注塑生产工艺知识.docx
《注塑生产工艺知识.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《注塑生产工艺知识.docx(65页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
注塑生产工艺知识
注塑生产工艺知识
一﹒注塑生产的概念
注塑是塑料成型的一种重要方式﹐其过程是将塑料粒从注塑机料斗中送入料筒﹐料粒在受热及螺杆旋转剪切作用下呈熔融的流动状态﹐这时再由螺杆推进熔胶﹐并通过料筒前端喷嘴注入成型塑件的模具中﹐等冷却出模后得到预期的塑件制品﹐事实上﹐一个完整的注塑生产过程还应包括一些辅助工序﹐如所附流程图的说明﹕
塑膠料
注塑生产流程图﹕
配料著色
焗料
注塑模
塑料模
脫模
注塑成型
(按規定的工藝參數)
去水口
流道廢料
制品
打料粉碎
檢查
全新料
混合
不合格品
合格品
包裝
**注塑生产可采用半自动和全自动两种生产形式﹐而手动形式只是在调机时采用.
二﹒注塑生产的条件﹕
获得优良注塑的先决条件
(1)﹒性能可靠的注塑机﹒
(2)﹒满足使用要求的辅助设备﹒(干燥机﹒冻水机﹑混料机等)
(3)﹒选择适用的塑料﹒
(4)﹒优良的注塑模具﹒
(5)﹒高素质的调机技术人员﹒
1﹒注塑机
目前我厂生产车间注塑机主要为震雄机器厂有限公司生产的机器﹐下表列出相关规格参考﹒
注塑机型
一次最大注射容量
哥林柱宽度
台数
JM4MKⅡ
4A
350
42
JM-4
4A
350
10
JM88MK3-C
4A
365
11
JM128MKⅢ
9A
410
7
JM-10
10A
410
3
JM12MKⅡ
12A
405
18
JM168MKⅢ
14A
465
17
JM-14
14A
445
1
JM218MKⅢ
21A
510
8
JM268MKⅢ
38A
550
4
JM368MKⅢ
39A
700
1
(1)注塑机基本结构
注塑机包括﹕注射系统﹑锁模系统及注塑模具三大部分组成﹒
各部分的作用列述如下﹕
a)注射系统
是注塑机最重要的部分﹐包括加料装置(料斗)﹑料筒﹑螺杆及喷嘴等部分﹐其作用是使塑料均匀地塑化﹐并在很快速度和较高压力下通过螺杆的剪切塑化推动射入模具﹒
b)锁模系统
在注塑机上实现锁合模具﹐开启模具和顶出制件的机构﹐现用注塑机为液压--双曲肘型﹒
c)注塑模具(另述)
2﹒生产辅助设备﹕
(1)干燥器
由于塑料高分子大都含有亲水基因﹐易吸水致成型产生银丝﹑气泡﹑水纹等缺陷﹒故基本上都需要干燥﹐根据材料的性质特点来选择相应的焗料条件(请参见附件
(1)<<常用塑料材料干燥条件>>)
(2)冻水机(WATERCHILLER)
通过控制冷却水温度(一般使用零上10℃左右)来控制模具的工作温度﹐本厂现时用的型号为﹕20ST-05W(恒星工业冷水机)
(3)碎料机
将脱离的流道或报废塑件打碎成为水口料以回用于生产﹐打料时注意不同种类的料分开不能杂合﹐环境要保持干净﹐防受污染﹒
(4)混料机
将按配比秤量后的塑料原料﹐水口料(若需要加入)及色粉/色种通过机械搅拌﹐混合均匀﹐以使成型塑件着色﹐强度一致﹒
色粉与色种混色的特点比较﹕
色粉混色
色种混色
1﹒色粉成本低
2﹒设备简单﹐投资少
3﹒配色方便﹐适应性强
