注塑成型知识.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,注塑成型知识,一 射出机组件,典型的射出成形机如图,1,所示，主要包括了射,出系统、模具系统、油压系统、控制系统、和锁模,系统等五个单元。,图,1,1.1,射出系统,射出系统包括了料斗,(,hooper,),、回转螺杆,与料筒,(barrel),组合，和喷嘴,(nozzle),，如图,2,。,图,2,1.2,模具系统,模具系统包括了导杆、固定模板、移动模板、和容纳模,穴、竖浇道、流道系统、顶出销和冷却管路的范本,.,图,3,1.3,射出成形系统,通常包括：竖浇道、冷料井、主流道、分,枝流道、浇口和穴位。如图,4,图,4,1.4,射出机操作顺序,(a),关闭模具；,(b),充填模穴；,(c),保压；,(d),螺杆后退；,(e),顶出塑件；,(f),关闭模具,图,5,1.5,射出成形的周期,射出成形的周期时间根据制程的塑件重量、肉,厚、塑料性质、机器设定参数而改变。典型的周期,时间可能从数秒钟到数十秒,。,1-,充填（射出阶段）,2-,保压与冷却,3-,开启模具,4-,顶出塑件,5-,关闭锁具,图,6,浇口,料斗,分枝流道,主流道,喷嘴,竖浇道,料筒,回转式螺杆,模穴,二 原料在注塑机里的路径,2.1,回转式螺杆,回转式螺杆分为进料区、压缩区、和计量区,，如图,7,图,7,2.1.1,螺杆旋转速度,螺杆旋转速度是塑化螺杆的转速,，,转速越快，塑料螺杆沟槽压缩得越激烈，产生更大量的剪切热,。,压缩比（,TF/TM,）：指进料段与计量段每节螺纹沟槽的容积比，,TF/TM,一般取,2-3,，压缩比越大，剪作用越大。,长径比（,L/D,）,:,是指杆的有效长,L,与直径,D,的比，这个比值越大就 能达到混好的树脂，,L/D,比一般取,16-20,。,2.1.2.,射,出,压力,（,1,）射出压力的作用,克服塑料熔体从料筒流向模具型腔的流动阻力，给予熔体一定的充模速度及对熔体进行压实、补缩,。,（,2,）射出压力对注塑过程的影响,在一定程度上决定塑料的充模速率；,适当提高充模阶段的注射压力，可提高充模速率、增加熔体的流动长度和制品的熔接痕强度，制品密实、收缩率下降，但制品易取向，内应力增加。,射出压力,较低时，塑料熔体呈铺展流动，流速平稳、缓慢，但延长了注射时间，制品易产生熔接痕、密度不匀等缺陷；当注射压力较高，而浇口又偏小时，熔体为喷射式流动，这样易将空气带入制品中，形成气泡、银纹等缺陷，严重时还会灼伤制品。,（,3,）,射出压力,的设定,流动比大，形状复杂，熔体流动阻力大，用较高,射出压力,；,熔体粘度高、润滑性差，宜用较高的,射出压力,；,射出压力与设计、成形参数、材料的关系,续表,2.1.3.,保压压力,（,1,）,在模腔充满后，为了对模内熔体进行压实、补缩而通过螺杆继续施加的注射压力称为保压压力。,（,2,）保压压力对注塑的影响,通常，保压压力较高时，制品的收缩率减小，密度增加；表面光洁度、熔接痕强度提高，缺点是：脱模时制品中的残余应力较大、易产生溢边。,（,3,）保压压力的设定,可与注射压力相等，一般稍低于注射压力。,2.1.4,背压（塑化压力）,螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称背压或塑化压力。预塑时，只有螺杆头部的熔体压力，克服了螺杆后退时的系统阻力后，螺杆才能后退。,（,1,）背压的作用及其对预塑的影响,有助于螺槽中物料的密实，驱赶走物料中的气体，减慢螺杆退回速度，延长物料在螺杆中的热历程与剪切历程，改善塑化质量，但过高背压会增加螺杆计量段熔体的反流与漏流，延长预塑完成的时间；,增加熔体内压力，加强剪切效果，形成剪切热，使大分子热能增加，从而有助于提高熔体温度及其均匀性。