注塑加工成型技术培训
1、 原理：把置于注射成型机料筒内的热塑性塑料在加热至熔融状态下，用移动螺杆以很高的压力和较快的速度将其注放到一个较低温度的闭合模具中，经过一定时间的冷却及开模，使得到成型的塑料制品。
2、 优点：
塑料在铸模中成型快、冷却时间短、生产周期短、制品的溢边少，后加工少，制品尺寸准确性大。
二、 所用的塑料的选择
在每次注塑成型加工中，对于所用的塑料都是具有一定要求的，必须根据下列几点来进行考虑和选择原料，否则，不但会给加工带来困难还会影响制品的外观质量，性能指标及销售量。
1、根据预先对制品的性能要求来选择。优先应考虑的：如颜色、造形是否美观，光亮透明；
① 机械强度：耐热性，耐化学性；
2、根据塑料的主要工艺性质来选择所用塑料
① 流动性（塑料在一定温度与压力作用下，能够充满模腔各个部分的性能）
☆ 如加工制品较大且壁薄，长流程的，应选择流动性好
☆ 如需加工的制品较小，壁厚且流程短，可选用流动性差些的材料。
☆ 流动性的测定：可用熔融指数的大小体现出来，指数大，流动性好，反之小。流动性太好或太差，都会影响加工性。
☆ 另外树脂的分子量大，粘度就高，熔融指数就小，反之，树脂的分子量小，粘度低，熔融指大。
三、 塑料的干燥处理
原料是否要干燥取决于其吸湿性，干燥工艺也因原料而异，
（吸湿性：指在常温下，塑料吸收空气中水从量的大小。）
就吸湿性分，塑料可分为两大类：
1、吸湿或附水份倾向，如PA、PC、PBT、ABS、PPO；
2、不吸水也不易粘水份，如PS、PVC、PP、PE、POM；
如果需要用吸湿性较大的塑料，尤其是（PA、PC、PBT）及其改性树脂来成型加工制品,且这些塑料的含水量超过允许限度时，应在加工前对原料进行干燥处理，因为在加工过程中，由于水份在成型机高温料筒内挥发成气体或者促使塑料水解等原因，造成树脂起泡、粘度下降，影响外观及机械强度下降。
允许含水量的范围：0.1 ~ 0.5% （PC应在0.015 ~ 0.02%以下）
部分吸湿性大的原料常用干燥工艺条件如下表，仅供参考：
干燥工艺原 料 干燥温度 ℃ 时间 h 料层厚度 mm
ABS 80~90 2~4 ≤50
PA 90~120 4~6 ≤50
PC 120~140 4~8 ≤40
PBT 130以上 4~8 ≤40
注：经干燥的原料如在空气中露置时间长（一般指4h以上），则仍有可能从空气中吸收水份，须重新进行干燥，已经干燥了的原料在加工过程中最好能进行保温，以防重新吸湿。
四、 工艺流程及工艺条件
1、 注射加工中各工艺过程简述
① 加料
② 塑料熔融（塑化阶段）
通过料筒加热发生的物理变化，由玻璃态变成高弹态体，再变成粘稠的流体（即粘流态体）
③ 注射（成型阶段）
④ 加热预塑
⑤ 制品冷却
⑥ 制品脱模
2、 工艺条件选择的依据
如果把注射成型工艺过程分为由塑化和熔体成型两个大的阶段组成，要完成这二个阶段，主要因素有四个：即温度、压力、速度、时间。
① 料筒与喷嘴的温度
选择料筒与喷嘴温度，首先与所加工的塑料本身性质有关。不同的塑料具有不同流动温度TF（对于结晶型则有不同的熔点）。所以必须把塑料加热到其流动状态下进行注射。对结晶类塑料应该高于其熔点，才能使其流动和进行注射。
过高的温度会引起分解并产生气泡，致使制品的机械性能、电气性能、外观质量等恶化。
需要选择偏高温度的情况：
