射出成型工艺.docx

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射出成型工艺

射出成型工艺

图1塑胶射出流程

注塑过程中的关键步骤：

1.塑化计量

1）塑化

达到组分均匀、密度均匀、黏度均匀、温度分布均匀。

2）计量

保证将塑化好的熔体定温、定压、定量射出。

3）塑化效果和能力

柱塞式射出机、螺杆式射出机（普通螺杆塑化、动力熔融）。

其中螺杆式射出机的塑化能力强于柱塞式射出机。

2.射出充模

1）流动充模

射出过程中注塑压力和速度的变化。

射出压力与熔体温度、熔体流速的关系。

射出压力与熔体充模特性（充模流动形式和充模速度）的关系。

2）保压补缩

保证将塑化好的熔体定温、定压、定量射出。

保压力、保压时间和模腔压力之间的关系会影响制件的密度、收缩及表面缺陷。

图2.螺杆转速与塑化效果的关系

射出成形加工考虑要点

1.模具成形温度

模温过低：

熔体流动性差，制件上产生较大应力、熔接痕，表面质量差。

模温过高：

冷却时间、收缩率、翘曲变形均增大。

模温影响射出的成型性、成型效率、制品品质。

尤其对流动性、尺寸安定性、表面光泽及内应力有绝对影响.

2.塑料温度

若低于黏流温度：

不利于塑化，熔料黏度大，成型困难，易出现熔接痕，表面无光泽或缺料。

若

高于热分解温度：

引起热降解，导致之间物理和力学性能变差。

3.

3.螺杆回转速度

当进料时，螺杆回转并在背压作用下向后退，其回转速度将主要影响螺杆对物料的塑化能力，此外对料温也会产生影响。

螺杆转速达到一定数值后，综合塑化效果下降。

4.背压设定

图4.注嘴结构

与螺杆转速一起影响螺杆对物料的塑化效果，要综合考虑背压力和螺杆转速的设定。

背压大而螺杆转速小时会发生逆流。

背压过小会使空气进入螺杆前端。

5.射出成形压力

若射出压力过小：

模腔压力不足，熔体难以充满模腔。

若射出压力过大：

涨模、溢料，压力波动较大，生产难于稳定控制，制件应力增大。

射出压力确定原则：

根据条件，射出压力尽量高，有助于提高充模速度、熔接痕强度，防止缺料，使收缩率减小；但同时要注意避免喷射流动。

6.射出成形速度

若射出速度过小：

制件表层冷却快，易发生缺料、分层和熔接痕

图3.背压油缸结构

若射出速度过高：

维持熔体温度，减小熔体黏度，制件比较密实均匀容易产生喷射，在排气不良时会使制件灼伤或热降解

同时应当注意要改变聚合物黏度时应根据聚合物黏度对温度敏感性和对剪切速率敏感性两个因素确定注射温度和注射速度。

6.保压力和保压时间

若保压力不足：

压力无法充分传递，易产生成型缺陷。

若保压时间不足：

熔体倒流，制件内部真空泡，凹陷。

保压时间的确定：

确定保压力和注射温度条件后，根据试验效果确定。

关键成型工艺条件：

注塑温度、注塑压力、注塑速度

成型条件调试

在调试成形条件时，先根据经验将射出阶段分为若干小段，可以先将各段压力和速度设定为经验值，然后主要通过改变各段转换时螺杆所处位置的值来确定成形条件，当无法满足要求时，将压力和速度值作调整，在次调节螺杆位置。

