塑料射出成形課程

1、第一單元射出成形之程序介紹射出成形之一般理論充填之三階段介紹射出成形要因介紹射出成形重點(diǎn)說明注道、澆道、冷料井、澆口之說明24個(gè)名詞解釋射出成形之三種狀態(tài)圖1.關(guān)模2.充填3.後冷卻4.開模5.頂出6.處理1.關(guān)模2.昇壓 高壓鎖模時(shí)期 3.後冷卻4.壓拔4.開模5.頂出6.處理座 退座 進(jìn)2.射出2.壓縮2.保持 前冷卻計(jì)量延遲可塑化計(jì)量進(jìn)料塑料滯留期間射出成形工程順序示意圖12345678開關(guān)模射出時(shí)間冷卻時(shí)間 1 兩半邊模已閉合，注射螺桿開始前進(jìn)。 注射螺桿將塑料注入模腔並予以填滿。 模腔內(nèi)塑料開始收縮，注射螺桿繼續(xù)二 次射膠。塑膠澆口，二次射壓停止。 模腔內(nèi)塑件開始冷卻；同時(shí)注射螺桿旋

2、 轉(zhuǎn)，使原料進(jìn)入加熱筒熔融塑化。 螺桿退至定位，原料已完成塑化。螺桿 向後鬆退，避免塑料從噴嘴漏出。 塑件冷卻定形，同時(shí)注射螺桿完成射料 準(zhǔn)備。 滑動(dòng)模板後退，兩半邊模打開。退件機(jī) 構(gòu)將塑件頂出。 清除塑件，噴脫模劑，安裝嵌件、插針 等。模具重新閉合，下一循環(huán)開始。2345678結(jié)晶性材料成型收縮率較大。非結(jié)晶性材料成型收縮率較小。塑流的噴泉(fountain effect)與皮膚效應(yīng)(skin effect) 熔融的塑膠在流動(dòng)時(shí)，是有如噴泉方式的前進(jìn)，此稱為噴泉效應(yīng)；而當(dāng)塑流接觸到較冷的模壁時(shí)，則靠近模壁的部份將會(huì)先行固化，此稱為皮膚效應(yīng)。 先行凝固的皮膚層厚度和散熱的速度有關(guān)，通常在下列的

3、情形下會(huì)形成較厚：1.模壁溫度較低。2.塑料溫度較低。 3.流路較窄、較薄。4.流速較慢。 皮膚層因凝固而無法流動(dòng)，在它與中心部流動(dòng)層之間將會(huì)產(chǎn)生較大的剪切力，這不僅會(huì)阻礙塑膠的流動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)破壞塑膠的結(jié)構(gòu)；不過剪切力也會(huì)產(chǎn)生熱量，當(dāng)新生的熱等於散掉的熱時(shí)，皮膚層在塑流繼續(xù)當(dāng)中就不再增加其厚度。 皮膚層由於是極短的時(shí)間被凝固，所以它跟較充分收縮的中心部比起來，是比較鬆散(密度低)的分子結(jié)構(gòu)，這是成形品變形翹曲的要因之一，而且皮膚層也是營(yíng)影響凹陷，真空泡，短射以及表面外觀等很重要的因素。分子配向(molecular orientation)與鬆弛(relaxation) 熔融塑膠流動(dòng)時(shí)，因受噴

4、泉效應(yīng)與剪切力的作用，分 子鏈會(huì)沿流動(dòng)方向排列，此稱為分子配向；而當(dāng)流動(dòng)結(jié)束，如塑膠仍有足夠的溫度則會(huì)朝原來的糾纏結(jié)構(gòu)回復(fù)，此稱為鬆弛。 配向與鬆弛的程度取決於料溫、模溫、射出速度、肉厚、材料黏度以及射出時(shí)間等；它會(huì)影響成形品縱橫及厚度方向之收縮率，也是變形翹曲的另一要因；同時(shí)它也使成形品各有不同程度的方向性，改變不同方向的性質(zhì)。 塑膠的流動(dòng)黏度有一個(gè)理論說塑膠的黏度決定於分子鏈的糾纏程度，糾纏的程度越少，黏度就越低，反之亦然；而塑膠本身的分子量大小，分子結(jié)構(gòu)以及外在的加工溫度，流動(dòng)切斷力(使分子鏈配向)和受壓縮的程度等都會(huì)影響它的糾纏，此既影響塑膠黏度之因素。充填三階段：1.射出相熔融的塑膠

