第六章 塑料与橡胶注射成型1

成型制品质量可由几克到几十千克。
能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或 非金属嵌件的模塑品。
注射成型产品示例
►分类：柱塞式注射机和螺杆式注射机。 ►组成：注射系统、锁模系统和模具系统；
柱 塞 式 注 射 机
♣柱塞式注射机特点
结构简单、但压力损失大、塑化不均匀， 不适合热敏性塑料。
♣实际应用 目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机， 60g以下的小型制件多用柱塞式。
5.合模力 注射机合模装臵对模具所能施加的最大夹紧 力。
作 用 ： 克 服 注射时模具型 腔所受到的胀 模力。
6.合模装臵的基本尺寸 ①模板尺寸；②拉杆间距；③模板最大开距；
④动模板行程；⑤模具厚度。
二、塑料注射工艺过程 1.基本工艺流程
注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型 机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞 或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过 机简前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低 的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后， 开启模具即得制品。
注塑成型各种缺陷的现象及解决方法
1. 龟裂
龟裂是塑料制品较常见 的一种缺陷，产生的主 要原因是由于应力变形 所致
主要由残余应力、外部 应力和外部环境所产生 的应力变形。
龟裂形状
1. 龟裂 （－）残余应力引起的龟裂
残余应力主要由于以下情况造成的：
充填过剩、脱模推出、金属镶嵌件 解决方法 ： （1）如果主要产生在直浇口附近，可考虑改用 多点分布点浇口、侧浇口、柄形浇口方式；
八、银线
银线主要是由于材料的吸湿性引起的。 料筒内材料滞流时间过长也会产生银线
一般应在比树脂热变形温度低10～15度的条 件下烘干
在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期 （成型量）及干燥时间选用合理的容量，还 应在注射开始前数小时先行开机烘料。
气穴
银纹
九、喷流纹
喷流纹是从浇口沿着流动方向，弯曲如蛇行一 样的痕迹。 它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导 致。 解决方法： 扩大浇口横截面或调低注射速度 提高模具温度。
顶出痕
十一、气泡
1）真空气泡：在制品壁厚较大时，其外表面冷却 速度比中心部的快，随着冷却的进行，中心部的 树脂边收缩边向表面扩张，使中心部产生充填不 足。 解决方法： a）根据壁厚，确定合理的浇口、浇道尺寸 b）至浇口封合为止，留有一定的补充注射料 C）注射时间应较浇口封合时间略长 d）降低注射速度，提高注射压力 e）采用熔融粘度等级高的材料。
螺 杆 式 注 射 机
►成型方法可分为 (1)排气式注射成型 (2)流动注射成型 (3)共注射成型 (4)无流道注射成型 (5)反应注射成型 (6)热固性塑料的注射成型
►根据排列方式不同分类：卧式、立式和角式。
一、塑料注射成型的主要技术参数
1.注射量(16-40000cm3) 机器在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞 作一次最大注射行程时，注射装臵所能达到的 最大注射量(即额定注射量)。
3.注射速度、注射速率和注射时间
①注射速度：指注射时螺杆或柱塞移动速度； ②注射速率：指单位时间内熔料从喷嘴射出的理 论容量；
③注射时间：指螺杆或柱塞作一次注射量所需的 时间。
4.塑化能力
注射机塑化装臵在1h内所能塑化物料的kg 数(以PS为准) 。
①测试方法：JB/T7267-94(P172)； ②要求：规定的时间内能提供足够量的塑化均匀 的物料，它是衡量注射机性能优劣的另一重要参 数。
七、烧伤
机械、模具、成型条件等原因引起。
解决办法：
1）机械原因:料筒过热，树脂高温分解、烧伤后 注射到制品中，或者由于树脂的滞流，分解变色 后带入制品，在制品中带有黑褐色的烧伤痕。清 理喷嘴、螺杆及料筒。 2）模具的原因:排气不良所致。一般发生在固定 的地方。注意采取加排气槽反排气杆等措施。 3）成型条件方面:背压过高、螺杆转速过高，料 筒部分过热。
第六章 塑料与橡胶注射成型
学习目的与要求： 掌握热塑性注射成型工艺过程和基本工艺参数；
了解塑料注射成型工艺原理；
了解塑料注射成型设备的主要技术参数。
第一节 塑料注射成型原理
注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先 在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆 推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。 注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。 注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。 注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)。
解决方法也与上述方法基本相同。
特别是对流动性较差的树脂（如聚甲醛、 PMMA树脂、聚碳酸酯及PP树脂等）需要适当 增大浇口和适当的注射时间。
四、缩坑
缩坑的原因也与充填不足相同；
原则上可通过过剩充填加以解决，但却会有产 生应力的危险；
应在设计上注意壁厚均匀； 应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。
①表示法一(质量法—克数)：以PS为标准，用 注射出熔料的质量表示。 ②表示法二(容积法)：用注射出熔料的体积 (cm3)表示。
2.注射压力(70-250Mp) 注射时，螺杆或柱塞端面作用于熔料单位 面积上的力，其单位为MPa。 ①最高注射压力(额定)：注射机能达到的最大压 力。 ②实际注射压力：工艺选取压力值。 ③注射压力选取方法：塑料性能，塑化方式， 塑化温度，模具温度，流动阻力，制品形状及 精度。
六、熔接痕
是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷 却、在结合处未能完全融合而产生的。
主要影响外观， 对涂装、电镀产 生影响，严重时， 对制品强度产生 影响。

