知识点七 注射成型

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知识点七 注射成型
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料)
知识点七 注射成型
主要内容:
1 概述 2 塑料注射成型设备 3 热塑性塑料注射模塑工艺过程 4 热固性塑料的注射成型及传递模塑 5 反应注射成型 6 其它注射成型 7 注射制品主要缺陷及解决措施
1 概述
(1)注射模塑 将粉状或粒状塑料从注射机料斗加入料筒中加热
根据其结构,大致可分为如下几种形式:
●直通式:
特点:颈短呈管状,不用单独加热;压力损失小;不易分解、 滞料;补料易;剪切作用小,易流涎,射程近。
适用性:粘度高、热敏性塑料,厚壁制品。
● 延伸式:
特点:颈长,需单独加热;压力损失较小;射程 较远;补缩作用较大;有流涎现象。
适用性:η大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM 等。
柱塞式注塑机结构示意
1-机座 2-电动机及油泵 3-注射油缸 4-加料调节装置 5-注射料筒柱塞 6-加料筒柱塞 7-料斗 8-料筒 9-分流梭 10-定模板 11-模具 12-动模板 13-锁模机构 14-锁模(副)油缸 15-喷嘴 16-加热器 17-油缸
● 移动螺杆式注射机
主要构造:注射系统、锁模系统、模具。 特点:
✓其它工艺性能:
吸湿性、细度和均匀度等。
伸直时有自锁作用。 缺点:易机械磨损,调模麻烦。 适用性:多用于中、小型注射机。
曲臂锁模机构闭模(a)和开模(b)工作原理示意图
2.3 注塑模具
(1)模样:人的长相或装束打扮。
(2)模范:1.制造器物的模型。 汉 王充 《论衡·物势》:“今夫陶冶者初埏埴
作器,必模範爲形,故作之也。” 宋 沈括 《梦溪笔谈·异事》:“褭蹏作團餅,四 邊無模範跡,似於平物上滴成。”《金史·食货志三》:“不若弛限錢之禁,許民自採 銅鐵錢,而官製模範,薄惡不如法者,令民不得用。”2.引申为规则,法度。 宋 王 谠 《唐语林·栖逸》:“ 方 ( 方干 )詩在模範中爾,奇意精識者亦然之。” 清 平步青 《霞外攟屑·掌故·顾吴羹通副》:“翰林以記載文誥爲職,苟少知文之模範, 行己無大過失。”3.榜样,表率。 汉 扬雄 《法言·学行》:“師者,人之模範也。”
✓原料性能的了解
●热性能:
①热扩散系数:α=k/Cp·ρ(10-4,cm2/秒)
衡量原料热传导难易的重要参数。 式中:k为导热系数,Cp为恒压热容,ρ 为密度。 ② Tg,Tf,Tm,Td:决定了成型温度范围,一 般为Tf(Tm)~ Td。在保证物料具有良好的加 工流动性的同时使 物料不发生分解。
✓流变性能:
一般深度为0.03~0.2mm, 宽为6mm左右的浅槽。 防止气体卷入熔体中,而使制品产生气泡,甚至充
模不满。
⑦结构零件:导向、脱模、抽芯以及分型的各个零件。
⑧加热和冷却装置:应该根据塑料的热性能(结晶性能), 制品的形状结构来考虑冷却通道和冷却介质的选择。
典型注射模具结构图
1-定位环 2-主流道衬套 3-定模底板 4-定模板 5-动模板 6-动模垫板
பைடு நூலகம்
根据排列方式不同分类:卧式、立式、角式
✓ 注射机的基本结构
● 注射系统:
主要作用:塑料的输送、混合、压实、熔融、塑化、注射和 保压等。
主要部件:料斗、料筒、螺杆、柱塞、分流梭、喷嘴等。
Ⅰ.料斗:一般呈锥形,有的还要带加热除湿和自动加料 装置(包括向螺杆喂料和向料斗喂料装置)
Ⅱ.料筒:为塑料加热加压的容器,其耐压、耐热、抗腐 蚀、传热性好,其容积不能过大和过小,一般料筒有多个加热 段
表观粘度η降低,有利于传热和注射 。
分流梭的结构示意
Ⅴ. 螺杆 其作用是对塑料进行输送、压实、塑化和施压。
其工作过程是:首先将从料斗过来的物料卷入料筒,通过 螺杆的转动将其向前推送、压实、排气、和塑化,这样熔 体就被不断的被推送到螺杆顶端和喷嘴之间,而螺杆本身 受熔体的压力和液压的作用而后退,当熔体达到一定的注 射量时,螺杆停止转动,注射开始时,螺杆传递液压或机 械压力使熔体充模。虽然注射机和单螺杆挤出机的基本结 构类似,单其有如下特点:
