注塑过程原理

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'注塑过程原理'
? 注塑制品的加工过程主要是在注塑机上完成的,“注塑 过程”包括:? 一、原材料的预热及干燥过程? 二、塑化过程? 三、注射填充过程? 四、保压过程? 五、倒流与冷却定型过程? 六、成型周期? 七、温度? 八、注射速度? 九、背压? 十、锁模力? 一、原材料的预热及干燥过程:? 各种塑料颗粒常含有不同程度的水份、溶剂及 其他易挥发的物质,它们的存在往往会使注射制品 产生一些不良现象。如:气泡、料花、水纹等等缺 陷,高温下还会使塑料产生分解,造成制品的性能 及外观质量下降;因此在成型前多数塑料需要进行 预热及干燥处理。? 干燥的方法很多,应根据塑料的性能、生产批 量和具体干燥设备进行选择。一般是根据塑料的特 性和厂商提供的资料来进行干燥;高温下易产生变 色的材料通常采用气流干燥,如PA、PPS、LCP等 材料采用真空抽湿机干燥较好。? 干燥温度和时间以及料层厚度是影响干燥效果的主 要因素。温度越高水份发挥越快,但不能超过塑料 的软化温度或熔点,否则塑料易变软结成团;干燥 温度一般根据塑料的温度性能以及材料厂商的资料 要求实施。较长的干燥时间有利于提高干燥效果, 但是易造成能源的浪费;对热稳定性差的塑料还会 引起分解变色;若料层过厚,由于塑料导热性差, 在同样的干燥条件下会使表层和中心层干燥效果不 同;具体干燥条件可以查看公司的《材料干燥条件 一览表》。? 二、塑化过程? 注塑机的塑化过程又称为预塑过程,注塑机的 塑化不像挤出机那样可直接得到连续的制品,而是 把塑化好的塑料熔体积存起来为下一个循环周期做 注射准备的;则此而的“预塑”的讲法。? 塑化螺杆在预塑时,不仅有旋转运动而且兼有 后退的直线运动;螺杆边旋转边后退,做的是复合 运动。螺杆后退的直线运动是螺杆在旋转时,处于 螺槽中的物料和螺杆头部的熔体对螺杆进行反作用 的结果。 计量段 压缩段 加料段塑化螺杆結構及功能示意圖? 由于热压程不同,塑料在整个料筒中呈现三 种状态:后部是玻璃态(塑料还没完全塑化状 态),中间是高弹态(塑料完全塑化状态),前 部是粘流态(流动有一定的粘性)。与之相对就 的标准螺杆也分为三段:后部固体输送段(加料 段),中间段是压缩段(熔融段),前部均化段 (计量段)。? 三、注射填充过程? 注射填充周期是从螺杆预塑后的位置向前运动 开始的,将料筒中塑化好的熔体在注射油缸推力 的作用下,螺杆头部产生注射压力,使熔体经过喷嘴流道模具流道(主流道、分流道),最后由浇口充满模腔。 1、注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力,注射压力与注射速度相辅相成,对塑料熔体的流动和充模起着决定性作用。注射压力在注射成型中的作用主要是克服熔体在整个注射成型系统中的流动阻力,使料筒中的物料向前移动,并使熔料获得足够的充模速度及流动长度,使塑料的冷却前能充满模腔。同时还对模腔中的塑料起一定的压实作用,使进入模腔中的塑料熔为一体,并对塑料因冷却而产生的收缩进行补料,? 在注射时,注射压力必须克服熔体流经喷嘴、 流道、浇口及型腔的压力损失,熔体才能充满 模腔。所以如果注射压力选择过低,则会在注 射成型过程中因压力损失而导致模腔压力不足, 熔体将很难充满模腔。反之,如果注射压力选 择过高,则会造成胀模、分型面以及碰穿位有 毛刺等不良现象。并引起较大的压力波动,使 生产操作难以稳定控制,甚至使机器出现过载 现象。? 在选择和控制注射压力时应注意以下一些问 题:? (1)选择注射压力时,首先要考虑注塑机所允 许的注射压力,只有在注塑机额定的注射压力范围内,才能调整出具体制品所需求的注射压力。 (2)对成型尺寸大、形状复杂和薄壁制品,以及熔体黏度大、温度高的塑料,宜用较大的注射压力。但制品的内应力也会随之增大。 (3)对大面积、流程长的制品,注射压力也应大些。 (4)对于厚壁制品以低速高压注射为好。 (5)不同的塑料应有不同的调压侧重。不同的塑料,熔融黏度(MI)对注射压力的变化不同,熔融黏度对温度不敏感的塑料,可以采用较高的注射压力。如果熔融黏度对温度比较敏感的塑料,尽量采用较低的注射压力。 (6)压力的调节应与温度的调节相关,在生产 条件和制品质量标准许可的情况下,采用高温低 压的工艺条件,对保护模具,延长模具使用寿命, 减少机台液压系统的磨耗很有好处。 熔体在模腔中的流动 熔体的充模过程,根据熔体充模速率可能是稳 定流动,但也可能是非稳定流动。熔体从浇口进 入模腔的初始流动情况,除决定於工艺条件外, 还取决于浇口和制品厚度的比例。因为塑料从浇 口流出时,是一股细流,如果浇口深度比型腔壁深度小得多,这时充模速率较低。在剪切速率没有超过临界剪切速率时,不会发生不稳定的弹性滞流,而是一股连续的细流。