作一些簡單工具將之除去。,12,塑件的后處理,二、熱處理  （1）熱處理的目的。由于塑料在料筒內(nèi)塑化不均勻或在模腔內(nèi)的冷卻速度不同，常使塑件產(chǎn)生不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，使得塑件中產(chǎn)生內(nèi)應力，這種內(nèi)應力的存在對塑件的質(zhì)量帶來極大危害，而消除這種內(nèi)應力的最常用辦法就是對塑件施行熱處理。 （2）熱處理消除內(nèi)應力的機理。熱處理之所以能消除內(nèi)應力，其機理主

9、要有： ①通過加熱，使被強迫凍結(jié)的大分子鍵得到松弛，凝固的大分子鍵轉(zhuǎn)向無規(guī)位置，從而消除這一部分內(nèi)應力。 ②提高結(jié)晶度，穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而提高結(jié)晶塑料制品的物理性能和降低內(nèi)應力。 （3）熱處理的方法。將塑件置于一定溫度的液體介質(zhì)（水、礦物油、甘油、乙二醇等）或熱空氣循環(huán)烘箱中，經(jīng)過一段時間加熱后，再取出緩慢冷卻至室溫。,13,塑件的后處理,①熱處理溫度。一般熱處理溫度應控制在高于塑件使用溫度10~20℃, 或低于塑件的熱變形溫度1

10、0~20℃為宜。溫度過高會使塑件發(fā)生翹曲或變形， 溫度過低又消除不了內(nèi)應力。②熱處理時間。熱處理時間取決于塑料品種、塑件形狀和成型工藝條件。通常，分子鍵的剛性越大，塑件壁越厚，熱處理時間越長。以達到消除塑件的內(nèi)應力為原則。,14,塑件的后處理,三、調(diào)濕處理 （1）調(diào)濕處理的目的，使塑件隔絕空氣，防止氧化，加快吸濕平衡，使尺寸穩(wěn)定。 （2）調(diào)濕時間取決于塑件形狀、厚度和結(jié)晶度的大小，一般數(shù)小時即可。 （3）調(diào)濕處理的溫度。調(diào)濕處

11、理是將剛脫模的塑件放到熱水中進行處理，熱水溫度一般為80~100℃，熱變形溫度高者取大值，低者取小值。 在進行調(diào)濕處理時，當達到所需要的溫度和時間后，一定要緩慢地冷卻到室溫，若速度過快則會產(chǎn)生新的內(nèi)應力。,15,塑件的后處理,四、表面印刷、電鍍、超聲波焊接等。,超聲波在塑料加工中的應用原理： 塑料加工中所用的超聲波，現(xiàn)有的幾種工作頻率有15KHZ、18KHZ、20KHZ、40KHZ等。其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料

12、件的縫隙，在加壓的情況下，使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸位的分子相互撞擊產(chǎn)生融化，使接觸位塑料熔合，達到加工目的。,16,注射成型工藝條件主要是指成形時的溫度、時間、壓力、速度及位置。 (1)、溫度 注射成型過程需控制的溫度有原料干燥溫度、料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。 料筒溫度是決定塑料塑化質(zhì)量的主要依據(jù)。料筒溫度低，塑化不充分；料筒溫度過高，塑料可能會發(fā)生分解。 料筒溫度的選擇與各種塑料

13、的特性有關(guān)，溫度的分布一般應遵循前高后低的原則，即料筒后端溫度最低，噴嘴處的前端溫度最高。,三、注射成型工藝條件,17,噴嘴溫度應控制在防止塑料發(fā)生“流涎”現(xiàn)象。噴嘴溫度一般略低于料筒最高溫度。 模具溫度對塑料熔體的充型能力及塑件的內(nèi)在性能和外觀質(zhì)量影響很大。 模具溫度高，塑料熔體的流動性就好，塑件的密度和結(jié)晶度就會提高，但塑件的收縮率和塑件脫模后的翹曲變形會增加，塑件的冷卻時間會變長，生產(chǎn)率下降。 模具溫度越低，因

14、熱傳導而散失熱量的速度越快，熔體的溫度越低，流動性越差。當采用較低的注射速率時，這種現(xiàn)象尤其明顯。,注射成型工藝條件,18,注射成型工藝條件,定義：為保證成型品質(zhì)而事先對聚合物進行干燥所需要的溫度。,作用：保證聚合物的含濕量盡量低而不致于起過允許的限度。,設定原則： (1)聚合物不致于分解或結(jié)塊(聚合)；(2)干燥時間盡量短,干燥溫度盡量低而不致于影響其干燥效果；(3)干燥溫度和時間因不同原料而異。,干燥溫度,19,定義：為保證成

