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1、锦珂锦珂 注塑工艺课(一)注塑工艺课(一)注塑技术与工艺操作注塑技术与工艺操作锦珂锦珂 当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。一、锁模力:即是模具合模后所能受的最大分开力,一般塑机均有一个额定的锁模力,调得太大易使机器或模具产生变形。锦珂锦珂 (一)、锁模力的大小与零件投影面积大致成正比例关系,粗略计算方法如下:1、锁模力(吨)=型腔的投影面积(cm)材料压力系数额定锁模力的90%附:材料压力系数参数表;锦珂锦珂 例:一模出两个产品,其中:产品投影面=1017=170cm,水口投影面=0.814=11.2cm,使用胶料为A
2、BS材料压力系数平均值=0.39,所以:锁模力=170+11.2=181.20.39=70.67吨,70.6790%=78.5吨。锦珂锦珂 2、此外根据材料,计算模内压力方法求塑机的合模力:合模力(F)模内压力(P)(kg/cm)成型品投影面积(S)(cm)锦珂锦珂 如何简单决定模内压力:答:一般PP,PE,PS,ABS等低端简单产品:可用150kg/cm以上计算。粘度较高的工程塑料,及薄壁产品:一般以300kg/cm计算。高端精密产品:一般以300kg/cm上计算。锦珂锦珂 3、如果是说:按产品投影面计算所得的机型,锁模力虽然80吨已足够,即考虑产品毛重量是否超出机型最大容胶量(80吨机型最
3、大容胶量为142g),另外锁模力大于(或等于)85吨,也要考虑容模尺寸关系和产品特性要求,是否使用80吨以上的机型;产品特性要求比较严格、机器容模尺寸无法装模,故一般要使用120吨以上机型。锦珂锦珂 运用组普通一般商品瓶盖类外盖类技术包装品类壳体产品类光学制品举例产品的表现质量和此寸要求不高,玩具等商品带螺纹的瓶盖,药瓶及化妆品用瓶盖吸尘器外壳,汽车保险杠,汽车仪表盘,除草机,电钻外壳CD包装盒,录像带,滑动机构电视收音机电脑外壳汽车灯反光镜光学透镜眼镜警告标志典型的原料PS,PP,PEPP,PEPS,PP,ABS,PS,ABSABS,PC,PAPMMA,PC不同种类产品的模腔内压力不同种类产
4、品的模腔内压力 锦珂锦珂 运用组普通一般商品瓶盖类外盖类技术包装品类壳体产品类光学制品流长与壁厚的比率100-150:130-100:1100-150:1100-150:1100-150:130-100质量需求低中中中中高模腔内压力(bar)200-250350-400350-400350-400400-500600-650不同种类产品的模腔内压力不同种类产品的模腔内压力锦珂锦珂 (二)、注塑参数的设定:1、锁模参数:锁模参数有:.4段锁模速度。.4段锁模压力。.各锁模阶段的位置。.各锁模阶段的时间。锦珂锦珂 如前所述,锁模过程分4段,首先动模板以快的速度锁模,直到设定的快速锁模位置值结束,即
5、转换为中速锁模阶段,此时锁模动作得到缓冲,便于保护模具且运动平稳,当锁模到达低压锁模位置值,就进入了低压锁模状态,此时锁模力立即下降到低压,如果模具间没有障碍物,可以顺利进入到高压锁模状态,如果模具间夹有异物或模具导柱导套配合不好,则因压力过低,锁模运动会停止。锦珂锦珂 当低压锁模保护时间到达模板还不能进入到高压锁模状态,则警报系统启动,机器自动报警且开模。这样可以达到保护模具目的。锁模过程如图所示。高压锁模至锁模终止过程中有一高压检测时间,如果机器在规定时间内未能锁模至终止确认,则发出报警.这样就需重新调模或者检查高压监控时间是否太小。锦珂锦珂 锦珂锦珂 2、在安装模具的调模过程中设置锁模动
6、作的参数,要设置的参数有4段的速度和压力,以及控制锁模过程的位置和时间,现举例如表所示。锁模参数快速阶段中速阶段低压阶段高压阶段控制方式本阶段以速度为主要控制目标,通过调整压力来达到目标速度,以位置控制速度的转换点本阶段以压力为主要控制目标,速度可大可小,以时间控制压力的转换点位置(mm)50253.2时间(s)无需设定时间52压力(kg/cm)605010100速度(%)504010无需设定速度锦珂锦珂 3、在快速和中速阶段主要以达到所设定的速度为目标,所设压力为最高工作压力,只有当速度未达到设定值时机器才会输出此压力,当速度达到速设定值后,锁模压力通常小于所设置的压力。快速转中速是用位置来
7、控制的,即当模具达到相应位置后,锁模动作就由快速转为中速,中速转低压也同样是用位置来控制的。锦珂锦珂 4、在低压和高压阶段以压力达到设定值为主要控制目标,速度可大可小。低压转高压是通过时间来控制的,即正常情况下达到时间后就自动由高压阶段转入高压阶段,如果模具间夹有异物或模具导柱导套配合不好,则锁模运动会停止,此时输出压力锁定为零,所以即使时间达到也不能由低压转入高压阶段。高压锁模至锁模终止的转换也是由时间来控制的,如果机器在规定时间内未能锁模至终止确认,则发出报警.这样就需重新调模或者检查高压监控时间是否太小。锦珂锦珂 5、开模参数:开模参数有:.4段锁模速度。.4段锁模压力。.各锁模阶段的位
8、置。锦珂锦珂 开模过程分4段:前慢快速中速后慢。前段慢速开模,避免拉裂塑件表面,消除开模时噪音。第二段快速开模有利于缩短生产周期时间,提高生产效率。第三段中速开模有利于动模板平滑过渡到慢速开模,消除机器震动,使机器动作更平稳。第四段慢速开模,可以使机器准确的停留在开模终止位置。从而保证顶针动作的正常输出。锦珂锦珂 开模过程如图所示。锦珂锦珂 6、开模参数也在调模过程中设置,要设置的参数有4段的速度和行程,应根据机台大小,以机台动作平稳为原则进行调整。前段慢速开模是为了避免拉裂塑件表面,所以此行程不必太长;第二段快速开模的行程应长;第三段中速开模与第四段慢速开模也不必太长。现举例如图所示。锦珂锦
