十大注射成型加工技巧Word格式文档下载.docx

1、塑料颗粒中的水分可用一些测量仪器进行测量,如压力计或使用卡尔 -费歇尔方法的仪器。为了消除测量误差 , 样品应从进 料斗的下部选取 , 并在适宜的容器中密封保存。可采用聚乙烯、铝多层复合袋,并采用热封口办法来包装样品 , 也可使用实 验室用的可密封的玻璃容器 .2. 模具浇注系统过小如今,用工程塑料制造零件可以借助各种方法,如计算机辅助设计、终端有限元分析和模具内熔体流动计算等。它们的用处 是无可非议的,但是有时候,它们并没有充分考虑原料浇注系统的优化设计的重要性。本文论述了半结晶塑料浇注系统的基 本原理。但在实际应用时这些原理需要与正确地设置浇口、准确掌握加工时间相结合。以下各节分别详细描述

2、了这些问题。半结晶树脂的不同特征半结晶热塑性塑料从融化到固化的状态中,经历体积收缩过程。收缩量可达到 14%,这取决于树脂的种类,在保压时间内 必须由再注入模腔额外的熔融胶料以进行补充。只有在浇口截面大小适当的情况下,才能在保压时间内,物料中心的熔体仍 然处于熔融状态,才可能实现这种补料的操作。结论若浇口太窄（参见实例,在保压时间内就会无法保持压力,因浇口处的胶料已经固化,而使浇口封闭了。这种情况下,体 积收缩不能及时补充,导致制件内部空洞和表面凹陷的出现 （增强材料尤为严重 , 出现针孔（增强材料,这些情况可以用显 微镜观察到。成型后制品的尺寸稳定性也会有相当大的改变,出现过度收缩和翘曲。空

3、洞和针孔相当于制品上的缺口,它将大大降低制品断裂伸长率和抗冲击强度,因此它们对机械性能会产生负面影响。对纤 维增强材料来说,浇口太窄会导致纤维变短和损坏 , 进一步影响成型效果 。此外,注塑压力升高和注模时间变长也可以表明有浇口太窄的问题。例如,如果在设备上设定不同的注塑速度,但对实际注 模时间影响仍然很小时 , 可以判定为浇口太窄。浇口太窄同样会导致表面缺陷。如果浇口过窄,熔体流经时会受到过度的剪切力作用,这将导致物料中的添加剂,如抗冲击 改性剂、颜料、阻燃剂和纤维等从物料中分离出来。还会产生熔体的喷射,导致注塑制品中产生条纹、黑点、大理石一样的花纹和浇口周边的晕轮。这也会增加模垢的形成。加

4、料系统的设计在加料系统的设计中,首先注意的应该是制品的壁厚（见图。这里,流道的直径必须大于制品的壁厚。从浇口喷出以后, 每个分支的流道直径可以拓宽,以保持恒定的剪切速率。为防止不可避免的从喷嘴出来的注塑冷料进入制品中,应该经常延长浇口来阻截注塑冷料。延长的尺度要基本上与浇口直径 相同,以保证切实的阻截注塑冷料。当加工有半结晶性、未增强的聚合物时,浇口厚度的最小值应该是加工零件壁厚的 50%。这同样适合于增强物料。对纤维 增强塑料而言,为了减少对纤维的损害,并考虑到塑料的粘度较大,浇口厚度应该达到加工零件壁厚的 75%。浇口长度也非常重要。为防止熔体在浇口处过早固化,浇口长度应该小于 1毫米。这