流程长、薄壁、增强类塑料；
需要选择偏低温度的情况：
壁厚、阻燃类塑料及大机型成型小产品时应选择偏低温度成型。
料筒温度一般均采用分段控制，各段温度差可达10~40℃，通常料斗一端温度较低，而接近喷嘴一端较高，料筒和喷嘴温度的选择还和具体选用的其它工艺条件有关，例如降低注射压力，为了保证塑料的流动，便要适当提高温度，反之料筒温度较低，则需要较高的压力。
② 模具温度
模具温度直接影响到塑料流动情况以及所得制品性能；
选定模具温度也涉及到许多因素，其中主要的是塑料品种、制品厚度与结构、制品的性能要求（特别是结晶型塑料制品）以及有关其它工艺条件。
模温的选择：
应保证脱模不变形
③ 成型阶段的工艺条件
成型阶段的核心问题，就是采取各种可能的措施，将一份塑化好的塑料熔体注满模腔。
冷却时向模腔外填一定数量的熔料，使已获得模腔形状的熔体在控制的条件下凝固定型。因此，成型阶段需要控制的主要工艺条件是足以影响充模补料和定型效果的注射压力及速度。模具温度以相应于充模、补料定型的时间（即注射、保压、无压冷却）下面就这些工艺条件分别进行讨论：
（一） 注射压力及速度
注射压力及速度对熔体充模起决定性作用，而施压范围（压力大小，持续时间）则影响到最终产品的性能。注射压力的大小和塑料的品种、注射机的机型、模具的浇注道尺寸。制品壁厚和流程以及其它注射工艺效果等，一系列因素有关：
注射压力：
注射压力主要用在促使熔体流动上面，当模腔充满后，压力的作用是压紧塑料熔体，使塑料熔体紧密贴模以获得精确的形状，使模腔内塑料冷却收缩时进行补料。
当塑料熔体充满模腔后，压力的大小和施加方式，直接影响到制品的性能，充模后，模内压力急剧增高，达到注射系统预先设定的最大值，而对塑料进行挤压补料，这时压力值的大小就决定着塑料被压缩的程度，压力高，则向同一尺寸的模腔内注射入更多的塑料，并可使流入模腔中的料流更好地熔合，因而所得到的制品密度高、尺寸收缩小、机械强度也好，但压力过高，熔体在强迫的情况下冷凝，制品内会保留较大的残余应力，反而降低机械强度（压缩强烈的制品在压力解除后，由于回弹作用卡信在模腔内，造成脱模困难，严重显示出现破裂现象）
保压压力过大还会由于模内压力大而撑开合紧的模具造成溢料、毛边等现象。
保压力作用的时间长短，关系到向模腔内补料的程度，塑料在模腔内表逐渐冷却，由于收缩使体积减小，会发生缺料。延长保压作用的时间，则当模内由于收缩产生空洞时，熔体会继续沿浇道压入补充，以防止发生不足、凹痕、空洞等毛病，这些厚壁、大尺寸制品是重要的，但如是点浇口，则不明显。
注射速度
在选择注射速度时应考虑到高速充模时熔体内剪切速率也高。当剪切速率超过一定值后，某些塑料熔体的表面将产生横向裂纹（熔体破裂）能影响外观、质量和制品的物理机械性能。
权衡高速充模和低速充模的利弊，一般在下列情况下采用高速：
① 熔体粘度高，冷却速度快、成型薄壁长流程形状复杂的制品时，在利用低速不能完全充满模腔各个角落时；
② 采用玻纤增强材料，为保证玻纤成分分布均匀和制品表面光滑时。
模具温度
模具温度直接影响到塑料流动情况以及所得制品的性能
选定模具温度也涉及蚕桑许多因素，其中主要的是塑料品种，制品厚度与结构，制品的性能要求（特别是结晶型类塑料制品）以及有关其它工艺条件。
模温的选择：
1、 保证脱模不变形（必须低于材料的玻璃化温度或小HDT温度）
