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1、注射机与注射成型工艺,内容简介,注射机基本结构与技术参数 热塑性塑料的工艺性能 注射工艺工艺过程 成型前的准备 注射过程 制品的后处理 注射工艺的影响因素 温度的影响 压力的影响 注射成形周期和注射速度 常用塑料及其注射工艺,注射机简介,一般可将注射机分为：注射装置、合模装置、液压传动和电器控制,1-机身 2-电动机及液压泵 3-注射液压缸 4-齿轮箱 4-齿轮传动电动机 6-料斗 7-螺杆 8-加热器 9-机筒 10-喷嘴 11-定模安装板 12-注射模 13-拉杆 14-动模安装板 15-合模机构 16-合模油缸 17-螺杆传动齿轮 18-螺杆花链 19-油箱,注射机简介,注射装置 主要作
2、用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化呈熔融状态，并以足够的压力和速度将塑料熔体注入到闭合的模具型腔中 合模装置 作用有三点：第一是实现模具的开闭动作；第二是在成形时提供足够的夹紧力使模具锁紧；第三是开模时推出模内制品 液压传动和电器控制系统 是保证注射成形按照预定的工艺要求（压力、速度、时间、温度）和动作程序准确进行而设置的 液压传动系统是注射机的动力系统，而电器控制系统则是各个动力液压缸完成开启、闭合和注射、推出等动作的控制系统,注塑机分类,按外形特征分类 立式注射机 卧式注射机 直角式注射机 按塑料在料筒中的塑化方式分类 注塞式注射机 螺杆式注射机,立式注射机,注射装置和定模板设置在设备的上部，
3、而锁模装置、动模板、推出机构均设置在设备的下部 优点是设备占地面积小，模具装拆方便；安装嵌件和活动型芯简便可靠 缺点是不易自动操作，只适用于小注射量的场合，一般注射量为1060g,卧式注射机,注射装置和定模板在设备的一侧，而锁模装置、动模板和推出机构在另一侧 优点是机体较矮、易操作。制品推出后能自动落下，便于实现自动化操作 缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦,直角式注射机,注射装置为直立布置，锁模、顶出机构以及动、定模板按卧式排列，两者互成直角 适用于中心部分不允许留有浇口痕迹的塑料制品 缺点是加料比较困难，嵌件或活动型芯安放不便，只适用于小注射量的场合，注射量一般为2045g,柱塞式注射
4、机,柱塞在料筒内仅作往复运动 注射量不宜过大，一般为3060g,1 - 注射模 2 - 喷嘴 3 - 料筒 4 - 分流梭 5 - 料斗 6 - 注射柱塞,分流梭的作用： 将料筒内流经该处的塑料分成薄层，使塑料分流，以加快热传递。同时塑料熔体分流后，流速增加，剪切速率加大，剪切发热使塑料温度升高、粘度下降，塑料得到进一步混合和塑化。,螺杆式注射机,螺杆既可旋转又可前后移动 作用是送料、压实、塑化与传压 塑料塑化、混合效果比柱塞式好,1 - 喷嘴 2 - 料筒 3 - 螺杆 4 - 料斗,塑料的收缩性,塑料制品从模具中取出后发生尺寸收缩的特性称为塑料的收缩性 塑料制品的收缩不仅与塑料本身的热胀冷
5、缩性质有关，而且还与模具结构及成形工艺条件等因素有关 通常所指的塑料的收缩性实际上是指塑料制品的成形收缩性能,塑料的收缩率,塑料成形收缩的大小可用塑料制品的实际收缩率S实表征: a为成形温度时的制品尺寸；b为常温时的制品尺寸 由于成形温度时的制品尺寸无法测量，因此采用常温时的型腔尺寸c取代 S计为塑料制品的计算收缩率,塑料的收缩率的选择原则,对于收缩率范围较小的塑料品种，可按收缩率的范围取中间值，此值称为平均收缩率 对于收缩率范围较大的塑料品种，应根据制品的形状，特别是根据制品的壁厚来确定收缩率，对于壁厚者取上限（大值），对于壁薄者取下限（下值） 制品各部分尺寸的收缩率不尽相同，应根据实际情况