15、型順利進行而設加在料管上之溫度。,作用：保證聚合物塑化(熔膠)良好，順利充模，成型。,設定原則：(1)不致引起塑膠分解碳化；(2)從加料段至噴嘴依次上升；(3)噴嘴溫度應比料筒前段溫度略低；(4)依材料種類不同而所需溫度不同；(5)不至對制品產(chǎn)生壞的質(zhì)量影響。,料筒溫度,注射成型工藝條件,20,定義：制品所接觸的模腔表面溫度。,作用：控制影響產(chǎn)品在模腔中的冷卻速度,以及制品的表觀質(zhì)量。,設定原則：(1)考慮聚合物的性質(zhì)；(

16、2)考慮制品大小和形狀；(3)考慮模具的結(jié)構(gòu)，澆道系統(tǒng)。,模具溫度,注射成型工藝條件,21,(2)、時間 (成型周期) 完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型周期。,成型周期,注射時間,模內(nèi)冷卻時間,其他時間,,,射出時間(柱塞或螺桿前進時間),保壓時間(柱塞或螺桿停留在前進位置的時間),(柱塞后撤或螺桿轉(zhuǎn)動后退的時間均在其中),(指開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件和合模時間),注射成型工藝條件,,22,定義：利用干燥機事

17、先對原料進行干燥所需要的時間。,作用： (1)增進表面光澤，提高抗彎曲及拉伸強度,避免內(nèi)部裂紋和氣泡； (2)提高塑化能力，縮短成型周期；(3)降低原料中水份及濕氣；,設定原則：(1)干燥時間因原料的不同而不同；(2)干燥時間的設定要適宜,太長會使得干燥效率降低甚至會使原料結(jié)塊，太短則干燥效果不佳。,注射成型工藝條件,干燥時間,23,熔膠時間,定義：注射終止后,螺桿到達計量終止位置所需要的時間。,作用：保證熔膠充分。,設定原

18、則：(1)由螺桿轉(zhuǎn)速和背壓相互控制；(2)不要讓熔融塑膠體在螺桿中停留的時間過長，以免引起塑膠在長時間的高溫狀態(tài)下分解、碳化。,注射成型工藝條件,24,注射成型工藝條件,射出時間,定義：熔體在充滿整個型腔所用的時間。,作用：射出時間由射出壓力、射出速度以及制品的大小等因素來決定。,設定原則：(1)在保證制品成型的條件下盡可能讓射出時間短；(2)射出時間受料溫、模溫等因素的影響。,25,注射成型工藝條件,保壓時間,定義：為防

19、止注射后塑膠倒流以及冷卻補縮作用,在注塑完后繼續(xù)施加的壓力。,作用：(1)防止注塑完后熔體倒流；(2)冷卻收縮的補縮作用。,設定原則：(1)保壓時間因制品厚度不同而異；(2)保壓時間要因熔料溫度的高低而異，溫度高者所需時間長，低者則短；(3)為提高生產(chǎn)效率，在保證制品質(zhì)量的前提下盡量可能使保時間短。,26,注射成型工藝條件,冷卻時間,定義：產(chǎn)品冷卻固化而脫模后又不致于發(fā)生變形所需的時間。,作用：(1)讓制品固化；(2)防

20、止制品變形。,設定原則：(1)冷卻時間是周期時間的重要組成部分,在保證制品質(zhì)量的前提下盡可能使其短；(2)冷卻時間因熔體的溫度，模具溫度，產(chǎn)品大小及厚度而定。,27,注射成型工藝條件,注射時間對注塑過程的影響表現(xiàn)在三個方面： （1）縮短注射時間，熔體中的剪應變率也會提高，為了充滿型腔所需要的注射壓力也要提高。 （2）縮短注射時間，熔體中的剪應變率提高，由于塑料熔體的剪切變稀特性，熔體的粘度降低，為了充滿型腔所需要的注射壓力也要降

21、低。（3）縮短注射時間，熔體中的剪應變率提高，剪切發(fā)熱越大，同時因熱傳導而散失的熱量少,因此熔體的溫度高，粘度越低，為了充滿型腔所需要的注射壓力也要降低。 以上三種情況共同作用的結(jié)果，使充滿型腔所需要的注射壓力的曲線呈現(xiàn)“U”形。也就是說，存在一個注射時間，此時所需的注射壓力最小。,28,(3)、壓力 注射成型過程中的壓力包括塑化壓力、注射壓力、保壓壓力、鎖模壓力及頂出壓力，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。

