注塑成型,1,2,注塑成型工藝,加熱,注射,冷卻,偶然看來，注塑工藝很簡單：,塑料放在料斗里,在料筒里加熱,擠到模具里,需求也很簡單：,根據(jù)零件的特性選擇材料,通過注塑機(jī)和模具加工,冷卻后脫模得到需要的產(chǎn)品,對于大多數(shù)工藝，由于塑料材料的特性和工藝本身的復(fù)雜性，注塑成型是絕對復(fù)雜的。,3,只有從零件設(shè)計到最終零件的質(zhì)量保證，全面理解整個注塑成型工藝，成功的注塑成型計劃才能實(shí)現(xiàn),4,有一種任何人都能用的注塑成型技術(shù)嗎？,注塑成型工藝簡化成4個塑料變量,塑料溫度,塑料流動速度,塑料冷卻速度和時間,模具內(nèi)的塑料壓力,關(guān)鍵點(diǎn)！,5,課程內(nèi)容,注塑機(jī),模具,塑料,注塑工藝,注塑工藝曲線,注塑成型經(jīng)濟(jì)學(xué),注塑問題解決,第一部分注塑機(jī),6,注塑機(jī)的種類,7,按料筒和開模角度分類,角式注塑機(jī),立式注塑機(jī),臥式注塑機(jī),按注塑單元的不同分類,8,柱塞式注塑機(jī),螺桿式注塑機(jī),按鎖模單元的不同分類,9,曲肘式注塑機(jī),液壓式注塑機(jī),注塑機(jī)的成型系統(tǒng),10,注射單元,鎖模單元,模具,有三個主要的成型部件,它們共用：,一個液壓系統(tǒng)或伺服驅(qū)動系統(tǒng),一個控制系統(tǒng),每個成型部件的作用是什么？,注射單元,11,準(zhǔn)備塑料（加熱/混合）,使塑料流動（注射）,壓縮和減壓塑料（補(bǔ)縮/保壓/減壓）,注射單元的主要任務(wù)：,注射單元的主要部件是什么？,反應(yīng)注塑機(jī)優(yōu)劣的重要部分,溫度（進(jìn)料口、料筒、射嘴）,12,螺桿轉(zhuǎn)速,背壓,注射單元實(shí)現(xiàn)任務(wù)的重要控制參數(shù)：,準(zhǔn)備塑料,塑料流動（第一段）,壓縮（第二段）,螺桿回料位置（塑化和松退位置）,注射壓力,位置（螺桿速度改變）,填充速度,填充時間,保壓壓力,保壓速度,保壓時間,料筒是一個長、厚的鋼管。,13,料筒上安裝有加熱圈、熱電偶。,料筒的容量是以PS料的盎司數(shù)來表達(dá)的,料筒、加熱圈、熱電偶,控制器根據(jù)熱電偶，測量并通過加熱圈調(diào)節(jié)料筒的溫度。,控制器只感測熱電偶的溫度，這并不代表塑料的溫度。塑料溫度才是注塑工藝的主要變量。,注塑機(jī)的最大注射量也是以PS料的注射量來表示的。通常對于注射量應(yīng)選擇注塑機(jī)最大限度的20%-80%。這也是選擇注塑機(jī)的重要指標(biāo)之一。,關(guān)鍵點(diǎn)！,關(guān)鍵點(diǎn)！,14,螺桿通常分三段：,螺桿,計量段,喂料段傳送塑料,壓縮段,喂料段,長度,直徑,螺紋深度,壓縮段熔化塑料,計量段混合塑料,各段的螺紋槽深度不同：喂料段的螺紋槽深度比計量段深，它們的比值叫壓縮比。例如，3：1壓縮比的螺桿，喂料段的螺紋槽深度是計量段的三倍。,螺桿的有效長度跟直徑的比值叫長徑比（L/D）,L/D大，塑料從進(jìn)料口到射嘴需要較長的距離；,經(jīng)過這段距離的時間叫塑料的滯留時間；,螺桿的外形結(jié)構(gòu)表示為螺桿三段的螺紋圈數(shù)：12-6-6（20/1L/D）螺桿=長徑比20：1螺紋圈數(shù)喂料段：12圈；壓縮段：6圈；計量段：6圈。,15,壓縮比的選擇：,螺桿的壓縮比和長徑比,低-1.52.5:1(剪切敏感塑料,如PVC),長徑比（L/D）的選擇:,L/D小,塑料的熔化效果差；塑料的滯留時間短；,L/D大,傳遞扭矩大,能量消耗增加；塑料的滯留時間長；,中-2.53.0:1(一般用途塑料,如PS),高-3.05.0:1(結(jié)晶型塑料,如PA),壓縮比大,剪切作用強(qiáng),塑化能力弱;,結(jié)晶型塑料需要長的喂料段,無定型塑料需要長的壓縮段。,對于滯留時間，應(yīng)該如何？我們?nèi)绾沃溃?16,螺桿的運(yùn)動方式：,螺桿的作用,塑化后退-料筒前段的塑料壓力起作用；,螺桿的特殊結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式能達(dá)到以下目的:,輸送塑料到料筒前段；,產(chǎn)生摩擦和剪切熱量，快速熔化塑料；,注射前進(jìn)-液壓缸內(nèi)的油壓起作用;,混合塑料，提供均勻的熔體溫度和顏色分布；,塑化轉(zhuǎn)動-馬達(dá)（液壓或電動）起作用；,完成注射和保壓過程。,關(guān)鍵點(diǎn)！,關(guān)鍵點(diǎn)！,17,止逆環(huán)的目的是確保注射期間塑料只能沿一個方向流動,防止塑料出現(xiàn)回流現(xiàn)象。,止逆環(huán),環(huán)形,爪形,銷釘形,分流形,在加工一些熱敏性塑料，如PVC，或者熱固性塑料時，為了減小剪切作用和滯留時間，通常不用止逆環(huán)。