注塑成型技术简介2

2017/11/4,1,宁达电器有限公司,制造部徐道田2012.3.3,注塑成型技术简介,2017/11/4,2,培训内容,1、注塑机的定义（3-11）2、注塑成型定义（12-14）3、模具的定义（15-19）4、注塑成型条件（20-20）5、塑料的概念（21-27）6、常用塑料介绍（28-37）7、注塑缺陷及原因分析（38-49）8、气辅成型/水辅成型介绍（50-62）,2017/11/4,3,一、注塑机的定义,注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。,2017/11/4,4,一、注塑机的构造,注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。,2017/11/4,5,（1）注射系统,注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。,2017/11/4,6,（2）合模系统,合模系统的作用：保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。,2017/11/4,7,（3）液压系统,液压传动系统的作用：是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。,2017/11/4,8,（4）电气控制系统,电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。一般有四种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。,2017/11/4,9,（5）加热/冷却系统,加热系统：是用来加热料筒及注射喷嘴的，料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测，热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源。冷却系统：一处是用来冷却油温的，油温过高会引起多种故障出现，所以油温必须加以控制在50左右。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。,2017/11/4,10,（6）润滑系统,润滑系统：是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰、射台等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑。,2017/11/4,11,（7）安全保护与监测系统,安全装置：主要是用来保护人、机安全的，由安全门、安全挡板、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气机械液压的联锁保护。 监测系统：主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。,2017/11/4,12,二、注塑成型定义 所谓注塑成型（Injection Molding）是指，将已经加热融化的材料喷射注入到模具内，经过冷却与固化，由机器顶出系统推出顶杆，将模具顶板向前推，得到成形制品的方法。,2017/11/4,13,注塑成型的工艺流程,适用于量产与形状复杂产品的成形加工领域。射出成形工程是以下列六大顺序执行： 1.合模 2.射出 3.保压 4.冷却（分为冷却时储料、冷却前储料、冷却后储料） 5.开模 6.取出产品 重复执行这种作业流程，就可连续生产产品。,2017/11/4,14,注塑成型,2017/11/4,15,三、模具的定义,所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。虽然没有图示记载，但实际上有几个空孔，并用温水、油、加热器等进行温度控制。,2017/11/4,16,模具的构成,2017/11/4,17,模具成型生产,2017/11/4,18,模具的成型生产,成形品是由流入融化树脂的浇口、注入模槽的流道与产品部份所构成。