1﹒扩散性好﹐颜色稳定性好
2﹒操作简单﹐清洁容易﹐混色工作量小
1﹒色粉分散性差﹐色稳定性差
2﹒粉尘飞扬﹐污染环境
3﹒改变颜色时清洁工作困难
1﹒色种成本较高
2﹒颜色均匀性仍不十分理想
附录
(1)
常用塑料材料干燥条件
塑料
焗料温度(℃)
焗料时间(HRS)
ABS
80~90
3~4
POM
90~100
1~2
PMMA
80~90
2~3
离子交换聚合物SURLYN
70
7~8
NYLON
80~90
4~5
PC
120
3~4
SAN
80~90
3~4
PBT
120~150
2~3
热塑性弹体
90~100
2~3
热塑性橡胶
TPR(SANTOPRENE)
70
2~3
聚氨酯
80~90
2~3
附录
(2)
塑料着色性比较
塑料名称
颜色
透明状况
可染色种类
热稳定性
迁移性
PE
白色
半透明
半透明﹑珠光﹑不透明
稳定
易
PP
白色
半透明
半透明﹑珠光﹑不透明
稳定
易
GPPS
无色
透明
透明﹑半透明﹑珠光﹑不透明
稳定
无
HIPS
白色
不透明
不透明
稳定
无
AS(SAN)
无色
透明
透明﹑半透明﹑不透明
不稳定
无
ABS
微黄色
不透明
不透明
易变色
无
HBS
无色至微黄
透明
透明﹑不透明
稳定
无
PMMA
无色
透明
透明﹑半透明﹑珠光﹑不透明
稳定
无
PC
无色至微黄
透明
透明﹑半透明﹑不透明
稳定
无
PA
白色至微黄
半透明至不透明
半透明﹑不透明
稳定
无
POM
白色至微黄
不透明
不透明
稳定
无
PBT
白色
不透明
不透明
稳定
无
PVC
白色
透明
透明﹑半透明﹑珠光﹑不透明
易变色
易
***塑料差色时注意的几个问题﹕
1﹒PE﹑PP﹑PVC﹑GPPS﹑PMMA﹑SAN﹑PC﹑PBT染不透明色时需加入钛白粉﹒
2﹒PVC﹑GPPS﹑SAN﹑PMMA﹑PC染透明或珠光色时不得加入钛白粉﹐锌钡白或其它无机物﹒
3﹒需注意多种色剂用于PE﹑PP﹑PVC时会发生不同程度的迁移现象﹐选用时注意﹒
4﹒由于ABS﹑SAN类中有A(丙烯月青)组份﹐而月青氨基(-CN)会引起着色不理想(色不稳定﹐不够鲜艳)﹐另一方面﹐A组份会使熔体粘度增大﹐摩擦剪切热较多﹐所以对色剂的耐热性要求较高﹒
5﹒PMMA及PC因含有酯基而易水解﹐故混色后在成型前彻底给予干燥﹒
6﹒PA中含有极性很强的酉先胺基﹐吸水性强﹐故混色后在成型前亦必须彻底进行烘焗﹒
7﹒因PVC(尤其是软PVC)中含有大量的增塑剂﹐热稳定剂等添加剂会使着色鲜艳性差﹐而且添加剂的析出易使色剂渗出发生迁移现象﹐另外﹐PVC在高温下分解出的氯化氢(HCL)也会使色剂颜色发生变化﹒
三﹑啤塑(注射)成型原理概述
(一)﹒成型过程的描述
a.塑料原料粒经过注塑机(啤机)料斗进入料筒﹔
b.料粒在料筒中受热力及螺杆剪切力的塑化作用熔化成流态﹔
c.流态溶胶在注射机螺杆推动下以较高压力和较快速度通过一个狭小喷射嘴
射入闭合的模具型腔内﹔
d.经模具的散热冷却(过程中施以保压等控制)﹐熔体凝固硬化﹔
e开启模具﹐在顶处系统作用下﹐得到与模具型腔一致的胶件﹒
总之﹕注射过程包括加料﹑塑化﹑注射﹑保压﹑冷却和脱模等步骤﹒
(二)﹒成型前的准备工作
1﹒对原料粒的干燥处理
胶粒高分子含亲水基因﹐易吸湿而使胶件产生银纹﹑夹水纹﹑气泡等缺陷﹒