9、珂 开模参数前慢快速中速后慢位置(mm)51580100压力(kg/cm)80503015速度(%)10403010锦珂锦珂 在开模过程中主要以达到所设定的速度为目标,所设压力为最高工作压力,只有当速度未达到设定值时机器才会输出此压力,当速度达到速设定值后,开模压力通常小于所设置的压力。锦珂锦珂 7、射台动作参数射台动作参数有:射台快进、慢进、快退、慢退的速度。射台快进、慢进、快退、慢退的压力。射台慢进到位的位置。射台快进、快退、慢退的时间。锦珂锦珂 在手动操作时,可设定射台射台前进及后退的位置和时间,这两个动作的速度及压力均是在广内设定,操作者是不能任意调节的。在射胶动作之前,射台会前进,使
10、射嘴紧贴模具浇口,在射胶进行时,射台亦继续前进,使射嘴紧贴模具浇口,以防止漏胶。射台进动作分为快进与慢进2个阶段。在溶胶及倒索后,可选择令射台后退,以增加工模冷却效率及用以拉断浇口。射台退动作分为慢退与快退2个阶段。射台快进、快退、慢退三个动作都是由工作时间来控制的,即用时间来决定该动作的开始与结束。慢进由射台到位吉制控制,即由位置来控制慢进的结束。锦珂锦珂 8、射胶参数射胶参数包括3部分:.填充参数、.保压参数、.冷却参数。锦珂锦珂 1)、填充参数填充参数有:.各段射胶的注射压力。.各段射胶的注射速度。.多段射速的转化控制位置。当座台前进到位吉制被压下,电脑收到此信号随即发出射胶动作信号。目
11、前很多机型可进行多段射速射胶,操作者可根据具体的产品形状、大小、结构、壁厚等因素来确定实行几段射胶,并确定相应的压力、速度等参数。锦珂锦珂 2)、注射速度和注射压力。注塑制品的表面光洁度和质地均匀程度,主要取决于在填充过程中熔胶前沿的流动速度。所以,注塑机在注射过程中主要是比较精确的控制注射速度,注射压力只需控制在一个范围内,通常需根据不同的射速段设置该段的最大注射压力和最小注射压力。只有当速度未达到设定值或遇到阻力大于所设定的压力时机器才会输出此所设定的最大注射压力,此时如果注射速度仍不能达到所设定的速度注射压力不再增加。锦珂锦珂 所以,在填充阶段注射压力主要是通过影响注塑速度来间接影响注塑
12、制品的质量,只有在填充完成前熔胶基本不流动时,熔胶受到的阻力急剧上升,此时注射压力也跟着上升到所设置的该段的最大输出值,起到压实熔胶并克服熔胶在填充模具边角时由于熔胶接触模具面积大而快速冷却造成的填充不足。锦珂锦珂 、位置控制。多段射速的转换是用位置来控制的,即当螺杆达到一段射速的位置后,注射速度自动由一速转换为二速。、报警时间。有些机器还需设定各注射段的控制时间,若未能在时间内完成各阶段的速度转换,则系统产生射出监控失败警报,此时除了调整切换位置也可以延长射出计时。锦珂锦珂 9、保压参数保压参数有:各段的压力。各段的注射速度。各段的保压时间。锦珂锦珂 当射胶螺杆前进终止,驱动射胶的液压缸仍继
13、续输出向前推动的压力及速度,用以补偿制品的冷却收缩,起到补缩增密的作用,此时的注射压力叫做保压压力。影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度,而与充模压力无关,一般保压压力是塑料充模时最高压力的5060。注塑机上的注射压力和保压压力都是通过调节注射系统油路压力来实现的。因此,在充模阶段和保压阶段任何影响油路系统压力稳定的因素都会引起注射压力和保压压力的波动,最终影响产品的完整性。锦珂锦珂 二、注塑部分的主要参数:二、注塑部分的主要参数:(一)注塑部分的主要技术参数及意义:1.理论注射容积Vi(cm3)一一一次注射的最大理论容积。2.理论注射量Gi(g)一一一次注射的最大理论质量,一般用P
14、S料。3.注射压力pi(MPa)一一-注射时螺杆头部熔料的最大压强。(一般而言,螺杆直径D与最高注射压力成反比,与塑化能力成正比。)4.注射速率qi(cm3/s,g/s)一一-单位时间内,注射的最大理论容积或最大理论质量(PS);锦珂锦珂 5.注射功率Ni(kW)一一-螺杆推进熔料的最大功率;6.塑化能力Qs(cm3/s,g/s)一一-单位时间内,螺杆可塑化好的塑料量(PS);7.螺杆转速ns(r/min)-一预塑时,螺杆每分钟最高转数;8.注座推力P(kN)一一-注射喷嘴对模具主浇套的最大密封推力;9.料筒加热功率NT(KW)一一-料筒加热圈单位时间供给料筒表面的总热能。锦珂锦珂 三、浅谈几
15、种常用的注塑螺杆的选择与应用:三、浅谈几种常用的注塑螺杆的选择与应用:众所周知,注塑机的“螺杆塑化组件”是注塑机主要核心单元。直接体现了注塑机性能的优劣。而有“心脏”之称的螺杆则是至关重要的零件,其性能决定着加工制品的质量.效率等指标的高低.锦珂锦珂 随着塑料工业的迅猛发展,特别是我国经过二十几年的发展,注塑设备已经成熟,作为注塑设备的设计者和使用者,需要清楚地了解哪些螺杆适用于哪些物料的加工,特别是在物料品种繁杂的今天,市场上螺杆种类也日异繁多,但在实际使用中却比较混乱,使用者经常把某根螺杆用来加工不适宜的物理特性的塑料.更有一个观念误区是:“认为一根螺杆是万能的”,其实不然,借此,简单介绍
16、几种常用的主体结构的螺杆.以便加工制品时提供一些参考。(一)、普通螺杆:(普通单头全螺纹螺杆)1、普通注射螺杆螺纹有效长度通常分成加料段(输送段)、压缩段(塑化段)、均化段(计量段)。計量段混鍊/壓縮供給段2、输送段:(供給段)1)、负责塑料的输送,進料供給作用,推挤与预热,应保证预热到熔点;2)、结晶性塑料宜长(如:POM、PA)非晶性料次之(如:PS、PU、ABS),热敏性最短(如:PVC)。输送段3、压缩段(混鍊/壓縮段):1),负责利用牙深產生剪熱壓塑料的混炼、压缩与加压排气,通过这一段的原料已经几乎全部熔解,但不一定会均匀混合;2),在此区域,塑料逐渐熔融,螺槽体积必须相应下降,以对
