注塑工藝流程

注塑工藝流程在注射過(guò)程中，注塑機(jī)可以手動(dòng)、半自動(dòng)或全自動(dòng)操作。手動(dòng)操作適用于試機(jī)調(diào)模時(shí)使用。半自動(dòng)操作時(shí)，機(jī)器可以自動(dòng)完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作，但每一個(gè)生產(chǎn)周期完畢后操作者必須拉開(kāi)安全門(mén)，取下工件，再關(guān)上安全門(mén)，機(jī)器方可以繼續(xù)下一個(gè)周期的生產(chǎn)。全自動(dòng)操作時(shí)注塑機(jī)在完成一個(gè)工作周期的動(dòng)作后，可自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期。在正常的連續(xù)工作過(guò)程中無(wú)須停機(jī)進(jìn)行控制和調(diào)整。在全自動(dòng)操作中，通常也需要中途臨時(shí)停機(jī)，例如給機(jī)器模具噴射脫模劑等。在正常生產(chǎn)時(shí)，一般選用半自動(dòng)或全自動(dòng)操作。操作開(kāi)始時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要選擇操作方式，并相應(yīng)轉(zhuǎn)換手動(dòng)、半自動(dòng)或全自動(dòng)開(kāi)關(guān)。在注射過(guò)程中，應(yīng)先選擇手動(dòng)操作，確認(rèn)每個(gè)動(dòng)作正常之后，再選擇半自動(dòng)或全自動(dòng)操作。半自動(dòng)及全自動(dòng)的工作程序已由線路本身確定好，操作人員只需在電柜面上更改速度和壓力的大小、時(shí)間的長(zhǎng)短、頂針的次數(shù)等等，不會(huì)因操作者調(diào)錯(cuò)鍵鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。在預(yù)塑動(dòng)作中，根據(jù)預(yù)塑加料前后注座是否后退，即噴嘴是否離開(kāi)模具，注塑機(jī)一般設(shè)有三種選擇。固定加料方式下，預(yù)塑前和預(yù)塑后噴嘴都始終貼進(jìn)模具，注座也不移動(dòng)。前加料方式下，噴嘴頂著模具進(jìn)行預(yù)塑加料，預(yù)塑完畢，注座后退，噴嘴離開(kāi)模具。后加料方式下，注射完成后，注座后退，噴嘴離開(kāi)模具然后預(yù)塑，預(yù)塑完再注座前進(jìn)。選擇不同的預(yù)塑動(dòng)作方式，可以根據(jù)加工成型溫度特點(diǎn)來(lái)避免熔料在背壓較高時(shí)從噴嘴流出，以及避免了熱量的流失和熔料在噴嘴孔內(nèi)的凝固。在注塑機(jī)操作中，預(yù)塑動(dòng)作是一個(gè)重要的步驟。注射結(jié)束后，冷卻計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)預(yù)塑動(dòng)作開(kāi)始。螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料熔融并擠送到螺桿頭前面，由于螺桿前端的止退環(huán)所起的單向閥的作用，熔融塑料積存在機(jī)筒的前端，將螺桿向后迫退。當(dāng)螺桿退到預(yù)定的位置時(shí)，預(yù)塑停止，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)。接下來(lái)是射退動(dòng)作，即螺桿作微量的軸向后退，以克服由于機(jī)筒內(nèi)外壓力的不平衡而引起的"流涎"現(xiàn)象。若不需要射退，則應(yīng)將射退停止開(kāi)關(guān)調(diào)到適當(dāng)位置，讓預(yù)塑停止開(kāi)關(guān)被壓上的同時(shí)，射退停止開(kāi)關(guān)也被壓上。接著注座開(kāi)始后退，若采用固定加料方式，則應(yīng)注意調(diào)整好行程開(kāi)關(guān)的位置。在生產(chǎn)中，多采用固定加料方式以節(jié)省注座進(jìn)退操作時(shí)間，加快生產(chǎn)周期。注塑機(jī)的注射壓力由比例調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。普通中型以上的注塑機(jī)設(shè)置有三種壓力選擇，即高壓、低壓和先高壓后低壓。為了滿足不同塑料要求有不同的注射壓力，可以采用更換不同直徑的螺桿或柱塞的方法。在大型注塑機(jī)中往往具有多段注射壓力和多級(jí)注射速度控制功能，這樣更能保證制品的質(zhì)量和精度。注塑機(jī)的注射速度由比例流量閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，有時(shí)在液壓系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)大流量油泵和一個(gè)小流量泵同時(shí)運(yùn)行供油。