第二章注塑成型原理及工藝

1、1 2.1 2.1 注射成型原理及工藝注射成型原理及工藝2.2 2.2 塑料成型工藝規(guī)程的制定塑料成型工藝規(guī)程的制定 第第2 2章章 塑料注射成型原理及工藝塑料注射成型原理及工藝2 臥式注射機(jī)臥式注射機(jī)2.1 注射成型原理及工藝3 臥式注射機(jī)臥式注射機(jī)2.1 注射成型原理及工藝4 立式注射機(jī)立式注射機(jī)2.1 注射成型原理及工藝5 角式注射機(jī)角式注射機(jī)2.1 注射成型原理及工藝6 角式注射機(jī)角式注射機(jī)2.1 注射成型原理及工藝7 2.1.1 2.1.1 注射成型原理及注射機(jī)注射成型原理及注射機(jī)1.注射機(jī)的分類及其工作原理注射機(jī)的分類及其工作原理（1）柱塞式注射機(jī)）柱塞式注射機(jī)2.1 注射成型原理

2、及工藝8 2.1.1 2.1.1 注射成型原理及注射機(jī)注射成型原理及注射機(jī)1.注射機(jī)的分類及其工作原理注射機(jī)的分類及其工作原理（1）柱塞式注射機(jī)動(dòng)作模擬）柱塞式注射機(jī)動(dòng)作模擬2.1 注射成型原理及工藝9 2.1.1 2.1.1 注射成型原理及注射機(jī)注射成型原理及注射機(jī)1.注射機(jī)的分類及其工作原理注射機(jī)的分類及其工作原理（1）螺桿式注射機(jī)）螺桿式注射機(jī)2.1 注射成型原理及工藝10 2.1.1 2.1.1 注射成型原理及注射機(jī)注射成型原理及注射機(jī)1.注射機(jī)的分類及其工作原理注射機(jī)的分類及其工作原理（1）螺桿式注射機(jī)動(dòng)作模擬）螺桿式注射機(jī)動(dòng)作模擬2.1 注射成型原理及工藝11 2.1.1 2.1.

3、1 注射成型原理及注射機(jī)注射成型原理及注射機(jī)2.1 注射成型原理及工藝12 2.注射成型機(jī)的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)注射成型機(jī)的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)2.1 注射成型原理及工藝 XS-ZY500：注射機(jī)在無(wú)模具對(duì)空注射時(shí)的最大注射容量不低：注射機(jī)在無(wú)模具對(duì)空注射時(shí)的最大注射容量不低于于500cm3的螺桿式的螺桿式(Y)塑料塑料(S)注射注射(Z)成型成型(X)機(jī)；機(jī)； SZ-160/1000：注射機(jī)是理論注射容量約為：注射機(jī)是理論注射容量約為160cm3，鎖模力約，鎖模力約為為1000KN的塑料（的塑料（S）注射（）注射（Z）成型機(jī)。）成型機(jī)。 13 2.1.2 注射成型工藝過(guò)程2.1 注射成型原理及工

4、藝142.1.2.注射成型工藝過(guò)程注射成型工藝過(guò)程1.成型前的準(zhǔn)備工作成型前的準(zhǔn)備工作l 原料預(yù)處理原料預(yù)處理l 對(duì)所需成型塑料的質(zhì)量檢驗(yàn)對(duì)所需成型塑料的質(zhì)量檢驗(yàn)l 著色著色(直接法和間接法直接法和間接法色母粒色母粒)l 預(yù)熱干燥預(yù)熱干燥 空氣循環(huán)干燥、真空干燥、抽濕干燥、熱泵干燥空氣循環(huán)干燥、真空干燥、抽濕干燥、熱泵干燥l 清洗料筒清洗料筒 柱塞式機(jī)筒須將機(jī)筒拆卸清洗；螺桿式機(jī)筒可直接換柱塞式機(jī)筒須將機(jī)筒拆卸清洗；螺桿式機(jī)筒可直接換料清洗。料清洗。l 預(yù)熱嵌件預(yù)熱嵌件(一般一般T取取110130C，以不破壞嵌件表面以不破壞嵌件表面鍍層為限鍍層為限)l 選擇脫模劑選擇脫模劑 硬酯酸鋅、液體石蠟