5、 被快速射入模腔，剛 好到達(dá)最遠(yuǎn)端為止的 階段。2.壓縮相為提高模腔 內(nèi)塑膠密度達(dá)到適當(dāng) 程度，熔融的塑膠繼 續(xù)被高壓擠入的階段。3.保持相為避免模腔 內(nèi)塑膠因內(nèi)壓高而逆 流，以及補(bǔ)充模腔內(nèi) 塑膠因收縮發(fā)生容積 不足，而以適當(dāng)壓力 繼續(xù)保持抵擋及補(bǔ)料 之階段。充填三階段1.射出相(injection phase) 變化：在這一階段，塑流所受的阻力一般而言尚不太高， 所以模腔內(nèi)壓(cavity pressure)上昇緩慢而有限， 密度也因受到壓縮不多而提高不大，進(jìn)入模腔的 料溫取決於模溫及射速。 影響：在這一過程，成形品的外觀，結(jié)晶度以及分子方 向性等嚴(yán)重的受到塑膠射出速度快慢之影響。充填三階段

6、2.壓縮相(compression phase) 變化：模腔內(nèi)壓因塑膠的被壓縮而快速上昇，料溫的下 降取決於模溫和壓縮時(shí)間。 影響：成形品的輪廓在這一階段決定，唯因壓縮過度發(fā) 生毛邊或損壞模具的機(jī)會(huì)甚大。充填三階段3.保持相(holding phase) 變化：高溫的塑膠進(jìn)入模腔已相當(dāng)有限，模腔內(nèi)塑膠 開始進(jìn)入前冷卻階段(post cooling)，內(nèi)壓因料溫 的降低也逐漸下降；內(nèi)壓已回降到一大氣壓的 部位開始收縮；在此階段各處材料密度的變化 基本上不大，而溫度的下降倒是相當(dāng)快速( 模溫為最主要因素)。 影響：成形品的尺寸、重量、凹陷、真空泡、結(jié)晶度、 分子方向性、變形以及應(yīng)力的殘留等均受此階

7、段 的影響。射出成形要因分析圖製造商射出成型機(jī)樹 脂含水率乾燥方式 時(shí)間材質(zhì)結(jié)晶性黏度添加物 螺桿 保壓 冷卻加熱法逆止環(huán)形狀噴嘴形式壓力步驟時(shí)間 射出 夾?？伤芑俣炔襟E擠壓方式 壓力力平行度夾模方式溫度計(jì)量機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速成品品質(zhì) 模 具 作業(yè)員 技術(shù) 熟練度 頂出 強(qiáng)度 溫度澆道系統(tǒng) 精度插銷位置 形式速度尺寸材質(zhì)加熱方式 模穴溫度料門 尺寸澆道 形狀模穴澆道尺寸模穴尺寸分模線精度平行度1.注道、豎澆道(sprue) 是接合射出成形機(jī)噴嘴的部份，其末端連接於澆道(橫澆 道)。注道襯套前端的R 半徑應(yīng)稍大於噴嘴的r 半徑(大1-2 mm)，以免在與噴嘴的接觸部洩漏料而不易剝脫注道。 為了容易剝脫固

8、化的注道，設(shè)計(jì)2-4度的斜度。2.澆道、橫澆道(runner) 是自注道至成形品之通路，通常設(shè)在合模線兩側(cè)，澆道 的剖面通常是圓形。多模穴模具的成形品與澆道配置很 重要，應(yīng)使流進(jìn)各模穴的成形材料同步而均勻。 3.冷料井(cold slug well) 射出成形機(jī)的噴嘴前端在射出後仍有少量熔融材料殘留， 此殘留材料在下次射出前凝固，若直接進(jìn)入成形品中會(huì) 造成製品外觀不良，為了防止如此設(shè)計(jì)冷料井，使射出 材料前端的凝塊積滯此處。4.澆口(gate) 是成形材料自澆道進(jìn)成形品的入口，它與成形品設(shè)計(jì)有 直接關(guān)係，澆口原則上設(shè)於成形品中央附近較厚部位。 澆口一般有直接、側(cè)向、跳動(dòng)、潛入式(隧道)、針點(diǎn)、

