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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,與其它成型方法相比較，注塑成型法具有如下特點： 注塑成型能一次加工出外形復雜、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； 生產效率高，易于實現(xiàn)自動化； 對各種塑料的加工適應性強，能生產加填料改性的某些塑料制品,注射機的組成與分類,外形分,按注射機外形特征分,臥式,立式,角式,1-鎖模裝置 2-注射裝置 3-機身,,角式,注射機的主要技術參數(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)時間,1、注射量 定義：機器在對空注射條件下，
2、注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量 2、注射壓力 定義：注射時，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、流道和型腔時的流動阻力 最高注射壓力：注射機能達到的最大壓力 注射速度：指注射時螺桿或柱塞移動速度； 注射速率：指單位時間內熔料從噴嘴射出理論容量； 速度慢：熔接痕、密度不均、內應力 速度快：熔體破碎、夾雜空氣 合理的速度：溫差小、壓力傳遞好、制品品質較好 決定因素 樹脂性能，工藝條件，制品形狀，壁厚，模具結構及澆口類型等,4、塑化能力 定義： 注射機塑化裝置在1h內所能塑化物料的kg數(shù)。 5、合模力 定義： 注射機合模裝置對模
3、具所能施加的最大夾緊力 作用： 克服注射時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）動模板行程 （4）模具最大厚度與最小厚度 （5）調模行程,自 鎖 式,特殊用途式,,直 通 式,噴嘴型式,注射機操作方式,注射成型工藝過程 成型前的準備； 注射過程； 制品的后處理。,成型前的準備,一、原料的檢驗與處理 1.原料外觀與工藝性能的檢驗 a.外觀檢驗：指檢查原料色澤、粒子大小及顆度分布情況。 b.工藝性質檢驗：指檢查原料流動性、熔體指數(shù)、收縮率、含水量、分子量、熱性質等。 2.原料的處理 原料的染色、造粒、干燥、預熱等。,二、設備的清洗
4、1.直接法： a.Tf新 Tf舊時，T料筒=T新料，加新料對空注射。 b.Tf新< Tf舊時，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,成型前的準備,成型前的準備,三、嵌件的預熱與安裝 1.嵌件的安裝：帶有嵌件的塑料制品在注射前，必須將嵌件放進模具內的預定位置。 2.預熱原因：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，使制品內應力，強度。 3.預熱溫度：,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，但價格較貴,成型前的準備,注射過程,一、加料量的確定 1、原
5、則 應保持加料量的穩(wěn)定性； 應留有一定的余量以用于保壓補料及緩沖。,注射過程,二、塑化 1.塑化：塑料在料筒內經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)并有良好可塑性的全過程。,注射過程,三、流動與冷卻 1. 是指從螺桿開始推動具有流動性的熔融塑料注入模具起，直到制品從模具中脫出為止。 2.流動過程分段： 物料在料筒中的流動,,注射過程,三、流動與冷卻 模具中的流動 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、流動與冷卻 模具中的流動 b.保壓：從熔體充滿模腔起到螺桿撤回止。 原因：防止冷卻過程導致制品內部出現(xiàn)空洞。 c.倒流階段：從螺桿開始回退至澆口熔體凍結時止。 原因：澆口凍結前退回
6、螺桿，模腔壓力高于流道壓力時會發(fā)生倒流現(xiàn)象 d.冷卻階段：從澆口凍結到制品脫模止。 該階段制品的溫度、壓力、體積繼續(xù)下降，到制品脫模時，模內壓力減小，但模內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,保壓時間長，殘余壓力大； 保壓時間短，殘余壓力?。?殘余壓力為正時，脫模困難； 殘余壓力為負時，因保壓時間短，制品表面易有陷痕或內部有真空泡； 一般希望殘余壓力為零。,,后處理,一、后處理原因 塑料在料筒內塑化不均勻及在模腔內冷卻速度不同而導致產生不同的結晶、定向和不均勻收縮，從而使制品產生內應力，并在貯存和使用中常會發(fā)生力學性能下降，光學性能變壞，表面產生銀紋，甚至變形開裂。,
7、,后處理,二、退火和調濕 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。 退火實質： a.使強迫冷凍的分子鏈得以松弛，消除內應力； b.提高結晶度，穩(wěn)定晶體結構，從而提高結晶塑料制品的彈性模量和硬度，降低斷裂伸長率,,2.調濕處理： PA類，將剛脫模的制品放入熱水中，加快達到吸濕平衡，且隔絕空氣，以防氧化。 調濕原因：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； c.適量的水份對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 機筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度 壓力 預塑壓力、注射壓力、保壓壓力 時間 注射時間、保壓時間,,一、料筒溫度 料筒溫度影響塑化質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性前提下，溫度取低值有利于提高效率。,溫度,,溫度,b.從設備考慮： 螺桿式注射機料筒溫度可選得低一些，柱塞式注射機可選得高一些，視具體情況而定。 c.從制品的形狀與結構考慮： 對薄壁制品，料筒溫度較高； 厚壁制品，料筒溫度較低； 形狀復雜或帶嵌件的制品，料筒溫度要較高。 d.從工藝條件間關系考慮： 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.