重量法: 以PS为标准,以注射的重量表示(g)。 容量法: 以PS为标准,以注射的容量表示(cm3)。
✓ 规格
30 、 60 、 125 、 250 、 500 、 1000 、 2000 、 3000 、 4000 、 8000、……32000(cm3)等。
✓ 规格型号的表示
XS-ZY-x(500): 表示公称注射量为500(x) cm3的螺杆式(y) 塑料(s)注射(z)成型(x)机。
(3)注射成型的特点 所占比例大:注射成型是一种重要的聚合物成型
方法,30%左右的塑料制品采用此方法来生产 适用范围广:几乎所有的塑料以及形状复杂的制
品都可以采用此方法来成型加工 操作简单方便、生产效率高:成型周期从几秒到
几分钟不等,一旦参数设定,可连续地自动化地生产 相同规格的制品 (4)塑料成型加工工业发展趋势
③冷料穴:主流道末端的空穴。其作用是捕集喷嘴 端部相邻两次注射间的冷料(防止分流道、浇口阻塞)。
④浇口:连接主流道(分流道)与型腔的通道。
其作用有:Ⅰ.控制料流速度。 Ⅱ.防止倒流。(截面小,冷凝快,早凝) Ⅲ.提高料温,提高流动性。 Ⅳ.便于制品脱离。
⑤型腔:构成制品几何形状的部分。
Ⅰ.凹模(阴模):构成制品外形的部分。 Ⅱ.凸模(阳模):构成制品内部形状的部分。 Ⅱ.分型面:分开模具,取出制品的平面。 ⑥排气口:常设在分型面上或模腔端部。
塑料模具:利用本身特定形状,使塑料成型为具有一定 形状和尺寸的制品的工具。
塑料模具的主要结构: ①主流道:连接喷嘴至分流道或浇口的通道。 Ⅰ.作用:引导熔体进入分流道或浇口。 Ⅱ.特点:多为圆锥形,直径向内扩大,呈2~6°,
便于除去赘物,为减少回收料,应尽量短。
②分流道:多腔模中连接主流道与浇口的通道,在 设计时要求对称分布,等距,均称。
主要作用是防止出现熔融塑料积存、回流现象。 一般η大的塑 料,用锥行尖头;η小的塑料,必须装止逆环以防回流。
Ⅵ. 喷嘴:
是连接模具和料筒的过渡部分,熔体在螺杆或柱塞压 力的推动下通过喷嘴注入模具,其作用有三:
a. 引导熔体从料筒进入模具。 b. 使物料进一步混合、塑化。
(孔径小,剪切速率大) c.调节料流速度。
①其在转动时有轴向位移,因此其有效长度是变化的 ② 注射螺杆的长径比和压缩比比较小,因为它不需要 提供稳定的压力,塑化中所需要的压力是通过调整背压来 实现的 ③ 为提高生产率,注射机螺杆的螺槽深度比较深 ④ 由于轴向位移,加料段的长度比较长 ⑤ 螺杆头部也需要根据物料的不同进行设计不同
形状(见下页)
(1)大型化、精密化、自动化、微型化; (2)研究开发新的注射成型技术; (3)设计新型注塑制品,扩大应用领域。
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料)
2 塑料注射成型设备
注射成型机的规格型号 注射成型机的分类 注射成型机的基本结构
2.1 注射成型机规格和型号
✓ 公称注射量
在对空注射情况下,注射螺杆(柱塞)作一次最大注射行程 时,所能达到的最大注射量。
Ⅰ.螺杆塑化、注射合二为一,结构简化,制造方 便,应用广泛。
Ⅱ.混合均匀,传热、塑化良好,模塑质量高。 适用性:流动性差、热敏性塑料;大、中、小型制 品均可。(流动性好、热稳定性塑料)
根据外形还可以分为立式、卧式和角式的。
卧式螺杆注塑机结构示意
1-机座 2-电动机及油泵 3-注射油缸 4-齿轮箱 5-齿轮传动电动机6-料斗 7-螺杆 8加热器 9-料筒 10-喷嘴 11-定模板 12-模具 13-动模板14-锁模机构 15-锁模(副)油缸 16-螺杆传动齿轮 17-螺杆花键槽 18-油箱
●剪切速率、温度和压力等对熔体粘度的影响规律。
A.聚碳酸酯等,粘度对温度敏感。 B.聚乙烯等,粘度对剪切速率敏感。 ●熔体流动速率(流动指数 MI) : 有些聚合物的MI较高,如PE、PP,MI一般应为 2-9克/10分钟。
✓压缩率:
PA66 在100MPa时,4% ; PS 在100MPa时, 7%; PP 在100MPa时, 8.5%。 压缩率越大,制品收缩率越大,为防止凹陷和缩 孔,相应要提高注射+保压压力。