22、 塑化壓力又稱背壓，是指采用螺桿式注射機時，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。一般操作中，塑化壓力應在保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，其具體數(shù)值隨所用塑料的品種而異，但很少超過20MPa。 注射壓力是指注射機柱塞或螺桿頭部對塑料熔體所施加的壓力。其大小取決于注射機的類型、模具結(jié)構(gòu)、塑料品種和塑件壁厚等。,注射成型工藝條件,29,注射成型工藝條件,鎖模壓力,定義：合模系統(tǒng)為克服在注射和保壓階段使模具分開的張模力

23、 而施加在模具上的閉緊力。,作用： (1)保證注射和保壓過程中模具不致于被張開； (2)保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量； (3)保證產(chǎn)品的尺寸精度。,設定原則： (1)合模力的大小依據(jù)產(chǎn)品的大小，機臺的大小而定； (2)一般來說，在保證產(chǎn)品不出毛邊的情況下，合模力要求越小越好； (3)合模力的設定不應超出機臺之額定壓力。,30,注射成型工藝條件,射出壓力,定交：螺桿先端射出口部

24、位發(fā)生之最大壓力，其大小與射出油缸內(nèi)所產(chǎn)生油壓緊密關(guān)連。,作用：用以克服熔體從噴嘴--流道—澆口--型腔的壓力損失，以確保型腔被充滿，獲得所需的制品。,設定原則： (1)必在注塑機的額定壓力范圍內(nèi)；(2)設定時盡量用低壓；(3)盡量避免在高速時采用高壓，以免異常狀況發(fā)生。,31,注射成型工藝條件,背壓,定義：塑膠在塑化過程建立在熔腔中的壓力。,作用： (1)提高熔體的比重； (2)使熔體塑化均勻； (

25、3)使熔體中含氣量降低，提高塑化質(zhì)量。,設定原則： (1)背壓的調(diào)整應考慮塑膠原料的性質(zhì)； (2)背壓的調(diào)整應參考制品的表面質(zhì)量和尺寸精度。,32,注射成型工藝條件,保壓,定義： 從模腔填滿塑膠，繼續(xù)施加于模腔塑膠上的注射壓力，直至落口完全冷卻封閉的一段時間，要靠一個相當高的壓力支持，這個壓力叫保壓。,作用：(1)補充靠近澆口位置的料量，并在澆口冷卻封閉以前制止模腔中尚未硬化的塑膠在殘余壓力作用倒流，防止制件收

26、縮、避免縮水、減少真空泡；(2)減少制件因受過大的注射壓力而易產(chǎn)生粘模爆裂或彎曲。,33,設定原則： (1)保壓壓力及速度通常設定至塑膠充滿模腔時最高壓力及速度的50-60%；(2)保壓時間的長短與料溫有關(guān)，溫度高的澆口封閉時間長，保壓時間也長；(3)保壓與產(chǎn)品投影面積及壁厚有關(guān)，厚而大者需要的時間較長；(4)保壓與澆口尺寸形狀、大小有關(guān)。,注射成型工藝條件,34,注射成型工藝條件,模具保護壓力,定義：成型生產(chǎn)為防止模具內(nèi)有

27、異物而導致模具被壓壞，通常在高壓鎖模前需有一個高速高壓向低速低壓切換過程，高壓鎖模前之低壓即為模具保護壓力。,作用：避免在高速高壓狀態(tài)下模具中有異物而導致模具被壓壞。,設定原則：(1)設定調(diào)試前一定先調(diào)模厚；(2)初設值應盡量低，不能超過鎖模力的20%；(3)不能修正合模時，應慢慢提高設定值。,35,注射成型工藝條件,頂出壓力,定義：為使制品從模具上落下而所需要克服制品和模具的附著力。,作用：使制品脫離模面。,設定原則：

28、 (1)能使制品從模具上脫離下來； (2)制品頂出時不致于破裂，變形； (3)彈簧復位之頂桿頂出力必需能使頂針頂?shù)筋A設位置。,36,(4)、速度,注射成型工藝條件,射出速度之設定是控制熔膠充填模具之時間及流動模式，是流動過程中之最重要條件。射出速度的調(diào)整正確與否對產(chǎn)品外觀品質(zhì)有絕對的支配。    射出速度設定的基本原則是配合塑料在模穴內(nèi)流動時，按其流動所形成之斷面大小來升降，并且

