《精编》压塑和注塑工艺培训课程

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1、注塑工艺 塑料是指以有机合成树脂为主要成分 加入或不加入其它配合材料而构成的人造材料 这种材料通常在加热 加压条件下或者通过固化交联作用制成具有一定形状的器件 塑料材料可根据不同的需要而添加不同添加剂 包括稳定剂 填充剂 增塑剂 润滑剂 着色剂 固化剂等 现在都由改性材料厂加工完成 目前生产时最多加色粉或色母 一 塑料材料的分类按塑料或材料受热后的性质区分 热塑性塑料热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料 如PE PP PVC PS ABS等 热固性塑料热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶 熔 特性的塑料 如我们现在常用的BMC SMC 酚醛树脂 胶木粉 酚

2、醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂 环氧树脂等 二 热塑料按照用途区分 通用塑料PE PP PVC 等工程塑料ABS 尼龙 PC PBT等特种塑料氟塑料注塑机时将塑料的热加工特性和金属的熔融压铸成型原理结合起来的一种专用设备 注塑机包括注塑系统 锁模系统 顶出系统 电气控制系统 液压控制系统 注塑机分类方式按照注射装置和锁模装置的排列方式区分为 1 立式注塑机 2 卧式注塑机 3 复合式注塑机 根据塑化方式区分为 1 柱塞式注塑机 柱塞式螺杆是过去的技术了 它的混炼性很差的 塑化性也不好 要加装分流梭装置 2 螺杆注塑机 往复式螺杆是现在最先进的技术 其混炼性和塑化性都要优于柱塞式螺杆 三 注塑成型原理

3、 塑料原料颗粒受到热力及剪切力的塑化作用 溶化成流动状态 在高温 高压 高速的条件下 通过一个狭小的喷嘴注射入温度较低 切具有一定腔体形状的闭合模具内 经过模具的散热冷却 熔融体凝固硬化 当开启模具后得到与模腔形状完全一致的塑料制品 注塑机结构图 1 注塑成型工艺过程 配料干燥塑化锁模注塑保压预塑顶出取零件开模冷却 2 注塑成型前的准备 配料根据零件的外观颜色及其它加工要求对塑料材料和各种辅料进行配制混合的过程称之为配料 配料过程包括添加着色剂 色粉 色母 增塑剂 热稳定剂 分散剂 白矿油 松节油 磷酸三甲苯酯 固体石蜡等 脱模剂 考虑到脱模剂对于喷涂塑料件的外观影响较大 要求外观需喷涂处理的

4、零件在配料时须使用干性脱模剂 等塑料助剂 拌料机进行搅拌 在配料前应对塑料颗粒原料 色粉色母及其它辅料进行检查 重量 颜色等均应符合正常生产需要 色粉 色母及其它辅料的添加量应符合其使用说明中的规定添加量 在配料过程中 对于非透明件 允许添加水口料 但水口料比例不得超过20 30 除非有特殊要求外 另外配色对要求高的色差难以控制 尤其是生产玻纤材料的配色更难 因为玻纤会颜色起干扰的作用 另外色粉来源批次的变化及基料的批次也会产生一定的色差 还有设备的温度控制也会影响色差 因此要求高的颜色的生产一般由材料的生产厂家直接造好相应的颜色的材料 一般采购的材料量要求多一点 这样可避免颜色批量生产的误差

5、 3 干燥 在塑料连续受热而不变形的温度下 排除塑料原料中的水汽和其它易气化物质 这个过程称为干燥 塑料原料中残存的水分在高温下气化成为蒸汽 留存在制件内部或者表面 形成银丝 斑纹气泡 麻点等缺陷 水分及其它易挥发的低分子化合物的存在 在高热 高压的加工环境下起催化作用 使某些敏感性大的塑料如聚碳酸酯 尼龙 部分ABS发生交联或者裂化降解 影响外观质量和性能 对于螺杆式注塑机 过量的水汽在生产过程中朝料斗方向排 抵消了料斗内塑料的自重 使落料困难 料筒内的水汽造成熔体起泡 降解 粘度下降后泄露增加 使得加料操作不稳定 尼龙 聚碳酸脂 PC 聚砜 PF 有机玻璃 PMMA ABS AS等塑料容易