9、薄 膜形、盤形、柄形、扇形、環(huán)形、熱澆道用等澆口。名詞解釋：1.鎖模力：關(guān)閉模具所須最大壓力之值，一般以噸表示，其意義 即為成形可能的成形品投影面積上所須之壓力。此力 量必須用鎖模來抵抗，才不致於使製品起毛邊，及製 品精度無法達(dá)到要求。 理論上，成形成品時(shí)所須之鎖模壓力為成形時(shí)之射出 壓力乘於成形品的投影面積。實(shí)際上，由於塑膠膠料 在充填時(shí)會(huì)有壓力降的產(chǎn)生，故應(yīng)以射出充填滿模穴 後所造成壓力降後之端值乘於成形品之投影面積。2.最大射出壓力：指以最大壓工力射出時(shí)，料管內(nèi)塑膠經(jīng)擠壓， 每單位面積所受的壓力，一般以Kgf/cm2 為單位，以往最高射出壓力的要求大約在10002000Kgf/cm2 ，

10、泛用塑膠一般要求在1200 Kgf/cm2，工程塑膠在1600 Kgf/cm2 以上。名詞解釋：3.射出量：理論上，射出成形機(jī)的射出容積為料管或螺桿斷面積 乘於最大螺桿行程，即V=/4D2 *S，V：射出容積、 D：料管內(nèi)徑或螺桿直徑、S：最大螺桿行程。 射出量=射出容積(cm3 )*塑膠密度(gm/ cm3 )* 行程效率 行程效率一般採用0.80.95依塑性流動(dòng)好壞決定。塑 料密度因塑料之不同而有不同，但實(shí)際的射出量大致 上採用理論射出量的7080%。一般射出成形機(jī)的射 出量是根據(jù)PS而定的，因而各種塑膠原料的密度不同 射出量也隨之變更。在實(shí)際生產(chǎn)過程中為求得高品質(zhì) 的製品及配合生產(chǎn)速度，

11、而要求膠料能平均吸收熱量 ；或使用工程塑料時(shí)，就必須要求製品總重量與理論 射出量之比例，一般以不超過75%為準(zhǔn)且不得少於20% 。名詞解釋：4.塑化能力：係指在一單位時(shí)間內(nèi)螺桿所能塑化以PS材料為基準(zhǔn)之 重量，一般以Kg/hr或g/sec為單位；此一能力涉及成形 中，能否在產(chǎn)品冷卻過程終結(jié)前，螺桿有足夠能力來 補(bǔ)充塑料以供下一成形所需，不影響及成形週期時(shí)間 或生產(chǎn)效率。 理論上，成形品重量以此數(shù)值除時(shí)，即可得到成形塑 化之計(jì)量時(shí)間?？上б滥壳袄碚撚?jì)算之狀態(tài)與實(shí)際結(jié) 果相當(dāng)不吻合，偏離計(jì)算值甚多，仍然是一個(gè)不確切 之理論值。如同射出率一般，必須根據(jù)實(shí)際試射的結(jié) 果，才能得到較佳可做判斷的數(shù)值。由

12、於螺桿旋轉(zhuǎn)數(shù) 和電熱器之熱容量亦深深地影響可塑化能力之故，試 模時(shí)應(yīng)該考慮綜合的條件以為判斷。名詞解釋：5.射出率：指成形機(jī)每單位時(shí)間能射出最大的塑料量，單位為 cm3/sec，與射出速度成正比，射出速度在料管內(nèi)一般要 求在50240mm/sec，為因應(yīng)流動(dòng)不易之塑料或產(chǎn)品肉厚 偏薄不易充填之成形品，300500mm/sec已為目前之成形 業(yè)者所需求。射出率的理論計(jì)算值因塑膠的熔融黏度或模 具內(nèi)部之流動(dòng)阻力而與實(shí)際之?dāng)?shù)值會(huì)有所不同。6.螺桿尺寸：指螺桿直徑大小，以相同鎖模的成形機(jī)而言，廠商通 常會(huì)提供三種尺寸的螺桿供客戶選擇；較大螺桿具有 較大的射出量、射出率以及塑化能力，相對(duì)的在射出 壓力上