29、遵守（慢→快→慢）而盡量快（確認外觀有無瑕疵）的要領(lǐng)。,37,注射成型工藝條件,開合模具速度,定義：模具打開，閉合時的速度。,作用：合理的開鎖模速度是保證機臺及生產(chǎn)正常運行的必要條件。,設定原則：(1)保證機臺運行平穩(wěn)，振動最??；(2)所設定的開鎖模速度應使得開鎖模所需時間應盡量短；(3)開鎖模的速度切換合理；(4)遵循由慢--快--慢的原則。,38,注射成型工藝條件,熔膠速度,定義：塑化過程中螺桿熔膠時的轉(zhuǎn)速。,作用：影響塑

30、化能力，塑化質(zhì)量的重要參數(shù)，速度越高，熔體溫度越高，塑化能力越強。,設定原則：(1)熔膠速度調(diào)整時一般由低向高逐漸調(diào)整；(2)螺桿直徑大于50MM之機臺轉(zhuǎn)速應控制在50RPM以下，小于50MM之機臺應控制在100RPM以下為宜。,39,注射成型工藝條件,松退速度,定義： 螺桿(計量)到位后以一定的速度倒退一段距離，后退速度即為松退速度。,作用：減少熔體比容，使熔腔內(nèi)壓下降，防止其外流。,設定原則：設定時應與螺桿轉(zhuǎn)速，背壓相適應

31、。,40,注射成型工藝條件,頂針前進后退速度,定義：開模后頂針頂出及后退之速度。,作用：保證產(chǎn)品順利脫模而又不致于使產(chǎn)品變形，扭曲或被頂裂。,設定原則：(1) 前段頂出益慢，防止產(chǎn)品變形或頂裂。(2) 后段速度益快，但需保證頂出平穩(wěn)。,41,注射成型工藝條件,注射速度,定義：在一定壓力作用下，熔膠從噴嘴注射到模具中的速度。,作用：(1)注射速度提高將使充模壓力提高；(2)提高注射速度可使流動長度增加，制品質(zhì)量均勻；(3)高速射

32、出時粘度高，冷速快，適合長流程制品；(4)低速時流動平穩(wěn)，制品尺寸穩(wěn)定。,設定原則：(1)防止撐模及避免產(chǎn)生溢邊； (2)防止速度過快導致燒焦；(3)保證制品品質(zhì)的前提下盡量選擇高速充填，以縮短成型周期。,42,注射成型工藝條件,§使塑料流動時，溫度降低較慢，流動容易。    §壓力損失較小，模穴內(nèi)壓力分布差異減少。  &#

33、160; §增加成品表面光澤，降低結(jié)合線明顯程度及提高其強度；但也增加表面流痕、氣痕和毛邊的機會。    §減少充填時，肉薄部位較易充填，但肉厚部位可能易于凹陷的現(xiàn)象。    §增加塑料分子結(jié)構(gòu)的均勻性或結(jié)晶度。 ※初期慢速充填的效果    §減少噴痕及澆口部位的焦痕、霧點等瑕疵。 

34、60;  §可使多模穴成形較易獲得流動平衡。 ※末期減速充填的效果    §增加氣體逃逸的機會及避免對其產(chǎn)生絕熱壓縮，可減少流路末端的短射或燒焦。    §保壓的切換較準確，避免模腔內(nèi)壓太高或過度充填；當然成形品質(zhì)（精度及變形量）也能較穩(wěn)定。,,過度充填1,過度充填2,,43,(5)、位置,注射成型工藝條件,計量行程,射出行程,松退

35、量,緩沖量,開模位置,頂出后退行程,,44,注射成型工藝條件,計量行程,定義： 塑化開始后，螺桿在旋轉(zhuǎn)過程中，由注射終止位置開始在塑膠熔體的作用力下后退，直至后退限位開關(guān)為止，這個過程稱為計量。,作用：保證有足夠的塑膠充填模腔，以獲得所需外觀和尺寸的制品。,設定原則：(1)計量行程要依據(jù)產(chǎn)品的大小及機臺大小而設定；(2)計量行程不能太大，以免注射多余的塑膠在料管中停留的時間太長而引起碳化；(3)計量行程不能太小，以確保充