5、、硅油等硬酯酸鋅、液體石蠟、硅油等15l2.注射過(guò)程注射過(guò)程l是熱塑性塑料從塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芗淖钪饕A是熱塑性塑料從塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芗淖钪饕A段段,它包括加料、它包括加料、加熱塑化加熱塑化、合模、合模、加壓注射加壓注射充模充模、保壓、保壓、冷卻定型冷卻定型、開(kāi)模、脫模等工序、開(kāi)模、脫模等工序.l(1)塑化塑化-塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到熔融流動(dòng)塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到熔融流動(dòng)狀態(tài)并具有良好可塑性的過(guò)程狀態(tài)并具有良好可塑性的過(guò)程.l要求是：物料經(jīng)過(guò)塑化后，成為連續(xù)的要求是：物料經(jīng)過(guò)塑化后，成為連續(xù)的均化均化熔體，即組分均勻、密度均勻、黏度均勻和熔體，即組分均勻、密度均勻、黏度均勻和溫度分布均勻溫度分布均勻

6、.16l塑化效果塑化效果:l物料轉(zhuǎn)變成熔體之后的均化程度物料轉(zhuǎn)變成熔體之后的均化程度.l塑化能力塑化能力:l注射機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)能夠塑化的物料質(zhì)量或注射機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)能夠塑化的物料質(zhì)量或體積體積.l兩者均與物料受熱方式和注射機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)兩者均與物料受熱方式和注射機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān).l柱塞式注射機(jī)與螺桿式注射機(jī)受熱方式不同柱塞式注射機(jī)與螺桿式注射機(jī)受熱方式不同,塑化效果不同塑化效果不同,塑化能力也不同塑化能力也不同.17l柱塞式注射機(jī)理論塑化能力: l螺桿式注射機(jī)的理論塑化能力: 18 柱塞式注射機(jī)的塑化能力同時(shí)與機(jī)筒結(jié)構(gòu)和物料體積有關(guān)，而螺桿式注射機(jī)的塑化能力與物料體積無(wú)關(guān)，不必?fù)?dān)心因物料體積過(guò)大對(duì)熔體均

7、化產(chǎn)生影響，因此因此螺桿式螺桿式注射機(jī)注射機(jī)的塑化能力一般都比柱塞式注射機(jī)的塑化能力一般都比柱塞式注射機(jī)的大。的大。19(2)加壓注射充模加壓注射充模l可細(xì)分為流動(dòng)充模、保壓補(bǔ)縮和倒流三個(gè)階段.lA.流動(dòng)充模流動(dòng)充模l指注射機(jī)將塑化好的熔體注射進(jìn)入模腔的過(guò)程.l在此過(guò)程，注射壓力是變化的.20l注射壓力在流動(dòng)充模階段受熔體溫度和熔體流速的影響.方案方案模溫模溫C C熔體溫熔體溫度度C C流動(dòng)速率流動(dòng)速率cmcm3 3/s/s輸出結(jié)果輸出結(jié)果最大注射壓最大注射壓力力MPaMPa最大鎖模最大鎖模力力t t填充填充時(shí)間時(shí)間s s方案一方案一5050230230811.75811.75（自動(dòng)）（自動(dòng)）

8、81.7381.731117.191117.194.244.24方案二方案二7070230230725.39725.39（自動(dòng)）（自動(dòng)）78.8878.881092.811092.814.744.74方案三方案三50502602601033.141033.14（自動(dòng)）（自動(dòng)）74.4674.461029.431029.433.333.33方案四方案四505023023010001000（設(shè)置）（設(shè)置）81.8781.871147.231147.233.443.44 方案一 方案二22l注射壓力對(duì)流動(dòng)充模時(shí)噴嘴處的熔體溫度也有影響。噴嘴直徑對(duì)噴嘴處的熔體溫升影響不大，故在生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免過(guò)大的注

9、射壓力。(見(jiàn)下表)注射壓力注射壓力,噴嘴直徑與熔體溫升的關(guān)系噴嘴直徑與熔體溫升的關(guān)系注射壓注射壓力力/MPa噴嘴直噴嘴直徑徑/m熔體溫熔體溫升升/C注射壓注射壓力力/MPa噴嘴直噴嘴直徑徑/mm熔體溫熔體溫升升/C500.5261001.0451000.546501.4623500.7261001.46431000.747502.019501.025503.01824 在生產(chǎn)中，在一定的模具結(jié)構(gòu)下，只要能在生產(chǎn)中，在一定的模具結(jié)構(gòu)下，只要能夠保證充模時(shí)不發(fā)生高速噴射流動(dòng)，充模速度夠保證充模時(shí)不發(fā)生高速噴射流動(dòng)，充模速度應(yīng)盡量取快一些，這樣不僅可以避免使用較大應(yīng)盡量取快一些，這樣不僅可以避免使用