5、样模具在浇口附近的温度会升高,以使 保压最有效。基本规则概述经常提供阻隔注塑冷料的方法 （在流道终端设置冷料井 要使流道直径大于加工零件壁厚浇口厚度至少是加工零件壁厚的 50%这些原则主要针对工程塑料的结晶行为。若有人要评估模具的注塑行为,可以使用塑料的熔体的流动长度数据,如有需要还 必须进行熔体流动情况的计算。基于各种原因,实际应用中,浇口设计不一定完全符合这些原则。这时,我们通常在质量和 成本效益之间作一个折衷。3. 错误的浇口位置浇口位置对前区剖面流体流动和保压压力的有效性至关重要,它决定了模塑零件的强度和其他一些特性。因为浇口位置一般由设计者和模具制造商确定, 本小节内容专为这些人士所

6、写。 不过, 对于成型加工商来说 , 为防止出现各种可 能出现的问题,也应该从设计阶段就参与进来。错误的浇口位置可能出现的不利影响对于一个半结晶工程聚合物做成的零件,如果浇口处于错误的位置,即使其他设计全部正确,该零件也将报废。这些将被在增 强和未增强树脂的应用中出现的一些问题所证实:由于前区剖面流体流动造成的熔接线和困气,将影响零件的表面光洁度,对 于纤维增强材料还会影响零件的机械性能。改进工艺条件对此将不会起到作用。如果浇口位于模塑零件的较薄部位,则在零件较厚的部位将形成缩水和空洞。由于薄壁处材料结晶较快（见图,而厚壁部分 需要较长的保压时间,因此厚壁部分不再得到熔料的供给。除了外观和机械

7、问题外,在该区域还有不断收缩的问题,这将引起 翘曲,即使对于未增强材料也是如此。如果浇口太少或位置不正确,则流动距离太长,注射填充压太高。如果锁模力不够或所加工的聚合物为低粘性,结晶太慢,则 会发生飞边。另外,由于加工窗口非常有限,所以不太可能通过成型参数调整来精密调节公差。设立适宜浇口位置的建议将浇口设置在壁面最厚的位置处;浇口不能设置在高负载区附近;对长型的零件,在可能的情况下,浇口应设置在纵向,而不是设置在横向或在中央,特别是对增强性材料的模塑尤为 如此。如果有两个或更多的模腔,则零件和浇口应以竖流道为基准设计成对称排列;对于齿轮、唱片、叶轮等轴向对称的零件,为得到优异的流动性能,适宜在

8、中心使用隔膜浇口,或采用三板模的多点进浇方式带有整体铰链的零件,浇口应设置使焊缝远离铰链。在铰链附近一定要避免流体阻滞。诸如小型框架型、电容器套等杯型零件应在基座处设置浇口,以防止困气。在管式零件中,应首先将熔化物从一端填充环状管,然后再沿着管长填充。 这样可避免在流动前剖面处的不对称性。 在成孔锁周围进行插入模塑,熔融的模心和其他金属嵌件、融化树脂应能沿着嵌件环形流动,以保持嵌件的最小安装 误差。使用一隧道浇口往顶针上送料,并从内面开设浇口,这样可避免在暴露的表面上出现浇口痕迹等表观缺陷。要设置浇口以尽可能避免在充填过程中流体阻滞（如复杂零件、不同形状的多腔模塑等 。这些建议不能涵盖应用中所

9、有可能出现的问题。根据特殊模塑中出现的复杂程度,有时不得不做一些折衷处理。但是,在设计 阶段,如果可能,应尽量考虑一下我们所讨论的问题。在这种情况下,模拟填充实验是极为有用的。4保压时间太短一些注塑厂在实践操作中,常从他们对无定形塑料的经验出发,采取较短的保压时间和较长的冷却时间,而且也常把这种方 法用于 POM （聚甲醛、 PA （尼龙、 PBT 、 PET （聚酯等半结晶性塑料。本节讨论了调机员选择合适的保压时间时的 一些关键因素。在保压状态下会发生什么?一旦模腔被填充,塑料分子就开始结晶,即分子链开始有序排列,形成较高的堆积密度。这一过程从外围开始,在壁的中心 结束（见图。例如聚甲醛 ,