13、會(huì)較小，與螺桿截面積成反比。名詞解釋：7.螺桿行程：射膠到極限與鬆退到極限之間，螺桿所移動(dòng)的最大距 離，亦指螺桿在最末端與最前端之距離。8.射嘴行程：指射座在最末端與最前端之距離。9.螺桿轉(zhuǎn)速：指螺桿受液壓或電動(dòng)馬達(dá)經(jīng)變速而傳動(dòng)之最大轉(zhuǎn)動(dòng)速 度，一般而言，轉(zhuǎn)速愈快則塑化能力愈大，但塑化品 質(zhì)相對(duì)下降，螺桿轉(zhuǎn)速要求一般為：小型機(jī)30至250 rpm，中型機(jī)25至150 rpm，大型機(jī)15至80 rpm。10.射嘴閉合力：指射嘴抵住模具豎澆道襯套的力量，基本之需求 為能夠抵抗射出膠料時(shí)所造成的反作用力，不致 使射座後退；一般為射出產(chǎn)生力量的3040之間 。名詞解釋：11.開模行程：指開模時(shí)最大開啟

14、的距離，一般視成形品之需求，以 能夠順利取出成形品為基本要求。在選用射出成形機(jī) 時(shí)，首先要考慮成品的高度，因?yàn)樯涑鰴C(jī)的開模行程 是依製品高度來加以調(diào)整，簡(jiǎn)單的說就是以製品高度 乘以2加上澆口高度，就是所需的開模行程。開模行 程=製品高度 * 2 + 澆口高度。通常在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)， 所需最小開模行程約為製品高度的2.22.5倍。12.最小/最大模厚：指能在成形機(jī)上使用之最小或最大模具厚度尺 寸；較最小模厚為薄之模具，在使用時(shí)需以墊 塊增厚；機(jī)器使用時(shí)若超過最小模厚，有時(shí)會(huì) 造成滑脫現(xiàn)象，應(yīng)予注意。名詞解釋：13.繫桿距離：指成形機(jī)四支繫桿之間距，其距離必須配合模具尺 寸之運(yùn)用，以利模具之上下模；

15、近年來，由於熱澆道 使用，使模具有較大的尺寸，另外高壓力高速度的射 出，逼使模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需增加，均無形中增大模具的 尺寸，故亦要求有較寬的繫桿距離，其次為配合上下 模具，傳統(tǒng)上以垂直方向上下模具，故水平寬度會(huì)略 寬於垂直寬度，目前部份工廠以換模車從水平方向上 模，則垂直方向之寬度亦必須被考慮，因而為兼顧此 兩需求而有朝正方形之配置；另由於模板放大，其強(qiáng) 度結(jié)構(gòu)亦會(huì)重新考慮，因而部份廠商推出的前端上方 之繫桿可自動(dòng)拆卸，以配合容納較一般成形機(jī)可用之 更大模具尺寸。名詞解釋：14.頂出力及頂出行程： 頂出力係指成形機(jī)在成形品冷卻後開模時(shí)，頂出成形品施 力的大小。頂出行程則指頂出機(jī)構(gòu)作動(dòng)時(shí)最大的距離

16、，產(chǎn) 品縱深較深之產(chǎn)品須特別指定要求，以利成形品之順利脫 出。一般頂出壓力調(diào)高而速度則依頂出製品面之容許程度 適當(dāng)調(diào)整，而退針則以低壓力、高速度調(diào)整，以節(jié)省週期 。頂出力的供給，一般多使用油壓缸來推動(dòng)機(jī)構(gòu)以頂出之 ，頂出行程與頂出力同樣的也是一個(gè)在取出成形品時(shí)順利 與否的重要因素。當(dāng)然，頂出行程應(yīng)開要大於成形品沒入 於公模的長(zhǎng)度，以免產(chǎn)生不能離模的現(xiàn)象。名詞解釋：15.加熱控制段： 指料管與射嘴配置之溫度控制點(diǎn)之?dāng)?shù)目，傳統(tǒng)上一般控制 點(diǎn)均裝置在料管胴體上，近年來則由於熱感應(yīng)器之進(jìn)步， 以及成形材料之需求，在射嘴上均增加一溫度控制段，且 將感應(yīng)點(diǎn)直接插入料筒內(nèi)壁以偵測(cè)實(shí)際之塑料溫度。16.鎖模方