由于一次的成形作业只能作出一个产品，因此效率不高。若能利用流道连结数个模槽，就可同时成形数个产品。同时，当各模槽的流道长度不同时，就无法同时填充树脂，而且大部分的模槽尺寸、外观、物性皆不同，因此通常都会将流道设计成相同长度。,2017/11/4,19,成形品,2017/11/4,20,四、成形条件,所谓成形条件是指，为了获得所需的成形品，而利用成型机的料管温度、注射压力、射出速度、射出时间、模具温度等组合成无数个设定条件。由于可获得的成形品外观、尺寸、机械物性会因成形条件而异，因此要找出最佳的成形条件，就必须仰赖熟练的技术与经验。,2017/11/4,21,五、塑料的概念,塑料是指以有机合成树脂为主要成分，加入或不加入其他配合材料而构成的人造材料。塑料是一种高分子物质，分子量自几万至几百甚至上千万,目前已发展到了三百多种.,2017/11/4,22,塑料的特性和用途,重量轻比强度和比钢度高优异的化学稳定性，是一种理想的化工结构材料。理想的绝缘性能，对电，热，声都具有良好的绝缘性能。突出的耐磨性和自润滑性。可实现“无噪音传动”，还可实现“无油润滑”。多种防护性能卓越的成型性能,2017/11/4,23,塑料的分类,按塑料中合成树脂的分子结构及其特性，可将其分成两大类：热塑形和热固性塑料热塑性塑料是有可以多次反复加热而仍具有可塑性的合成树脂制得的塑料，其合成树脂都是线性或支链性高聚物热固性塑料是加热固化后不可再塑化，其合成树脂是体形高聚物。,2017/11/4,24,塑料的性能,塑料的使用性能塑料的工艺性能,2017/11/4,25,塑料的使用性能,塑料的物理性能，主要有密度，表观密度，相对密度，透气性，透视性，吸水性，透明性，透光性塑料的化学性能，主要有耐化学性，耐侯性，耐老化性，光稳定性等塑料的机械性能，有拉伸强度，压缩强度，弯曲强度，冲击强度，疲劳强度，耐蠕变形，摩擦系数及硬度塑料的热性能，主要有线膨胀系数，导热稀疏，玻璃化温度，耐热性，热稳定性，热分解温度，耐热性塑料的电性能，主要有介电常数，表面电阻率，体积电阻率，介电强度，介电损耗.,2017/11/4,26,热塑性塑料的工艺性能,收缩性。收缩率=（模具尺寸-塑制件尺寸）/塑制件尺寸，其影响因素如下：塑料品种塑件结构浇口形式，尺寸及其分布成型工艺条件流动性。可用熔流测试方法来测定MFI。流动性影响因素如下：压力/温度塑料品种模具结构,2017/11/4,27,热塑性塑料的工艺性能,吸湿性 塑料中水分含量超过限度，则会在成型过程中挥发成气体，或使塑料水解，所以在成型前须对塑料进行干燥处理结晶性 根据塑料冷凝时有无结晶现象，可将塑料分成结晶性塑料和非结晶性塑料。对结晶性塑料，模具设计和选择注射机时应注意其以下特性： （1）料温上升到成型温度时所需的热量多，应选用塑化能力大的设备。 （2）冷凝时放出的热量大，应对模具进行充分冷却。 （3）熔态与固态的密度差，成型收缩大，容易发生缩孔和气孔。 （4）冷却快，则结晶度低，收缩小，透明度高 （5）各向异性显著，内应大，易发生变形，翘曲 （6）结晶熔点范围窄，易发生未熔粉末注入模具或堵塞浇口。热敏性 热敏性是指热稳定差的塑料，在高温下受热时间较长或浇口截面过小及剪切作用大时，料温增高就易发生变色，降解，分解。,2017/11/4,28,常用塑料介绍,聚苯乙烯(PS)聚丙烯(PP)尼龙(PA)聚甲醛(POM),又称赛钢料ABS (丙烯月青-丁二烯-苯乙稀)PC(聚碳酸酯),俗称防弹玻璃PC+ABS(PC+ABS 合金)PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),俗称 有机玻璃,2017/11/4,29,聚苯乙烯（ (PS),聚苯乙烯ps（俗称硬胶）是一种无色，透明，光泽的粒状物聚苯乙烯的性能如下： 1.