但过高背压易引起过热而使物料发生降解。,（,2,）背压的设定,热敏性塑料、高粘度塑料、过低熔体粘度塑料都不宜用高背压；,热稳定性较好、熔体粘度适中的塑料，可适当提高背压；,背压高低的设定，还需视喷嘴类型与加料方式而作相应调整。,2.1.5.,注射速率,（,1,）单位时间内注入模腔中的塑料熔体的容积。,（,2,）注射速率对注塑过程的影响,高速注射可以减少模腔内的熔体温差，改善压力传递,效果，可得到密度均匀、内应力小的精密制品；,高速注射可采用低温模塑，缩短成型周期，特别在成,型薄壁、长流程制品时能获得较优良的制品。,注射速率过高，熔体流经喷嘴浇口等处时，易产生大,量的磨擦热，导致物料烧焦以及吸入气体和排气不良,等现象，影响到制品的表面质量，产生银纹、气泡。,高速注射不易保证注射与保压压力稳定地切换，会因,过填充而使制品出现溢边。,（,3,）注射速率的设定（应综合塑料品种、其它工艺条件、制品及模具状况而定）,如熔体粘度的剪切变稀行为较强，宜用高速充模。,对薄壁长流程制品，宜用高速充模。,2.1.6,缓冲量,缓冲量,(cushion),是螺杆的最大允许前进位置与最末端的前进位置之间的差值。假如允许螺杆行程设为最大值，缓冲量为零，螺杆将前进至碰到喷嘴后才停止。通常，缓冲量设定为,36 mm,（,1/81/4,英）。,2.1.7,流動比,塑料在模穴中的流動性與黏度有密切關係，黏,度 愈低、流動性愈佳，當然流動的距離,(L),也越長。,流動 的距離越長，阻力越大，越不易流動，成品的,厚度越 薄，流動阻力也相對提高。,流動比即指塑料流動的長度,(L),與成品厚度,(t),之,比。塑料在模穴中的流動比應小於物性表之數值，,否則會 有充填不良的現象。模溫、料溫高、模穴拋,光度佳 時，流動比值可取高,(,上限,),。,2.2,料筒,注塑过程中需要控制的温度有：料筒温度、喷嘴温度、,模具温度和油温。,2.2.1.,料筒温度料筒表面的加热温度,（,1,）料筒温度控制的初步规则,加料段用较低的温度，一般在熔点附近，并在料斗座处通冷却水，防止物料“架桥”，保证较高的固体输送效率。,压缩段温度一般比所用塑料的熔点高,15,30,；,计量段温度一般比压缩段温度高,15,30,；,料筒最高温度区必须低于塑料的分解温度,T,d,；,对于,T,f,T,d,的范围较窄的塑料，料筒温度应偏低些，比,T,f,稍高即可；而对于,T,f,T,d,的范围较宽的塑料，料筒温度可适当高些，即比,T,f,高得多一些。如,PVC,、,POM,塑料，受热后易分解，因此料筒温度设定低一些；而,PS,、,PE,塑料的,T,f,T,d,范围较宽，料筒温度应可以相应设定得高些。,（,2,）料筒温度控制的进一步考虑,虽同一塑料品种，但牌号不同，分子量高、分子量分,布窄者，宜用较高的料筒温度；,填充、增强塑料，随填充剂、增强纤维的用量增加，,宜用较高的料筒温度；,加有增塑剂或提高流动性的助剂时，随着用量的增,加，宜用较低的料筒温度；,注塑薄壁长流程制品、形状复杂或带有金属嵌件的制,品、其它充模时间较长或为需防止熔料进入模腔后过早冷凝,以保证顺利充模的情况下，宜用较高的料筒温度；,根据“对空注射法”料条，确定较佳的料筒的温度。,根据制品的质量情况进行细调，如表面光洁度或其它,外观状况、收缩率、取向程度、内应力大小等。,2.3,喷嘴,（,1,）喷嘴的作用,加速熔体流动、调整熔体温度和使物料均化,。