17、式： 指鎖模作用力產(chǎn)生的方式，一般可區(qū)分為肘節(jié)式、直壓式、 肘節(jié)直壓併用等三種；一般而言，直壓式成形機(jī)價(jià)格高於肘 節(jié)式，但在模厚與行程調(diào)節(jié)上較方便，亦無肘節(jié)摩損之缺點(diǎn) ，唯成形淨(jìng)週期會(huì)略高於肘節(jié)式，近年來不管肘節(jié)或直壓式 均朝改善本身結(jié)構(gòu)先天上缺點(diǎn)努力，也均被運(yùn)用在高速精密 成形機(jī)上，至於精密度以何者為佳，仍常為爭(zhēng)論之議題。名詞解釋：17.淨(jìng)週期：指機(jī)械在無負(fù)荷上，鎖模系統(tǒng)在歷經(jīng)開模關(guān)模之一週期 所需的時(shí)間，小機(jī)臺(tái)有較快的淨(jìng)週期，大機(jī)臺(tái)則較慢， 此作為衡量成形機(jī)在非必要之稼動(dòng)作業(yè)能力。18.螺桿L/D比： L/D=螺桿牙部總長(zhǎng)度/螺桿直徑，L/D值通常在1525倍間， 牙與牙間距離約等於直徑，

18、故其值愈大表示塑料在料管內(nèi)旋 轉(zhuǎn)圈數(shù)愈多，滯留時(shí)間長(zhǎng)，熱能吸收亦多，塑膠料被混練的 效果越好，混色越均勻，但熱裂解機(jī)會(huì)越大。L/D值依原料特 性不同來做選擇，熱塑性塑膠原料約在1823之間，熱固性 塑膠原料約在1518之間。名詞解釋：19.壓縮比：=hf/hm hf=進(jìn)料部溝深，hm=計(jì)量部溝深。因塑膠粒 由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，必須除去固體塑膠粒間空隙所以計(jì)量 部體積要小於進(jìn)料部之體積。壓縮比值通常在2.03.5之 間，壓縮比愈大塑料混練度愈好，塑料在料筒內(nèi)摩擦係 數(shù)愈大，溫度升高對(duì)塑料之熔化，壓縮排氣越好，壓縮 比的選擇必須與塑料互相配合，一般熱塑性原料約在 2.53.5之間，PVC與壓克力約在

19、2.02.5之間，尼龍約 在3.03.5之間，熱固性原料(粉狀)約在1.01.2之間。名詞解釋：20.計(jì)量：在進(jìn)行冷卻之同時(shí)，成形機(jī)也進(jìn)行塑料熔化以及計(jì)算每一 次射出的容量，塑料存於漏斗內(nèi)，射膠螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)送人加 熱料管內(nèi)，此時(shí)塑料因料管外壁所環(huán)繞的環(huán)狀電熱片之加 熱及螺桿旋轉(zhuǎn)摩擦生熱而漸次熔化，並緩慢移向螺桿的前 端，螺桿因擠壓塑料而發(fā)生反作用力後退，因此熔融塑膠 料多寡之計(jì)算乃由此後退距離長(zhǎng)度而得以計(jì)算。後退距離 之限度以料管內(nèi)在螺桿退後時(shí)所形成用以貯存熔融塑料之 容量空間作為下一次射出之材料容量的計(jì)算基準(zhǔn)，後退之 距離可以由操作員在射座蓋板上的尺條加以計(jì)算而得。名詞解釋：21.背壓：背壓是指熔膠開始時(shí)，在螺桿後退的反方向上，所加在熔 融塑料上的壓力，背壓的目的著重在計(jì)量的安定，塑料熔 融的均一化，幫助塑料中揮發(fā)成份或空氣能夠快速地由漏 斗口溢出，增進(jìn)塑料之混練效果，增加原料之密度，並適 度增加摩擦熱幫助塑料均勻的熔融。 螺桿背壓進(jìn)料時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)