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1、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(zhǎng)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，

2、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(shù)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

3、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(kāi)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(guò)程 成型前的準(zhǔn)備； 注射過(guò)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

4、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(guò)程,一、加料量的確定 1、原

5、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(guò)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(guò)程。,注射過(guò)程,三、流動(dòng)與冷卻 1. 是指從螺桿開(kāi)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(guò)程分段： 物料在料筒中的流動(dòng),,注射過(guò)程,三、流動(dòng)與冷卻 模具中的流動(dòng) a.充模階段：從螺桿開(kāi)始注射至模腔被熔體充滿止,,注射過(guò)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(guò)程導(dǎo)致制品內(nèi)部出現(xiàn)空洞。 c.倒流階段：從螺桿開(kāi)始回退至澆口熔體凍結(jié)時(shí)止。 原因：澆口凍結(jié)前退回

6、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(guò)程,保壓時(shí)間長(zhǎng)，殘余壓力大； 保壓時(shí)間短，殘余壓力小； 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(kāi)裂。,

7、,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(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)； c.適量的水份對(duì)PA起類似增塑劑的作用。,后

8、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

9、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(kāi)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(wú)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

10、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(guò)定溫的冷卻介質(zhì)來(lái)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(lái)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

11、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?jī)?yōu)良的前提下越低越好，一般<

12、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(guò)程、制品質(zhì)量的影響 a.充模速度增大，熔體流動(dòng)長(zhǎng)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(guò)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(guò)慢會(huì)延長(zhǎng)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(zhǎng)

13、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(wú)影響。 3.保壓時(shí)間長(zhǎng)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

14、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(guò)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(kāi)裂。為防止開(kāi)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。可采取高料溫，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

15、： 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(guò)高或加熱失調(diào)，應(yīng)逐段減低機(jī)筒溫度。加料段溫度過(guò)高，使一部分塑料過(guò)早熔融充滿螺槽，空氣無(wú)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(guò)大、料溫太低或模溫太低都會(huì)影

16、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(guò)熱而造成的降解。 模溫太高，脫模困難；模溫太低，塑料過(guò)早冷卻，熔接縫融合不良，容易開(kāi)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(zhǎng)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

17、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^(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)短。,泡沫塑料的分類,PS發(fā)泡材料的制備過(guò)程 壓延成型工藝 定義 產(chǎn)品的影響因素,,,