一般说来结晶性塑料(PE﹑PP﹑POM等)较非结晶性塑料(PMMA﹑PC等)吸水性小﹒
2﹑料筒的清洗﹕
更换新的塑料需在注射成型前清洗残留在料筒内的旧料﹐以保证性能﹒
料筒清洗剂﹕适用于温度在180℃〜280℃的各种热塑性塑料﹒
3﹑脱模剂的选用
为帮助顺利脱模﹐生产上可用雾化脱模剂控制最佳使用量﹒
(三)﹑注塑机操作程序
1﹑利用注塑油缸液压活塞将螺杆向前推进﹐由螺杆端部将溶胶推出喷嘴﹐注塑入模﹒
2﹑注塑模内充满塑料并在注塑压力下固化﹒
3﹑螺杆旋转﹐在不断将料斗落下料粒曳入料筒的同时﹐螺杆后退让料筒中的料在外热及剪切摩擦热下进行塑化﹒最后将塑化好的溶胶定量地输送并﹒贮存到螺杆端部﹐等待下一轮注射﹒
4﹑开模取出固化了的塑件﹐合模准备下一轮注射﹒
以上1﹑2﹑3﹑4是连续﹑周期性进行的﹒
(四)﹑注塑工艺
注塑成型主要工艺参数﹕温度﹑压力﹑时间﹒
准确而稳定的注塑工艺是保证塑件质量的充要前提﹒
调整工业条件时﹕按照压力──时间──温度顺序﹐不应同时变更两个或两个以上参数﹒
1﹑温度
注塑成型工艺需控制的温度有﹕1﹒料筒温度2﹒喷嘴温度3﹒模具温度
其中料筒温度和喷嘴温度主要影响塑化和流动﹔模具温度﹒主要影响流动和冷却定型﹒
a.料筒温度一般自后至前逐步升高﹐以使均匀塑化﹒
b﹒喷嘴温度通常略低于料筒最高温度﹐防止喷嘴发生“流涎”现象但亦不能太低,,以防早凝堵塞﹒
c﹒模具温度模具温度的选择与塑料特性﹑制品结构﹑尺寸性能要求均有关系
2﹑压力﹕
注射成型过程中需控制的压力有﹕a注射压力﹑b塑化压力(背压)﹒
a﹒注射压力﹕
注射压力是指螺杆顶部对熔胶施加的压力﹐其作用是克服熔胶自料筒流向型腔的流动阻力﹐使熔体具有一定的充模速度并对熔体进行压实地﹒注射压力的大小与塑料品种﹑注塑机类型﹑制品结构及其它工艺参数有关﹒
b﹒塑化压力(背压)﹕
螺杆顶部熔胶在螺杆转动后退受到的压力﹐亦称背压﹒
背压通过调节液压缸的溢流阀来调节﹐增大背压﹐可以提高熔体温度﹐使温度均匀﹐但会减小塑化速率﹐延长成型周期﹐可能导致塑料降解﹒一般宜取低背压(0.5Mpa不超过2Mpa)
3﹑时间(成型周期)
─充模时间
注射时间──
-保压时间──
成型周期──闭模冷却时间────────总冷却时间
其它时间(开模﹑脱模等)
其中﹕a.注射时间和冷却时间是基本组成部分﹐注射时间和冷却时间的多少对塑件质量有决定性影响﹒
b.充模时间一般不长﹐不超过10S﹒
c.保压时间较长﹐与胶件壁厚相关﹐通常以塑件收缩最小取最佳保压时间﹒
d.冷却时间主要取决于制件的壁厚﹑模具温度﹑塑料热性能及结晶性能等﹒
*注射速度的控制﹕
注射速度通过调节单位时间内向注射油缸供油多少来实现﹒
A﹑低速注射﹕需较高注射压力(因熔胶粘度﹑流动阻滞大的原因)
a.优点﹕流速平稳﹐剪切速度小﹐塑件内应力低﹐尺寸较稳定﹐亦有助于避免缩水凹陷﹒
b缺点﹕充模时间延长﹐制件易分层和出现熔结痕(即夹水纹)﹐影响外观﹐亦使机械强度大大降低﹒
B﹑高速注射﹕
a.优点﹕快速充满型腔﹐料温和粘度下降很小﹐可采用低的注射压力能改善制件光泽度﹑
平滑度﹐改善夹水纹﹑缩水等现象﹒
b.缺点﹕“自由喷射”的涡流混入空气使制件有气纹﹐气泡(透明件明显)﹔排气不顺而“困气”
烧焦﹑泛黄﹐脱模困难﹔速度紊乱易使透明件不透明﹐增加了内应力胶件易变形翘曲等﹒