6、加以选择 对于收缩量很大的塑料，可利用现有的或者材料供应部门提供的计算收缩率的图表来确定收缩率,塑料的流动性,塑料的流动性是比较塑料成形加工难易的一项指标。 与粘度一样，塑料的流动性不仅依赖于成形条件，而且还依赖于聚合物的性质。 塑料的流动性一般可根据聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观粘度以及流动比（流程长度/制品壁厚）等一系列指标进行衡量。 相对分子质量小、熔融指数高、螺旋线长度长、表观粘度小、流动比大则流动性好。 塑料的流动性也随成形工艺条件的改变而变化 熔体成形温度高则流动性好（塑料品种不同对温度的敏感程度也不同）、注射压力大流动性好 模具结构也会影响流动性的大小,
7、常用塑料的流动性,流动性好：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、醋酸纤维素等 流动性中等：有机玻璃、聚甲醛、改性聚苯乙烯（ABS、AS、HIPS）以及氯化聚醚等 流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚砜、聚芳砜、聚苯醚等,塑料的结晶性,在注射成形时结晶形塑料有如下特点： 结晶形塑料必须要加热至熔点温度以上才能达到软化状态 制品在模具内冷却时，结晶形塑料要比无定形塑料放出更多的热量 结晶形塑料的成形收缩率大，达到0.5%3.0%，而无定形塑料的成形收缩率一般为0.4%0.6% 结晶形塑料的结晶度与冷却速度密切相关，所以在结晶形塑料成形时应按要求控制好模具的温度 结晶形塑料各向异性显著，内应力大,塑料的其
8、它工艺性能,热敏性：是指某些塑料（如硬聚氯乙烯、聚甲醛等）对热较为敏感，物料温度升高易发生变色和降解的倾向。成形时必须严格控制成形温度、模具温度、加热时间 水敏性：是指某些塑料（如聚碳酸酯等）即使只含有少量水分，在高温和高压下也容易分解。因此，在成形前必须加热干燥 应力敏感性：是指某些塑料对应力敏感，成形时质脆易开裂。除了成形时加入添加剂提高抗裂性外，还应合理地设计制品和模具，选择有利的成形条件，以减少内应力 粒度：是指塑料粒料的细度和均匀度。根据技术要求，各种塑料应有一定的技术指标 热性能指标：指塑料的比热容、导热系数、热变形温度等,注射成形工艺过程,注射成形工艺过程主要包括以下三个过程 成
9、形前的准备 注射过程 塑件后处理,成形前的准备,为了使注射成形生产顺利进行和保证制品质量，生产前需要进行 原料预处理，对塑料原料进行外观检验，必要时应对塑料的工艺性能进行测试；对容易吸湿的塑料，成形前应进行充分的干燥 对注射机的料筒进行清洗或拆换 预热嵌件，以减小塑料熔体与金属嵌件之间的温度差 选择脱模剂，对模具进行预热等一系列准备工作,注射过程,塑料在注射机料筒内加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔，其注射过程可分为充型，压实，保压，倒流和冷却五个阶段,熔体经由流道充模 vi - 螺杆速度 pi - 注射压力 A - 计量室流道 B - 喷嘴流道 C - 主流道 D -
10、分流道 E - 浇口 F - 型腔,注射过程及压力变化,充模准备期,注射成形是一个间歇过程，因而需要充模准备期，也称螺杆的空载期，相当于t0到tA这段时间 螺杆在 t0 时刻开始前进，由于流过喷嘴与浇注系统需要一定的时间，故在 tA 时刻前熔体尚未进入模腔。由于熔体高速通过截面很小的喷嘴和流道时受到很大的流动阻力并产生大量的剪切摩擦热，故在这一时期结束时物料温度明显升高而作用在螺杆上和喷嘴内的压力均迅速升高,充模期,这一时期从tA时刻开始，至熔体到达模腔末端的时刻 tB 结束。在这一时期螺杆继续快速前进，直至熔体完全充满 充模时间很短，模具对熔体的冷却不显著，且高速熔体在模腔内流动时有剪切摩擦
11、热产生，故充模结束时物料温度有一定升高，达到成形周期内的最高值。在模腔未充满之前，熔体流动的阻力不大，故模腔内的压力仍比较低，但作用在螺杆上的压力和喷嘴内的压力均上升到最高值,充模结束时物料温度达到成形周期内的最高值,压实期,这一时期从 tB 时刻开始，至螺杆到达其行程的最大位置的时刻 tC 结束 在此之前模腔虽已被充满，但由于此时喷嘴内的压力远高于模腔内的压力，故进入这一时期后仍有少量熔体被挤进模腔，使模腔内熔体密度增大而压力急剧升高，压实期结束时模腔内压力达到整个成形周期内的最高值。因受到低温模具的冷却，物料温度在这一时期开始下降,压实期结束时模腔内压力达到成形周期内的最高值,保压期,这一