36、填有足夠的計量及避免螺桿與噴嘴發(fā)生機械損傷，應有3-5mm的緩沖量。,,45,注射成型工藝條件,射出行程,定義：注射過程中螺桿所處的位置變化。,作用：結(jié)合速度，壓力控制塑膠流動狀態(tài)。,設定原則：(1)計量完位置由成品之充填量決定，通常在此值上加3-5mm緩沖量來決定最終設定；(2)向第二速的轉(zhuǎn)換點，通常切換至充滿熱澆道、料頭位置；(3)向第三速的轉(zhuǎn)換點，用成型品的90%的充填程度來設定切換的位置；(4)保壓切換點一般設定在成品的

37、90%的充填程度之位置。(注:以上以四段為例),46,注射成型工藝條件,松退量,定義： 螺桿預塑(計量)到位后又直線地倒退一段距離，這個后退的動作稱為后松退，松退的距離稱為松退量或防延量。,作用： 后松退的作用是使計量室中的熔體比容增加，內(nèi)壓下降，防止熔體從計量室向外流出。,設定原則：(1)可視塑膠原料的粘度，相對密度和制品的實際情況進行設定，較大的松退量會使熔體混雜氣泡，影響制品質(zhì)量；(2)松退量的設定應與螺桿轉(zhuǎn)

38、速，背壓相適應；(3)對于粘度較大的原料如PC料可不設松退量。,47,注射成型工藝條件,緩沖量,定義： 螺桿注塑完成，并不希望把螺桿中頭部的熔料全部射出，還希望留一些，形成一個祭料量，此料量即為緩沖量。,作用：(1)防止螺桿頭部與噴嘴接觸發(fā)生機械破壞事故；(2)控制注射量的重復精度。,設定原則：(1)緩沖量不宜過大，也不宜過小。過大會使得余料過多，造成壓力損失及原料降解，過小則達不到緩沖之目的。(2)緩沖量的確定，一般

39、取3～5mm為宜。,緩沖量,,48,注射成型工藝條件,開模位置,定義：公、母模分開后公模所處的位置。,作用：保證脫模取件時各動作能而利地執(zhí)行。,設定原則： (1)各切換位置間距不得小于30MM；(2)最大的距離應由最大的速度來跑完；(3)最大開模位置應由方便取件(包括機械手)且取件時不致于傷及母模模面為原則；(4)最大開模位置應使得成型周期盡量短為依據(jù)。,49,注射成型工藝條件,頂出后退行程,定義：頂針頂出，退回的極限位置。,作

40、用：(1)用以限制頂針前進，后退的距離，確保制品順利脫模以及頂針準確復位；(2)對部分彈簧復位之模具，頂出行程兼有頂出限位保護之作用。,設定原則：(1)頂出距離應遵循由小到大能順利脫模的原則； (2)無頂出限位柱之彈簧復位模具應保證頂出時彈簧不致于被壓壞； (3)頂針退回時不能讓頂針高出公模模面； (4)有滑塊之模具頂針一定要退到位，避免其間相互產(chǎn)生干涉。,50,四、

41、注射成型的特點及應用,注射成型是熱塑性塑料成形的一種主要方法。它能一次成形形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件。 注射成型的成形周期短、生產(chǎn)率高、易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成形的方法成形，一些流動性好的熱固性塑料也可用注射方法成形。 注射成型的缺點是所用的注射設備價格較高，注射模具的結(jié)構(gòu)復雜，生產(chǎn)成本高，不適合于單件小批量塑件的生產(chǎn)。,51,液體在外力作用下流動時，分子

42、間的內(nèi)聚力阻礙分子間的相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，液體的這種性質(zhì)叫做液體的粘性。 其特點是：只有在流動時液體才表現(xiàn)出粘性，靜止液體（液體質(zhì)點間沒有相對運動的液體）是不呈現(xiàn)粘性的。表示液體粘性大小的物理量是粘度。粘度大，液層間的內(nèi)摩擦力就大，油液就稠；反之，油液就稀。,粘度的概念,52,將剪應力與剪切應變率之間滿足線性關(guān)系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性關(guān)系的流體稱為非牛頓流體。,對于非牛頓流體，其表現(xiàn)粘度受多種因素影響，具體如下