頂出形式有機(jī)械頂出和液壓頂出二種，有的還配有氣動(dòng)頂出系統(tǒng)，頂出次數(shù)設(shè)有單次和多次二種。頂出動(dòng)作可以是手動(dòng)，也可以是自動(dòng)。開(kāi)模控制是指在注塑過(guò)程中，將模具分開(kāi)以便取出成品制件的過(guò)程。開(kāi)?？刂剖怯砷_(kāi)模限位開(kāi)關(guān)或電子尺觸發(fā)的。操作者可以通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)模行程開(kāi)關(guān)或電子尺的刻度距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)模的速度和壓力也可以通過(guò)電腦中的數(shù)字量設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)模時(shí)，模板以慢速啟動(dòng)，前進(jìn)一小短距離后，原來(lái)壓住慢速開(kāi)關(guān)的控制桿壓塊脫離(或電子尺到達(dá)設(shè)定距離)，活動(dòng)板轉(zhuǎn)以快速向后推進(jìn)。在后退至靠近開(kāi)模終點(diǎn)時(shí)，控制桿的另一端壓桿又壓上慢速開(kāi)關(guān)(或電子尺到達(dá)設(shè)定距離)，此時(shí)活動(dòng)板又轉(zhuǎn)以慢速且以低壓后退。在低壓開(kāi)模過(guò)程中，如果模具之間沒(méi)有任何障礙，則可以順利分開(kāi)至壓上高壓開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)高壓是為了伸直機(jī)鉸從而完成開(kāi)模動(dòng)作。這段距離極短，一般只有0.3~1.0mm，剛轉(zhuǎn)高壓旋即就觸及開(kāi)模終止限位開(kāi)關(guān)，這時(shí)動(dòng)作停止，開(kāi)模過(guò)程結(jié)束。在熔融塑料注入模腔并完成冷卻后，開(kāi)模動(dòng)作開(kāi)始，制品被取出。開(kāi)模過(guò)程分為三個(gè)階段：第一階段是慢速開(kāi)模，以防止制件在模腔內(nèi)撕裂；第二階段是快速開(kāi)模，以縮短開(kāi)模時(shí)間；第三階段是慢速開(kāi)模，以減少開(kāi)模慣性造成的沖擊和振動(dòng)。一、收縮率熱塑性塑料成型的收縮形式和計(jì)算方法如前所述。影響熱塑性塑料成型收縮的因素包括：1.1塑料品種：由于熱塑性塑料成型過(guò)程中存在結(jié)晶化形成的體積變化、內(nèi)應(yīng)力強(qiáng)、殘余應(yīng)力大、分子取向性強(qiáng)等因素，因此與熱固性塑料相比，其收縮率較大，收縮率范圍寬、方向性明顯。此外，成型后的收縮、退火或調(diào)濕處理后的收縮率一般也比熱固性塑料大。1.2塑件特性：成型時(shí)，熔融料與型腔表面接觸后立即冷卻，形成低密度的固態(tài)外殼。由于塑料的導(dǎo)熱性差，使得塑件內(nèi)層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態(tài)層。因此，壁厚、冷卻慢、高密度層厚的塑件收縮大。此外，有無(wú)嵌件及嵌件布局、數(shù)量都直接影響料流方向、密度分布及收縮阻力大小等，因此塑件的特性對(duì)收縮大小、方向性影響較大。1.3進(jìn)料口形式、尺寸、分布：這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補(bǔ)縮作用及成型時(shí)間。直接進(jìn)料口、進(jìn)料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進(jìn)料口寬及長(zhǎng)度短的則方向性小。距進(jìn)料口近的或與料流方向平行的則收縮大。1.4成型條件：模具溫度高，熔融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對(duì)結(jié)晶料而言，由于結(jié)晶度高，體積變化大，故收縮更大。模溫分布與塑件內(nèi)外冷卻及密度均勻性也有關(guān)，直接影響各部分收縮量大小及方向性。另外，保持壓力及時(shí)間對(duì)收縮也影響較大，壓力大、時(shí)間長(zhǎng)的則收縮小但方向性大。注塑壓力高，熔融料粘度差小，層間剪切應(yīng)力小，脫模后彈性回跳大，故收縮也可適量的減小，料溫高、收縮大，但方向性小。因此，在成型時(shí)調(diào)整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時(shí)間等因素也可適當(dāng)改變塑件收縮情況。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)各種塑料的收縮范圍、塑件壁厚、形狀、進(jìn)料口形式尺寸及分布情況，按經(jīng)驗(yàn)確定塑件各部位的收縮率，再計(jì)算型腔尺寸。對(duì)于高精度塑件及難以掌握收縮率的情況，一般建議采用以下方法設(shè)計(jì)模具：1.