,18,射嘴是連接料筒和模具的裝置。,射嘴,射嘴孔的直徑和球頭半徑要小于水口套孔的直徑和球頭半徑。為什么？,水口套,射嘴,射嘴需要安裝獨(dú)立的加熱圈，熱電偶和控制器。,射嘴的加熱是維持料筒內(nèi)的塑料溫度。,關(guān)鍵點(diǎn)！,19,射嘴的球頭半徑大于水口套的球頭半徑,射嘴孔的直徑大于水口套的直徑,以上兩種情況主流道水口無法正常脫出來！,20,料斗的作用是儲備塑料顆粒。,料斗,正確的進(jìn)料口溫度應(yīng)該是在防止塑料熔化和水份冷凝溫度之間！,料斗,塑料在重力作用下，從料斗經(jīng)過進(jìn)料口進(jìn)入料筒。,進(jìn)料口處應(yīng)設(shè)置冷卻套，防止該處塑料熔化。,關(guān)鍵點(diǎn)！,鎖模單元,21,安裝并固定模具,開關(guān)模具，提供鎖模力,頂出產(chǎn)品,鎖模單元的主要任務(wù)：,提供側(cè)抽芯、機(jī)械手接口等,頂出機(jī)構(gòu)一般跟注塑機(jī)的移動板連接。,22,液壓頂出機(jī)構(gòu)是由液壓缸通過頂桿接觸模具的頂針板,并頂出塑料產(chǎn)品。,多數(shù)注塑機(jī)上裝有頂出機(jī)構(gòu),用來頂出產(chǎn)品：,頂出壓力,頂出機(jī)構(gòu),頂出要控制的參數(shù)：,頂出速度,頂出行程,頂出次數(shù),為什么模具的頂出裝置通常在動模一邊？,23,曲肘鎖模-尾座板可以移動,鎖模機(jī)構(gòu),液壓鎖模-尾座板不可以移動,固定板,移動板,尾座板,格林柱,通常有兩種機(jī)構(gòu)來完成鎖模和提供鎖模力：,24,當(dāng)塑料被注射到模具內(nèi)，會產(chǎn)生很大的壓力使模具脹開。為確保正常的注塑過程能夠完成，注塑機(jī)必須提供足夠的鎖模力。,25,液壓缸使曲肘伸縮并導(dǎo)致移動板前后運(yùn)動；,曲肘伸直并鎖死，格林柱被拉伸產(chǎn)生鎖模力；,曲肘鎖模機(jī)構(gòu)：,由于曲肘伸直長度不變，通過調(diào)整尾座板的位置來適應(yīng)不同的模具厚度；,鎖模力作用在移動板和固定板的四周；,鎖模力隨模具溫度的變化而變化。,液壓缸產(chǎn)生鎖模力；,鎖模力作用在移動板的中心；,液壓鎖模機(jī)構(gòu)：,鎖模力不隨模溫而變化；,最小模具厚度受到液壓缸活塞桿行程的限制。,尾座板固定不可移動；,26,y,x,2/3y,2/3x,通常固定板一側(cè)的中心位置是模具發(fā)生變形的最大位置，為防止固定板和模具過度變形，一般要求模具的長寬尺寸必須超過格林柱空間尺寸的2/3以上。,如果鎖模力設(shè)置太高，會導(dǎo)致：1）模具損傷；2）影響排氣；3）固定板過度變形。,關(guān)鍵點(diǎn)！,關(guān)鍵點(diǎn)！,分段合模/開模,27,只要產(chǎn)品夠空間取出，開模距離盡可能??；,合模步驟：高速合模低速合模低壓保護(hù)高壓鎖模,開模/合模速度應(yīng)合理，最小化機(jī)器的劇烈抖動。,目的：最小化開模、頂出、合模和鎖模的時間。,防止前后模重要部件因速度慣性相撞,防止水口或異物進(jìn)入模具而損傷模具,開模步驟：低速開模高速開模低速開模,防止開模損傷產(chǎn)品,防止速度慣性造成開模位置誤差,關(guān)鍵點(diǎn)！,注塑機(jī)的液壓基礎(chǔ),28,注塑單元,塑料流動,液壓注塑機(jī)的動作和力是由液壓提供的：,壓縮塑料,射嘴和水口套壓緊,螺桿轉(zhuǎn)動,螺桿背壓設(shè)置,螺桿松退,鎖模單元,開模,合模,鎖模,產(chǎn)品頂出,29,油箱裝油,比例閥：控制流量，改變速度,壓力閥：調(diào)節(jié)壓力,換向閥：改變流向，轉(zhuǎn)換動作,4個基本的液壓機(jī)械元素,油泵使油流動,油閥控制油的流動方向和壓力,液壓缸：實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動（如螺桿的前進(jìn)、后退，模具的開關(guān)動作）,馬達(dá)：實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（如螺桿的轉(zhuǎn)動）,轉(zhuǎn)換器把液壓油的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械動作,30,液體的流動產(chǎn)生固體的運(yùn)動,螺桿前進(jìn)后退、模具開關(guān)動作是因?yàn)橐簤河驮诹鲃樱?螺桿的注射速度、開關(guān)模速度是由液壓油的流量決定的；,不是注塑機(jī)的注射壓力要求塑料流動，塑料在模具內(nèi)流動時遇到的阻力產(chǎn)生了塑料壓力。