当各段压力、速度、螺杆位置基本确定后，根据此时制件质量在确定保压力和保压时间。

图5.注塑过程中压力分布示例

注塑实例（打印机某部件）

图6.注塑速度和压力设定曲线

图7.注塑速度和压力设定曲线和实测曲线比较

本节中，我们引用一个打印机部件的成型作为实例，来说明成型条件调试的过程。

该过程中螺杆位置变化及其它动作

图8.该过程中螺杆位置变化及其它相应动作

注射速度和压力的关系

以我们的经验来看，压力和速度应该是成正比的。

但从图6速度和压力曲线可以看出，二者没有必然联系，这是因为：

成型产品所用塑胶的特性和产品的结构对速度的要求和对压力的要求是相互独立的，例如有的塑胶成型时要得条件是高速低压，还有的塑胶成型时需要低速高压。

所以在注塑机台中，注塑的速度和压力分别由两个系统进行控制，这样我们就可以分别设定速度和压力成型曲线。

在实际操作中，速度和压力不可避免的要互相影响，其它条件一定时，压力越大速度越大，有时我们会利用这一特性调试成形条件。

通过短射追踪模腔塑胶流动轨迹

在成形条件的确认过程中，我们会通过不同程度的短射制品来分析熔融的塑胶在模腔中的流动状况。

短射的程度通过螺杆位置曲线设定来确定。

我们可以分段式控制各项成型条件，将螺杆一定行程后的压力或速度设为零，则注塑时螺杆走过这一段行程后停止运动，形成制件的短射，通过控制此段行程的长度可以控制短设程度。