43、：,1、聚合物結(jié)構(gòu)和其他組分的影響；,,3、剪切速率的影響。,4、壓力的影響；,2、溫度的影響；,粘度的概念,53,聚合物結(jié)構(gòu)和其他組分的影響 聚合物相對分子質(zhì)量越大，熔體的粘底和非牛頓性越大。相對分子質(zhì)量分布較寬的聚合物，其粘度對剪切速率的敏感性較大，非牛頓性也較強。,溫度的影響 在粘流態(tài)，熱塑性熔體的粘度隨溫度升高而呈指數(shù)規(guī)律降低，但不同熔體粘度對溫度的敏感程度不同。,粘度的概念,54,剪切速率的影響 塑料熔體的

44、表現(xiàn)粘度隨著剪切速率或切應力的增大而減少，不同種類的塑料對剪切速率的敏感性不同。,壓力的影響 隨外部壓力增大，熔體受壓縮體積減少，分子間作用力增加致使粘度也隨之增大。由于塑料熔體的壓縮率不同，不同熔體的粘度對壓力的敏感性也不同。,粘度的概念,55,五、注塑成型過程的物理和化學變化,1、聚合物的結(jié)晶 在一定的外界條件下，聚合物分子在空間作規(guī)則性的排列稱為結(jié)晶。 聚合物結(jié)晶態(tài)與低分子物質(zhì)結(jié)晶有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)為晶體

45、不整齊、結(jié)晶不完全、結(jié)晶速度慢、沒有明晰的熔點等。其形態(tài)常為球晶，用結(jié)晶度來表示其程度。一般聚合物的結(jié)晶度為10～60%。,56,結(jié)晶度的提高可增加聚合物的密度、抗拉強度、剛度和熱變形溫度，但降低了聚合物沖擊韌性。由于結(jié)晶時形成球晶，致使制品的透明度降低。另外結(jié)晶度提高會在制品內(nèi)產(chǎn)生較高的附加應力引起制品翹曲。 在塑性加工中影響結(jié)晶度的因素有：溫度及冷卻速度、熔融溫度與熔融時間和壓力。,注塑成型過程的物理和化學變化,57,2、聚合

46、物取向 聚合物的大分子及其鏈段或結(jié)晶聚合物的微晶粒子在應力作用下形成的有序排列叫做取向。 塑料在成形過程中會發(fā)生不同類型的取向。一種是流動取向，另一種是拉伸取向。,注塑成型過程的物理和化學變化,58,取向會使制品產(chǎn)生明顯的各向異性；其不利之處為增加了制品翹曲的可能性； 有利之處為制品受力方向與取向方向一致可改善制品質(zhì)量。同時使結(jié)晶提前，使制品密度和強度都相應提高。 另外，取向程度的提高會使線收縮率增加，線

47、膨脹系數(shù)也隨之變化。,注塑成型過程的物理和化學變化,59,影響取向的因素有： 塑料熔體的加工程度，提高加工溫度有利于產(chǎn)生解除取向效應； 聚合物分子松弛時間，結(jié)晶型塑料松弛時間短容易使取向凍結(jié)，其取向成熟高于無定形塑料； 模具溫度低時熔體冷卻速度加快，冷凍取向效應提高；,影響取向的因素有：,60,塑料比熱大，熱導率低會降低熔體冷卻速度，有利于取向的解除。 注射壓力可提高熔體的切應力和剪切速率，有助于分子取向；

48、 大澆口冷卻慢，澆口封閉晚，取向作用加強； 快速充模使制品表面導分子取向增高，中心部位取向減弱。,影響取向的因素有：,61,3、聚合物的降解 聚合物相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為聚合物的降解。 通常聚合物分子是在受到熱和應力或者微量水份、酸、堿等雜質(zhì)及空氣中氧的作用而使大分子結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生降解。 降解是有害的，按輕重不同會使聚合物變色、出現(xiàn)氣泡和流紋、甚至焦化變黑。,注塑成型過程的物理和化學變化,62,六、

49、影響熱塑性塑料成型收縮的因素,1、塑料品種熱塑性塑料成型過程中由于還存在結(jié)晶化形成的體積變化，內(nèi)應力強，凍結(jié)在塑件內(nèi)的殘余應力大，分子取向性強等因素，因此因此與熱固性塑料相比則收縮率較大，收縮率范圍寬、方向性明顯，另外成型后的收縮、退火或調(diào)濕處理后的收縮率一般也比熱固性塑料大。,63,2、塑件特性成型時熔融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態(tài)外殼，由于塑料的導熱性差，使塑件內(nèi)層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態(tài)層，所以壁厚、冷卻慢

