注射机与注射成型工艺

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'注射机与注射成型工艺'
注射机与注射成型工艺 内容简介v 注射机基本结构与技术参数v 热塑性塑料的工艺性能v 注射工艺工艺过程 l 成型前的准备 l 注射过程 l 制品的后处理v 注射工艺的影响因素 l 温度的影响 l 压力的影响 l 注射成形周期和注射速度v 常用塑料及其注射工艺 注射机简介v 一般可将注射机分为:注射装置、合模装置、液压传动和 电器控制 1-机身 2-电动机及液压泵 3-注射液压缸 4-齿轮箱 4-齿轮传动电动机 6-料斗 7-螺杆 8-加热器 9-机筒 10-喷嘴 11-定模安装板 12-注射模 13-拉杆 14-动模安装板 15-合模机构 16-合模油缸 17-螺杆传动齿轮 18-螺杆花链 19-油箱 注射机简介v 注射装置 l 主要作用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化呈熔融状态,并以足够 的压力和速度将塑料熔体注入到闭合的模具型腔中v 合模装置 l 作用有三点:第一是实现模具的开闭动作;第二是在成形时提供 足够的夹紧力使模具锁紧;第三是开模时推出模内制品v 液压传动和电器控制系统 l 是保证注射成形按照预定的工艺要求(压力、速度、时间、温度) 和动作程序准确进行而设置的 l 液压传动系统是注射机的动力系统,而电器控制系统则是各个动 力液压缸完成开启、闭合和注射、推出等动作的控制系统 注塑机分类v 按外形特征分类 l 立式注射机 l 卧式注射机 l 直角式注射机v 按塑料在料筒中的塑化方式分类 l 注塞式注射机 l 螺杆式注射机 立式注射机v 注射装置和定模板设置在设备的上部,而锁模装置、动模 板、推出机构均设置在设备的下部v 优点是设备占地面积小,模具装拆方便;安装嵌件和活动 型芯简便可靠v 缺点是不易自动操作,只适用于小注射量的场合,一般注 射量为10~60g 卧式注射机v 注射装置和定模板在设备的一侧,而锁模装置、动模板和 推出机构在另一侧v 优点是机体较矮、易操作。制品推出后能自动落下,便于 实现自动化操作v 缺点是设备占地面积大,模具安装比较麻烦 直角式注射机v 注射装置为直立布置,锁模、顶出机构以及动、定模板按 卧式排列,两者互成直角v 适用于中心部分不允许留有浇口痕迹的塑料制品v 缺点是加料比较困难,嵌件或活动型芯安放不便,只适用 于小注射量的场合,注射量一般为20~45g 柱塞式注射机v 柱塞在料筒内仅作往复运动v 注射量不宜过大,一般为30~60g 分流梭的作用: 将料筒内流经该处的 塑料分成薄层,使塑 料分流,以加快热传 递。同时塑料熔体分 流后,流速增加,剪 切速率加大,剪切发 热使塑料温度升高、 粘度下降,塑料得到 进一步混合和塑化。 1 - 注射模 2 - 喷嘴 3 - 料筒 4 - 分流梭 5 - 料斗 6 - 注射柱塞 螺杆式注射机v 螺杆既可旋转又可前后移动v 作用是送料、压实、塑化与传压v 塑料塑化、混合效果比柱塞式好 1 - 喷嘴 2 - 料筒 3 - 螺杆 4 - 料斗 塑料的收缩性 v 塑料制品从模具中取出后发生尺寸收缩的特性称为塑料的 收缩性v 塑料制品的收缩不仅与塑料本身的热胀冷缩性质有关,而 且还与模具结构及成形工艺条件等因素有关v 通常所指的塑料的收缩性实际上是指塑料制品的成形收缩 性能 塑料的收缩率v 塑料成形收缩的大小可用塑料制品的实际收缩率S实表征: a ? b S 实 ? ? 100 % b a为成形温度时的制品尺寸;b为常温时的制品尺寸 由 于成形温度时的制品尺寸无法测量,因此采用常温时的 型腔尺寸c取代 c ? b S计 ? ?100% b S计为塑料制品的计算收缩率 塑料的收缩率的选择原则v 对于收缩率范围较小的塑料品种,可按收缩率的范围取中 间值,此值称为平均收缩率v 对于收缩率范围较大的塑料品种,应根据制品的形状,特 别是根据制品的壁厚来确定收缩率,对于壁厚者取上限 (大值),对于壁薄者取下限(下值)v 制品各部分尺寸的收缩率不尽相同,应根据实际情况加以 选择v 对于收缩量很大的塑料,可利用现有的或者材料供应部门 提供的计算收缩率的图表来确定收缩率 塑料的流动性v 塑料的流动性是比较塑料成形加工难易的一项指标。 l 与粘度一样,塑料的流动性不仅依赖于成形条件,而且还依赖于 聚合物的性质。 l 塑料的流动性一般可根据聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿 基米德螺旋线长度、表观粘度以及流动比(流程长度/制品壁厚) 等一系列指标进行衡量。 