,3個基本的液壓法則,液體的流量決定固體的速度,液體流動遇到的負(fù)載（阻力）決定液體的壓力,針對液壓注塑機(jī)：,關(guān)鍵點(diǎn)！,關(guān)鍵點(diǎn)！,31,力（Force）=壓力（Pressure）X面積（Area）F=PXAP=F/AA=F/P,壓力的強(qiáng)化作用,帕斯卡定律：,注塑機(jī)的注射單元：,塑料給螺桿前端的力=液壓油給螺桿后端的力,通常液壓缸的橫截面積螺桿的橫截面積,所以螺桿給塑料的壓力液壓壓力，塑料壓力得到加強(qiáng),螺桿的強(qiáng)化率R=液壓缸的橫截面積/螺桿的橫截面積,塑料壓力=液壓壓力X強(qiáng)化率R,關(guān)鍵點(diǎn)！,32,有關(guān)注塑機(jī)液壓的計算,33,衡量注塑機(jī)等級的2個重要指標(biāo),速度線性度,載荷敏感度,衡量設(shè)定注射速度和實(shí)際注射速度的差異；,計算公式：（設(shè)定速度-實(shí)際速度）/設(shè)定速度X100%,通常差異值在+/-10%以內(nèi)被認(rèn)為是世界級的注塑機(jī)。,衡量設(shè)定的注射速度在遇到不同的阻力時的變化差異；,計算公式：,通常差異值在+/-5%以內(nèi)被認(rèn)為是世界級的注塑機(jī)。,34,注塑機(jī)的安全操作,注塑成型潛在的危險因素：,高溫燙傷-加熱的料筒和熔化的塑料,高壓傷害-注射時的塑料和液壓油,觸電傷害-電氣元件,機(jī)械傷害-開模、合模等機(jī)械運(yùn)動部件,安全生產(chǎn)誰負(fù)責(zé)？什么時候可以不遵守注塑機(jī)的安全操作規(guī)程？,關(guān)鍵點(diǎn)！,35,注塑機(jī)的安全保護(hù)裝置：,按下緊急停機(jī)按鈕-電路斷開，馬達(dá)停止，注塑機(jī)沒有任何動作。,打開前安全門-沒有鎖模和注射動作。,打開清洗安全蓋-注射單元座和螺桿停止動作。,打開電路板保護(hù)蓋-除非主電源斷開，否則不能打開。,打開后安全門-馬達(dá)和油泵停止，注塑機(jī)沒有任何動作。,第二部分模具,36,模具的部件,37,模具的分類,38,單型腔模具,多型腔模具,家族模具,單型腔單澆口的模具是注塑能力最強(qiáng)的模具。,家族模具是每個型腔成型不同產(chǎn)品的多型腔模具。由于每個型腔的填充和補(bǔ)縮不同，工藝控制也相對困難。,39,冷流道模具,熱流道模具,流道里的塑料始終保持熔化狀態(tài)?？梢怨?jié)省原料、降低周期、自動切斷澆口等。,40,主流道,主流道通常有斜度（26度）：,與注塑機(jī)射嘴接觸的一端直徑較小，但該端的直徑仍舊要大于射嘴孔的直徑；,主流道在流動方向需要高度拋光。,主流道為什么要有斜度？為什么要拋光？主流道可以盡量粗嗎？,主流道的另一端直徑較大，并且設(shè)有拉料桿。,關(guān)鍵點(diǎn)！,41,拉料桿,拉料桿可以確保開模時水口被拉在動模一側(cè)；,拉料桿可以確保從動模頂出水口；,關(guān)鍵點(diǎn)！,拉料桿還具有冷料井的作用。,“Z”形拉料桿,倒扣形拉料桿,42,分流道,圓形流道壓力損失最小，優(yōu)先選用；,半圓形和矩形流道壓力損失最大，盡量不要采用。,關(guān)鍵點(diǎn)！,為什么圓形流道壓力損失最??？,43,流道的平衡性,如果流道面積和流動長度不一致，那么流道是不平衡的；,不平衡的流道,不平衡的流道,平衡的流道,44,就算流道是平衡的，由于流道截面剪切速率的分布不同，也不一定各型腔同時進(jìn)膠或同時充滿（塑料流動的記憶效應(yīng)）。,45,澆口,不同的澆口形狀：,凸耳澆口,薄膜澆口,邊緣澆口,扇形澆口,直接澆口,潛伏澆口,46,澆口有三個關(guān)鍵的尺寸：,深度,寬度,長度,冷卻后凍結(jié)的塑料可以封閉澆口；,澆口凍結(jié)封閉的時間通常取決于澆口的深度。,如何知道澆口多久才會封閉？如何設(shè)定保壓時間？,關(guān)鍵點(diǎn)！,47,流道系統(tǒng)是模具設(shè)計的重要方面之一，尤其是澆口的數(shù)量和位置對產(chǎn)品的質(zhì)量有決定性的影響。,關(guān)鍵點(diǎn)！,48,模具的排氣方式有：,邊緣排氣,排氣槽,頂針排氣,閉合的模具里面充滿了空氣，如果空氣不能及時排出，塑料注射時產(chǎn)品將出現(xiàn)燒焦、熔接線明顯等缺陷。,排氣,真空排氣,動力排氣,模具上不要設(shè)置不合理的排氣,但模具上永遠(yuǎn)不會有多余的設(shè)計合理的排氣。,排氣的合理位置通常在填充期間塑料流動前沿困氣的位置。,產(chǎn)品燒焦是如何產(chǎn)生的？,關(guān)鍵點(diǎn)！,49,塑料轉(zhuǎn)移到模具的熱量排出途徑：,傳遞給注塑機(jī)模板,通過空氣對流和輻射,冷卻水帶走,模具的冷卻系統(tǒng)帶走了大部分模具內(nèi)的熱量。