對(duì)塑件外徑取較小收縮率，內(nèi)徑取較大收縮率，以留有試模后修正的余地。2.試模確定澆注系統(tǒng)形式、尺寸及成型條件。3.對(duì)需要后處理的塑件進(jìn)行后處理，確定尺寸變化情況（測(cè)量時(shí)必須在脫模后24小時(shí)以后）。4.根據(jù)實(shí)際收縮情況修正模具。5.再試模并可適當(dāng)?shù)馗淖児に嚄l件略微修正收縮值以滿足塑件要求。二、流動(dòng)性熱塑性塑料的流動(dòng)性大小可以從多個(gè)指數(shù)進(jìn)行分析，包括分子量大小、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線流動(dòng)長(zhǎng)度、表現(xiàn)粘度以及流動(dòng)比（流程長(zhǎng)度/塑件壁厚）。分子量小、分子量分布寬、分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差、熔融指數(shù)高、螺流動(dòng)長(zhǎng)度長(zhǎng)、表現(xiàn)粘度小以及流動(dòng)比大的塑料流動(dòng)性較好。因此，在選擇塑料時(shí)，必須檢查其說(shuō)明書(shū)以判斷其流動(dòng)性是否適用于注塑成型。根據(jù)模具設(shè)計(jì)要求，常用塑料的流動(dòng)性可以大致分為三類(lèi)：流動(dòng)性好的有PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯；流動(dòng)性中等的有聚苯乙烯系列樹(shù)脂（如ABS、AS）、PMMA、POM、聚苯醚；流動(dòng)性差的有PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。各種塑料的流動(dòng)性也受到成型因素的影響，主要包括以下幾點(diǎn)：首先是溫度，溫度升高會(huì)增加流動(dòng)性，但不同塑料的情況有所不同。例如，PS（尤其是耐沖擊型和MFR值較高的）、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、PC、CA等塑料的流動(dòng)性隨溫度變化較大。而對(duì)于PE、POM等塑料，溫度變化對(duì)其流動(dòng)性影響較小。因此，在成型時(shí)，應(yīng)該調(diào)節(jié)溫度來(lái)控制流動(dòng)性。其次是壓力，注塑壓力增大會(huì)使熔融料受到剪切作用增大，流動(dòng)性也會(huì)增加，特別是PE、POM等塑料更為敏感。因此，在成型時(shí)，應(yīng)該調(diào)節(jié)注塑壓力來(lái)控制流動(dòng)性。最后是模具結(jié)構(gòu)，包括澆注系統(tǒng)的形式、尺寸、布置、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及熔融料流動(dòng)阻力等因素，都會(huì)直接影響到熔融料在型腔內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)性。因此，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)所用塑料的流動(dòng)性選擇合理的結(jié)構(gòu)。在成型時(shí)，也可以通過(guò)控制料溫、模溫以及注塑壓力、注塑速度等因素來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)填充情況，以滿足成型需要。三、結(jié)晶性熱塑性塑料可以分為結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型（又稱(chēng)無(wú)定形）塑料兩大類(lèi)。結(jié)晶現(xiàn)象是指塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時(shí)，分子由獨(dú)立移動(dòng)、完全處于無(wú)次序狀態(tài)，變成分子停止自由運(yùn)動(dòng)、按略微固定的位置，并有一個(gè)使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。通過(guò)觀察塑料的厚壁塑件的透明性，可以判斷出該塑料是否具有結(jié)晶性。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)晶性料為不透明或半透明（如POM等），無(wú)定形料為透明（如PMMA等）。但也有例外情況，如聚(4)甲基戍烯為結(jié)晶型塑料卻具有高透明性，ABS為無(wú)定形料但并不透明。在模具設(shè)計(jì)和選擇注塑機(jī)時(shí)，需要注意對(duì)結(jié)晶型塑料的要求和注意事項(xiàng)。1.在成型溫度下，需要大量熱量來(lái)使塑料達(dá)到塑化狀態(tài)，因此需要使用塑化能力強(qiáng)的設(shè)備。2.冷卻回化時(shí)會(huì)釋放大量熱量，因此需要充分冷卻。3.由于熔融態(tài)和固態(tài)的比重差異較大，因此成型收縮較大，容易出現(xiàn)縮孔和氣孔。