光学性能好 2 电气性能优良 3 容易成型加工 4着色性能好 5最大的缺点是脆性 6 耐热温度较低（最高使用温度6080摄氏度） 7耐酸性能差聚苯乙烯的成型特性： 1 吸水性极小，成型前可不予干燥 2 性脆易裂，热胀系数大，容易产生内应力 3 流动性极好，应注意模具间隙，防止出现分边 4 建议用高料温，高模温，低注射压力，延长注射时间，以利于降低内应力，防止缩孔及变形。但需注意其对热的敏感性很大，易受热降解，出现银丝等不良。,2017/11/4,30,聚丙烯（PP),聚丙烯是无色透明或有一定光泽的粒状料，简称PP,俗称百折软胶。是一种结晶性塑料。聚丙烯的性能如下： 1 流动性好，成型性能优良。 2 耐热性优，可在100摄氏度下煮沸消毒 3屈服强度高；电气性能好 4 防火安全性差；耐侯性差，对氧敏感，易受紫外线影响而老化聚丙烯的成型性能: 1 吸湿性小，可能发生熔体破裂 2 冷却速度快，散热应缓慢 3 成型收缩率范围及收缩摔打，易发生缩孔，凹痕，变形，方向性强 4 注意控制成型温度。模温50度以下塑件不光泽，易发生溶解不良和流痕；90度以上易发生翘曲和变形。 5 塑件壁厚应均匀，避免缺口和尖角,2017/11/4,31,尼龙(PA),尼龙是一种工程塑胶，是由聚酰胺类树脂构成的塑料，简称PA.有PA6 PA66 PA610 PA1010等尼龙的性能如下： （1）尼龙具有很高的结晶性，机械强度高，韧性好，有较高的抗拉，抗压强度 （2）耐疲劳性能突出，耐磨，耐腐蚀，耐热，无毒，有优良电气性能 （3）耐光性差，易吸水，不耐酸尼龙的成型特性： （1）尼龙易吸湿，成型前需充分干燥 (2) 尼龙的熔点很高，却熔融温度范围小，喷嘴需加热以免堵塞 （3）熔体粘度低，流动性好，有利于成型强度特别高的薄壁塑件。需控制温度，模具间隙 （4）熔融状态的尼龙热稳定性差，易发生降解，不可再高温料筒内停留时间过长 （5）为减小缩孔，凹痕等现象，应适当增大模具浇道及浇口截面尺寸 （6）尼龙成型收缩率范围及收缩摔大，方向性明显，易产生缩孔，凹痕，变形等,2017/11/4,32,聚甲醛(POM),聚甲醛是一种工程塑胶，白色粉末简称POM聚甲醛的特性及用途 （1）聚甲醛有一种高度的晶体结构，具有优异的机械性能，弹性模量很高，刚性和表面硬度也很高，号称“金属的竞争者” （2）摩擦系数小，具有卓越的耐磨性和自润滑性，仅次于尼龙，但比尼龙便宜 （3）良好的耐溶剂性，尤其是有机溶剂，但不耐强酸，强碱及氧化剂 （4）尺寸稳定性好，可制造精密零件 (5)成型收缩率大，热稳定性差，加热易分解 聚甲醛的成型特性 （1）聚甲醛的吸湿性小，可以不干燥 （2）熔融温度范围小，热稳定性差，过热或长时间受热易分解，对人体或设备有害 （3）聚甲醛的熔融和凝固速度快 （4）温度对聚甲醛的熔体粘度影响不大，要减小粘度，最好增加成型压力或螺杆转速 （5）聚甲醛的摩擦系数小，弹性高，浅侧凹槽的塑件可强行脱模 （6）喷嘴孔径宜大，并采用直通式喷嘴；模具浇注系统宜大，模具应加热,2017/11/4,33,丙烯腈丁二烯和苯乙烯ABS,ABS塑料属于一种高强度改性聚苯乙烯，由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯三种化合物以一定配比组成，带浅象牙色，不透明，无毒无味ABS的特性及用途 （1）机械强度高；抗冲击能力强；抗蠕变性好；具有质硬，坚韧，刚性等特性 （2）ABS塑件的表面可电镀 （3）ABS可与其他塑料和橡胶共混熔，改进其性能，如(ABS +PC)ABS的成型特性 （1）ABS 极易吸湿，成型前必须干燥 （2）ABS的熔体粘度强烈的依赖于剪切速率，因此模具设计中大都采用点浇口，一般用高压成型 （3）ABS为非结晶性高聚物，成型收缩小 (4)ABS熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型,2017/11/4,34,聚碳酸酯,聚碳酸酯，简称PC ，俗称防弹玻璃胶，是一种无毒，无味，无臭，透明的材料，有可燃性，但离火后能自熄PC的特性及用途 （1）具有特殊的坚韧和硬度，在所有热塑性材料中它的抗冲击强度最好 （2）抗蠕变性能优异，尺寸稳定性好，成型精度高；耐热性（120度）好 （3）缺点是疲劳强度低，内应力较大，易开裂，塑件的耐磨性较差PC 的成型特性 （1）在成型温度下对水分极其敏感，微量的水分基会发生水解，成型前必须充分干燥 （2）PC熔体粘度大，流动性差；冷却速度快，塑件易产生应力聚中而开裂，加工要求高 （3）熔体粘度对温度敏感，在成型加工艺中应重点控制温度 （4）PC属于非结晶形高聚物，因而收缩率小，可成型高精度塑件 （5）模具浇注系统应粗大，模具应加热.,2017/11/4,35,聚甲基丙烯酸甲酯,俗称有机玻璃,简称PMMA,又称亚加力.