10、 这一过程引起的体积收缩可达到 14%,需要在保压状态下再向腔体中注入熔体。如果保压时间 太短,将形成一些小孔（微孔,这些小孔会在多方面对塑料制品的性能产生不利影响。如何判断保压时间是否太短用这种方法制造的制品经常发生收缩、变形、凹痕、空隙,有时机械性能也会变差,甚至尺寸也可能会发生很大变化。操作 人员有时会试图通过增加冷却时间来弥补,但这只会毫无意义地延长周期时间。对未使用增强材料的制品,识别其保压时间不足的影响的一种方法是在壁厚最大处切开。磨光后的切割面可用来检查空隙和 气泡,这一操作可用放大镜或反射光显微镜来执行。一种更精确的方法是准备切片（见图片。用这种方法,即使是最小的 缺陷也能用显

11、微镜检测到。使用增强材料的制品的缺陷可很容易地通过壁最厚处的断面来进行检测。如果保压时间太短,断面上会出现一个类似气泡的 结构,放大的断面显微照片上可以看到因未被塑料包裹而暴露在外部的纤维。另一种方法是准备抛光切片的显微照片,从中 可明显检测到气泡。有效的保压时间可通过在注塑机上对许多制品进行称重得到（详见描述。对于给定模具,这是决定其在实际操作条件下的 保压时间的最好方法。最佳保压时间也可以通过比较法获得（见表。这种方法只适用于给定壁厚的模具,它并未考虑到温度、成核添加剂或颜料、 模具填充时间等其他因素的影响。壁厚小的模具的保压时间会短些,壁厚大的模具的保压时间则会长些。正确的调校程序为了使

12、模件的一些性能达到最佳,保压时间应用称重法确定,而冷却时间应设置为所需的最小值（略大于塑化时间。这要 求必须准确地设计浇口位置（参见 Plastverarbeiter 4619956和 7的第 2部分和第 3部分。正确的压力值依所选材 料的不同,在 60MPa 和 100MPa 间变化。5. 错误的熔胶温度当加工半结晶工程塑料时, 选择正确的熔胶温度对保证零件质量是至关重要的。 通常与加工非晶态树脂相比, 公差范围较小。 加工商的机器直接影响到最终端产品的质量。在本系列要讨论的十个问题中的第五部分,作者讨论了在 POM （缩醛、 PA （尼龙、 PBT 、 PET （聚酯模塑时的熔胶温度问题。

13、在错误的熔胶温度下会发生什么问题?熔胶温度太高或太低:两种情况都是错误的。谨记,在熔融过程中,温度分布也是必须要考虑的一个因素。温度太高会破坏分子链,使聚合物降解。另外一个后果是,在熔融过程中,将使颜料、抗冲改性剂等添加剂分解。这些将导 致机械性能减弱（因为分子链变短、表面缺陷（由分解产品引起及出现不良气味。温度过低,则令产品结构不会得到均一性,这将明显降低耐冲击性,大多数情况下将发生机械性能变异。除熔融温度外,在注射过程中聚合物的停留时间也非常重要。经验表明,停留时间通常应为 29分钟。如果停留时间过长, 即使熔融温度正确,在某些情形下也将发生热分解。如果停留时间过短,融体将没有足够的时间均

14、一化。错误的熔融温度的征兆是什么?对 POM 而言,过度的热应力会分解产品,在熔体中出现气泡,这在清洗中可以看得很清楚。其他现象还有模塑沉积物增加、 出现不良气味等。然而,过高的熔融温度将不会影响 POM 均聚物的机械性能。PA 在过热情况下将褪色,包括由于注射喷嘴温度过高造成的过热。在所有 PA 类型产品中,机械性能降低是热分解的征兆。 在实验室里,通过测定溶液粘度可确定是否发生热分解,但一般生产商不会使用此方法。PBT 和 PET 对过热的反应更为强烈,过热会导致其韧性降低。在加工过程中,这些缺陷几乎看不出来。如果没有采用适当 的质量控制方法测定,通常在装配阶段,或在使用中才会发现这种缺陷