,冷卻系統(tǒng),50,冷卻系統(tǒng)是模具設(shè)計的另一重要方面，冷卻水道有三個關(guān)鍵尺寸：,直徑,深度,孔距,冷卻水道必須集中到模具里熱量集中的區(qū)域。,關(guān)鍵點(diǎn)！,51,冷卻水道應(yīng)該盡量與產(chǎn)品表面保持一致的距離；,有一些裝置可以使冷卻水直接流到模具所需要的地方，如隔板。,52,不同的頂出/脫模方式：,頂針,推板,笥筒,頂出/脫模系統(tǒng),滑塊,斜頂,液壓,氣動,機(jī)械,頂針,笥筒,推板,滑塊,53,飛邊產(chǎn)生的原因：,模具有缺陷,型腔內(nèi)的塑料壓力大于鎖模力,飛邊,54,第三部分塑料,什么是塑料？,55,1、塑料是一種材料,材料的分類：金屬、無機(jī)非金屬、有機(jī)高分子材料,金屬材料：金、銀、銅、鐵、鉛、汞、鈉、鎂等,無機(jī)非金屬材料：水泥、陶瓷、石頭、金剛石等,有機(jī)高分子材料：塑料、橡膠、纖維等,2、塑料是一種有機(jī)高分子材料（聚合物）,一般典型的有機(jī)高分子材料的相對分子量為1萬100萬；而水的分子量為18（H2O），氧氣為32（O2），二氧化碳為44（CO2）；,56,有機(jī)高分子材料（聚合物）通常是由一種或幾種含碳元素的小分子（單體）通過聚合反應(yīng)形成的；,原材料通過化學(xué)反應(yīng)生成單體（monomer）。,單體通過“烹調(diào)”涉及到加熱、加壓和催化劑等，把單體連接到一起，這個過程叫聚合。,我是單體！,我們在聚合！,57,聚合物的分子中有重復(fù)性的結(jié)構(gòu)單元（單體）；當(dāng)由單體生成的“鏈”足夠長時，所生成的材料叫做聚合物。,我們是一樣的，當(dāng)我們在一起的時候，我們是聚合物！,58,59,實(shí)際上，一些分子在加工過程的早期開始反應(yīng)，形成了很長的分子,60,有些開始反應(yīng)稍遲一點(diǎn)，形成中等大小的分子,有些開始反應(yīng)很遲，形成了短分子,因此，一批聚合物是由不同長度的分子所組成的。,61,每一批的分子長度分布是不同的。結(jié)果聚合物的屬性是變化的。,通常分子比較長，聚合物的流動性比較差，壓力損失也大。所以在注塑成型工藝中，聚合物本身就是一個變量。,短分子,長分子,批次A,批次B,批次C,為什么同一品牌、同一廠家的不同批次的原料用同樣的設(shè)備和模具注塑出來的產(chǎn)品質(zhì)量卻不一樣？,關(guān)鍵點(diǎn)！,聚合物鏈（高分子）化合物：,62,單聚物：所有的重復(fù)單元相同PS共聚物：兩種不同的重復(fù)單元SAN或HIPS三聚物：三種不同的重復(fù)單元-ABS,3、塑料在加工過程中可以顯示塑性且能流動成型,塑性：加熱可軟化變成熔體，在一定的溫度和壓力下能流動成型，冷卻后能保持既定形狀的特性。,63,塑料的優(yōu)點(diǎn),64,1、質(zhì)輕、比強(qiáng)度高,常用塑料的密度為0.92.2g/cm3,為鋼鐵的1/41/3,鋁的1/2左右,其中泡沫塑料密度更低,約0.010.6g/cm3,比強(qiáng)度是強(qiáng)度與密度的比值。由于塑料的密度小，比強(qiáng)度就比金屬要高。部分特殊塑料的強(qiáng)度本身就比金屬高，如玻璃纖維增強(qiáng)的PA，其拉伸強(qiáng)度為170MPa以上，而有些金屬材料的拉伸強(qiáng)度才160MPa。,廣泛應(yīng)用于建筑和交通運(yùn)輸行業(yè)。,2、耐化學(xué)腐蝕性好,塑料對一般的酸、堿、鹽和各種化學(xué)藥品有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。聚四氟乙烯（PTFE）號稱“塑料之王”，能耐“王水”的腐蝕，即不與任何化學(xué)藥品起反應(yīng)作用，其耐腐蝕性已經(jīng)超過黃金。,廣泛應(yīng)用于防腐設(shè)備、容器和部件。,65,3、優(yōu)異的電絕緣性能,廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備和電子零部件。,幾乎所有的塑料都是電的不良導(dǎo)體。其電絕緣性能可與陶瓷相媲美。,66,4、良好的消聲性、減震性、和耐磨性,廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸和包裝業(yè)中的防震裝置、襯墊，電器行業(yè)的機(jī)械零部件。,塑料軸承及傳動機(jī)構(gòu)，不但耐用而且減震，消音也大為改進(jìn)；而且很多塑料具有耐磨、減磨和自潤滑性，運(yùn)轉(zhuǎn)終身不用加潤滑油，不用維修，不會生銹。,67,5、熱導(dǎo)率小、保溫性能良好,塑料的熱傳導(dǎo)率比金屬小34個數(shù)量級，所以其隔熱保溫性能是其它材料所無法比擬的，如泡沫塑料。,廣泛應(yīng)用于交通工具、倉庫和管道輸送等隔熱保溫工程。