17、应塑料几何体积的下降,否则料压不实,传热慢,排气不良;3)、一般占25%以上螺杆工作长度,但尼龙(结晶性料)螺杆的压缩段约占15%螺杆工作长度,高粘度、耐火性、低传导性、高添加物等塑料螺杆,占40%/50%螺杆工作长度,PVC螺杆可占100%螺杆工作长度,以免产生激烈的剪切热。4、计量段:1)、一般占2025%螺杆工作长度,确保塑料全部熔融以及温度均匀,混炼均匀;2)、计量段长则混炼效果佳,太长则易使熔体停留过久而产生热分解,太短则易使温度不均匀;3)、PVC等热敏性塑料不宜停留时间过长,以免热分解,可用较短的计量段或不要计量段。5、进料螺槽深度,计量螺槽深度:1)、进料螺槽深度越深,则输送量
18、越大,但需考虑螺杆强度,计量螺槽深度越浅,则塑化发热、混合性能指数越高,但计量螺槽深度太浅则剪切热增加,自生热增加,温升太高,造成塑料变色或烧焦,尤其不利于热敏性塑料;2)、计量螺槽深度=KD=(0.030.07)D。D增大,则K选小值。6、螺杆可以说是注塑机的心脏,螺杆的品质好坏决定制品的质量好坏。相关工艺介绍如下: 1)、ds一一-螺杆外径。螺杆直径大小直接影响着塑化能力的大小,也就直接影响到理论注射容积的大小。因此,理论注射容积大的注塑机其螺杆直径也大。2)、L1-一加料段长度。加料段又称输送段或进料段度应保证物料有足够的输送长度,一般L1=(910)ds。3)、h1一一-加料段的螺槽深
19、度。hl深,则容纳物料多,提高了供料量,但会影响物料化效果以及螺杆根部的剪切强度。一般hl(0.120.16)ds。4)、L3一一-熔融段(均化段、计量段)螺纹长度。熔体在L3段的螺槽中得到进一步的均化:温度均匀,黏度均匀,组分均匀,分子量分布均匀,形成较好的熔体质量。L3长度有助于稳定熔体在螺槽中的波动,有稳定压力的作用,使物料以均匀的料量从螺杆头部挤出,所以又称计量段。一般L3=(45)ds。5)、h3一一-熔融段螺纹深度。h3小,螺槽浅,提高了塑料熔体的塑化效果,有利于熔体的均化。但h3过小会导致剪切速率过高,以及剪切热过大,引起大分子链的降解,影响熔体质量。反之,如果h3过大,由于在预
20、塑时,螺杆背压产生的回流作用增强,会降低塑化能力。所以合适的h3应由压缩比来决定。=h1/h3。、对于结晶型塑料,如PP、PE、PA以及复合塑料,=33.5;、对黏度较高的塑料,如VPVC、ABS、HIPS、AS、POM、PC、PMMA、PPS等。=1.42.5。、对蒙自磨较高的塑料,如VPVC-ABS,HIPS,AS,POM,PC,PMMA,PPS等,=1.8-2.36)、L2一一-塑化段(压缩段)螺纹长度。物料在此锥体空间中不断地受到压缩、剪切和混炼作用,物料从L2段入点开始,熔池不断地加大,到出点处熔池已占满全螺槽,物料完成从玻璃态,经过黏弹态向黏流态的转变,从固体床向熔体床的转变。L2
21、长度会影响物料从固态到黏流态的转化历程,太短会来不及转化,固料堵塞.在L2段的末端,形成很高的压力、扭矩或轴向力、太长也会增加螺杆的扭矩和不必要的能耗,一般L2=(68)ds。对于结晶型的塑料,物料熔点明显,熔融范围窄,所以L2可短些,一般为(34)ds。7)、S一一-螺距,其大小影响螺旋角B,从而影响螺槽的输送效率,一般S=ds。8)、e一一-螺棱宽度,其宽窄影响螺槽的容料量、熔体的漏流以及螺棱耐磨损程度,一般为(0.050.07)ds。9)、螺棱后角、螺棱推力面圆角R1和背面圆角R2的大小影响螺槽的有效容积,物料的滞留情况以及螺棱根部的强度等,一般a=2530。R1=(0.30.5)R2。
22、7、普通螺杆各段长度如下所列:螺杆类型加料段(L1)压缩段(L2)均化段(L3)渐变型2530%50%1520%突变型6570%155%2025%通用型4550%2030%2030%(二)普通螺杆参数:1、螺杆长径比(L/Ds):螺杆长径比大,可以实现低温、均质、稳定的塑化,螺杆长径比一般取1822。2、压缩比()h1/h3:注射螺杆压缩比是指计量段螺槽深度(h1)与均化段螺槽深度(h3)之比。压缩比大,会增强剪切效果,但会减弱塑化能力,相对于挤出螺杆,压缩比应取得小些为好,以有利于提高塑化能力和增加对物料的适应性。对于结晶型塑料,如聚丙烯、聚乙烯、聚酷胺以及复合塑料,一般取2.63.0;对高
23、黏度的塑料,如硬聚氯乙烯、丁二烯与ABS共混、高冲击聚苯乙烯、AS、聚甲醛、聚碳酸酯、有机玻璃、聚苯醚等,约为1.82.3,通用型螺杆可取2.32.6,在均化段螺槽深度和螺杆压缩比确定后,对于单头等距变深螺杆,可由式=0.93计算出加料段的螺槽深度。若h1/hs=2,实际压缩比为1.86。通常所说的压缩比,大于实际压缩比。3、螺杆材料与热处理:目前,国内常用的材料为38CrMoA1,或者日本进口的SACM645。国内螺杆的热处理,一般采取镀铬工艺,镀铬之前高频淬火或氮化,然后镀铬,厚度0.030.05mm。此种螺杆适于阻燃性塑料,如透明PC、PMMA。但镀铬层容易脱落,防腐蚀性能差,所以大多采