解决方法： l）调整成型条件，提高流动性； 2）增设排气槽； 3）减少脱模剂的使用； 4）设臵工艺溢料； 5）若仅影响外观，改变熔接痕的位臵、或熔 接痕的部位处理为暗光泽。
注射压力的规律 柱塞式注射机的注射压力应比螺杆式注射机大； 对成型形状复杂、长流程的薄壁制品宜用高的 注射压力，而对于大尺寸厚壁制品，注射压力 可相应下降； 对于熔体黏度大、玻璃化温度高的塑料宜用较 高的注射压力； 注射过程中，注射压力与塑料温度是相互联系 的，熔体温度高时可降低注射压力，熔体温度 低所需注射压力大；
型腔充满后，注射压力就体现在保压压力上， 保压压力高，模腔内将流入更多的塑料，并使 模腔内的料流更好地熔合，得到的制品密度高、 收缩量小、力学性能也较好。
保压压力过高时，会出现较大的残余应力， 使强度下降，易造成脱模困难或溢料。
(3)时间(成型周期) 完成一次注射过程所需要的时间。 A.注射加压时间：注射时间、保压时间(注射完 毕至浇口凝封前)； B.冷却时间：预塑化时间、浇口凝封后至开模前 的冷却时间； C.辅助时间：开模、制品脱模、涂脱模剂、安放 嵌件、闭模时间等。
④保压。指注射结束到柱塞或螺杆后移的时间。 它是保证获得完整制品所必需的程序。 ⑤冷却。为使制品有一定的强度，制品在模腔 内必须要冷却一定时间。冷却时间为保压开始 至卸压开模卸件为止。 ⑥启模卸件。开启模具，取出制品。 其中加热塑化、加压注射、冷却定型是注 射成形过程中三个最基本的工序。
(3)成形后的修饰与处理 制品注射成形后，需要切除浇道和修饰制品， 以改善制品的外观。另外还要经热处理，消除内 应力，以防止变形和开裂。
三、影响注塑工艺参数设计的因素
1.原材料的影响 材料的干燥、色母料和不同材料牌号之间的 差异。
2.模具的影响 模具设计的影响、模具的制造精度、模具的 使用寿命、模具钢的种类和模具的排气。
3.设备的影响 注塑设备的稳定性、注塑设备的注射量选择、 注塑设备系统的老化、注塑螺杆的种类对注塑工 艺参数的影响。 4.产品结构设计的影响 产品结构复杂性的影响；产品壁厚的影响。 5.环境的影响
B.对塑化量的影响：背压高，塑化量降低。 C.背压高，物料压力大，当压力大于喷嘴封闭料 流的压力，会有流涎现象。 D.背压高，螺杆扭矩高，对塑化电机的负荷大。
②注射压力
作用是克服塑料从料筒流向模腔的一切流 动阻力，给予熔体一定的充模速率以及对熔体 进行压实。 取决于注射成型的类型、模具结构、塑料 种类和注射工艺等。
2.注射成型工艺参数的选择 注射成型最重要的工艺条件是：影响塑化、 流动和冷却的温度、压力、相应的各个作用时 间。 (1)温度 注射成型过程需要控制的温度有料筒温度、 喷嘴温度和模具温度。
①料筒温度 要保证塑料得到良好的塑化； 能实现快速流动注射； 不出现降解或分解现象； 选择较低的注射压力时，适当提高料筒温度； 料筒温度偏低，需要较高的注射压力。
零件存在不同壁厚时极易出现缩痕
五、溢边
对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。 而在成型条件上，则可在降低流动性方面着手
溢边