,68,6、加工性能較好、經(jīng)濟(jì)效益顯著,塑料容易成型，投入少，加工周期短，適于大批量生產(chǎn)，且大多塑料可以回收再用。,69,塑料的缺點(diǎn),70,1、剛性、硬度低,2、耐熱性差,3、導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大,4、易出現(xiàn)老化,很多塑料的機(jī)械強(qiáng)度、剛性、硬度不如金屬、陶瓷等材料。,多數(shù)塑料的使用溫度低，遇火易燃燒。,塑料制品容易變形，尺寸穩(wěn)定性受溫度影響大。,塑料在光、氧、水、熱和大氣環(huán)境作用下會老化，性能變劣。,塑料的分類,71,1、按塑料的產(chǎn)量和使用情況區(qū)分,通用塑料,工程塑料,指一般用途的塑料。其生產(chǎn)成本低、性能變化大，產(chǎn)量和使用量大，但剛度、強(qiáng)度及耐熱性不高；如PE、PP、PS、PVC等，其產(chǎn)量約占塑料總量的80%以上。,指適于作工程結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)備等工業(yè)用途的塑料。其生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量和使用量相對小，剛度、強(qiáng)度及耐熱性好，能代替某些金屬；如PC、PA、ABS、POM、PBT、PEEK等。,2、按塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和熱行為區(qū)分,熱塑性塑料,熱固性塑料,72,加熱變軟，冷卻變硬（物理狀態(tài)變化）,能反復(fù)軟化,限制高溫應(yīng)用,加熱變硬，交叉連接（化學(xué)結(jié)構(gòu)變化）,不能反復(fù)軟化,高溫應(yīng)用,熱固性塑料可以加回料使用嗎？,3、按塑料的分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)區(qū)分（熱塑性塑料）,結(jié)晶型塑料,非結(jié)晶型塑料（無定形）,73,規(guī)則結(jié)構(gòu),明顯的熔點(diǎn),通常不透明,收縮率高,耐溶劑,耐磨,隨機(jī)結(jié)構(gòu),寬的軟化范圍,通常透明,收縮率小,溶劑敏感,不耐磨,結(jié)晶型熱塑性塑料,非結(jié)晶型熱塑性塑料,74,聚乙烯（PE）,聚丙烯（PP）,尼龍（PA）,聚甲醛（POM）,聚酯（PBT）,乙縮醛（Polyacetal）,聚笨乙烯（PS）,聚碳酸酯（PC）,聚氯乙烯（PVC）,有機(jī)玻璃（PMMA）,SAN,ABS,熱固性塑料,酚醛樹脂,環(huán)氧樹脂,氨基樹脂,不飽和聚酯,塑料的原料與組成,75,1、樹脂,2、添加劑,樹脂是塑料的主要成分，它決定了塑料的基本性能。通常塑料的名稱是以樹脂名稱命名。樹脂的原材料來自于：石油天然氣農(nóng)產(chǎn)品,添加劑是塑料的輔助成分，它可以改變塑料的某些性能。,添加劑的種類,穩(wěn)定劑,抑制和阻緩塑料老化。,潤滑劑,增塑劑,填料和增強(qiáng)劑,著色劑,減小摩擦，改善流動性和脫模性，增加美觀。,降低成型溫度，提高韌性，改善塑料成型時的流動性。,如玻璃纖維可提高強(qiáng)度和硬度，改善耐熱性，降低收縮率。阻燃劑可降低塑料的可燃性。,使塑料具有特殊的光學(xué)性能和顏色。,76,聚合物分子鏈降解,添加劑降解,77,過熱,化學(xué)破壞（如PBT水解）,高溫時間過長,過高剪切作用,加工過程，添加劑損失,塑料的降解,Bye-Bye,塑料降解后會改變物理性能。添加劑含量的改變是原料和早期回料的主要不同，但回料是壞材料嗎？如何有效和安全地使用回料？,關(guān)鍵點(diǎn)！,塑料的吸水性,78,塑料的吸水性比金屬、陶瓷、玻璃等無機(jī)材料要大，但比木材小。,水分會改變某些塑料的屬性，因此在注塑前必須烘干移除水分。,吸水性的塑料有：,ABS,聚酯（如PBT高溫下易水解）,尼龍（PA）,聚碳酸酯（PC）,有機(jī)玻璃（PMMA）,關(guān)鍵點(diǎn)！,注塑過程結(jié)晶塑料狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,固體（原料）,液體（粘流態(tài)）,成型,固體（制品）,熔點(diǎn)溫度（Tm）,分解溫度（Td）,成型溫度范圍,Td越高，塑料分解幾率越小,TmTd越寬，塑料熱穩(wěn)定性越好,塑料的熱性能,79,如何設(shè)定注塑機(jī)的料筒溫度？,注塑過程非結(jié)晶塑料狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,玻璃態(tài)（原料）,高彈態(tài),粘流態(tài),成型,玻璃化溫度（Tg）,粘流溫度（Tf）,Td越高，塑料分解幾率越小,Tg高代表什么？