50、、高密度層厚的則收縮大。另外，有無嵌件及嵌件布局、數(shù)量都直接影響料流方向，密度及收縮阻力大小等，所以塑件的特性對收縮大小、方向性影響較大。,影響熱塑性塑料成型收縮的因素,64,3、進澆口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成型時間、直接進料口、進料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進澆口寬及長度短的則方向性小，距進澆口近的或與為料流方向平行的則收縮大。,影響熱塑性塑料成型收縮的因素,65,4、成

51、型條件模具溫度高，熔融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對結(jié)晶料則因結(jié)晶度高，體積變化大，故收縮更大，模溫頒與塑件內(nèi)外冷卻及密度均勻性也有關(guān)，直接影響到各部分收縮量大小及方向性，另外，保壓壓力及時間對收縮也影響較大，壓力大、時間長的則收縮小但方向性大，注塑壓力高，熔融料粘度較小，層間剪切應力小，脫模后彈性回跳大，故收縮也可適量的減小，料溫高、收縮大，但方向性小，因此在成型時調(diào)整模溫、壓力、注射速度及冷卻時間等因素也可適當改變塑件的收縮情況。

52、,影響熱塑性塑料成型收縮的因素,66,七 、 影響熱塑性塑料成型流動的因素,熱塑性塑料流動大小，一般可從分子量大小、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線流動長度、表面粘度及流動比（流動長度/塑件壁厚）等一系列指數(shù)進行分析，分子量小，分子量分布寬，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差，熔融指數(shù)高、螺旋流動長度長、表面粘度小，流動比大的則流動性就好，對同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動性是否適用于注塑成型。,67,流動性好：尼龍PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯

53、PP、醋酸纖維素、聚四甲基戌烯；,流動性中等：ABS、有機玻璃PMMA、聚甲醛POM；,流動性差：聚碳酸酯PC、硬聚氯乙烯PVC、聚砜、聚芳砜、聚苯醚PPO、氟塑料等。,,按模具設計要求大致可將常用塑料的流動性分三類：,影響熱塑性塑料成型流動的因素,68,各種塑料的流動性也因各種成型因素而變，主要影響的因素有如下幾點：,1、溫度料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異，聚苯乙烯PS（尤其耐沖擊型及MFR值較高的）、聚丙烯PP、尼龍PA、

54、有機玻璃PMMA、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、聚碳酸酯PC、醋酸纖維素等塑料的流動性隨溫度變化較大，對聚乙烯PE、聚甲醛POM，則溫度增減對其流動性影響較小，以前者在成型時宜調(diào)節(jié)溫度來控制流動性。2、注射壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動性也增大，特別是聚甲醛、聚乙烯較為敏感，所以成型時宜調(diào)節(jié)注射壓力來控制流動性。,影響熱塑性塑料成型流動的因素,69,3、模具結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)形式、尺寸、布置、冷卻系統(tǒng)設計、熔融料流動阻力（如表面光潔度

55、、流道截面厚度、型腔形狀，排氣系統(tǒng)）等因素都直接影響到熔融料在型腔內(nèi)的實際流動性，凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低，模具設計時應根據(jù)所用塑料的流動性，選擇合理的結(jié)構(gòu)，成型時則可控制料溫，模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當?shù)卣{(diào)節(jié)填充情況以滿足成型需要。,影響熱塑性塑料成型流動的因素,70,1、結(jié)晶,熱塑性塑料按其冷凝時無出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可劃分為結(jié)晶型塑料與非結(jié)晶型（又稱無定形）塑料兩大類。,所謂結(jié)晶現(xiàn)象即為塑料由熔融狀態(tài)

56、到冷凝時，分子由獨立移動，完全處于無次序狀態(tài)，變成分子停止自由運動，按略微固定的位置，并有一個使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。,八、注塑成型中常見的幾個概念,71,作為判別這兩類塑料的外觀標準可視塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般結(jié)晶性料為不透明或半透明（如聚甲醛POM等），無定形料為透明（如有機玻璃PMMA等），但也有例外情況，如聚四甲基戌烯為結(jié)晶型塑料卻高透明性，ABS為無定形料但并不透明。,注塑成型中常見的幾個概念,72,在

57、模具設計及選擇注塑機時應注意對結(jié)晶型塑料有下列要求及注意事項： 1、料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設備。 2、冷卻固化時放出熱量大，要充分冷卻。 3、熔融態(tài)與固態(tài)的比重差大，成型收縮大，易發(fā)生縮孔、氣孔。,注塑成型中常見的幾個概念,73,4、冷卻快、結(jié)晶度低、收縮小、透明度高、結(jié)晶度與塑件壁厚有關(guān)，壁厚則冷卻慢、結(jié)晶度高、收縮大、物性好，所以結(jié)晶性料應按要求必須控制模溫。 5、各向異性顯著