24、用不锈钢材料。(三)普通单头全螺纹螺杆:1、该螺杆是常规的三段式单头全纹螺纹结构:即加料段、熔融段、均化段。一般它有三种结构形式:1)、等距变深;2)、等深变距;3)、变深变距。2、由于从实用性能及加工角度考虑,后两种较少用,目前应用最多的是第一种结构形式,即等距变深结构,该种结构从加料段、熔融段至均化段螺距全部相等,螺棱宽度不变,熔融段是由加料段最后一个螺槽由深变浅至均化段第一个螺槽过渡而成,即形成了几何压缩比。在熔融段建立压力区,构造固体床和熔池以压缩、熔融物料,实现固相到液相的转变过程,是固液混合区。这种结构形式又分为两种:等距渐变型和等距突变型。前者主要是加料段和均化段各螺槽等深,而熔
25、融段较长,一般占螺杆有效螺纹长度20%50%左右,如图: 、这类螺杆主要适用范围:1).熔融温度范围较宽的非结晶型聚合物。如:PS、HPVC、ABS、PC、PMMA、PPO、PPS、CA等。2).成型加工温度范围较宽的结晶型聚合物。如:HDPE、PP、PET等。3).部份热塑性弹性体。如:PU、TPU等。、等距突变型螺杆则相反,其均化段较长,熔融段相对较短,一般占螺杆有效螺纹长度15%30%,如图:、这类螺杆主要适用范围:熔融温度范围较窄的结晶型聚合物。如:LDPE、PA等。与其它结构形式比较,单头等矩变深螺杆的优点是:具有应用范围广的特点。虽说具体加工不同的聚合物表现出不同性能,但基本上能实
26、现上述多种物料的加工,故被称作通用型螺杆;再加上是单头螺纹,结构简单,加工制造容易,成本低,能耗小,驱动扭矩小,所以被广泛应用。缺点是:由于整体结构简单,导致加料段输送效率不高,在熔融段固液不能分离导致轴、径向温差大,熔融速度慢,气体排出不畅。末端未充分熔融的物料进入均化段时会引起熔融段的压力、温度、熔融速率的波动。 特别是设计时为适应多种物料,对主要的几何参数作了不当设计折中,其通用型反而会更差。所以这种结构螺杆的塑化质量、熔胶能力一般不高,仅是相对意义上的通用型螺杆。如为提高产量和塑化质量,加大长径比和转速后对剪敏性(剪敏性:物料的有效粘度对剪切速率的敏感性。)塑料有一定的效果,但对于热敏
27、性塑料会有热分解的可能。故此类螺杆一般适合用于中、低质量和中小注射量的制品的加工,在中小直径螺杆上采用较多。(四)双头全螺纹渐变型螺杆: 图2-1图2-2图2-31、该结构形式也是三段式螺杆,它是在一种分离型和等距变深螺杆的基础上演变而来,只在熔融段设有一段起分离屏障作用的副螺纹,结构见图2-1、2-2所示,而加料段和均化段与单头全螺纹螺杆相似。而与分离型螺杆不同的是其副螺纹的始端和终端与主螺纹不相交,螺距一般大于主螺纹螺距,副螺纹外径、螺棱宽度均小于主螺纹,副螺纹外径与机筒内径的径向间隙构成熔体流通的唯一通道。2、主螺纹推进面与副螺纹后缘构成的熔体槽宽由窄变宽,直至均化段尾部,而副螺纹的推进
28、面与主螺纹的后缘构成固体槽宽由宽变窄,直至熔融段尾部,固液两槽槽深相同,如图2-2。此种结构螺杆主要是使固、液两相分离,固体床迫使熔池中的熔体通过副螺纹顶隙进入熔体槽,使得熔料及时分离,保护固体床不易破碎。当熔料通过顶隙时会受到一定的剪切作用,能提高熔体剪切、塑化效果,即使有一些未熔融的小颗粒进入熔体槽后也能与熔体进行热交换,塑化、混合。该结构螺杆与普通单头螺杆相比,几何压缩比小,均化段相对较长。 它的优点是:1)由于固、液分离,熔料与熔膜热交换面积小,而固体床则反之,传热匀衡。2)能提高熔融速率和熔融稳定性,熔体温度低。3)固体床的气体能较好地排出,能减小压力波动,固体段压力建立较快。它的缺
29、点是:1)、由于副螺纹不与主螺纹相交,实际不能完全充分隔离固液两相,特别是在副螺纹起始处会有部分固体床被分散成碎片进入熔体槽与熔体混合,导致不完全熔融的固体碎片进入均化段,在相同熔胶周期内会降低均化效果,其最终塑化质量及熔胶能力不会太高。并且总体功耗偏大,加工工艺相对复杂,成本会偏高。3、这类螺杆主要适用范围:1)、成型加工温度范围较宽的结晶型聚合物。如:PE、PET、PP、POM等。2)、熔融温度范围宽的非结晶型聚合物。如:PS、ABS、PPS等。3)、熔融粘度高非剪敏性塑料。如:PC、PMMA等。这种主体结构是普遍采用的形式,根据具体物料特性选择合适的螺杆头及止逆结构,均能应用于各种热塑性
30、物料,适合于要求中、高塑化质量的制品的加工,在中、大直径螺杆中应用较多。 (五)、分离屏障型螺杆: 1、该螺杆同样设有常规三段结构:严格说它也是在分离型螺杆基础上演变而来的。主要是通过在熔融段和均化段改变螺距和槽深来实现功能。在熔融段设计成由主副螺纹构成的分离屏障型结构,如图,屏障结构的副螺纹始端和终端与主螺纹相交,形成完全各自独立的固、液两相螺槽。该段固体槽由加料段固体槽延伸逐渐变浅至结束端而成,槽宽由宽变窄。熔体槽在熔融段起始处由浅变深,由窄变宽延伸至均化段。 2、该段主副螺矩较大,且副螺距一般大于主螺距,副螺纹外径、螺棱宽度小于主螺纹,副螺纹外径与机筒内径的径向间隙构成熔体流通的唯一通道
31、。这种螺杆结构与上述双头螺纹渐变型螺杆相比,熔融工作原理基本相似,区别在于固、液两相螺槽深、宽不一致,固体槽采用正压缩比,而熔体槽采用负压缩比,且熔融段较长,长径比较常规螺杆大。是有着一个较长热历程的螺杆,这种结构追求的是高速、高质、高产目的。它的优点是:由于分离屏障型的结构,固、液两相完全分离,熔融、塑化充分,径向、轴向温差小。能实现低温塑化,熔融速率高,熔温、压力稳定。因螺距容积大,压力建立快,单位时间内产量高。它的缺点是:结构复杂,长径比大,因熔融热历程较长能耗大,需要较大的驱动扭矩。同时加工困难,成本较高,因螺槽较深螺杆强度会有所减弱。3、这类螺杆主要适用范围:1)成型温度范围宽,熔融