12、时期从 tC 时刻开始，到螺杆开始退回的时刻 tD 结束 压实期结束后螺杆并不立即退回，而需要在最大前进位置继续保持一段时间，在此期间作用在螺杆上的压力和喷嘴内的压力保持最大值不变，而由于模具的冷却作用使模腔内料温下降和体积收缩，体积收缩又导致模腔内压力下降和流道内熔体缓慢地流进模腔,倒流与封口期,这一时期从tD时刻开始，到浇口内熔体凝固的时刻tE结束 保压结束后，螺杆开始后退，作用在其上的压力消失，喷嘴和流道内的压力迅速下降，模腔内的压力会高于流道内的压力，若浇口内的熔体仍能流动，少量熔体就会从模腔倒流入流道并导致模腔内的压力迅速降低。随着模腔内压力下降，倒流速度减慢，熔体对浇口的加热作用减
13、小，温度迅速下降，到 tE 时刻浇口凝固，倒流停止,冷却期,这一时期从tE时刻开始，到模具开始开启的时刻tF结束 这一时期虽然外部作用的压力已经消失，但模腔内仍可能保持一定的压力，随冷却过程的进行这一时期内物料温度和压力逐渐下降，通常在启模时模腔内仍可能残留一定的压力,制品的后处理,原因：由于成形过程中塑料熔体在温度和压力作用下的流动行为非常复杂，再加上流动前塑化不均以及充模后冷却速度不同，从而导致制品内产生不同的结晶、取向和收缩应力，脱模后除了引起时效变形外，还会使制品的力学性能、光学性能及表观质量变坏，严重时还会开裂 定义：为了消除塑件内的残余应力而对塑件所采取的处理方法叫塑件后处理 主要
14、包括退火和调湿处理,退火,适用：除聚酰胺以外的各类塑料 退火方法：将制件在一定温度的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间，制件内虽有内应力，但可以缓慢自消，或制件的使用要求不严格时，可以不必进行退火处理。退火后应使制品缓冷至室温 退火温度：高于实际使用温度1020，或低于塑料热变形温度1020为宜 退火时间：根据塑料品种及塑件厚度而定，一般取424h 退火处理的实质是松弛聚合物中冻结的分子链、消除内应力以及提高结晶度、稳定结晶结构,调湿处理,适用：吸湿性很强，且又容易氧化的聚酰胺类塑料 调湿处理：一种调整制件含水量的后处理工序，是将刚脱模的制件放在热水中进行处理。调湿处理能在加热和保温条
15、件下消除残余应力，还能促使制件在加热介质中达到吸湿平衡，防止制件在使用过程中发生尺寸变化，改善与提高制件的抗冲、抗张、韧性等性能 加热介质：一般为沸水或醋酸钾溶液(沸点为12l)，加热温度一般为100 120。热变形温度高的取上限，低的取下限。保温时间与制件厚度有关，通常为29小时 注意事项：凡退火或调湿的塑件，在达到所需温度和时间以后，一定要缓慢降温至室温。如果突然冷却或冷却速度太快，则塑件内部又会产生新的内应力,注射工艺的影响因素,温度的影响 料温 模具温度 压力的影响 塑化压力 注射压力 模腔压力 注射成形周期和注射速度,料温,塑料的加工温度是由注射机料筒来控制的。料筒温度的正确选择关系
16、到塑料的塑化质量，其原则是能保证顺利地注射成形而又不引起塑料局部降解 通常料筒末端最高温度应高于塑料的流动温度，但低于塑料的分解温度，在生产中除了要严格控制注射机料筒的最高温度外，还应控制塑料熔体在料筒中的停留时间,模具温度,在注射成形中模具温度是由冷却介质（一般为水）控制的，它决定了塑料熔体的冷却速度 模温低，冷却速度快，但不利于成形；模温高，制品质量好，但生产率下降 对于结晶型塑料，升高模具温度能提高制品的密度或结晶度,压力的影响,塑化压力又称背压，是指注射机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力 注射压力是指注射时在螺杆头部产生的熔体压强 型腔压力是指注射压力经过注射机喷嘴、模具流道和浇口的压力损失后在模具型腔内产生的熔体压强 在注射过程中压力与温度是相互制约的。料温高则所需压力低，料温低则所需压力高。因此，只有在适当的压力和温度的组合下才会获得满意的结果,注射成形周期,完成一次注射成形所需的时间称为注射成形周期 它包括加料、预塑、充模、保压、冷却时间以及开模、脱模，闭模及辅助作业等时间 在整个注射成形周期中，注射速度和冷却时