2、 对于熔体粘度中等或较低的无定形塑料模具可以采用低温（通水冷却）
3、 对于熔体粘度高的耐高温材料，必须采用较高的模具温度，因而模具需要加热。
优弊：
1、 模具温度高时，冷却缓慢，为充分结晶制造条件而制品结晶度高，收缩也大，这样的制品硬度高，刚性好，耐磨好，抗拉、抗弯也好。
2、 模具温工低冷却快，结晶度低制品表现为柔软韧性好，挠曲性好，延伸率高。
成型时间
（1） 注射时间
指开始注射至熔体注满模腔的时间，它的作用是把已塑化好的料在压力作用下充满模腔的时间。
选择注射时间的长短与塑料熔体进入模腔后的流动情况，及压力的大小，粘度和流动性，浇注系统的尺寸，制品的厚度和流程等因素有关。
制品壁薄，流程短，形状简单，原料粘度低，流动性好，模具采用细小浇注系统的情况下，又采用高速高压注射时，一般采用较短的注射时间。
（2） 保压时间
指继注射时间结束后至螺杆后退时的一段时间，在整个流向加压时间内，保压时间所占的比例是很大的。通常注射加压时间30S~120S特别厚的制品有5~10分钟，而其中充模时间不过3~10S，其余都是保压时间，厚壁制品保压时间长。主要是为了防止发生制品不足，凹痕、空洞等而向模内补料。
冷却时间
指从保压结束到模具打开的一段时间。
其长短主要根据制品厚度，塑料冷疑速度以及模具温度来选定。制品厚度增大，冷却时间需要延长，以保证内部材料冷疑。
对特厚的制品，通常延长保压时间，而不是延长冷却时间。冷却时间应保证制件脱模时不引起变形，挠曲为原则，其值多在15~240，太长也不必要（有可能由于制品冷却过份收缩引起粘模）
五、 成型工艺条件与制品质量的关系
注射成型的工艺条件是指三大工艺参数---温度（料筒、模具）压力（注射压力及速度）、成型时间（注射、保压、冷却）
注射制品的质量分外观质量和内在质量
外观质量：颜色、光泽、产品完整性、光洁度、平整度和尺寸稳定性。
内在质量：根据制品使用情况有物理、化学、机械电性能等方面的要求。
工艺条件与制品质量关系极为密切。
1、 温度对制品质量的影响
合理的加工温度及温度分布的确定必须依据所用的原料类别、制品厚薄形状、机型和模具结构等因素来考虑，加工温度对制品质量无论是外观还是内在都具有决定性影响：
过高的温度会使物料发生热分解，引起产品表面变色，产生银丝、银斑和气泡。较高的料筒温度虽有减小制品收缩的倾向，可是由于它增大了模内塑料的内部和表面的冷却速率差，制品出现凹陷和真空气泡的倾向。
采用较低的料筒温可使制品出现凹痕和真空气泡的趋势降低，但它也容易使制品带有内应力，熔接痕和波纹。
模具温度（其设定的最高值不得超过塑料的热变形温度）
结晶性材料：
模温高：
制品结晶度高，机械强度也提高，（抗张、硬度、耐磨、软化温度），气体渗透力降低，抗冲性能和耐应龟裂下降，表面光泽提高，收缩大
模温低：
制品抗冲和耐应力龟裂性能提高，收缩小，大部分机械强度下降。模温的控制一般用冷却水流量来调节，模温低还影响制品的后收缩，模温低后收缩大，模温高后收缩较小。
另外，对结晶性塑料来说，较高的模温可能产生较高的结晶度，而结晶度的增加使塑料具较高的软化点，以致塑料，在较高温度下仍较僵硬。
这就意味着在较高温度下制件，即可脱模冷却时间可以减速小，所以较热的模具可以缩短成型周期，较低的模温将会延长成型周期。
2、 注射压力对制品质量的影响