從塑料性質考慮： 對無定型聚合物，充模順利時模具溫度可取低一些； 對粘度高的物料，模溫高一些； 對結晶聚合物，提高模溫有利于結晶。 b.從制品性能要求考慮： 若制品要求聚合物結晶度高，模溫較高； 若制品要求聚合物不結晶度，采取低模溫加強冷卻； 對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： 對厚制品，采用較高模溫； 對薄制品，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來控制； b.將物料注入模具自然升溫，自然散熱達到平衡后，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)、型腔的流動阻力，給予熔體一定充模速度，并對熔體進行壓實、補料。 2.注射壓力與油缸表壓關系： 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)：物料流動性、制品形狀尺寸、模具、其 它相關工藝條件。 a.對熔體粘度大、玻璃化溫度高的物料，采用較高 注射壓力； b.對薄壁制品要采用高壓。,,壓力,4.料筒溫度與注射壓力的關系,料溫高時，注射壓力小一些； 料溫低時，注射壓力大一些。,,壓力,二、塑化壓力（背壓） 對注射工藝的影響： a.影響塑化質量：塑化壓力高，有利于提高塑化，但對熱敏性聚合物不利。 b.對塑化量的影響：背壓高，塑化量降低。 c.背壓高，物料壓力大，當壓力大于噴嘴封閉料流的壓力，會有流涎現(xiàn)象。 d.背壓高，螺桿扭矩高，對塑化電機的負荷大。 綜上，一般背壓應在保證制品質量優(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。,,時間,一、充模時間 充模時間反比于注射速率，通?？捎米⑸渌俣确从吵淠r間。 1.注射速度對成型過程、制品質量的影響 a.充模速度增大，熔體流動長度增加，粘度降低，模腔壓力大，制品各部分的熔接縫強度提高。 b.速度過大，會使熔體由層流變?yōu)橥牧?，嚴重時引起噴射流流動而帶入空氣而導致局部燒傷及分解。 c.快速注射能順利排出空氣，制品質量較均勻；注射速度過慢會延長充模時間并導致欠注、分層和熔接痕強度低，降低制品強度和表面質量。,,時間,2.充模速度的確定： 先以低壓慢速注射，然后根據(jù)制品的成型情況調整。 注：通常Tg高、粘度大、薄壁、長
13、流程制品應采取較 高的注射速度。,,時間,二、保壓時間 1.保壓時間是對型腔內塑料壓實時間，在整個注射時間所占比例較大，一般為20120s。不對 2.在澆口處熔料封凍前，保壓時間對制品尺寸準確性有影響；封凍后，則無影響。 3.保壓時間長短的選定，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，保壓時間短。,,時間,三、冷卻時間 冷卻時間取決于制品的厚度、塑料的熱性能、結晶性能，模具溫度、料筒溫度。其要求是保證制品脫模時不變形。應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范圍內干
14、燥24小時。 2.流動性、熱穩(wěn)定性都很好 成型溫度范圍寬，粘度大小適宜，而且粘度對剪切速率和溫度都敏感。 可采用螺桿式注射機，也可采用柱塞式注射機。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生分子定向和內應力，分子松弛也慢，內應力不能自行消失，常導致制品開裂。為防止開裂，模溫應高一些，一般控制在6080，而且要求模腔中任意兩處的溫差應低于36?？刹扇「吡蠝?，低注射壓力，較短的保壓時間，甚至可采用不保壓等措施以降低取向應力。 4.PS的抗沖強度低，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塑料的吸濕性相對水分的敏感性較大，在加工前進行充分的干燥和預熱，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。機筒溫度過高或加熱失調，應逐段減低機筒溫度。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，產生分解氣；注射速度太慢，不能及時充滿型腔造成制品表面密度不足產生銀紋。 料量不足、加料緩沖墊過大、料溫太低或模溫太低都會影
16、響熔料的流動和成型壓力，產生氣泡。 螺桿預塑時背壓太低、轉速太高，使螺桿退回太快，空氣容易隨料一起推向機筒前端。,（2）工藝方面 機筒、噴嘴溫度太低，調高它。如果物料容易降解，則應降低機筒、噴嘴的溫度。 降低螺桿預塑背壓壓力和轉速，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，特別是高熔點塑料如聚碳酸酯等更是如此。 型腔型芯要有適當?shù)拿撃Ｐ倍?。型芯難脫模時，要提高型腔溫度，縮短冷卻時間；型腔難脫時，要降低型腔溫度，延長冷卻時間。,防涎量 1、作用 防止高溫下低黏度的物料從噴嘴流涎。 2、調節(jié)方法 注射機螺桿在預塑動作完
17、成后適當后退，降低注射裝置內的壓力，防止物料流涎 防涎量的大?。哼^大容易引進氣泡，故對黏度高的物料可不設防涎量,,多級注塑 注射過程中，當螺桿向模腔內推進熔體時，在不同位置采用不同的注射壓力和注射速率。,通常，在注射過程的多級控制設定中，盡管按位置設定了各級速度與壓力的切換，但在行程終點位置處也設置了時間切換點（即注射時間）。然而注射位置終點與注射時間終點是很難一起到達的。即實際存在時間切換與位置切換。,在大多數(shù)情況下，為了準確而有效地實施注射過程的多級控制，應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，保證制品 密度； 克服 負壓力， 排出氣體 ， 避免制品起泡或在 內部殘存太多氣孔； 使模具閉合，制件獲得模具型腔所賦予的形狀及尺寸。, 模壓時間 壓時間 指從熱固性塑料熔融體充滿型腔到固化定型所需的時間，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 產品的影響因素,,,
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