四.注射成型常见问题及改善方法
问题原因
可能改善方法
填充不足(走料不齐)
★啤塑条件原因--对以下进行纠正
O注射压力太低
✧成型工艺条件不当
O注射时间太短
O注射速度太慢
✧注塑机塑化能力不足
O各型腔充填速度不等
✧塑料流动性太差
★与温度相关原因--对以下进行纠正
O提高塑化筒温度(前炉/后炉/炉嘴)
✧多型腔模具各浇口不平衡﹐型腔排气不畅
O提高模温
✧冷料(料温太低)
★与模具有关原因--对以下进行纠正
O浇道太小﹑太薄﹑太长(转角应圆弧过渡)
✧冷模具/模温不均匀
O制件局部断面过薄
O浇口太小
✧注射速度不够
O喷嘴开口太小
O浇口位置不恰当
✧喂料不足
O浇口数量不够多
O冷却穴太小﹐方向不对或根本无
✧注塑机塑化容量小(注射量不够)
O模具排气不够--开排气槽及必要时采用镶件排气
★机器原因--对以下进行纠正
O料斗无料或料斗口部分全部堵塞
O对注射量来讲﹐机器塑化能力太弱
O喂料控制设置太慢
O生产周期过短﹐料温不及
O温度计显示温度不真实﹐明高实低
飞边(披锋)
★温度--对以下进行纠正
O塑化筒温度太高
✧料温太高(胶料粘度低)
O喷嘴温度太高
O模温太高
✧压力太高
★啤塑--对以下进行纠正
✧喂料过量
O注射压力太高
O注射时间太长
✧分型面精度差或配合面不良(行位﹑
O增压时间太长
滑配部位﹑镶块间隙﹑顶杆空隙等)
O注射速度太高
O型腔内充填速度不等
✧模具问题(局部陷塌-设计问题)
O喂料设置过量
✧锁模力不够
★机器--调整
O锁模力太小﹐换用大机
O锁模力不稳定
O拉杆变形不等
问题原因
可能改善方法
飞边(披锋)
★模具--纠正
O型腔﹑型芯不密封
O型腔﹑型芯未对准
O模板不平衡
O型腔﹑型芯支撑不够
O模具塌陷
O外来物使模具合拢不良(导柱﹑导套)
O排气不够﹐受压空气将分型面胀开﹐料随空气溢出
O多型腔模调整分流道﹐浇口尺寸
O浇口安置在质量对称中心﹐避免偏向流动﹐单边受张力溢料
银纹
★机器/啤塑条件
✧喷嘴﹑分流锥﹑塑化筒温度过高
O首先降低喷嘴温度﹐随后降低塑化温度
✧塑料温度太高
O料粒充分干燥﹐保持料温
✧料斗中料温变化
O降低注射压力
✧注射压力太高
O提高注射速度(使制件冷凝硬化前得到高压密度大)
✧螺杆裹入空气(背压太低﹑转速过高)
O降低料筒后端温度
✧模温太低
✧注射速度太快
★模具
✧注射速度太慢
O提高模温
✧料粒中有水分
O增加模具排气
✧塑料质量差﹑易分解
O平衡浇口及重新布置浇口
✧粗细料粒混合(拌或掺水口料太多)
O保持模温均匀/尽可能使壁厚均匀
✧芯腔﹑型芯带有水分(冷凝﹑水路泄漏)
O检查运水是否泄漏
★材料
O检讨原料质量及控制回料加入量(多次回料易分解)
O使用料粒应均匀
O用较长掺混时间﹐增加润滑剂
O原料中混入其它易分解塑料
气泡/气孔
O检讨模具运水道
✧模温不均匀
O充分干燥料粒﹐避免成型时水汽及温度剧烈变化
✧料粒中的水份
O调大压力﹐减慢注射速度
✧注射压力太低
O料温太高﹕调整
✧注射速度太快
O机器注射量不够﹕做需要的变动
✧喂料不足
O改善型腔排气
✧裹入空气
O改壁薄与壁厚的光滑过渡区
O模温太低或不均匀﹕纠正
O加宽浇口和流道并减小浇口区长度
缩水凹陷
★材料关系
✧收缩造成模内缺料﹐原因有﹕