58、，內(nèi)應力大，脫模后未結(jié)晶化的分子有繼續(xù)結(jié)晶化傾向，處于能量不平衡狀態(tài)，易發(fā)生變形、翹曲。 6、結(jié)晶化溫度范圍窄，易發(fā)生熔粉末注入模具或堵塞進澆料口。,注塑成型中常見的幾個概念,74,2、易水解塑料及熱敏性塑料,熱敏性系指某些塑料對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用力過大時，料溫增高容易發(fā)生變色、降解、分解的傾向，具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。,有的塑料如聚碳酸酯PC，即使含有少量水分，但在高溫、高壓下

59、也會發(fā)生分解，這種性能稱為易水解性，對此必須預先加熱干燥。,注塑成型中常見的幾個概念,75,常見的熱敏性塑料有：聚氯乙烯PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛POM、聚三氟氯乙烯等。熱敏性塑料在分解時產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物，特別是有的分解氣體對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性，因此，模具設計、選擇注塑機及成型時都應注意，應選用螺桿式注塑機，澆注系統(tǒng)截面宜大，模具和料筒應鍍鉻，不得有死角滯料，必須嚴格控制成型溫度、塑料中

60、加入穩(wěn)定劑，減弱其熱敏性能。,注塑成型中常見的幾個概念,76,3、應力開裂及熔體破裂,有的塑料對應力敏感，成型時易產(chǎn)生內(nèi)應力并質(zhì)脆易裂，塑件在外力作用下或溶劑作用下即發(fā)生開裂現(xiàn)象。為此，除了在原料內(nèi)加入添加劑提高開抗裂性外，對原料應注意干燥，合理的選擇成型條件，以養(yǎng)活內(nèi)應力和增加抗裂性，并應選擇合理的塑件形狀，不宜設置嵌件等措施來減少應力集中。,注塑成型中常見的幾個概念,77,模具設計時應增大脫模斜度，選用合理的進澆口及頂出機構(gòu)，成型時

61、應適當?shù)恼{(diào)節(jié)料溫、模溫、注射壓力及冷卻時間，晝避免塑件過于冷脆時脫模，成型后塑件還宜進行后處理提高抗開裂性，消除內(nèi)應力并禁止與溶劑接觸。,當一定融體流動速率的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值后，熔體表面發(fā)生明顯橫向裂紋稱為熔體破裂，有損塑件外觀及物性。故在選用熔體流動速率高的聚合物時，應增大噴嘴、流道、進澆口截面、減少注塑速度、提高料溫。,注塑成型中常見的幾個概念,78,4、熱性能及冷卻速度,各種塑料有不同比熱、熱傳導率、

62、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時需要熱量大，應選用塑化能力大的注塑機。 熱變形溫度高塑料的冷卻時間可短、脫模早，但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導率低的塑料冷卻速度慢（如離子聚合物等冷卻速度極慢），故必須充分冷卻，要加強模具冷卻效果。熱流道模具適用于比熱低、熱傳導率高的塑料。 比熱大、熱傳導率低、熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成型，必須選用適當?shù)淖⑺軝C及加強模具冷卻。,注塑成型中常見的幾個概念,79,各種塑料按

63、其種類特性及塑件形狀，要求必須保持適當?shù)睦鋮s速度。所以模具必須按成型要求設置加熱和冷卻系統(tǒng)，以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時應予冷卻，以防止塑件脫模后變形，縮短成型周期，降低結(jié)晶度。當塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時，則模具應設有加熱系統(tǒng)，使模具保持在一定溫度，以控制冷卻速度，保證流動性，改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻，防止厚壁塑件內(nèi)外冷卻不均提高結(jié)晶度等。對流動性好、成型面積大、料溫不均的則按塑件成型情況有時需要加熱或冷卻

64、交交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統(tǒng)。,注塑成型中常見的幾個概念,80,塑料中因有各種添加劑，使其對水分有不同的親疏程度，所以塑料大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種，料中含水量必須控制在允許范圍內(nèi)，不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發(fā)生水解作用，使樹脂起泡、流動性下降、外觀及力學性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當?shù)募訜岱椒耙?guī)范進行預熱，在使用時還需用紅外線輻照以防止再吸濕。,5、吸