l 相对分子质量小、熔融指数高、螺旋线长度长、表观粘度小、流 动比大则流动性好。 v 塑料的流动性也随成形工艺条件的改变而变化 l 熔体成形温度高则流动性好(塑料品种不同对温度的敏感程度也 不同)、注射压力大流动性好v 模具结构也会影响流动性的大小 常用塑料的流动性v 流动性好:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、醋酸纤维 素等v 流动性中等:有机玻璃、聚甲醛、改性聚苯乙烯(ABS、 AS、HIPS)以及氯化聚醚等v 流动性差:聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚砜、聚芳砜、聚苯 醚等 塑料的结晶性v 在注射成形时结晶形塑料有如下特点: l 结晶形塑料必须要加热至熔点温度以上才能达到软化状态 l 制品在模具内冷却时,结晶形塑料要比无定形塑料放出更多的热 量 l 结晶形塑料的成形收缩率大,达到0.5%~3.0%,而无定形塑料的 成形收缩率一般为0.4%~0.6% l 结晶形塑料的结晶度与冷却速度密切相关,所以在结晶形塑料成 形时应按要求控制好模具的温度 l 结晶形塑料各向异性显著,内应力大 塑料的其它工艺性能v 热敏性:是指某些塑料(如硬聚氯乙烯、聚甲醛等)对热 较为敏感,物料温度升高易发生变色和降解的倾向。成形 时必须严格控制成形温度、模具温度、加热时间v 水敏性:是指某些塑料(如聚碳酸酯等)即使只含有少量 水分,在高温和高压下也容易分解。因此,在成形前必须 加热干燥v 应力敏感性:是指某些塑料对应力敏感,成形时质脆易开 裂。除了成形时加入添加剂提高抗裂性外,还应合理地设 计制品和模具,选择有利的成形条件,以减少内应力v 粒度:是指塑料粒料的细度和均匀度。根据技术要求,各 种塑料应有一定的技术指标v 热性能指标:指塑料的比热容、导热系数、热变形温度等 注射成形工艺过程v 注射成形工艺过程主要包括以下三个过程 l 成形前的准备 l 注射过程 l 塑件后处理 成形前的准备v 为了使注射成形生产顺利进行和保证制品质量,生产前需 要进行 l 原料预处理,对塑料原料进行外观检验,必要时应对塑料的工艺 性能进行测试;对容易吸湿的塑料,成形前应进行充分的干燥 l 对注射机的料筒进行清洗或拆换 l 预热嵌件,以减小塑料熔体与金属嵌件之间的温度差 l 选择脱模剂,对模具进行预热等一系列准备工作 注射过程v 塑料在注射机料筒内加热,塑化达到流动状态后,由模具 的浇注系统进入模具的型腔,其注射过程可分为充型,压 实,保压,倒流和冷却五个阶段 熔体经由流道充模 注射过程及压力变化 vi - 螺杆速度 pi - 注射压力 A - 计量室流道 B - 喷嘴流道 C - 主流道 D - 分流道 E - 浇口 F - 型腔 充模准备期v 注射成形是一个间歇过程,因而需要充模准备期,也称螺 杆的空载期,相当于t0到tA这段时间v 螺杆在 t0 时刻开始前进,由于流过喷嘴与浇注系统需要一 定的时间,故在 tA 时刻前熔体尚未进入模腔。由于熔体高 速通过截面很小的喷嘴和流道时受到很大的流动阻力并产 生大量的剪切摩擦热,故在这一时期结束时物料温度明显 升高而作用在螺杆上和喷嘴内的压力均迅速升高 充模期v 这一时期从tA时刻开始,至熔体到达模腔末端的时刻 tB 结 束。在这一时期螺杆继续快速前进,直至熔体完全充满v 充模时间很短,模具对熔体的冷却不显著,且高速熔体在 模腔内流动时有剪切摩擦热产生,故充模结束时物料温度 有一定升高,达到成形周期内的最高值。在模腔未充满之 前,熔体流动的阻力不大,故模腔内的压力仍比较低,但 作用在螺杆上的压力和喷嘴内的压力均上升到最高值 充模结束时物料温度达到成形周期内的最高值 压实期v 这一时期从 tB 时刻开始,至螺杆到达其行程的最大位置的 时刻 tC 结束v 在此之前模腔虽已被充满,但由于此时喷嘴内的压力远高 于模腔内的压力,故进入这一时期后仍有少量熔体被挤进 模腔,使模腔内熔体密度增大而压力急剧升高,压实期结 束时模腔内压力达到整个成形周期内的最高值。因受到低 温模具的冷却,物料温度在这一时期开始下降 压实期结束时模腔内压力达到成形周期内的最高值 保压期v 这一时期从 tC 时刻开始,到螺杆开始退回的时刻 tD 结束v 压实期结束后螺杆并不立即退回,而需要在最大前进位置 继续保持一段时间,在此期间作用在螺杆上的压力和喷嘴 内的压力保持最大值不变,而由于模具的冷却作用使模腔 内料温下降和体积收缩,体积收缩又导致模腔
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