O充分干燥原料粒
O厚壁﹑筋肋﹑凸缘等导致壁厚不均匀
O选用收缩率低的料
O喂料不足
★成型
O注射压力太低
O喂料不足﹕改善
O螺杆进给时间太短
O提高注射压力
问题原因
可能改善方法
O浇口不平衡或浇口太远
O增加背压﹐提高塑料密度
O注射速度太慢
O增加注射时间
O提高注射速度
✧料温太高
O延长成型周期(增加保压﹑冷却时间)
O提高机器塑化能力
✧顶出件太热
★冷却条件
O缩短模内冷却时间
✧开模时间变化
O在热水中冷却塑件
O塑件在模内冷却时间过长﹐阻止从外侧向内侧的收缩
✧注射螺杆前无缓冲
★温度
O料温太高或太低﹕调整料筒温度
✧螺杆前缓冲过多
O模温太低使充填不完全
O模温太高使材料不能快凝固
✧模具冷却不充分
O模具上局部热点﹕改善运水冷却
★模具
✧原料收缩性太大
O加大浇口(不可太大)
O缩短浇道﹐减小压力损失使料流顺畅
O模具排气改善
O均衡型腔充填速率
O浇口设在截面厚处﹐利补缩﹐必要时增加浇口(指远离浇口处)
★机器
O料筒喷嘴孔太大或太小
O螺杆磨损﹐注射保压时熔料漏流
O增加加料量﹐保留一定缓冲区以发挥保压作用
O减小加料量﹐减少缓冲垫的厚度使注射压力
不过分损耗而发挥作用
流痕/熔接痕(夹水纹)
★成型改善
✧料温太低
O注射压力太低
O注射速度太慢
✧模具中成型润滑剂﹑脱模剂未清除
★温度改善
O塑化温度太低
✧熔接区离浇口太远
O喷嘴温度太低
O模温太低
✧不能很快将空气从模具中排出
O熔接区模温太低
O熔体温度不均匀
✧塑件壁厚变化大
★模具改善
O排气不足﹕熔接区增加排气
✧模温太低
O浇道系统太小﹕增加主﹑分流道尺寸
O浇口系统太小﹕改善
✧压力不够
O注口开口太小﹕改善
O塑件在熔接区太薄﹕增厚
✧注射速度慢
O填充速度不等﹕使相等
O喷嘴开口太小
✧裹入气体
O浇口离熔接区太远﹕增添辅助浇口
O开设扩张或疏通型腔排气通道
问题原因
可能改善方法
✧浇口太小引起溅射(考虑改潜水浇口)
O壁厚太薄引起过早凝固﹕做需要变动
O型芯移位﹐使一侧壁厚太薄﹕做调整
O降低锁模力﹐方便排气
★机器改善
O对注射来说塑化能力不够
O预塑时增加螺杆转速及增加背压
★材料
O材料污染﹕提纯
O材料流动不良﹕加润滑材料
O干燥好原料﹕改善流动性
翘曲(变形﹑弯曲﹑扭曲)
★成型
✧成型工艺条件不当
O延长成型周期
O在不过度充填情况下提高注射压力
✧脱模力不均匀(顶出系统设计不良)
O在不过度充填情况下延长注射时间
O在不过度充填情况下延长注射增压时间
✧模具(型腔)冷却不均匀
O在保持最低限度充料量下减小螺杆转速和背压﹐
降低料密度
O降低料温(不可太低﹐否则高压导致应力大亦变形)
✧浇口设计不合理(多浇口设计不平衡)
O使充料量降低在最低水平
O减缓顶件过程(慢速顶出)
✧顶出件太热(应在模内充分冷却)
O成型后退火(热环境缓冷)
O在夹具定型状态下冷却(出模后)
✧料温太高
O在水中快速冷却
★材料
✧塑件截面厚度变化大
O使用快凝固的材料
O结晶性塑料收缩率大﹐易产生应力变形
✧浇口周围聚集过多料
★模具
O制件厚度﹑质量分布相差大,储存热量及冷却收缩不一致,
尽可能改变设计结构
O采用多浇口﹑侧浇口或薄膜浇口使各部位收缩率趋于一致
O保证型芯足够冷却﹐应低于型腔温度
O为减小翘曲﹐降低模温以增硬塑件外表面