属非结晶型塑料.在塑料中透明性最好PMMA的特性及用途 (1)光学性能好,主要应用在需要光学特性的场合 (2)电气性能,绝缘性能优良 (3)良好的耐热性,抗寒性和耐气候性,适宜作长期室外电器用具 (4)吸水性低,表面硬度高 (5)缺点是较脆PMMA的成型特性 (1)有机玻璃的韧性不及工程塑料,有切口敏感性,在制程中必须避免有切口或应力集中现象 (2)其加工要求较严格,对水分和加工温度很敏感,注塑困难,易变质变色,收缩变化大,尺寸不稳定 (3)防止浇口及流道的早期冷却,且浇口及流道要开得足够大 (4)模面保持高度光洁,2017/11/4,36,PC+ABS 合金,(1)综合了PC(工程塑胶) 与ABS(通用塑胶)两者优点,改进了两者性能.含ABS 及PC 化学成分,具ABS好的流动性及成型加工性能, PC抗冲击及耐冷热循环变化.(2)可点胶口/大水口模具设计.(3)表面可喷油,电镀,金属喷膜.(4)注意加表面排气.(5)材料常用于热流道模具,已被用于越来越多的消费通讯产品,如手机外壳/电脑外壳.,2017/11/4,37,常用塑料工艺参数一览表,2017/11/4,38,注塑缺陷及原因分析,（1） 制件不满（不饱模，缺胶）（2）飞边（披锋，毛刺）（3）银纹（料花）（4）溶接缝（结合线，加水线）（5）收缩凹陷（6）翘曲（变性，扭曲）（7）制件尺寸变化（8）塑件粘模（9）变色烧焦 （10）浇口区域缺陷（11）表面粗糙、无光泽,2017/11/4,39,（一）制件不满,（1）料筒、喷嘴及模具温度偏低（2）注射压力太低、注射速度太慢（3）进料调节不当（4）模腔排气不良（5）注射时间太短（6）流道或浇口太小，浇口数目不多， 位置不当，浇注系统发生堵塞（7）喷嘴配合不良,2017/11/4,40,（二）飞边（披锋，毛刺）,（1）料筒、喷嘴及模具温度太高（2）模具分型面精度差（3）注塑压力太大，锁模力不足（4）模具设计和入料配置不合理（5）模腔排气不良（6）模具密封不严，有杂物和模板弯曲变形,2017/11/4,41,（三）银纹（料花）,银纹是塑料在充模过程受到气体的干扰而出现在制件表面熔料流动方向上的缺陷 (1)原料干燥不充分 (2)料温过高或塑料质量差，造成分解气 。 (3)注塑压力大，速度太快，塑料受大剪切作用而分解 (4)背压太低，转速太快；螺杆松退太快，抽空。 (5)排气不充分，增加排气槽。 (6)材料中含有其他原料,2017/11/4,42,（四）收缩凹陷,（1）对薄壁制件而言，模温太低；厚壁制件，模温太高。（2）制品壁厚和壁薄相差大，调整壁厚。（3）注射及保压时间太短，注射压力不够。（4）料筒喷嘴孔径、温度不当。（5）料筒内的螺杆或柱塞磨损严重，造成回流。（6）扩大胶口/流道尺寸。（7）将加强筋厚度设置为基板厚度的1/3。（8）提高材料温度/增加流动性。,2017/11/4,43,（五）溶接缝（结合线，加水线）,熔接缝：多发生在孔洞、流速不连贯的区域。（1）材料温度低，模具温度低，流动性差。（2）注射压力低，射出速度慢。（3）模具排气不良。（4）模具设计不合理（5）增加分流道。（6）制品壁薄，料流不畅。（7）更换流动性更好的材质。,2017/11/4,44,（六）翘曲（变形，扭曲）,1）模具温度太高、冷却时间不够（2）制品厚薄悬殊（3）顶出位置不当，受力不均（4）浇口位置不当（5）射出时间或保压时间太长，形成应力。,2017/11/4,45,（七）制件尺寸变化,（1）加料量不稳。（2）浇口、流道尺寸不均。（3）模具设计尺寸不准确。（4）注射机的电气、液压系统不稳定。（5）注射压力充模保压时间不够。（6）料筒或喷嘴温度太高。