解决方法：
1）降低注射压力； 2）降低树脂温度； 3）选用高粘度等级材料； 4）降低模具温度； 5）研磨溢边发生的模具面； 6）采用较硬的模具钢材； 7）提高锁模力； 8）调整准确模具的结合面； 9）增加模具支撑柱； 10）确定不同排气槽的尺寸。
改善措施：
1）加长注射时间
2）提高注射速度 3）提高模具温度
4）提高树脂温度
5）提高注射压力

6）扩大浇口尺寸 7）浇口设臵在制品壁厚最大处 8）设臵排气槽、或排气杆 9）在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的缓冲 距离 10）选用低粘度等级的材料 11）加入润滑剂。
三、皱褶及麻面
产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相 同，只是程度不同。
十、翘曲、变形
注射制品的翘曲、变形主要应从模具设计方面着手 解决，而成型条件的调整效果则是很有限的。 解决方法 ： 1）由残余应力造成变形，可降低注射压力、提高模 具、模具温度均匀、提高树脂温度、采用退火方法以 消除应力； 2）脱模不良引起应力变形，可增加推杆数量或面积、 设臵脱模斜度加以解决； 3）由于冷却不均匀或冷却时间不足，可调整冷却方 法及延长冷却时间等； 4）对于成型收缩所引起的变形，就必须修正模具的 设计了。应注意使制品壁厚一致。

（2）在保证树脂不分解、不劣化的前提下， 适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流 动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。
（3）模温较低易产生应力，应提高温度。但当注射 速度较高，即使模温低，也可减低应力的产生。 （4）注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当 缩短或进行保压切换效果较好。 （5）非结晶性树脂较结晶性树脂容易产生残余应力。 脱模时，由于脱模斜度小、模具型胶、凸模粗糙，使 推出力过大，在杆周围产生白化、破裂现象。 在嵌入金属件时，容易产生应力，容易在经过一段时 间后才产生龟裂，危害极大，成型前对金属嵌件进行 预热，具有较好的效果。
1. 龟裂

（二）外部应力引起的龟裂
这里的外部应力，主要是因设计不合理而造 成应力集中，特别是在尖角处更需注意
（三）外部环境引起 的龟裂
化学药品、吸潮引起 的水降解，以及再生 料的过多使用都会使 物性劣化，产生龟裂
物性劣化
二、充填不足
主要原因： 树脂容量不足；型腔内加压不足； 树脂流动性不足；排气效果不好。
(2)压力 包括：塑化压力和注射压力。 ①塑化压力(背压) 采用螺杆式注射成型机时，螺杆顶部熔料 在螺杆旋转后退时所受到的压力称为塑化压力 (背压)。
在保证质量优良的前提下越低越好，一般 <2MPa，并在操作过程中很少调节背压。
A.影响塑化质量：塑化压力高，有利于提高塑化， 但对热敏性聚合物不利。
②喷嘴温度 A.喷嘴作用：保持较高注射压力和速度，使物料 进一步塑化； B.喷嘴温度：通常低于料筒最高温度。
③模具温度 决定于塑料是否结晶、制品的尺寸、结构、 性wk.baidu.com要求、其他工艺条件。
A.无定形塑料：模温主要影响熔体的黏度，也就是 充模速率。 B.结晶性塑料：模具温度直接影响制品的结晶度和 结晶结构。
这种成型方法是一种间歇式的操作过程。
(1)成形前的准备 ①材料准备 对成形树脂进行必要的质量检验、干燥。 ②辅助操作准备
调试模具、清洗料筒、预热、安放嵌件及涂 脱模剂。
(2)注射成形过程
①加料。每次加料量应尽可能保证稳定不变。 ②塑化。使塑料达到成形的熔融状态，一要达 到规定温度；二要使熔融体温度均匀；三是使 热分解产物的量尽量少。 ③注射。指注射机用柱塞或螺杆对熔融塑料施 加推压力，使之从料筒进入模腔的工序。它是 通过控制注射压力、注射时间和注射速度来实 现充模以获得制品的。