10、較大的注射壓力導(dǎo)致制品使用性能不良，而且對(duì)提的注射壓力導(dǎo)致制品使用性能不良，而且對(duì)提高生產(chǎn)率也有好處高生產(chǎn)率也有好處.25lB.保壓補(bǔ)縮保壓補(bǔ)縮l此階段是指從熔體充滿模腔至柱塞或螺桿在機(jī)筒中開(kāi)始后退為止.26lB.保壓補(bǔ)縮保壓補(bǔ)縮l保壓力和保壓時(shí)間對(duì)于模腔壓力有著重要影響.如果保壓力不足或保壓時(shí)間不充分,都會(huì)導(dǎo)致模腔壓力下降.l保壓力、保壓時(shí)間與模腔壓力之間的關(guān)系,將會(huì)對(duì)冷卻定型時(shí)的制品密度、收縮及表面缺陷等問(wèn)題產(chǎn)生重要影響.27lC.倒流倒流l指撤除保壓力后,模腔內(nèi)的熔體朝著澆口和流道進(jìn)行的反向流動(dòng).l它對(duì)注射成型是不利的,會(huì)使制品內(nèi)部產(chǎn)生真空泡或凹陷等缺陷.l倒流發(fā)生與否或其程度如何,均與

11、保壓時(shí)間有關(guān).28 （3）冷卻定型）冷卻定型l指從澆口凍結(jié)開(kāi)始到制品脫模為止.l在此階段,模腔壓力和制件密度均受到保壓時(shí)間的影響.l脫模條件:溫度和壓力. 脫模溫度不宜太高也不宜太低,應(yīng)在塑料的熱變形溫度和模具溫度之間. 正常脫模時(shí)模腔壓力和外界壓力的差值不要太大.293.制件的后處理制件的后處理l主要指退火和調(diào)濕處理.l1.退火處理-使塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)(如熱水,甘油,液體石蠟)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間,然后緩慢冷卻的過(guò)程.l其目的在于減少由于塑件料筒內(nèi)塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻速度不一致而形成的內(nèi)應(yīng)力.一般退火溫度控制在塑件使用溫度以上1020C和低于塑料熱變形溫度1020C間.

12、30l2.調(diào)濕處理-將剛脫模的塑件放在沸水或醋酸鉀溶液中進(jìn)行處理,以隔絕空氣,防止塑件氧化而變色,同時(shí),加快達(dá)到吸濕平衡的一種處理方法.312.1.3.注射成型工藝參數(shù)注射成型工藝參數(shù)注射成型工藝條件是決定塑件成型質(zhì)量的主要因素.它包括三大參數(shù):l1.溫度溫度料溫 模溫l2.壓力壓力注射壓力、保壓力、背壓力l3.時(shí)間時(shí)間(成型周期成型周期)注射時(shí)間、冷卻時(shí)間、其它操作時(shí)間32l1.1.溫度溫度料溫料溫l 指塑化物料的溫度(塑化溫度)和從噴嘴注射出的熔體溫度(注射溫度).l 料溫主要取決于機(jī)筒和噴嘴兩部分的溫度.取值應(yīng)適中.注意注意:l 機(jī)筒溫度分段控制(一般機(jī)筒后段溫度應(yīng)比中段和前段低510C

13、,對(duì)于螺桿式機(jī)筒可使機(jī)筒前段溫度略低于中段).l 為了避免流涎現(xiàn)象,噴嘴溫度可略低于機(jī)筒最高溫度.l 應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)筒最高溫度和物料應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)筒最高溫度和物料(或熔體或熔體)在機(jī)筒內(nèi)的在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間停留時(shí)間,機(jī)筒溫度應(yīng)保持在塑料的黏流溫度機(jī)筒溫度應(yīng)保持在塑料的黏流溫度f(wàn)(m)以以上和熱分解溫度上和熱分解溫度d以下的某個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶韵碌哪硞€(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?影響塑化和注射充模33l 模具溫度模具溫度l 指和制件接觸的模腔表壁溫度.l 塑料品種不同,注射成型過(guò)程中需用的模具溫度也不相同。l 可采用方法:一是把模具溫度取得盡可能低,以加快冷卻速度縮短冷卻時(shí)間;二是使模溫保持在比熱變形溫度稍低的狀態(tài)下,

14、以較高溫度脫模,然后讓其自然冷卻.l 模具溫度M靠通入其內(nèi)部的冷卻或加熱介質(zhì)控制,其具體數(shù)值是決定制品冷卻速度的關(guān)鍵,應(yīng)具體情況具體分析.l 模溫必須低于塑料的熱變形溫度.影響充模和冷卻定型34 2. 2. 壓力壓力注射壓力與注射速度注射壓力與注射速度l對(duì)塑料熔體的流動(dòng)和充模具有決定性的作用.A.注射壓力注射壓力螺桿（或柱塞）軸向移動(dòng)時(shí)，其頭部對(duì)塑料熔體施加的壓力。l注射壓力要選擇適中 過(guò)大 漲模 溢料 機(jī)器過(guò)載 過(guò)小 充模不足l注射壓力的大小與許多因素有關(guān)，常取70150MPa。35B.注射速度注射速度l注射速度有兩種表示方法：一是注射時(shí)塑料熔體的體積流量qv；二是用螺桿(或柱塞)的軸向位移