注射压力必须依据机型，制品尺寸，模具流道或浇口等因素而确定。
对于流动性差的塑料，喷嘴和模具流动阻力大的场合或细长流程的薄壁制件，则注射，则注射压力应力大些。注射速度也可快些，在一定条件下注射压力增加可使剪切速率增加，从而使物料粘度降低。
高的注射压力：
（1） 造成溢边；
（2） 对模腔的残存压力增大；
（3） 制品脱模困难；
（4）造成补料过多和物料粘度的剧烈升高，过量的高粘度补料极易产生极大的内应力，以致制品应力开裂或翘曲变形。
注射压力过小：
物料受压过低制件内易留存有气泡，并且由于补料太少制品内充填不结实，随着制品冷却造成收缩过大，玻纹、凹痕；
注射速度快：
则充模快，时间短，料温在流动过程中就不会明显下降，熔接痕现象可减少。快速度填模会造成模型排气不足，使制品局部过热而焦化、变色。
除了熔体粘度大，冷却快，薄壁、长流程制件、小浇口的模具或玻纤增强的塑料外，都常用慢速注射的方法。
成型时间对制品质量的影响
完成一次注射成型过程所需的时间称为一个成型周期：
注射时间长短取决于制品的壁厚形状和模具浇口等因素，注射压力作用的时间必须持续到浇口塑料凝固封闭为止，
注射时间若太短，过早地退回螺杆，浇口尚未凝固封闭，由于压力差，模内的物料就要从浇口处倒流出来，造成凹陷、缩孔、成型收缩过大的缺陷。
模具浇口小塑料冷却快，注射时间就应短。
同理，厚壁制品收缩大则需补料多，薄壁制品收缩小需要补料少，厚壁品比薄壁制品所需的注射时间长，延长注射时间是减小制品收缩的有效方法之一，不过延长保压有一个前提，料筒量必须有相应的剩料，以起到传塑压力的缓冲垫作用。
过长的注射保压时间对制品，会引起制品的机械性能下降，甚到制品开裂和翘曲、变形等（内应力）
较短的注射时间（保压时间）可有效地降低制品的取向和内应力，减小制品生产应力开裂和翘曲变形的倾向。当然较短的注射时间也有前提，浇口处的物体不能倒流即浇口必须凝固封闭。
冷却时间：
注射螺杆退回后，塑料在模内继续冷却直到模具开启为止，冷却时间必须保持制件脱模时或脱模后不发生变形翘曲能顺利脱模。
冷却时间长短受到制件、模温、凝固速度与塑料品种因素牵制，对于薄壁品来讲，其冷却速度快，冷却时间可较短。
而对厚壁制品因其凝固速度慢冷却时间要较长。如冷却时间短，制品容易生产变形、缩孔、凹痕等毛病。
冷却时间短，其对模腔的残余应力就大，所需的脱模力相应也应增加，这样制品和型腔和型腔的摩擦增大，顶出制品就容易产生卡住、划伤和破裂。
冷却时间长：增加了物料在料筒内的逗留时间而容易引起物料分解，外观变色，或产品发脆，对于带嵌件的制品，则会引起裂纹。
六、 模具结构对制品质量的影响
模具结构的设计是与塑料工艺紧密相关。模具的结构、质量好坏对制品质量起着很重要的作用。
模具的型腔尺寸、形状、表面光洁度，分型面、进浇点、排气槽的位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的性能，外观的影响十分重要。
模具浇注系统（浇口）的设计好坏对制品性能影响颇大。
浇口的类型：
针点浇口、侧浇口、潜伏浇口、扇形浇口、圆环形浇口、直接浇口、爪浇口。
小浇口，可增加物料通过的流速，同时浇口前后两端产生较大的压力差。
（小浇口处有局部较大的摩擦阻力。可以相应控制补料时间，从而降低制口内应力（浇口附近的内应力最大）。
页:
[1]