15、。产品变色表明质量出现严重问题。实际中,随机抽 查产品与韧性相关的性能,就能发现问题。测试模塑零件的粘度既费时又价钱昂贵。对未增强 PA 和 PBT ,如果在清洗时发现未融化粒子,表示融化温度过低,在极个别情况下是由太大的注射量引起的。正确的熔融温度在工程聚合物数据中列出每一种材料的适宜熔融温度范围。通常,料筒加热区的温度设置是不可靠的,这是因为除了加热带 导致温度升高外,螺杆旋转产生的摩擦力亦发热。这种方式产生的热量有多少,是依据螺杆几何形状、转速及背压而定。 下列建议有助于准确测定温度: 熔融温度探针直径小于 1,5 mm（反应特性 ; 预热探针; 在一个绝热容器中收集熔体; 搅拌测温。进

16、行初次测温时,或不知道温度值时,在进料区应选择高于熔点 1015 C 的温度范围,在测量区应选择所要求的熔融温 度以下 510 C 的温度范围。 根据已测熔融温度, 可对温度进行微调。 在长停留时间和短计量行程的情况下, 建议使温度 设置渐增。在短停留时间和长计量行程的情况下,通常放平的温度设置可得到最好的结果。不要将温度区设置为低于聚合物 熔点温度6. 错误的模具温度当模塑加工 POM （缩醛 、 PA （尼龙 、 PBT 和 PET （聚酯等半结晶类工程塑料时,要确保加工模具表面的温度适当,此 点非常重要。要获得满意的加工需要对模具设计给予充分考虑。只有模具设计到位,加工商才可籍温度控制设

17、备,生产出高 质量的模塑产品。为避免在后续过程中出现生产问题,就要求在设计初期将模具设计结合起来考虑。错误的模具温度可能产生的负面结果。最常见的问题是模塑零件粗糙的表面光洁度。这通常是由模具表面温度过低造成的。半结晶聚合物的模塑收缩和后模塑收缩主要取决于模具的温度和零件壁厚。模具中温度分布不均匀将导致不同的收缩,从而 无法保证零件符合规定公差。最差的情形是,无论加工的是未增强树脂还是增强树脂,收缩都超过了可修正值。在高温使用条件中,如果零件尺寸变小,一般情况下是由于模具表面温度太低造成的。这是因为模具表面温度过低,则模具 收缩也较低,但后模塑收缩较高。如果在尺寸稳定下来之前启动过程过长,这表明

18、模具温度控制不好,这是由于模具需较长时间才能达到热平衡。模具某些部位热分散不均会导致大大延长生产周期,从而使模塑成本加大。有时不正确的加工温度可根据对模塑零件的分析而知晓,例如,对 POM 等的结构分析,对 PET 的差示扫描量热法（DSC 检查等。确定正确模具温度的建议现在,模具已变得越来越复杂,因此,创造适宜条件以有效控制模塑温度变得越来越难。除了简单零件以外,模塑温度控制 系统通常会是一个折衷方案。因此,下列建议只是一个大略的指南。在模具设计阶段必须要考虑对被加工零件外型的温度控制。如果设计低注射量、大模塑尺寸模具时,重要的是要考虑传热性要好。设计流体流过模具和进料管的截面尺寸时要留有余

19、量。不要使用接头,否则这将对由模温控制的流体流动造成严重障碍。 如果可能的话,请使用加压水作为控制温度介质。请使用耐高压高温的有韧性的管道和歧管（8 bar、 130C 。给出与模具相匹配的控温设备性能的详细说明。模具制造商给出的数据表中应提供关于流速的一些必要的数字。在模具和机器模板搭接处请使用绝缘板。对动模和定模分别使用不同的温控系统在任何一滑块和模芯,请使用隔离的温控系统,这样可使模塑过程中有不同的启动温度。不同的温控系统电路应串联,不能并联。如果电路并联,电阻的差异将引起温控介质的容积流速不同,从而会比在电路串联 情况下发生更大的温度变化。 （只有在串联电路连接在模具入口和出口温差变化