15、速度vi表示。l注射速度與注射壓力相輔相成，在其它工藝條件和塑料品種一定時(shí)，注射壓力越大，注射速度越快；注射速度應(yīng)選擇合理， vi的常用值為1520cm/s。36l生產(chǎn)中注射速度的確定常根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。注意點(diǎn):l對(duì)熔體黏度高、熱敏性強(qiáng)的塑料、纖維增強(qiáng)的塑料，成型冷卻速度快的塑料，大型薄壁精密制件，流程長(zhǎng)的制件，應(yīng)盡量采用高速注射；其它情況下一般都不采用過(guò)快的注射速度.l一般螺桿式注射機(jī)比柱塞式注射機(jī)可提供較大的注射速度.37保壓力和保壓時(shí)間保壓力和保壓時(shí)間保壓力保壓力在注射成型的保壓補(bǔ)縮階段，為了對(duì)模腔內(nèi)的塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)以及為了維持向模腔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)料流動(dòng)所需要的注射壓力。l保壓時(shí)間保壓時(shí)

16、間保壓力持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短。l 兩者對(duì)模腔壓力、制件密度和收縮會(huì)造成影響，尤其對(duì)制件密度的影響特別重要，并且這些影響還往往與溫度有關(guān)。38l 保壓力和溫度對(duì)結(jié)晶聚合物的比體積（或密度）之影響比對(duì)非結(jié)晶聚合物的影響強(qiáng)烈，而且在100150C左右，無(wú)論保壓力大小如何，結(jié)晶聚合物的比體積都會(huì)迅速減小。l 生產(chǎn)中對(duì)制件密度要求較高時(shí)，需同時(shí)選擇合理的保壓力和合理的溫度條件。39l 對(duì)形狀復(fù)雜和薄壁制件，保壓力可稍低于注射壓力；對(duì)于厚對(duì)形狀復(fù)雜和薄壁制件，保壓力可稍低于注射壓力；對(duì)于厚壁制件，保壓力的選擇可根據(jù)使用要求靈活處理，但有個(gè)規(guī)壁制件，保壓力的選擇可根據(jù)使用要求靈活處理，但有個(gè)規(guī)律可作為參考：保壓力

17、與注射壓力相等時(shí)，制件的收縮率可律可作為參考：保壓力與注射壓力相等時(shí)，制件的收縮率可減小，批量產(chǎn)品中的尺寸波動(dòng)小，但會(huì)使制件出現(xiàn)較大的應(yīng)減小，批量產(chǎn)品中的尺寸波動(dòng)小，但會(huì)使制件出現(xiàn)較大的應(yīng)力。力。l 為了提高制件的密度而又不造成注射機(jī)能量的浪費(fèi)，保壓時(shí)為了提高制件的密度而又不造成注射機(jī)能量的浪費(fèi)，保壓時(shí)間應(yīng)控制在一個(gè)最佳值，約取間應(yīng)控制在一個(gè)最佳值，約取20120S。40背壓力與螺桿轉(zhuǎn)速背壓力與螺桿轉(zhuǎn)速l背壓力背壓力(塑化壓力)塑料塑化過(guò)程中承受的壓力。也指螺桿式注射成型時(shí)，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的阻力。l(會(huì)影響塑化效果和塑化能力)。41q背壓力 熔體溫度 塑化效果 塑化時(shí)間或成

18、型周期 塑化能力（可相應(yīng)提高螺桿轉(zhuǎn)速改善）q背壓力一般不大于2MPa。42l螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速螺桿塑化成型物料時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。 它是影響注射機(jī)塑化能力、塑化效果和注射成型的重要參數(shù)，且還與背壓密切相關(guān)。q螺桿轉(zhuǎn)速增大，注射機(jī)對(duì)各種塑料的塑化能力均隨著提高，但曳流也隨著增大，故螺桿轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值后，綜合塑化效果下降。q背壓和螺桿轉(zhuǎn)速增大，均能使熔體溫度提高，這是兩者加強(qiáng)物料內(nèi)剪切作用的必然結(jié)果。433.成型周期成型周期l成型周期-完成一次注射成型工藝過(guò)程所需的時(shí)間. l 充模時(shí)間l 注射時(shí)間(5130S)l 冷卻時(shí)間(30120S)l l 其它操作時(shí)間成型周期成型周期保壓時(shí)間44模腔數(shù)：模腔數(shù)：1成型周期：成型周期：71