,（,2,）控制喷嘴温度原因,在注射过程中，喷嘴与模具直接接触，由于喷嘴本身热惯性很小，与较低温度的模具接触后，会使喷嘴温度很快下降，导致熔料在喷嘴处冷凝而堵塞喷嘴孔或模具的浇注系统，而且冷凝料注入模具后也会影响制品的表面质量及性能。,（,3,）喷嘴温度的设定,喷嘴温度通常要略低于料筒的最高温度。,一方面,可,防止,或减轻,“流涎”现象,，,另一方面，,部分抵消注射时熔体流经喷嘴收敛流道引起的摩擦温升，防止实际料温过高而,使塑料发生分解。,随喷嘴类型、喷嘴加热圈的安装状况、其它注塑工艺参数作相应调整。,根据“对空注射”和对制品的“直观分析”，确定较佳的喷嘴温度。,2.4,竖浇道,竖浇道尺寸主要决定于塑件尺寸，特别是塑件的肉厚。,图,8,是建议的竖浇道设计规范。不具有锐角的系统有助于塑料的流动，所以，,应该将竖浇道根部设计成半径,r2,的圆角。其它的设计规格如下列：,D,co,t,max,+1.5(mm),D,s,D,n,+1.0(mm),1 2,tan,(,)=(,D,co,D,)/2,L,图,8,竖浇道根部的圆角可以改善熔胶的流动,2.5,流道系统,流道系统将熔胶从竖浇道引导到模穴内，,要推动熔胶流过流道系统就需要额外的压力。,当熔胶流经流道系统时，产生的剪切热（摩,擦热）使熔胶温度升高，有助于熔胶的流动。,良好的流道系统有下列好处：,可以决定最佳的模穴数目,确定熔胶可以填饱模穴,可以达成多模穴系统之平衡充填,可以达成多浇口之模穴的平衡充填,可以使废料最少化,使塑件顶出较容易,达成能源使用效率最佳化,可控制充填时间保压时间成形周期时间,2.5.1,模穴数目,模穴数目的多寡取决于可应用的生产时间射出机射出量,的大小、所需之塑件品质、射出机塑化能力、塑件形状与尺,寸。,（,1,）产品数量,一定量塑件所需的时间（,tm,）、每批次的塑件数量（,L,）、,生产一模塑件所需的时间（,tc,）、和淘汰因子（,K,）,K=1/,（,1-,不良率）,模穴数,=L K,tc,/tm,(2),射出量能,射出机的射出量能也是决定模穴数目的一个重要因素，取射出量能的,80,为射,出重量,(S),，再除以塑件重量（,W,），即可计算出模穴数目。,模穴数目,=S/W,(3),塑化能力,射出机的塑化能力是影响模穴数目的另一个重要因素。将射出机的塑化能力（,P,）,除以每分钟估计的射出次数,(X),和塑件重量,(W),，即可计算出模穴数目。,模穴数目,=P/(X W),2.5.2,流道配置,标准流道系统（鱼骨形）,H,形流道系统（,H-bridge,，或分枝形）,辐射流道系统（,radial,，或星形）,图,9,各流道系统的特点：,H,形和幅射流道系统,模穴,相同的流动距离和流道尺寸,相同的充填条件,自然平衡,鱼骨形流道系统,非自然平衡,相同的模具内塞进更多模穴,改变流道直径与长度，浇口尺寸,改变流道直径与长度，浇口尺寸,改变浇口尺寸,影响浇口的冷凝时间,太小的流道口径,流道内的熔胶提前凝固,影响塑件的均质,造成短射,快速,充填,熔胶黏滞性降低,增加剪切热,非标准规格的流道口径会增加模具的制作成本与维修成本,使用不同射出速度之不平衡流道系统的流动模式：,低进浇速率将先充饱远离竖浇道的模穴,高进浇速率则先充饱靠近竖浇道的模穴,图,10,2.5.3,流道截面,常见的流道截面如图,11,，包括：,.,圆形流道,.,梯形流道,.,改良梯形流道（圆形与梯形之组合）,.,半圆形流道,.,长方形流道,图,11,常用的流道截面形状,圆形流道,优点：最大体积与表面积比值具；最小的压力降和热损失。,缺点：须在两侧模板都进行加工，模具加工成本通常较高昂，而且合模时两侧的半圆也必须对齐。,2.5.4,流道尺寸,最初估算的流道直径为：,其中，,D,=,流道直径,(mm),；,W,=,塑件重量,(g),；,L,=,流道长,度,(mm),。