32、粘度不高的结晶型聚合物。如PE、PET、PP等。2)部分熔融温度范围宽的非结晶型聚合物。如PPS、PPO等。适合于要求中、高塑化质量和高产量的制品的加工,在中、大直径螺杆中应用较多。而对于成型温度窄、亲水性强和高粘度非剪敏性的塑料不太适合,如POM、PA、CA、PC、PMMA等,一般不推荐使用。症状螺杆料管部分原因解决方案不下料螺杆断裂换新的螺杆料斗架“桥”把“桥”弄塌料管进料段温度过高重设进料段温度保证运水圈畅通运行粉碎料体积过大将原料重新破碎,改变料管进料口的设计(内壁拉槽,做偏心铣斜度),加深螺杆槽的深度产品发黄有黑点螺杆料管磨损根据磨损情况换相应的螺杆或材料螺杆组件有死角重新更换相应的
33、专用材料或三小件螺杆被原料碳化使用防腐性好一点的螺杆材料射嘴孔过大将射嘴小孔重新钻大螺杆压缩比过大换相应的压缩比螺杆螺杆温度过高包料螺杆芯部打冷却深孔症状螺杆料管部分原因解决方案产品塑化不良原料在螺杆里面不能充分融化提高料管的温度,使用分离型螺杆产品混色不均螺杆混炼效果不好用高混炼螺杆射胶终点不稳定过胶圈左右活动间隙过大重新更换活动间隙小的过胶圈过胶圈和介子配合不好换外径和端面垂直度好的圈和介子过胶圈和料管间隙过大更换相应的磨损零件料管和法兰接触点容易漏胶料管和法兰两端面没贴紧检修两工件的内外止口长度法兰的端面和外止口不垂直检修两工件的内外止口和端面的垂直度螺丝或料管抗拉强度不够用12.9级螺
34、丝,用调过质的料管,料管外径症状螺杆料管部分原因解决方案螺杆后退困难进料段温度偏高;破碎料过大;贝压设置过大;料筒进料段设置不合理;螺杆料筒间隙过小。设置合理的参数;重新破碎更小原料;间隙过大更换新的螺杆料筒;设计合理的进料口。制品有气泡贝压太低;压缩比太小;射速太慢;模温欠高;设置合理的工艺参数,选择大一点压缩比的螺杆螺杆有异响料管没装配到位;料筒料斗口档尺寸太小;螺杆柄部直径太小;螺杆直线度不好;螺杆出料设计够顺畅;杂物掉进料筒检查各档尺寸;重新安装;取出异物;流动性不好的原料生产时用出料顺畅结构的三小件。(六)、屏障型混炼剪切元件:1、以上几种主体结构的注射螺杆是基本且常用的。如今高分子
35、聚合物的种类、配方、添加剂、添加物及改良性材料已日新月异,各个注塑设备厂家为适用新物料制品的加工,投入了大量资源进行产品改进、开发,使得螺杆塑化技术也得到了相适应地发展。图4-3 图4-1 图4-2图4-3 因此目前市场上出现了各种结构的专用螺杆,这些螺杆的设计不外乎是在上述几种主体结构中设置一些混炼和剪切元件进行排列组合。如图4-1、图4-2、图4-3。对于这些螺杆的应用,更需要明确加工物料的物理特性,从而才能更好地合理地应用并有效地节约能源。2、图4-1是螺旋槽屏障剪切元件,其工作原理是在螺杆直径圆周上成对交替均布一定数量的进、出料槽,屏障螺棱设置于进出料槽之间,每一个屏障螺棱比螺杆直径小
36、一径向间隙,这是熔体唯一的通道。对来自均化段未熔融的颗粒料进入进料槽后,通过屏障螺棱间隙对其进行强烈的剪切、塑化后,经出料槽推出。它的优点是:一方面使熔料与固体颗粒能得到进一步热交换,起到良好的混合、均化效果。另一方面可以提高物料的剪切速率,极大降低了物料的粘度,减小流动阻力增强熔体流动性能,从而可以较好的避免流动性较差的物料因滞留时间过长而分解的危险。它的缺点是:能耗大、结构复杂加工困难,设计不合理时,会导致因剪切过热熔体温度偏高、温升快且波动不稳定,也正因为如此,多数场合会与图4-3配套使用,对降低融体温度有明显效果。3、图4-2是直槽屏障剪切元件,其工作原理与螺旋槽屏障剪切元件大同小异,
37、应用场合基本相同。区别在于其剪切速率的提高不如前者,且剪切热也比前者高,而混合效果稍强。这两者适用于高粘度剪敏性塑料和成型温度宽的结晶型塑料,效果明显。对于高粘度非剪敏性塑料和成型温度窄的塑料不推荐使用。这两者常设置于熔融端或均化端,一般设于均化段较多。4、图4-3是销钉混炼元件,主要对熔体起进一步混合、均化作用,能较好的降低剪切过热时熔体的温度。和提高着色剂的混色效果。它常与上述两种剪切元件配合使用,与图(三)分离屏障型螺杆配合使用也较多,常位于螺杆的尾部。以上只是简单的描述了注射螺杆的主体工作结构类型,一般还需配置螺杆头及止逆环,其结构及类型变化不大,千篇一律,具体选择与应用仍需考虑加工的
38、聚合物的物理特性,只有这样才是合理、有效的。 四、螺杆头及工艺:四、螺杆头及工艺:1、注塑螺杆和挤出螺杆之间重要区别,在于前者装有各种特殊结构形式的螺杆头,这是由螺杆工作特性所决定的。在注射螺杆中螺杆头的作用是预塑时,能将塑化好的熔体放流到储料室中,而在高压注射时,又能有效地封闭螺杆头前部的熔体,防止倒流。2、螺杆头分两大类:带止逆环的和不带止逆环的.带止逆环的螺杆头如图所示。预塑时,螺杆均化段的熔体将止逆环推开,通过与螺杆头形成的间隙,流人储料室中;注射时,螺杆头部的熔体压力形成推力,将止逆环退回将流道封堵,防止回流。3、对螺杆头的要求:止逆环要灵活,光洁,有的要求增强混炼效果等,又有多种形
39、式,对有些高黏度物料如PMMA、PC、AC或都热稳定性差的物料PVC等,为减少剪切作用和物料的滞留时间,可不用止逆环,但这样在注射时会产生反流,延长建压时间。4、对螺杆头的其它一些要求:1)、止逆环与料筒配合间隙要适宜,既要防止熔料回泄又要灵活。2)、既有足够的流通截面,又要保证止逆环端面有回程力,使在注射时快速封闭。3)、止逆环属易磨损件,应采用硬度高的耐磨、耐蚀合金材料制造。4)、结构上应拆装方便,便于清洗。5)、螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反,防止预塑时螺杆头松脱。五、喷嘴及工艺:五、喷嘴及工艺:(一)、喷嘴功能:喷嘴是连接塑化装置与模具流道的重要组件。喷嘴有多种功能:预塑时,在螺杆头