20、小于 5C 时其操作才良好在模具温度控制设备上有供给温度和返回温度的显示是一种优点。工艺控制的目的就是要在模具中加入一个温度传感器,这样就可以在实际生产中检测温度变化。在整个生产周期中通过多次注射在模具中建立起热平衡,一般最少应有 10次注射。达到热平衡中的实际温度受许多因素影响。与塑料相接触的模具表面的实际温度可以用模具内部的热电偶测出（距表面 2mm 处的读数。更常用的方法是手持一 根高温计测出,高温计的探头要响应快速。模具温度的确定要测量许多点,而不是单点或一面的温度。然后可根据设定的控 温标准进行修正。将模具温度调整至适当值。不同原料的一览表中都给出了建议的模具温度。这些建议通常都是考

21、虑了高表 面光洁度、机械性能、收缩性及加工周期等因素间的最佳配置而给出来的。对于要加工精密元件的模具和要满足严格要求外观条件或一定安全标准零件的模具,通常要使用较高模具温度（可使后模塑 收缩更低、表面更光亮、性能更一致。对技术要求低、生产成本要尽可能低的零件,模塑加工时可使用较低的加工温度。 但是生产商应该明白这种选择的缺点,并对零件进行认真检查,以保证生产出来的零件仍可以满足客户要求。7. 不良表面的修复半结晶性工程塑料 （如聚甲醛 , 尼龙 ,PBT 被使用的主要原因是它们具有优异的机械性能、热性能和电器性能。与无定形塑料相 比, 它们具有更优良的耐化学品和耐应力开裂性能好的优点 . 在多

22、项具体应用中 ，还需要具有高质量的外观表面。 本文 将主要讲述如何去除可能存在的表面缺陷。表面缺陷的定位和定义为了解决表面缺陷问题,首先必须对缺陷准确定位。建议在实际注射成型过程中注意对表面的观察,需要说明的有以下几点:缺陷每次注射时都会出现还是不规则地出现?缺陷是否每次注射总出现在同一模腔?缺陷是否每次总出现在制品的同一位置?在模具的填充研究中是否已经能对缺陷进行预测?主流道表面是否已明显存在缺陷?当使用一批新的塑料时,缺陷出现的情况是否有变化?缺陷只发生在一台机器上还是其他机器上也有?分析表面缺陷产生的可能原因表面缺陷可能由以下因素引起:塑料材料混配过程:干燥,材料配混质量,杂质的存在（外

23、来物质注射加工的条件:熔体温度,注射速度,及其变化 -所有上述各点 .注射机的条件,如磨损和死角 .热流道的设计（流道,材料阻塞等模具设计,浇口的位置和浇口的横截面,注塑冷料阻截,排气等颜料等添加剂成型加工专用配混料中包含的聚合物。从表面缺陷得到的结论规则的局部缺陷如果表面缺陷总是有规则地出现在同一位置,则表明注射的喷嘴或热流道的喷嘴有问题。流道、浇口或制品本身的形状和设计,如尖的边缘,壁厚突然变化等可能与此有关。另一原因是加工条件,如注射工艺曲线及其变化。不规则的局部缺陷如果表面缺陷总是出现在不同位置,则可能是在塑料专用料的配混过程中的问题（配混质量,灰尘的存在 . 其它因素 , 如低的熔体