（7）操作不连贯，工艺变化大。,2017/11/4,46,（八）塑件粘模（拖伤）,（1）注射压力太高，注射时间太长（2）模具温度太高（3）浇口尺寸太大或位置不当（4）模腔光洁度不够（5）脱模斜度太小，不易脱模（6）顶出位置结构不合理,2017/11/4,47,（九）变色烧焦,变色就是塑料在料筒中过热分解或停留时间过长而分解，焦化，再随熔料注入型腔而成。(1)控温系统失控，过热分解(2)料筒中有金属异物，不断磨削而变色(3)模具排气不良(4)注射压力过高，时间过长(5)螺杆转速太高，背压太高，浇口太小,2017/11/4,48,（十）浇口区域缺陷,(1)塑化充分。(2)升高材料或模具温度。低速、射压生产。(3)原料干燥充分(4)加大浇口直径，改变浇口位置（5）扩大浇口。（9）分流道及进料口大小均匀。（7）改变进料口位置（潜伏式/卡脚/柱子）（8）加封流道直径及长度，将冷料转移。（9）更换流动性好的材料。,原因:塑脂在流过浇口时产生的喷射模样残留于制品表面,2017/11/4,49,（十一）表面粗糙、无光泽,原因:与模腔接触不良模垢解决对策（1）提高材料和模具温度,加快注塑速度（2）提高保压压力,增加保压时间（3）扩大注口,流道.浇口尺寸（4）模具增加排气槽（5）充分烘干材料（6）清洗模腔,2017/11/4,50,八、塑胶成型技术,气体辅助注塑中空物件的水注塑,2017/11/4,51,气体辅助注塑工艺原理,第一阶段：塑料注射熔体进入型腔，遇到温度较低的模壁，形成一个较薄的凝固层。第二阶段：气体入射 惰性气体进入熔融的塑料，推动中心未凝固的塑料进入尚未充满的型腔。,2017/11/4,52,气体辅助注塑,第三阶段：气体入射结束 气体继续推动塑料熔体流动直到熔体充满整个型腔。第四阶段：气体保压结束 在保压状态下，气道中的气体压缩熔体，进行补料确保制件的外观。,2017/11/4,53,气体辅助注塑,气辅成型优点a . 消除产品表面缩痕，改善产品表面质量； b. 减少翘曲变形，减少流动条痕； c. 降低产品内应力，提高产品强度； d. 节省塑料原料，减轻制品重量（一般可减轻20-40%）；,2017/11/4,54,气体辅助注塑,e. 改善材料在制品断面上的分布，改善制品的刚性； f. 降低锁模力，射胶力和注塑机耗电量； g. 缩短成型时间，提高生产效率； h.延长模具使用寿命，降低模具制造成本；,2017/11/4,55,中空物件的水注塑,水輔注塑是中空或部分中空物件成型的最新方法。作為挖除厚截面的一种手段，它基本上与气輔成型是相似的.但水注射技術具有一個很大的优點:物件內部的直接冷卻。水的導熱率比气体大40倍，水的熱容比气体大4倍。,2017/11/4,56,中空物件的水注塑,水注塑和气体注塑的主要區別是: 气体能被壓縮，而水不能。當向熔体中注入水時，水的前緣形成了牢固的邊界或者高粘性的隔膜。隔膜將熔化材料向前推，而不是聚合物將水推向邊上。該動作的主要原因是水与气体相比有著較高的粘度和不可壓縮性。粘性前部成為了一個撞錘把物件挖空。當前部被水壓沿著模腔推動時，它也冷卻著熔体。,2017/11/4,57,中空物件的水注塑,制件內表面光滑是水注射与气体注射相比的几個优點之一（圖示為PP材料的球拍柄樣板）,2017/11/4,58,中空物件的水注塑工藝方法,欠射: 也被叫做泡沫或充气過程，是通过熔体部分填充模具来完成的。在熔体注射结束之前，水被注入模具之中，将材料挤入模腔尽头以作最終的压紧。阀会隔离來自注射部件的熔体和來自頂針的水。打開水的释放阀，让水从物件中排出。,2017/11/4,59,中空物件的水注塑工藝方法,這种方法被認為适合于极厚物件。它不會有廢料或回用料。水（气）的進出點可以在同一點或接近于同一點。缺點与所需的嚴格控制有關。太少的材料會導致水透過熔体沖入模具中。水注射壓力必須比熔体壓力高，以推動它充分填充。從樹脂注射到水注射的轉換點會在物件表面留下停頓印記，所以A級產品是不切實際的。而且，欠射端部的材料很有可能產生較厚的截面。會拉長循環時間。,2017/11/4,60,中空物件的水注塑工藝方法,回推: 熔体完全填