6、吸湿 此类材料能够迅速从空气中吸收水分 并快速渗入材料基体内部 因此成型前必须进行干燥 塑料原料的干燥方式有热风料斗干燥 热风循环烘箱干燥 远红外干燥 通常使用热风料斗干燥方式进行 在使用热风料斗干燥应注意以下问题 a 热风温度不宜太高 热风温度过高 从而使料斗下部塑料熔融结块 影响热风的均匀吹送 b 用干混法着色的塑料 颜料一定要选择分散性高 粘附能力强的助染剂 在长时间的热风作用下不易与塑料分离 c 转换原料或颜色时 必须进行仔细清扫 必要时清扫热空气分配器内部 防止杂色混入 4 料筒的清洗 在生产中需要改变品种 更换原料 调整颜色或发现塑料中有分解现象时 都需要对注塑机机筒进行清洗或拆换

7、 机筒的清洗通常有两种方法 a 用后面使用的材料直接清洗前面的材料 直到清洗干净为止 b 使用使用PE或PP清理机筒 四 注射制品的翘曲 变形是很棘手的问题 简单的零件可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 翘曲 变形的原因及解决方法可参照以下各项 a 由成型条件引起残余应力造成变形时 可通过降低注射压力 提高模温并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力 b 脱模不良引起应力变形时 可通过增加推杆数量或面积 设置脱模斜度等方法加以解决 c 由于冷却方法不合适 使冷却不均匀或冷却时间不足时 可调整冷却方法及延长冷却时间等 例如 可尽可能地在贴近变形的地方设置冷

8、却回路 d 对于成型收缩所引起的变形 就必须修正模具的设计了 其中 最重要的是应注意使制品壁厚一致 有时 在不得已的情况下 只好通过测量制品的变形 按相反的方向修整模具 加以校正 收缩率较大的树脂 般是结晶性树脂 如聚甲醛 尼龙 聚丙烯 聚乙烯及PET树脂等 比非结晶性树脂 如PMMA树脂 聚氯乙烯 聚苯乙烯 ABS树脂及AS树脂等 的变形大 另外 由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性 变形也大 五 我们公司目前给ABB配套的热塑料件以PC 尼龙为主 而尼龙件的产品都是要阻燃增强 增强的材料的收缩变形比较厉害 因此有部分的尺寸很难保证稳定 都通过定型的后工序来保证尺寸的要求 尤其是比较复杂的零件

9、的尺以控制 如图 RA4075的零件由于零件的结构开口比较多和大 造成尺寸变形收缩影响装配 以前有些人说可以根据变形量的多少来设计模具的结构 如果是简单结构的零件是可以这样做的 当复杂的零件一旦改了角度和尺寸相关的尺寸会产生变化 保证A尺寸保证不了B尺寸 另外设备加工时的压力和保压的时间及料桶温度 都会对尺寸的稳定起变化 因此在相关的工艺调整到位还不能解决变形情况下采用定型工艺是合理的 另外一方面也简单讲一下模具设计收缩的问题 塑料材料的收缩率纵向和横向的收缩是不一致的 而在设计模具的图样时收缩缩放一般是按一定比例统一设计 由于纵向和横向的收缩不同会造成部分尺寸要求高的会超差 另外模具制造过程

10、中机床加工的精度的误差也会造成尺寸的偏差 因此塑料模尺寸有部分超差是很正常 很难保证所有的尺寸都合格 一般是保证主要的功能尺寸合格 如164854 001的产品 料口设计 产品特点 质量控制点 六 另一种材料PC由于流动性能差 产品容易出现内应力和熔接痕的出现 在加工的时候工艺不到位情况很容易出现各种问题 在这里介绍一下PC成型过程中的几点注意事项 PC在高温小对微量水分很敏感 水分会引起树脂降解 故成型前必须进行干燥 流动性差 流动比140 故需要提高压力 但压力过高又可使塑料制品开裂 熔融粘度对温度十分敏感 温度升高粘度下降 但粘度与剪切速率的关系不大 因此成型时温度的调节比压力的调节更为

11、重要 融料较硬 对模具的磨损较大 应提高模具的硬度或对模具镀铬 注射温度 多见用偏快的注射速度成型 背压 10个左右的背压 在没有气纹和混色的情况下可适当降低 PC材料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 一般情况下 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 特别是在纤维增强树脂时 尤为严重 可参考以下几项予以改善 调整成型条件 提高流动性 如 提高树脂温度 提高模具温度 提高注射压力及速度等 增设排气槽 在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气 尽量减少脱模剂的使用 设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处 成型后再予以切断去除 若仅影响