通过不同程度的短射制件我们可以看出溶胶在模腔中的流动轨迹，找出产品成型的最佳条件。

同时可以确定，溶胶在哪些位置发生熔接，那些位置难以成型等。

图9.不同程度的短射产品

注塑用原材料及其特性

塑料制件的选材应考虑以下几个方面，以判断其是否满足使用要求。

1．塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、冲击性能以及对应力的敏感性。

2．必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。

3．成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性和热敏性等。

4．塑料的物理性能，如对使用环境变化的适应性、光学特性、绝缘或电气绝缘的程度、精加工和外观的完美程度。

5．塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）的耐性、卫生程度以及使用上的安全性。

打印机各部件使用到的塑胶材料实例

以下列举某打印机各部件所用到的塑胶材料和这些材料的特性，它们大部分是我们也经常使用的塑胶材料。

PC琥珀色，高透明性，高耐热温度，高冲击强度，耐磨性、耐腐性、尺寸穩定性等均較高。

但耐疲勞強度低，易產生開裂。

模溫太低會使工件不易射飽，表面會有水氣痕跡。

ABS

塑料的機械性能、耐磨性、耐腐性、尺寸穩定性等均較高。

具有彈性和較高的沖擊韌性，優良的成形加工性能，是丙烯晴，丁二烯，苯乙烯三種單體聚合而成。

比较适合电镀。

PC＋ABS

是聚碳酸脂和ABS的合金材料。

具備PC的耐沖擊性和優良的耐候性，及ABS的高流動性，所以應用在薄壁及復雜形狀制品時，也能保持其優異的物理特性及成形性。

特點﹕優良的抗UV性能、良好的抗沖擊度、優良的成形加工性能、耐高溫（80~120C）、阻燃性。

图10.ABS结构

POM

结晶性高，结晶化时体积变化大，吸湿性小，收缩率大，对模温敏感，需单独控制喷嘴温度浇口断面宜大些。

PMMA

主要特性是質輕，透光率高，其密度為無機玻璃的一半，而機械強度為無幾玻璃的十倍以上。

PMMA的著色性能好，可染成各種鮮艷的顏色。

其使用溫度為800c左右，它具有良好的耐候性，但最大缺點是表面硬度不高，容易被划傷，質脆，易開裂。

PMMA的吸水性低，成形收縮率小，塑膠件的尺寸穩定性高。

PBT

工程塑膠，用於電腦接頭，且有優良電氣性，及耐氣候性，本身具有潤滑性，不易受變形及收縮、尺寸精密、密度高，不易起模、需增大起模角度。

PP

是典型的通用塑料,PP复合材料具有良好的流動性、加工性及耐熱性等性質，透明度、光泽度好，外观漂亮。

制件细小部位的清晰度好，表面可制成皮革图案。

PA

又称尼龍，聚显胺的抗拉強度高，硬度高，耐磨性和自潤滑性很突出，并有很好的沖擊性能。

不溶于有機溶劑和油脂，耐熱性不高。

吸湿性大，收缩率大

，易变形和缩孔

PET

耐熱性佳，不易疲勞，無毒，需充份乾燥，具有较好的机械性能。

HIPS

高冲击强度聚苯乙烯，流动性好。

PC＋PET

PPE

射出成型常见问题

图11.制品缩水凹陷

一．制品凹陷

•射出和保压时间过短

•射出压力过小

•浇口位置不当

•料温太高

•模温过低

•排气不良

如何解决：

检查注射量和模具冷却。

提前注塑保压切换点。

提高保压压力和保压时间。

检查模具冷却管路。

降低模具和机器加热温度。

检查冷却系统，压力，水流量，和温度。

图12.制品表面气泡

二．表面气泡

•材料未充分干燥

•薄厚相接处，肉厚部分形成空洞

•模具温度不均

•料管温度不稳定

•射出压力过低

如何解决：

降低注塑机加料口温度，或者增加塑化背压；降低料温以减少低分子组分的挥发；对易吸湿材料进行烘干处理；降低注射速度和注射压力；纠正浇口位置。

三．熔接痕

•料温太低、塑料流动性差

•射出压力过小

图13.熔接痕

•型腔排气不良

•射出速度过慢

•模温过低

•塑料受到污染

如何解决：

熔接痕问题在PC料中最明显，若有两个或两个以上的进胶口尽量避免在产品孔位对称的位置设置进胶口；也可在成型时，通过提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等，来提高流动性的方式来改善熔线痕；也可在熔接痕的产生处设置推出杆以利于排气从而来改善熔接痕。

图14.短射

四．短射

•料筒、喷嘴及模具温度偏低

•射出压力过小

•射出速度过慢

•浇口尺寸、数量、位置不当

•型腔排气不良

•塑料流动性太差

如何解决：

尽可能提高注塑温度及模具温度，增加材料的流动性；尽可能提高注塑速度和压力，缩短产品填充时间；稍增加保压时间和压力，以利二次补料；稍增加背压（作用不太）；产品设计时预防有过薄的结构。

五．表面烧焦

图15.表面烧焦

•排气不良

•（末端）射出速度过快

•射出压力过大

•浇口尺寸过小

•料温过高

如何解决：

加假顶针；加开排气槽；在深腔的型腔中尽量不使用整体型腔。

六．毛边

图16.毛边

•闭模压力不足

•注射压力过大

•料温过高

•射出高压时间过长

•模具损坏或过热

•射出速度过快

如何解决：

即时：

降低射出压力，降低加热料筒温度。

降低射出速度。

短期的：

对模具发生飞边的面进行研磨，使模具分型面做得严密。

长期的：

模具使用硬质钢的材料。

七．银条

•烘干不够

•模具问题，模腔有水份

图17.银条

•料温度不够

•喷嘴温度太低

如何解决：

 充分干燥材料（100℃以上）；不过分提高树脂温度；提高螺杆背压； 强化排气口沟槽；从流道排气；

图18.翘曲

八．翘曲

•制品切面厚薄不均

•制品脱模时温度较高

•模具温度不均

•保压过度致使内应力增加

•脱模系统设计或安装不良

•模具温度过高

如何解决：

1.制件的设计，尽量让制品壁厚均匀，适当加一些加强筋可以减少变形。

2.模具的设计，选择恰当的浇口位置、顶出杆位置以及顶出杆数量或面积，冷却水道设计时要考虑制件冷却的均匀。

3.注射成型工艺，调整注射压力和保压，压力低了可能造成注射不足，局部收缩变形，压力太大制件内应力大而产生变形。

收缩变形的大小跟树脂种类也是有很大关系的