大尺寸流道 可低压力 长冷却时间 较多废料,流道的直径和长度会影响流动阻力。流动阻力愈大的流道，充填就会造,成愈大的压力降。,长冷却时间,降低流动阻力,大尺寸流道,较多废料,小尺寸流道在使用原料和消耗能源等方面可以达到最高效率,流道设计的基本规范：,（,1,）在流道尺寸方面，流道截面面积不应该小于竖浇道截面面积，以便熔胶可以快速流到浇口区域。,（,2,）每当流道有分支，其分支流道的直径应该要小于主流,道的直径，当主流分流到个分支流道时，主流道直径,和分支流道直径的关系为：,（,3,）所有的流道必须在交接处设计一冷料井,(cold slug,well),，充填阶段，熔胶波前的较低温塑料不会进到模穴。,图,12,冷料井,2.6,浇口,浇口是熔胶流进模穴处的小开口,多浇口系统,：熔胶的流动长度超过实用上的限制，通常会产,生缝合线和熔合线的问题。,单浇口系统,：确保材料、温度的均匀分布和均匀的保压，以,及较佳的分子链配向性。最初加工成本较高，但是废料少。,小浇口截面：,容易去除,大浇口截面：,低进浇速度，较高的保压压力进行较长时间的,保压，以提高塑件的材料密度，须考虑塑件的外观、低残留,应力和较佳尺寸稳定性等因素。,2.6.1,浇口位置,浇口应远离塑件之薄截面区域或肉厚突然化区域。（避,免迟滞现象或产生凹痕与空洞）；远离塑件承受来高应力的,区域（熔胶流动的高压力和高流动速度使得浇口附近产生极,高的残留应力）确保均匀快速地充填，而且将缝合线熔合,线和排气孔安排到最不影响塑件外观或强度的区域。,2.6.2,浇口种类,去除浇口方式方类可以区分为,:,人工去除式浇口和自动去,除式浇口。,1.,人工去除式浇口,人工去除式浇口包括：直接浇口、凸片浇口、边缘浇口,重迭式浇口、扇形浇口、盘状浇口、环状浇口、辐状浇口、,和薄膜浇口,。,其使用的原因包括：,浇口太大，必须移到模具外面再予以剪除。,对于剪切应力很敏感的塑料（例如,PVC,），应避免采用,自动去除式浇口。,来自不同方向的熔胶同时流过大的截面积，而且要求纤,维的配向性时，应避免自动去除式浇口。,(1),直接浇口,直接浇口（,direct gate,）又称为竖浇道浇口（,sprue,gate,）,通常使用于,单模穴模具,，塑料以最小的压力降直接从竖浇道,填入模穴。此类浇口于剪除后容易在塑件表面留下浇口痕迹。,塑件在直接浇口区域的收缩不大，但在直接浇口处有大量的,收缩，结果造成浇口处的大量拉伸应力。,图,13,直接浇口,(2),凸片浇口,凸片浇口如图,14,，通常使用于,扁平塑件或薄塑件,，以减小模穴内的剪应力。浇口周遭的高剪应力只发生在辅助凸片，并且将于成形后剪除。凸片的最小宽度是,6.4mm,，最小厚度为模穴肉厚的,75%,。,图,14,凸片浇口,(3),边缘浇口,边缘浇口又称为标准浇口如图,15,所示，通常位于模具的,分模在线，而且从塑件的,侧边、上方或下方充填,。典型边缘,浇口尺寸为塑件厚度的,6%75%,，或是,0.46.4 mm,，宽度为,1.612.7 mm,，浇口面长度不应超过,1.0 mm,，最佳值为,0.5,mm,。,图,15,边缘浇口,(4),重迭浇口,重迭浇口与边缘浇口类似，如图,16,所示，但是重迭浇口与塑件侧壁或表面有重迭。重迭浇口通常用来,防止喷流效应,。典型重迭浇口尺寸为,0.4,6.4 mm,厚，,1.612.7 mm,宽。,图,16,重迭浇口,(5),扇形浇口,扇形浇口（,fan gate,）如图,17,，是,厚度逐渐改变的宽边浇口，大充填面积，熔胶迅速和均匀地充填大型塑件,，低翘曲问题和尺寸的稳定性。扇形浇口的最大厚度不超过塑件的肉厚的,75,。