O为减小收缩﹐提高模温以增保压效果
O制件厚薄过渡区转角应光滑以使平衡收缩
O流道尽可能短而粗﹐减小注射阻力和取向
O顶针数量足﹐布置合理﹐保证顶出平衡
O改善排气﹐减小制件内压力不平衡
O增加壁厚﹐及适当位置加设加强筋
O调整模温﹕壁厚位强水冷﹐偏远薄壁位应提高温度﹐
以使整体收缩均匀
问题原因
可能改善方法
尺寸变化
★机器---纠正
✧注塑机控制不一致
O换注塑机需重新调整工艺﹐不同机种成型工艺条件有差别
O螺杆转速﹑停止动作不稳定
✧成型条件不妥
O单向阀故障/单向阀磨损
O背压调节不均匀
✧塑件/模具设计差
O热电偶/加热带/调温系统故障
O塑化能力不足
✧材料变化
★成型---纠正
O模温不均匀/模温太高收缩大
O注射压力低﹕提高注射压力
O充填和保压时间不足
O延长注射时间
O延长注射增压时间
O塑化料筒/喷嘴温度太高﹕降低温度
★模具---纠正
O引起塑件超差的不正确形状(如塑件壁厚相差悬殊)
O顶出时变形
O不均匀冲模(浇口不平衡)
O冲模中断
O错误的浇口/流道尺寸
★材料---纠正
O批量间的变化
O料粒尺寸不一
O料粒含水量不一
胶件开裂(脱模开裂)
★成型改善
✧成型期间胶料降解
O调塑化温度及喷嘴温度﹕提高温度使充模顺畅﹐
太高温度料易降解﹒
✧塑件设计所突出的低机械强度
O调整注射压力﹕升高压力使充模顺畅,降低粘度﹒
过高压力,内应力大,易开裂﹒
✧材料因素
O适当提高注射速度
O延长注射时间
✧嵌件与塑料膨胀系数不同
O模温低﹕提高模温﹐减小分子取向﹔模温太高﹐
难固化﹐脱模负压大﹒
O塑料在模具内散热不好﹐冷热差异导致收缩差异﹒
O改善熔接痕所致低强度﹒
O螺杆转速太高﹐材料降解﹕调节并适当降低背压﹒
O使用脱模剂帮助脱模
O型腔难脱模﹐提高型腔温度﹐缩短冷却时间
O冷却时间太短﹐未充分硬化﹐顶出时发白或开裂﹒
★模具改善
O塑件设计过于单薄或镂空太多﹕更正
O增添加强筋(肋﹑凸缘)
O提高强度﹒
O型腔型芯要有足够脱模斜度﹒
O型腔面要有足够光洁度﹐抛光方向应尽量与料流方向一致﹐
必要时镀珞﹒
问题原因
可能改善方法
胶件开裂(脱模开裂)
O调整好顶出设计及顶出动作﹕保证足够顶出面积﹐
顶杆数量及合理布置顶料分布﹒
O调整好流道和浇口设计﹕流道不宜太粗﹑太长﹑太粗糙﹔
水口方向应减少成型时分子取向效应﹒
O制件设计不良﹕带有易应力开裂尖角﹑缺口或厚度差异太大﹐
需改善设计﹒
O模具排气不良﹕易形成夹水纹﹐使强度下降﹒
O尽可能不用金属嵌件﹕拉力应变易使胶件开裂
★材料影响
O材料被污染﹕清理﹒
O材料含水分﹕充分干燥﹒
O过多回料(水口料)﹕限定水口料用量﹒
O低强度材料﹕改用高强度材料﹒﹐
★机器改善
O机器的材料塑化能力太低(塑化容量小﹐不充分)﹕
需作出调整﹒
O塑化筒阻使材料降解﹕做需要变动
O检查开模动作﹐模具有否偏移
裂纹和龟裂
O提高模温
✧模温太低
O重新修整模具
✧脱模斜度或凹槽不恰当致脱模时顶出阻力太大
O重新定位顶杆以实现均衡脱模力
✧顶杆或顶板位置不当
O减小喂料量
✧保压时多余胶料进入模内
O降低注射压力
✧注射压力太高
注﹕含较大残余应力龟裂制品喷油后﹐在溶剂作用下发生开裂﹒
透明件缺陷
O消除污染(包括水份)
--烁斑/银纹/裂纹
O降低料温﹑分段调节