12、外观 则可改变水口位置 以改变熔接痕的位置 或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等 予以修饰 以上是熔接痕工艺上的调整方法 但也只能对简单的零件是从局部的改善而已 如图样ABB的零件RA4039在结构上有很多碰破的方孔的出现 造成很多不同方向的熔融树脂冷却熔接形成一条条线 通过以上的部分工艺是可以改善熔接痕的明显程度 而不能完全消除的 主要是产品的结构和材料的性能造成 在这里我就简单介绍了一下注塑的工艺及我们公司生产的零件的情况 注塑的工艺所牵涉的范围很广内容很多 这里由于个人的能力和时间关系就不仔细的多讲了 压塑工艺 热固性材料包括酚醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂 环氧树脂等 及我们公司目前主要给

13、ABB产品加工材料以BMC SMC 材料为主 材料是IDI公司 BMC 46 12 玻纤长度6MM 含量约20 G7B 玻纤长度6MM 含量约18 19 46 16 28 玻纤长度12MM SMC E206 玻纤长度24MM 含量约30 1 团状模塑料 BMC 也就是 DMC 团状模塑料 BMC 是由树脂 纤维增强材料和几种其它成份而合成的胶粘油灰状物质 一般来说 BMC中有5 25 是纤维增强材料 它主要由一条条长度范围为0 75到12 7毫米的短切玻璃纤维构成 在不同的应用领域时 BMC表现出多样化的特性 严谨的外形控制 良好的阻燃性和抗电痕性 优越的介电强度和耐腐蚀 耐污性 超卓的机械特

14、性 极少的收缩和稳定的色泽 BMC有着缤纷的色彩 表面易于粉剂喷涂 上漆和其它涂层技术 2 片状模塑料 SMC 片状模塑料 SMC 虽然化学特性与团状模塑料 BMC 相似 其制造工艺却大相径庭 SMC做成片状 这样就更易于应用在各个领域中 而它的机械强度也比其热固性家族的同伴突出许多 SMC中通常含有10 65 的纤维增强材料 由一条条长度范围为12 7到50 8毫米的短切玻璃纤维构成 虽然也可用于压塑和注塑工艺 但最适合片状模塑料 SMC 的仍然是压塑成型 SMC可以模塑成各种复杂的形状 报废率却极低 无论是其超卓的外观还是机械性能 片状模塑料 SMC 都比团状模塑料 BMC 更胜一筹 因此

15、用它来制造高强度电气部件及各种各样的结构件比较适合 就BMC和SMC的材料的加工工艺目前我们了解到有以下几种 a 常规的模压工艺 b 热固性注塑工艺 c 柱塞传递成形工艺 a 常规的模压工艺 1 热固性材料的压塑成型的明显优点是系统简单 将材料置入一加热型腔 保压至所要求固化时间 因工艺过程简单 并能得到较好强度 由于无浇口和流道 不浪费材料 这是相对比于注塑工艺 零件的统一性好 无铸口和流痕 比如 159806 912 159808 001 2 热固性材料的压塑成型的缺点设备简单 也是压塑设备的主要特点 一般的液压设备有加热电器系统就可操作 上下模压板结合在一起 加温 加压 将材料制成预定形

16、状 多数压塑过程采用液压操作 也有采用气动操作的 上下两压板在压力之下在4个角柱上上下移动 根据压塑设备的大小 压力一般为20 1000吨 详看设备图片 由于液压设备的自动化设置比较低 而压塑的工艺生产的材料供给需人工称料 根据产品重量的多少 把团状的材料用手工撕开所需要的重量放在电子秤上 称好相应的重量放在模具里 加温 加压 固化成形 压塑的工艺流程 装模具模具加温设置工艺参数适当吹冷模具称料加料闭模排气 根据材料的需要 固化脱模清理模具去毛刺自检定型 根据产品的需要 3 由于人工操作的步骤比较多 自动化的程度比较少 因此会存在员工在称料会过多或少的情况出现 如果多了会容易把模具模芯拉坏或涨大模腔 少了材料产品会出现缺料 而且像压塑模的维修保养也麻烦 在模芯和模腔里面配合的缝隙里面很容易会出现锈斑 因此每次重新生产前复杂的模具保养做不到位会浪费很多原材料 需生产好几十模的产品才能把模具搞干净 尤其是生产白色和浅色的产品 因此材料的损耗还是比较大的 尤其批量少批次多的情况 现在做的比较好的模具清洗保养有些公司采用超声波洗模具 比较有效果能彻底洗清模具里面的污垢 但设备的成本和费用比较高