但是这种细流从浇口一流出就表现出无规则的波动,细流的表面情况与高剪切速率下的情况类似,表面粗糙。这时由于前面细流阻凝后面的流动,造成滞流堆积。 下面图示形象地反映了不同注射速度情况下熔体在模腔内的流动情况: 不同充模速率的充模情況1、高速時 2、中速時3、低速轉高速 4、低速時? 四、保压过程? 在注射成型的保压补缩阶段,对模腔内的塑 料熔体进行压实以及向模腔内进行补料流动所需 的注射压力叫做保压压力。保压压力持续的时间 长短为保压时间。保压压力和保压时间密切相关, 对模腔压力和制品最终的成型质量有直接影响。 保压压力的作用:? 一是补充靠近浇口位置的料量,并在浇口冷凝封 闭以前制止模腔中尚未完全硬化的塑料在残余压 力作用下向浇口料源方向倒流。? 二是可防止制品的收缩,尺寸稳定和减少气孔。? 三是可减少制品因受过大的注射压力而产生黏 模爆裂或弯曲。? 虽然偏高的注射压力是充满模腔的基本保证, 但制品的密实度主要决定于封闭浇口时压力的 高低,而与充模压力无关,当物料充满模腔后, 保压压力一般等于或略低于注射时的压力,可 根据需要加以调节。通常情况下,保压压力高, 模腔内将流入更多的物料,并使模腔内的物料 更好地熔合,所得到的制品密度高,表面光洁, 收缩量小,制品尺寸稳定。但保压压力过高, 将会出现较大的残余应力,使强度下降,甚至 造成披锋或脱模困难。? 保压时间与料温、模温、制品厚度以及模具 的浇口大小有关。保压时间长,定向程度大, 制品各位置、方向的内应力差异大,脱模时易 发生翘曲和爆裂。另外,保压压力过大,保压 时间过长,有可能将浇口、流道上的冷料注入 制品中,使靠近浇口位置上出现冷料亮斑,并 且会使生产周期延长。? 在调试压力时,必须注意注射压力到保压压 力的却换点和保压时间的长短对成型制品质量 的影响。 开模后在制品中保存残余压力,称为内应力。? 五、倒流与冷却定型过程? 熔体的倒流? 保压阶段结速后保压压力即被解除,螺杆向 后退。这时,模腔中的熔体就要发生倒流。? 如果模腔流道入口还没有冻结就撤除保压, 则熔体在较高模腔压力作用下就会产生大的倒 流,使模腔压力很快下降,倒流将一直持续到 流道入口冻结时为止。? 熔体的冷却定型? 当模腔流道入口被冻结之后,就进入冷却阶 段,封闭在模腔内的熔体的模腔压力随冷却时间的延长而进一步下降,直到开模为止。 六、成型周期 完成一次注塑过程所需的时间称为成型周期。 具体包括以下部分: 填充时间(柱塞或螺杆前进时间) 总 注射时间 冷 成 却 型 保压时间(柱塞或螺杆停留在前进位置的时间) 时 周 间 期 闭模冷却时间 (包括螺杆转动后退的时间) 其他时间 (指开模、脱模、喷脱模剂、安放零件和开、合模等时间)? 成型周期直接影响生产效率和设备利用率, 因此,在保证生产质量的前提下,应尽量缩短 成型周期中各个有关的时间。? 在整个成型周期中,最重要的是注射时间和 冷却时间,它们对制品质量有决定性作用。注 射时间的长短与塑料的流动性能、制品的形状 和尺寸大小、模具浇注系统的形式、成型所用 的注射方式和其他一些工艺条件等许多因素有 关。它有充模时间和保压时间两部分组成。? 注塑成型最重要的工艺是影响塑化流动和冷却 的温度、压力及相应的各个工序的时间。? 注塑成型的关键在于能准确地重复生产过程的 各种工艺条件。否则,产品的品质会一直随条件 的变化而变化。所以应很好地选择和保持工艺条 件,以获得高质和高产。在变动和调整工艺条件 时,最好按照压力-时间-温度顺序进行,不要同 时变更两个或两个以上条件,这样才能在排除干 扰的前提下,分析判断新设的条件的实际作用。 即使是单个工艺条件的转换,也要十分仔细进行, 并且尽量避免在短时间内反复变换。? 七、温度? 成型中相关的温度有:炮筒温度、模具温度、 油温、干燥温度;? 炮筒温度:炮筒温度的设定;炮筒温度一般分四 个部分依次为:喷嘴部、前端部、中间部、后端 部。? 喷嘴部的温度对材料的熔融并无直接关系,通常 的情况,热稳定性好,熔融黏度较低的材料所需 的温度较低;热稳定性差,熔融黏度较高的材料 所需的温度较高;喷嘴部的温度适当与否,直接 影响浇口附近的流痕、流胶、拉丝等不良现象。? 前端部是计量部分,在此除了可塑化动作外,最 重要是执行材料的混合及均匀化。内部发热少, 是一种保温状态;因此加热圈必须供给最多的热 量,所以在设定中,必须设定较高的温度。? 中间部是螺杆的压缩部分,因机械剪切作用而发 热,是执行可塑化最重要的部分;因此螺杆设定 相应所产生的热量虽略有不同,但总的发热量再 加上剪切作用产生的热量;执行塑化的作业是相 同的。? 后端部是螺杆的送料部;主要作用为材料的预热、 软化使材料达到半熔融状态,如果温度设定过高, 很容易腐蚀以及材料包住螺杆和落料口结团,应加以高度注意。 温度来源:1/3的热量是通过发热圈产生;2/3
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