40、部建立背压,阻止熔体从喷嘴流出;注射时,建立注射压力,产生剪切效应,加速能量转换,提高熔体温度均化效果;保压时,起保温补缩作用。(二)、喷嘴形式:1.敞开式喷嘴结构形式:喷嘴可分为敞开式喷嘴、锁闭喷嘴、热流道喷嘴和多流道喷嘴。撇开式喷嘴,结构简单,制造容易,压力损失小,但容易发生流延。图(a)轴孔型,d=23mm,L=(1015)d,适宜中低黏度,热稳定性好的如PE、ABS、PS等薄壁制品。图(b)长锥形,D=(35)d,适宜高黏度,热稳定性差,如PMMA、PVC等厚酒壁刷品。 喷嘴与浇口套的关系喷嘴与浇口套的关系2、自锁喷嘴结构形式有多种:1)、此种结构主要用于加工某些低黏度塑料,如PA类,
41、防止预塑时发生流延。自锁原理基本一致。在预塑时,靠弹簧力通过挡圈和导杆将顶针压住,用其锥面将喷嘴孔封死;注射时,在高压作用下,用熔体压力在顶针锥面上所形成的轴向力,通过导杆、档圈将弹簧压缩,高压熔体从喷嘴孔注入模具流道。此种喷嘴,注射时压力损失大,结构复杂,清洗不便,防流延可靠性差,容易从配合面泄露。2)、结构的动作原理是借助注射座的移动力将喷嘴打开或关闭:预塑时,喷嘴与模具主浇套脱开,熔料在背压作用下,使喷嘴芯前移封闭进料斜孔;注射时,注射座前移,主浇套将喷嘴芯推后,斜孔打开,熔体注入模腔。3、液压控喷嘴:液压控喷嘴结构形式,喷嘴顶针在外力操纵下在预塑时封死,注射时打开。此种喷嘴钉针的封口动
42、作参加注射机的控制程序,需设置喷嘴控制油缸.此种结构喷嘴顶针和导套之间的密封十分重要,在较大的背压作用下,熔体有泄漏可能,为此需与防延程序配合。4、热流道喷嘴:1)、由于喷嘴流道很细,并与模具主浇套接触,容易散热,经过保压、冷却后,喷嘴中的余料变冷料而封堵,影响下一次注射程序,且冷料也会影响制品质量。所以近代注射成型常采用热流道喷嘴,并与热流道模具配合,形成一套完整的热流道注塑系统,保证了制品质量,缩短了注射成型周期,节约了原料,降低了能耗。4、热流道喷嘴:2)、喷嘴要求:喷嘴安装:喷嘴头与模具的浇套要同心,两个球面应配合紧密,否则会溢料。一般要求两个球面半径名义尺寸相同,而取喷嘴球面为负公差
43、,其口径略小于浇套口径0.5lmm为宜,二者同轴度公差0.250.33).喷嘴口径: 喷嘴口径尺寸关系到压力损失、剪切发热以及补缩作用,与材料、注塑座及喷嘴结构形式有关,如下表所示。七、塑化过程理论七、塑化过程理论料筒温度:料筒温度:模溫控制模溫控制八、注射工艺过程:八、注射工艺过程:九、注塑过程分析:一、九、注塑过程分析:一、九、注塑过程分析:二、九、注塑过程分析:二、九、注塑过程分析:三、九、注塑过程分析:三、十、注射理论参考:十、注射理论参考:十一、注射成型条件要素:十一、注射成型条件要素:(一)、时间要素:1、射出时间。2、保压时间。3、冷却时间。4、开关模时间。5、低压保护时间。6、
44、周期时间。7、烘料时间。8、顶针时间。9、中子时间。(二)、压力要素:1、背压压力。2、射出压力。3、保压压力。4、顶出压力。5、低压保护压力。6、高压锁模压力。7、系统压力。8、顶针压力9、调模压力。10、储料压力。11、中子压力。(三)、速度要素:1、开关模速度。 2、射出速度。 3、顶出速度。 4、储料速度。 5、中子速度。6、调模速度。(四):位置要素:1,计量位置。2,低压保护位置。3,开模位置。4,顶针位置。5,中子位置。6,储料位置。十二,多级注射成型工艺:十二,多级注射成型工艺:(一)、多级注射成型工艺说明:1、近代注塑制品,由于浇道系统及各部位几何形状不同,不同部位对于充模熔
45、体的流动(速度、压力)提出要求,否则就要影响熔体在这一部位的流变性能或高分子的结晶定向作用,以及制品的表观质量。在一个注射过程中,螺杆向模具推进熔体时,要求在不同位置上有不同注射速度和不同注射压力等工艺参数的控制,称这种注射过程为多级注塑。2、目前,大多数是注射速度进行多级控制的注塑机,通常可以把注射全冲分3个或4个区域,并把各区域设置成各自不同的适当注射速度。采用在注射的初期使用低速,模腔充填时使用高速,充填接近终了时再使用低速注射的方法。通过注射速度的控制和调整,可以防止和改善制品外观。如毛边、喷射痕、银条或焦痕等各种不良现象。(二)、多级注射控制程序形式:1、可以根据流道的结构、浇口的形
46、式及注塑件结构的不同,来合理设定多段注射压力、注射速度、保压压力和熔胶方式,有利于提高塑化效果、提高产品质量、降低不良率及延长模具/机器寿命。通过多级程序控制注塑成型机的油压、螺杆位置、螺杆转速,能谋求改善成型件的外观不良,改善缩水、翘曲和毛边的对应措施,减少各模每次注射成型件的尺寸不均一。 通过多级程序控制注塑成型机的油压、螺杆位置、螺杆转速,能谋求改善成型件的外观不良,改善缩水、翘曲和毛边的对应措施,减少各模每次注射成型件的尺寸不均一。然而,很多注塑技术人员仍然习惯使用过去一段射胶的方法,不懂得如何寻找多段射胶位置和方法,使具有多段射胶功能的机器发挥不了其优势。2、对于直浇口的产品,既可以
47、采用单级注射的形式,也可以采用多级注射的形式。对于结构简单精度要求不高的小型塑料制件,可采用低于三级注射的控制方式。 (三)、多级控制的效果:(四)、设定多级注射程序的方法:1、一般的塑件注塑时至少要设定三段或四段射胶才是比较科学的。2、对于结构简单且外观质量要求不高的胶件注塑时,可采用三段射胶的程序。但对结构比较复杂、外观缺陷多、质量要求高的胶件注塑时,需采用四段以上的射胶控制程序。3、设定几段射胶程序,一定要根据流道的结构、浇口的形式/位置/数量/大小、注塑件结构、产品质量状况及模具的排气效果等因素进行科学分析、合理设定。(五)、多级注射位置的选择方法:1、计算重量法:总重量=所有胶件部分