4.冷卻速度越快，結(jié)晶度越低，收縮越小，透明度越高。結(jié)晶度與塑件壁厚有關(guān)，壁厚越大，冷卻速度越慢，結(jié)晶度越高，收縮越大，物性越好。因此，對(duì)于結(jié)晶性塑料，必須控制模具溫度。5.由于各向異性顯著，內(nèi)應(yīng)力較大，脫模后未結(jié)晶化的分子會(huì)繼續(xù)結(jié)晶化，處于能量不平衡狀態(tài)，容易發(fā)生變形和翹曲。6.結(jié)晶化溫度范圍較窄，容易出現(xiàn)未熔料末注入模具或堵塞進(jìn)料口的情況。4.1熱敏性塑料和易水解塑料4.1.1熱敏性塑料是指在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或進(jìn)料口截面過(guò)小、剪切作用大時(shí)，容易發(fā)生變色、降解和分解的塑料。例如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、POM和聚三氟氯乙烯等。這些塑料在分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生單體、氣體和固體等副產(chǎn)物，其中一些分解氣體對(duì)人體、設(shè)備和模具都具有刺激、腐蝕或毒性作用。因此，在模具設(shè)計(jì)、注塑機(jī)選擇和成型時(shí)，應(yīng)選擇螺桿式注塑機(jī)、截面較大的澆注系統(tǒng)、鍍鉻的模具和料筒，避免出現(xiàn)滯料現(xiàn)象，并嚴(yán)格控制成型溫度和添加穩(wěn)定劑，以減弱其熱敏性能。4.1.2易水解性塑料，如PC，即使含有少量水分，在高溫高壓下也容易分解。因此，在使用之前必須進(jìn)行預(yù)熱干燥。5.應(yīng)力開(kāi)裂和熔體破裂5.1有些塑料對(duì)應(yīng)力敏感，在成型過(guò)程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并且質(zhì)地脆弱易裂。塑件在外力或溶劑作用下容易開(kāi)裂。除了在原料中加入添加劑以提高其抗裂性外，還應(yīng)注意原料的干燥和合理的成型條件，以減少內(nèi)應(yīng)力和增加抗裂性。同時(shí)，應(yīng)選擇合理的塑件形狀，避免設(shè)置嵌件等措施來(lái)減少應(yīng)力集中。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)增大脫模斜度，選擇合理的進(jìn)料口和頂出機(jī)構(gòu)，并適當(dāng)調(diào)節(jié)料溫、模溫、注塑壓力和冷卻時(shí)間，以盡量避免塑件過(guò)于冷脆時(shí)脫模。成型后，應(yīng)對(duì)塑件進(jìn)行后處理以提高其抗開(kāi)裂性，并避免與溶劑接觸。5.2當(dāng)一定流動(dòng)速率的聚合物熔體通過(guò)噴嘴孔時(shí)，如果其流速超過(guò)一定值，熔體表面會(huì)產(chǎn)生明顯的橫向裂紋，稱(chēng)為熔體破裂，這會(huì)影響塑件的外觀和物性。因此，在選用流動(dòng)速率高的聚合物時(shí)，應(yīng)增大噴嘴、澆道和進(jìn)料口截面，減少注塑速度，并提高料溫。6.熱性能和冷卻速度6.1不同種類(lèi)的塑料具有不同的熱性能，比如比熱、熱傳導(dǎo)率和熱變形溫度等。對(duì)于需要大量熱量塑化的塑料，應(yīng)該選擇塑化能力較強(qiáng)的注塑機(jī)。高熱變形溫度的塑料可以縮短冷卻時(shí)間并早期脫模，但需要注意防止冷卻變形。熱傳導(dǎo)率低的塑料冷卻速度慢，例如離子聚合物，因此需要充分冷卻和加強(qiáng)模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低、熱傳導(dǎo)率高的塑料。比熱大、熱傳導(dǎo)率低、熱變形溫度低且冷卻速度慢的塑料不利于高速成型，必須選用適當(dāng)?shù)淖⑺軝C(jī)和加強(qiáng)模具冷卻。6.2不同種類(lèi)的塑料根據(jù)其特性和塑件形狀要求保持適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。因此，模具必須按照成型要求設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng)，以保持一定的模溫。當(dāng)料溫使模溫升高時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行冷卻，以防止塑件脫模后變形，縮短成型周期并降低結(jié)晶度。當(dāng)塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時(shí)，模具應(yīng)該設(shè)有加熱系統(tǒng)，以控制冷卻速度，保證流動(dòng)性，改善填充條件或用于控制塑件使其緩慢冷卻，防止厚壁塑件內(nèi)外冷卻不勻及提高結(jié)晶度等。對(duì)于流動(dòng)性好、成型面積大、料溫不勻的塑料，有時(shí)需要交替使用加熱或