,高彈態(tài),玻璃態(tài)（制品）,分解溫度（Td）,TfTd越寬，塑料熱穩(wěn)定性越好,80,幾種常見塑料的熱性能溫度,81,結(jié)晶度對塑料產(chǎn)品的影響,結(jié)晶度越高，產(chǎn)品的收縮越大，尺寸越不穩(wěn)定，且容易引起變形。,最大結(jié)晶速率溫度：Tc，max(0.80.85)Tm,POM料，熔點(diǎn)約為170，模溫要控制在什么溫度才能盡快穩(wěn)定產(chǎn)品的尺寸？,采用退火處理，可提高產(chǎn)品結(jié)晶度，改善產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力。,塑料的結(jié)晶度,82,為什么結(jié)晶度越高，產(chǎn)品尺寸收縮越大？,塑料的流動性,83,大部分塑料熔體的流動表現(xiàn)為層流，具有非牛頓流體特性。,流體的流動方式,層流,湍流,84,衡量塑料流動性好壞的一個重要參數(shù)是黏度。而塑料的非牛頓流體特性表現(xiàn)為隨著剪切速率的增加，黏度會下降。,剪切應(yīng)力,黏度,剪切速率,85,注射速度增加，剪切速率會變大，塑料的黏度會降低，流動性變好。,黏度,高,低,注射速度,快,慢,這條曲線說明了什么？,黏度對注射速度高敏感區(qū),黏度對注射速度低敏感區(qū),拐點(diǎn),哪個區(qū)域的產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定？,關(guān)鍵點(diǎn)！,86,哪個型腔先充滿？,87,塑料在模具內(nèi)的流動表現(xiàn)為“噴泉”效應(yīng)。,如果1張沒有褶皺的紙放在模具型腔里，注塑時會被沖走嗎？,88,塑料填滿型腔的順序。,關(guān)鍵點(diǎn)！,塑料的收縮率,89,塑料收縮的原因:,熱脹冷縮（伴隨體積的變化）,流動過程分子取向，靜止過程分子紊亂,結(jié)晶過程分子排列整齊,塑料收縮對產(chǎn)品的影響:,尺寸變小,表面縮水,內(nèi)部空穴,90,內(nèi)部應(yīng)力，產(chǎn)品變形,影響收縮率的因素,注射和保壓壓力注射和保壓壓力越大，收縮越小。,產(chǎn)品的冷卻速度塑料跟模具的溫度差越大，產(chǎn)品脫模后跟環(huán)境的溫度差越大，收縮越大。其中模溫在澆口封閉后的冷卻階段對收縮起主導(dǎo)作用，通常模溫越高，塑料結(jié)晶完全，分子取向消除，收縮也越大。,塑料原料種類結(jié)晶度越高、分子量越大、填充劑越大，收縮越大。,91,如果產(chǎn)品尺寸偏大，工藝上如何解決？,透明的產(chǎn)品內(nèi)部有空氣泡，工藝上如何解決？透明的產(chǎn)品內(nèi)部有真空泡，工藝上如何解決？,92,圓環(huán)半徑（R1，R2）收縮后如何變化？,R2,R1,如果增大保壓壓力，R1，R2收縮后又如何變化？,塑料的內(nèi)應(yīng)力,93,所有的塑料零件存在3種應(yīng)力,分子取向應(yīng)力,壓縮應(yīng)力,拉應(yīng)力（包括結(jié)晶）,不均勻的內(nèi)應(yīng)力對產(chǎn)品的影響,開裂,翹曲變形,降低力學(xué)性能,94,產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力改善方法,分子取向應(yīng)力注射速度慢冷卻速度慢料溫和模溫高。,產(chǎn)品設(shè)計壁厚盡量均勻，厚薄結(jié)合處采用圓弧或階梯過渡；金屬嵌件采取預(yù)熱措施。,模具設(shè)計小澆口開設(shè)在壁厚處；模具冷卻系統(tǒng)確保塑料產(chǎn)品冷卻均勻。,95,產(chǎn)品后處理退火可改善內(nèi)應(yīng)力。,壓縮應(yīng)力保壓壓力小保壓時間短料溫和模溫高。,拉應(yīng)力（結(jié)晶應(yīng)力）冷卻速度慢料溫和模溫高。,如果產(chǎn)品變形，工藝上如何解決？,常見塑料的性能和用途,96,97,98,99,第四部分注塑工藝,注塑技術(shù)人員法則,100,如果你是注塑技術(shù)人員，請遵守以下兩條法則：,先學(xué)習(xí)，再思考，最后才動手：,學(xué)習(xí)注塑理論知識并掌握它；,思考注塑問題發(fā)生的原因；,運(yùn)用所學(xué)的知識和積累的經(jīng)驗(yàn)針對性地去解決問題。,化繁為簡：,注塑工藝歸根結(jié)底只跟塑料的4個變量有關(guān)：,只調(diào)整跟問題相關(guān)的參數(shù)；,不要同時調(diào)整多個參數(shù)；,塑料溫度,塑料流動速度,塑料冷卻速度和時間,模具內(nèi)的塑料壓力,關(guān)鍵點(diǎn)！