48、的重量+流道部分的重量。2、注射时的射胶量即为总重量。1)、一段射胶位置即为流道部分的射胶量,10%-30%(慢/中速)。2)、二段射胶位置即为产品走胶90%时的射胶量,80%-90%(中/快速)。除直浇口,其余的几乎都采用中压,中速或者中压低速;第二级注射的终止位置是从浇口终点开始至整个型腔1/2-2/3的空间,第二级注射适宜采用高压、高速,高压、中速或者中压、中速。看制品结构和使用的材料而定。3)、三段为末段的射胶量,98%-100%(慢速).,最后一级注射属于增压相范围,保压切换点就在这级注射终止位置之间。2、调试观察法:根据自己的初步估计,将注射时所找位置点的压力/速度设为零,观察实际
49、走胶的位置,再根据实际情况进行微调,直至找到你要选择的位置。3、基于对制品几何形状分析的基础上选择的多级注塑工艺:由于制品的型腔较深而壁又较薄,使模具型腔形成长而窄的流道,熔体流经这个部位时必须很快地通过,否则易冷却凝固,会导致充不满模腔的危险,在此应设定高速注射。但是高速注射会给熔体带来很大的动能,熔体流到底时会产生很大的惯性冲击,导致能量损失和溢边现象,这时须使熔体减缓流速,降低充模压力而要维持通常所说的保压压力(二次压力,后续压力)使熔体在浇口凝固之前向模腔内补充熔体的收缩,这就对注塑过程提出多级注射速度与压力的要求 。(六)注塑充模过程:1、注塑充模过程可分为以下几个阶段:1)、注塑充
50、模流动阶段:2)、保压补塑流动阶段:3)、保压:(七)、注射速度设定值:1、多级速度和多级压力解决排气只是其中一方面,对于很多产品控制尺寸,外观,翘曲,机械强度,离型粘模,等都很有用!射压一段为实际射压,后面的实际上为保压,似觉得太片面了,要看什么机,它的射出控制怎么设计的,象住友,发那克,日精,德马格等顶尖机就是只有一段射出监视压,后面保压再分段.再射出阶段设定的射压不起什么作用,由射速带起来机器会随机给个压力,只有在实际射压要接近或超过设定产值时,设定的射压才起作用,强制的降低射速以抑制射压的增大! 2、注塑工艺是一个需要经验和理论结合工作,只有理论的人很多,只有经验的人更多,但真正作到用
51、理论来指导实践的人不多!在要求越来越高的今天,只有突破自己的局限,去寻求更高的发展!但并不是文凭的高低决定你的发展,而是你的上进心和学习精神!(八)注射保压位置切换点的选择方法:1、计时和位置两种方法。当射出开始时,同时射出计时.也同时计算各级射出终止位置,如果射出参数不变,依照原料的流动性不同,流动性较佳的,则最后一级终止位置比计时先到达保压切换点,这时完成充填、增压两相充模,射出进入保压(补偿相),未达到的计时则不再计时直接进入保压,如果流动性较差的,计时完成而最后一级射出终止位置还未到达切换点,一样不等位置到达,直接进入保压。因此应注意以下几点: 1)、原料流动性较平均,可在测得保压点后
52、,再把时间加几秒,作为补偿。2)、原料流动性料佳,例如混合次料,低粘度材料,射出较不稳定,应使用计时较佳,将保压切换点减小(一般把终止位置设定为零),以计时来控制,自动切换进入保压。3)、原料流动性较差,以位置来控制保压切换点较佳,将计时加长,到达设定切换点后进入保压。 4)、保压切换点即模具型腔已充填满的位置,射出位置已难再前进,数字变换很慢,这时必须切换压力才能使制品完全成型,该位置在操作画面上能观察到(计算机语言)。至于三级保压的使用是这样确定的:骨位不多,无尺寸配合的制品及高粘度原料的制品使用一级保压,保压压力比增压相高,而保压时间短。凡骨位(加强筋)较多,要求有公差配合的制品,一定启
53、用多级保压。5)、分段减速掌握正确的保压切换点可以有效确保品质的稳定。(九)、多段注射应该注意的事项:1、成型塑胶流动太好时,以防止毛边产生采取低速射胶,但不得使原料冷却固化为原则,待熔融树脂通过肉厚处再提高射速快速充满模穴,流痕(是熔融脂逐渐以浇口为中心而呈现的条纹状模样)是最初流入模穴内的树脂冷却过快而与其次流入的树脂之间形成的交界所致。2、进胶口(即浇口)部位成型较厚的情况,射速太快会造成乱流,冷料易残留通道而形成流痕,故应慢速低压进胶推开冷料头,使后面的塑料顺利进入。3、射出成型工程中喷嘴部与模具接触因模具冷却水冷却模具温度较射嘴低,部分热被模具带走,喷嘴容易产生冷料头,这些冷料头射入
54、模具中,会在浇口处阻塞而引起流纹或银条状痕迹,探取分段射出可以改善此不良。4、精密细小零件,浇口尺寸精细,且多数模穴之浇口平衡制作上极困难不易,将浇口开同一尺寸大小再利用多段射出技术就可克服。5、第一段低速射出与第二段高速射出之交界切换位置的改变,可以将熔接线局部位移修正,如在外观上明显的部位移至较不明显位置(如贴签处)。6、凹陷与熔合不良现象在成型中是互相对立的,用此方法可同时改善;产品凹陷部位射速急降,充填表层至冷固后快速提高射速充填模穴,产生熔接线部位应采取快速射胶以防止熔合不良。 (一般成型品表面下陷均在肉厚处发生,它乃是熔融树脂冷却固化时的体积收缩所致)。7、在保压过程中分段降低可使
55、成型品残留应力减小。8、成型品薄而流动距离长的成型条件需高压力能顺利完成,但高速高压射胶容易造成浇口部残留应力,从而影响品质所以采取高速进胶,中速充填,低速保压消除残留应力,从而防止成品变形。9、模具冷却方面来改善:若动模温度低定模温度高成型品不会发生内向翘曲,若动模温度较高则成型品可能发生外向翘曲现象。10、烧焦(是由于模穴内气体压缩燃烧引起的现象)最容易发生在分模线或熔接处,树脂的表面呈现黑色碳化之痕迹,而需使空气瓦斯能顺利排出模穴,必须降低射速。11、流体表面的速度应该是常数,应采用快速射胶防止射胶过程中熔体冻结。射胶速度设置应考虑到在临界区域(如流道)快速充填的同时在入水口位减慢速度。