典型的扇形浇口厚度,0.251.6mm,，宽度从,6.4 mm,到模穴侧边长度的,25%,。,图,17,扇口浇口,(6),盘状浇口,盘状浇口（,disk gate,）如图,18,所示，常用在内侧有,开,口的圆柱体或圆形,，并且需要高度同轴性的塑件，或是不容,许有缝合线的塑件。基本上，盘状浇口是在塑件的内缘使用,毛边状的浇口，熔胶从同轴的竖浇道充填进入模穴，很容易,获得熔胶均匀流动的塑件。盘状浇口厚度通常是,0.251.27,mm,。,图,18,盘状浇口,(7),环状浇口,环状浇口（,ring gate,）如图,19,，也应用于,圆柱体或圆形,塑件,，塑料先沿着模心环绕，然后再沿着圆管向下充填。环,状浇口并不适用在所有的塑件。环状浇口的厚度通常为,0.251.6 mm,。,图,19,环状浇口,(8),辐状浇口,辐状浇口如图,20,，也称为四点浇或者十字浇口它适用于,管状塑件,，具有容易去除浇口和节省塑料的优点。但是可能,会造成缝合线，也无法获得完美的真圆度。辐状浇口通常是,0.84.8 mm,厚，,1.66.4mm,宽。,图,20,辐状浇口,(9),薄膜浇口,薄膜浇口（,film gate,）如图,21,，又称为毛边浇口（,flash,gate,），使用于,边缘平直的塑件,，它具有平直的浇口，浇口,宽度可以跨接整个模穴边缘或是部份的模穴。薄膜浇口适用,于压克力塑件，而且常常用在又大又平整的塑件，以保持最,小量的翘曲。薄膜浇口尺寸很小，厚度大约是,0.250.63mm,宽度大约为,0.63 mm,。,图,21,薄膜浇口,(B),自动式去除式浇口,自动去除式浇口与模具动作配合，在顶出塑件时剪断浇,口。它们应用于：避免去除浇口的二次加工。维持均一的周,期时间使浇口痕迹最小化。自动去除式浇口包括下列各类型：,针状浇口、潜式浇口、热流道浇口、和阀浇口。,(1),针状浇口,针状浇口（,pin gate,）如图,22,，通常应用于三板模，其,流道系统位于模板的一组分模在线，塑件模穴接在主要分模,在线。具有倒锥角的浇口在平行于模板运动方向穿透中间模,板。当打开模穴主分模线时，针状浇口的小直径端从塑件撕,离，再打开流道分模线即可顶出流道废料。针状浇口最常,使用在单一塑件多点进浇，以确保对称的充填，或是缩短流,道长度以确保整个塑件的保压操作。典型的针状浇口的直径,0.251.6 mm,。,图,22,针状浇口,(2),潜式浇口,潜式浇口或称为隧道浇口、凿子浇口，如图,23,所示，使用于两板模，在分模线以下，流道末端与模穴之间加工一倾斜之锥状隧道。于顶出塑件和流道时，浇口会与塑件分离。典型的潜式浇口直径为,0.25 2.0 mm,，浇口由粗变细，直到成为球状端点。假如塑件的非功能区具有大直径的针状特征，可以将它与潜式浇口连接，以减低加工成本。假如针状特征发生在隐藏面，亦可以不将他去除。将多重潜式浇口设计在圆柱体的内面，可以取代盘状浇口，并且具备自动去除浇口的功能，其获得塑件的外围真圆度虽然比盘状浇口塑件的真圆度差。,图,23,潜式浇口,(3),热流道浇口,热流道浇口或称为热探针浇口如图,24,所示，通常从电热式竖浇道和加热流道直接传送熔胶进入模穴，以产生无流道的塑件。其保压周期受控制于塑件浇口附近的凝固情形。当模板打开时，相当高温的塑料将自模穴撕开。,图,24,热流道浇口,(4),阀式浇口,阀式浇口（,valve gate,）如图,25,，在热流道浇口内增加一针杆，以便在浇口凝固之前关闭浇口。它可以应用在较大的浇口而不会产生浇口痕迹。因为保压周期受控于针杆，阀式浇口可以得到较佳的保压周期和较稳定的塑件质量。,图,25,阀式浇口,THE END,Thank you!,