24、温度 , 背压 , 螺杆速度及螺杆转速等都可能对此产生重要影响。大面积的表面缺陷这种缺陷总出现在整个制品表面,常在主流道上即可见到缺陷。这时需检查熔体是否发生了分解。可将一批熔体注入到开放容器中并进行观察,看是否存在气泡。对于热流道体系,这种方法很难成功。熔体的降解或添加剂的分解 , 也可能是因为过高的温度或过长的停留时间。对于吸湿性塑料,如果加工用的物料未被充分干燥,塑料可能发生水解。一般建议用半结晶性工程塑料制造的制品如果要求优良的表面外观,则不适宜用热流道注射成型法加工。建议使用辅助流道法,这种方法将喷嘴与注射制品隔热,减少了产生表面缺陷的可能。从注射或热流道喷嘴出来的冷料头 ,应该采用

25、正对着主流道的特殊的冷料穴来把它截留住。 下表列出了各种表面缺陷和去除它们的方法。 在实践中,不同的缺陷可能同时出现,这使得对它们进行分析和去除更加困难们进行分析和去除更加困难8. 与热流道有关的问题当使用半结晶性工程热塑性塑料进行注射成型时,热流道的正确选择决定了模具的功能和制品的质量。此时,温度控制必 须比无定形塑料更加严格。热流道体系的类型和安装决定了部件的性能。本文将介绍在选择适宜 POM （聚甲醛 、 PA （尼 龙 、 PBT 和 PET （聚酯的热流道体系时应注意的关键问题。使用不合适的热流道可能发生什么问题?不合适的热流道系统会引起高的压力损失;它们只能在非常高的温度下使用,这

26、将引起聚合物降解以及这一系列文章的第 5篇“错误的熔融温度“中描述的后果。由于局部过热,制品还可能产生条纹、污点和表面缺陷。塑料的降解可能会导致 起泡和其他不良后果。应该考虑什么关键因素呢?以上提到的塑料都有一个建议的熔化温度和固化温度范围,因而需要将热流道与流道和喷嘴间进行有效的热隔离。为了使用自然平衡的流道, 最好设计喷嘴。 这是确保均衡的压力损失和熔体在所有的模腔中有一样的停留时间的唯一方法。对小注射量的注射产品,间接浇口比直接浇口更适宜,玻璃纤维增强塑料材料更是如此。材料通过 喷嘴的量逐渐 增加,因而产生在聚合物的热量更易控制。用于热流道喷嘴的浇口可以很大,而使用传统方法加工的部件的浇

27、口较小。冷 料穴不管如何都应设置在面对热流道的位置,这是阻止冷料通过喷嘴进入成型部件的唯一方法。热流道的入口、流道和每个喷嘴应当分别控制,使各个部件对热敏感性的混合物分别作出平衡。应使用调节设备以保证在 适应能源供应的过程中保持温度恒定（如 PID 。热流道系统应使用与顶出系统同样的方法来进行机械支持。模具在接近流道的位置处比较薄弱,必须尽可能地进行补偿。 在接近热流道喷嘴处使用单独的加热回路,可使模具表面温度达到正确的设定值。热流道和喷嘴的选择准则使用完全十字交叉和有系统集成的热导体的流道是最佳选择。只有一个环状交叉的中心加热体系会产生过高的压力损失, 在可能的情况下应予以避免。对聚甲醛、阻燃级别这些高热敏材料,流道中的旁路应设计得尽可能的完美。喷嘴应采用完全十字交叉的开放式的外部加热系统。 熔体不应在浇口区域分为几股熔体。 进料连接的分布形式应适应嵌入 的条件,从而可以获得平均的温度分布。如果必须使用耐磨的材料来制造喷嘴头 , 可以使用可互换的喷嘴头 , 这是一个优点。 而且,需要的话也可使用小的鱼雷头喷嘴头。在加工聚甲醛时一般不应使用封闭式的喷嘴。如果其他塑料规定使用针形阀喷嘴,喷嘴/针的结合应使压力损失尽可能地 降低。 倘若遵循了以上建议,在市场上有多种不同种类的热流道系统销售,都能达至良好效果。9.翘曲诸如 POM （缩醛 、 PA