,101,如果你是注塑技術(shù)人員，請記住以下原理：,穩(wěn)定的工藝取決于以下四個變量是否穩(wěn)定；,塑料溫度,塑料流動速度,塑料冷卻速度和時間,模具內(nèi)的塑料壓力,關(guān)鍵點(diǎn)！,為什么沒有調(diào)機(jī)，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定？,盡量選擇確保以下四個變量能夠穩(wěn)定的工藝參數(shù)。,任何注塑產(chǎn)品缺陷都跟四個變量中的部分變量相關(guān)；,影響塑料溫度的因素：,102,螺桿結(jié)構(gòu)（壓縮比和長徑比）,螺桿背壓,料筒和射嘴溫度,螺桿轉(zhuǎn)速,塑料溫度,進(jìn)料口溫度,103,料筒和射嘴的加熱,注射單元的料筒和射嘴都有加熱圈和熱電偶；,料筒和射嘴被分成不同的加熱段（如：后段、中段、前段和射嘴）；,每一加熱段都有熱電偶測量溫度；,加熱圈和熱電偶共同控制每段的溫度；,熱量由加熱圈產(chǎn)生，通過料筒和射嘴傳遞到塑料；,關(guān)鍵點(diǎn)！,在正常注塑生產(chǎn)時，加熱圈的熱量只提供塑料熔化所需熱量的20%，主要是用于調(diào)節(jié)和控制塑料溫度；其余80%的熱量來自螺桿轉(zhuǎn)動。,熱電偶測得的溫度和塑料溫度是不一樣的；,104,螺桿的轉(zhuǎn)動,塑料顆粒與料筒內(nèi)部因螺桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的摩擦生熱；,在螺桿的熔化段，被加熱和壓縮的固體塑料顆粒與料筒內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，摩擦導(dǎo)致的熱量使塑料熔化；,熔化的塑料因螺桿轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的剪切生熱。,螺桿的轉(zhuǎn)動帶來80%的塑料熔化熱量：,這是個快速有效的塑料熔化過程，就象冰塊在熱砂輪上摩擦。,在螺桿的熔化段和計量段，已經(jīng)熔化的塑料熔體因螺桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生剪切作用，剪切速率的增加使塑料熔體被進(jìn)一步加熱；,這不是個被期望的過程，因?yàn)楦叩募羟兴俾蕰茐乃芰蟽?nèi)的纖維填料。,關(guān)鍵點(diǎn)！,柱塞式注塑機(jī)有何不足？,105,螺桿轉(zhuǎn)速和背壓,螺桿轉(zhuǎn)速：,螺桿轉(zhuǎn)速決定最大的剪切速率；,螺桿背壓：,在不增加周期的情況下，螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能慢，以減小剪切速率，使塑料熔化更加均勻，并減少塑料填料中的纖維破壞。,背壓可以有效改變剪切速率，從而快速改變塑料熔體的溫度，一定的背壓可以使塑料熔體保持一定的密度，但過高的背壓則會破壞塑料內(nèi)部的纖維填料；,為避免不均勻的熔體溫度，背壓盡量不要分段。,關(guān)鍵點(diǎn)！,106,進(jìn)料口溫度,進(jìn)料口應(yīng)該設(shè)置冷卻管道，防止塑料結(jié)塊；,關(guān)鍵點(diǎn)！,加熱,不要加熱,冷卻管道,進(jìn)料口溫度也不可以太低，防止出現(xiàn)露水；,通常進(jìn)料口溫度要高于35。,每種塑料都有粘貼溫度，它可以讓塑料和料筒內(nèi)壁更快粘貼，減少熔膠時間。,107,塑料熔體溫度的測量,采用30-30的方法：,把探針加熱到高于設(shè)定溫度30；,把探針插入塑料熔體30秒后讀數(shù)；,被測量的塑料熔體按注塑周期取樣。,108,與溫度相關(guān)的參數(shù)的設(shè)定和優(yōu)化,應(yīng)該控制在原料供應(yīng)商推薦的溫度范圍內(nèi)。,應(yīng)該控制在原料供應(yīng)商推薦的溫度范圍內(nèi)。,關(guān)鍵點(diǎn)！,如何確定塑料熔化后的目標(biāo)溫度？,如何設(shè)定模具溫度和烘料溫度？,目的：通過相關(guān)溫度工藝參數(shù)的設(shè)定使塑料能夠均勻的熔化，并達(dá)到所需要的塑料目標(biāo)溫度，減少因塑料溫度不均勻或不恰當(dāng)造成的質(zhì)量缺陷。,109,通常取原材料供應(yīng)商推薦的溫度范圍的中間值為初始設(shè)定值；,測量塑料熔體的實(shí)際溫度；,適當(dāng)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速和背壓；,主要調(diào)整料筒中段和后段的溫度使塑料溫度滿足目標(biāo)溫度。,應(yīng)該控制在使塑化時間比冷卻時間短24秒的范圍內(nèi)。,應(yīng)該控制在原料供應(yīng)商推薦的范圍內(nèi)（注意利用強(qiáng)化率換算）。