Ⅲ.柱塞:表面硬度高,坚实光滑金属杆。其作用是将油 压传递给熔体,注射入模腔,保压。
Ⅳ.分流梭:装在料筒前端形状如鱼雷体的金属部件(见 下图) 。
作用: A. 使物料分流,料层变薄。 B. 缩短传热导程,提高热传导和塑化质量。 C. 减少了料筒壁处物料的分解。 D. 因流道横截面↓,剪切速率↑,摩擦热↑,使
7-模座 8-顶出板 9-顶出底板 10-回程杆 11-顶出杆 12-导向柱 13-凸模
14-凹模 15-冷却水通道
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料)
3 热塑性塑料注射模塑工艺过程
准备阶段 注射成型工艺过程 后处理过程 工艺条件分析 几种常用塑料的注射特点
3.1 成型前的准备
● 机械式, 优点:结构简单,制造
容易,维修方便; 缺点:启动频繁,负荷
大,噪音大,易磨损,行程短; 适用性:小型机械;
● 液压式:
其特点是模板行程大,运行平稳、可靠、易紧急刹车、 易安装、易调模。
● 液压-机械组合式: 其是通过液压操纵连杆或曲轴撑杆来达到起闭和锁合模
具的目的。 优点:有自身增力作用(联杆式曲肘) 。
✓ 注射机的分类
● 柱塞式注射机 主要构造:注射系统(柱塞、料筒、分流梭等)、锁模装
置等。(电气控制、油路控制等) 特征:Ⅰ.结构简单,制造方便。 Ⅱ.混合、塑化效果不良。(搅拌、剪切作用小)。 Ⅲ.传热不良。 适用性:Ⅰ.适用于小型注射机。(60克以下) Ⅱ.对热敏性塑料,大、中型注射机不适用。 原因:存料量多,一般为注射量的4~8倍,停留时间长。
熔融塑化,在螺杆的旋转挤压作用下,物料被压缩并 向前移动,通过料筒前端的喷嘴以一定的速度注射 入温度较低的闭合模具内,经一定时间冷却定型后开 启模具即得制品。 (2)注射成型在塑料成型加工工业中的地位
(1)注射制品应用广泛; (2)注射制品约占塑料制品总产量的30%,注射 机产量约占成型设备总产量的50% ;
(3)模具:生产上使用的各种模型;
(4)模子:制物的型器。《西游记》第七一回:“他的鈴兒怎麽與我的鈴兒就一
般無二!縱然是一個模子鑄的,好道打磨不到,也有多個瘢兒,少個蒂兒,却怎麽這 等一毫不差?”《红楼梦》第三五回:“原來是個小匣子,裏面裝着四副銀模子。” 巴金 《利娜》上篇:“最讨厌的是那种机械的训练:一举一动,说话走路,都象是从 同一副模子里铸出来的。”
模具的历史:早期的石质的模具所谓石范。在青铜器时代,
古人制作青铜器,不是拿一个铜块烧红敲打,而是将几种金 属按照一定比例,先烧熔化混和,再把熔化的液体倒入固定 的模具(石范)内,冷却后再把模具打开,一件青铜器基本 做好了。
现代模具的起源:1943年,位于葡马立尼亚.格兰特市
(Marinha Grande)一家小型玻璃模具厂股东阿尼巴尔 (AníbalH.Abrantes)萌发了生产注塑模具的构想。由于未能获 得其他股东的支持,阿尼巴尔不得不出售自己拥有的公司股份 以筹集资金,并开始专注于注塑模具的研发和制造。2年后,他 成功地制造了第一只注塑模具。此后,在马立尼亚.格兰特市和 奥利维拉.德.阿泽麦伊斯市(oliveiradeAzeméis)(葡萄牙另一传 统玻璃工业区)逐步出现其它注塑模具企业。随着国外先进技 术的引进,葡国的模具工艺水平不断提高,并于1955年首次实 现模具出口,产品销往英国。至1980年,葡模具产品已远销50 多个国家,当时仅马立尼亚.格兰特市就有54家模具企业,从业 人数达2000人。
● 自锁式: 自锁作用:依靠弹簧的弹力作用压合喷嘴体
内的阀芯,以实现流涎和回缩。 特点:自锁效果好,防止“流涎”;但结构复
杂,压力损失大,射程近,补缩作用小,其形式有弹 簧式和针阀式两种。
适用性:聚酰胺、PET等低粘度塑料。
● 杠杆针阀式:
2.2 锁模系统:
在注射机上实现锁合模具、起闭模具和顶出制品的机构 总称为锁模系统,作用:锁合模具,开、闭模具,顶出制品。 由于在注射过程中有很大的压力损失,所以模腔压力约为注 射压力P的(0.4~0.7)倍
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