,關(guān)鍵點(diǎn)！,如何設(shè)定料筒、射嘴、進(jìn)料口溫度？,如何設(shè)定螺桿轉(zhuǎn)速？,如何設(shè)定螺桿背壓？,110,塑料可以流動是因?yàn)樽⑸鋯卧墓?塑料流動速率,塑料的流動速率與螺桿的注射速度密切相關(guān),如果螺桿止逆環(huán)泄漏會怎樣？,111,注射速度快，塑料黏度低，流動性好，而且速度的波動導(dǎo)致黏度的變化相對小。,黏度,高,低,注射速度,快,慢,關(guān)鍵點(diǎn)！,注射速度越快，工藝越穩(wěn)定,盡可能選擇快速填充,注射速度,112,填充期間，注射速度是關(guān)鍵變量，注射壓力是次級變量；,注射壓力,在型腔充滿之前，塑料流動的阻力達(dá)到最大，出現(xiàn)填充期間的壓力峰值：,如果填充時間不變，壓力峰值變化說明塑料黏度在變化；,所以壓力峰值的變化可以用于檢測黏度的變化。,注射壓力峰值,113,液壓法則告訴我們：,關(guān)鍵點(diǎn)！,足夠的注射壓力去支撐注射速度,足夠的液壓流量去達(dá)到需要的注射速度,流量決定速度；,阻力決定壓力。,所以填充期間為保證有足夠和穩(wěn)定的注射速度，我們需要：,進(jìn)一步我們需要：,確保填充期間實(shí)際的注射壓力永遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)定的壓力；通常設(shè)定壓力要高于壓力峰值15%。,檢查注塑機(jī)油路是否有泄露，油泵和閥門是否有損壞。,關(guān)鍵點(diǎn)！,114,產(chǎn)品質(zhì)量允許的情況下，盡可能少；,注射速度分段,取消沒有作用的分段；,目的是減少因?yàn)樽⑸渌俣鹊淖兓斐伤芰橡ざ茸兓?，確保工藝更加穩(wěn)定。,關(guān)鍵點(diǎn)！,115,傳統(tǒng)的成型方法：,注射成型方法,填充和補(bǔ)縮在第一階段完成；,用第一階段的壓力完成補(bǔ)縮；,即保壓切換前產(chǎn)品已經(jīng)100%打飽。,穩(wěn)定的成型方法：,把填充和補(bǔ)縮分離；,用第二階段的壓力完成補(bǔ)縮；,即保壓切換前只打滿95-99%的產(chǎn)品；,第一階段用盡可能快的速度填充；,優(yōu)勢在于可以降低黏度的變化而導(dǎo)致產(chǎn)品的變化，可以提高工藝能力，總是生產(chǎn)好零件。,填充,補(bǔ)縮,填充,補(bǔ)縮,116,填充階段的參數(shù)設(shè)定和優(yōu)化,設(shè)定的注射壓力要高于實(shí)際壓力峰值的15%；,盡量用一致的、較快的速度完成填充；,關(guān)鍵點(diǎn)！,目的：盡量采用快速填充方法，并確保注射速度盡量穩(wěn)定。,速度分段盡可能少；,控制螺桿位置，確保填充結(jié)束時產(chǎn)品只打滿95-99%。,117,牛頓流體（如液壓油）的系統(tǒng)靜態(tài)壓力處處相等,塑料壓力,非牛頓流體（如塑料）的系統(tǒng)內(nèi)存在很大的壓力損失,118,補(bǔ)縮,補(bǔ)縮壓力確保模具型腔的表面特征能夠反映在產(chǎn)品表面上；,填充完成后必須有部分的緩沖塑料來傳遞補(bǔ)縮壓力：,最終的料墊（余料）通?？刂圃谒芑浚ú话ㄋ赏耍┑?-10%。,關(guān)鍵點(diǎn)！,料墊,填充階段主要通過速度控制，當(dāng)95-98%的型腔被充滿時，通過螺桿位置切換為補(bǔ)縮和保壓，而補(bǔ)縮保壓階段主要靠壓力控制。,補(bǔ)縮是為了完成填充并壓入更多塑料彌補(bǔ)冷卻后體積收縮；,119,保壓,補(bǔ)縮結(jié)束后，塑料必須被保留在模具里直到澆口凍結(jié)；,保壓壓力和時間決定多少塑料保留在模具型腔里；,通常保壓時間比澆口封閉時間長1秒左右。,關(guān)鍵點(diǎn)！,如果澆口沒有凍結(jié)，塑料會發(fā)生泄壓或回流；,澆口凍結(jié)時間可以用產(chǎn)品稱重來確定。,120,塑料冷卻,塑料的冷卻過程涉及兩方面：,熱量從塑料中移出-速度較慢,熱量從模具中移出-速度較快,塑料的冷卻速率取決于塑料溫度和模具表面的溫度差。,熱量,產(chǎn)品帶走約40%的熱量,關(guān)鍵點(diǎn)！,121,模具內(nèi)的熱量有三個途徑排出：,傳遞給注塑機(jī)模板,通過空氣對流和輻射,冷卻水帶走,冷卻速度跟以下相關(guān)：,冷卻孔的直徑、距離和深度；,冷卻水的溫度；,冷卻水的流動速率；,通常冷卻水的冷卻效果作為工藝控制的重點(diǎn)。,冷卻水路的連接方式。,冷卻速度,出,122,冷卻水用量少,壓力損失大,進(jìn)出水溫差大,冷卻水路的連接方式,進(jìn),串聯(lián),并聯(lián),進(jìn),出,進(jìn),出,串/并聯(lián)組合,冷卻水用量多,壓力損失小,如果冷卻水流量小，冷卻效果會很差,也許是最好的方式,123,