56、应该保证模腔填满后立即停止以防止出现过填充、飞边及残余应力。12、设定速度分段的依据必须考虑到模具的几何形状、薄壁处需要最大的注射速度;厚壁零件需要慢快慢型速度曲线以避免出现缺陷。为了保证零件质量符合标准注塑速度设置应保证熔体前锋流速不变。熔体流动速度是非常重要的,因为它会影响零件中的分子排列方向及表面状态;当熔体前方到达交叉区域结构时,应该减速;对于辐射状扩散的复杂模具,应保证熔体通过量均衡地增加;长流道必须快速填充以减少熔体前锋的冷却,但注射高粘度的材料,如PC是例外情况,因为太快的速度会将冷料通过入水口带入型腔。其它流动限制和不稳定因素。速度的设定必须对注塑工艺和材料知识有较清楚的认识,
57、否则,制品品质将难以控制。因为熔体流速难以直接测量,可以通过测量螺杆前进速度,或型腔压力间接推算出(确定止逆阀没有泄漏)。13、材料特性是非常重要的,因为聚合物可能由于应力不同而降解,增加模塑温度可能导致剧烈氧化和化学结构的降解,但同时由剪切引起的降解变小,因为高温降低了材料的粘度,减少了剪切应力。无疑,多段射胶速度对成型诸如PC、POM、UPVC等对热敏感的材料及它们的调配料很有帮助。14、调整注塑速度可以帮助消除由于在入水口位出现的流动放慢而引起的缺陷。当熔体经过射嘴和流道到达入水口时,熔体前锋的表面可能已经冷却凝固,或者由于流道突然变窄而造成熔体的停滞,直到建立起足够的压力推动熔体穿过入
58、水口,这就会使通过入水口的压力出现峰形。高压将损伤材料并造成诸如流痕和入水口烧焦等表面缺陷,这种情况可以通过刚好在入水口前减速的方法克服上述缺陷。 这种减速可以防止入水口位的过度剪切,然后再将射速提高到原来的数值。因为精确控制射速在入水口位减慢是非常困难的,所以在流道末段减速是一个较好的方案。我们可以通过控制末段射胶速度来避免或减少诸如飞边、烧焦、困气等缺陷。填充末段减速可以防止型腔过度填充,避免出现飞边及减少残余应力。由于模具流径末端排气不良或填充问题引起的困气,也可以通过降低排气速度,特别是射胶末段的排气速度加以解决。15、短射是由于入水口处的速度过慢或熔体凝固造成的局部流动受阻等原因产生
59、的。在刚刚通过入水口或局部流动阻碍时加快射胶速度可以解决这个问题。流痕、入水口烧焦、分子破裂、脱层、剥落等发生在热敏性材料上的缺陷是由于通过入水口时的过度剪切造成的。16、光滑的制件取决于注塑速度,玻璃纤维填充材料尤其敏感,特别是尼龙。暗斑(波浪纹)是由于粘度变化造成的流动不稳定引起的。扭曲的流动能导致波浪纹或不均匀的雾状,究竟产生何种缺陷取决于流动不稳定的程度。当熔体通过入水口时高速注射会导致高剪切,热敏性塑料将出现烧焦,这种烧焦的材料会穿过型腔,到达流动前锋,呈现在零件表面。17、为了防止射纹,射胶速度设置必须保证快速填充流道区域然后慢速通过入水口。找出这个速度转换点是问题的本质。如果太早
60、,填充时间会过度增加,如果太迟,过大的流动惯性将导致射纹的出现。熔体粘度越低,料筒温度越高则这种射纹出现的趋势越明显。由于小入水口需要高速高压注射,所以也是导致流动缺陷的重要因素。18、缩水可以通过更有效的压力传递,更小的压力降得以改善。低模温和螺杆推进速度过慢极大地缩短了流动长度,必须通过高射速来补偿。高速流动会减少热量损失,并且由于高剪切热产生磨擦热,会造成熔体温度的升高,减慢零件外层的增厚速度。型腔交叉位必须有足够厚度以避免太大的压力降,否则就会出现缩水。十三、注道、浇道、冷料井、浇囗:十三、注道、浇道、冷料井、浇囗:(一)注道:1、(直浇道):是接合注塑成型机喷嘴的部份,其末端连接於浇
61、道(横浇道)。注道浇套前端、的R半径应稍大於喷嘴的r半径(大1-2mm),以免在与喷嘴的接触部分溢漏料而不易剥脱注道。为了容易剥脱固化的注道,设计2-4度的斜度。2、(横浇道):是自注道至成形品之通路,通常设在合模线两侧,浇道的剖面通常是园形。多模穴模具的成形品与浇道配置很重要,应使流进各模穴的成形材料同步而均匀。(二)、冷料井:1、射出成形机的喷嘴前端在射出后仍有少量熔融材料残留,此残留材料在下次射出前凝固,若直接进入成型品中会造成制品外观不良,为了防止如此设计冷料井,使射出材料前端的凝块积滞此处。(三)、浇囗:1、浇囗,是成型材料自浇道进成形品的入口,它与成形品设计有直接关系,浇口原则上设
62、於成形品中央附近较厚部位。设计时需考虑产品尺寸,截面积尺寸,模具结构,成型条件及塑胶性能有关。浇口尽量短小,与產品分离容易,不造成明显痕迹,其类型多种多样。2、浇囗一般有直接、侧向、跳动、潜入式(隧道)、针点、薄膜形、盘形,柄形、扇形、环形、热流道用等浇囗。成形品成形品 豎澆道豎澆道分模線分模線潛道潛道料口料口無段道長度無段道長度頂出梢頂出梢料口側打光平順料口側打光平順, Min. 20Fasten Pin Head To Prevent Turning潛道式料口潛道式料口澆口設計潛道潛道 成品成品豎澆道豎澆道分模線分模線澆口澆口 澆口澆口 冷料區冷料區潛道設計之冷料區潛道設計之冷料區RR料口
63、料口腰果式料口腰果式料口 (牛角式牛角式)澆口設計L0.5mm 段道長度段道長度1.27mm900澆口設計針點式料口針點式料口 加工空隙加工空隙0.05mm頂出梢部份頂出梢部份模具排氣分模面部份分模面部份深度深度0.03-0.06mm料口料口排風孔排風孔1.5mm Min.Note Step1.27mm1.3mmMin.模具排氣3、浇口位置的选择和应用:1)、尽量短,减少弯曲,光洁度在Ra=1.60.8um之间。2)、考虑模具穴数,按模具型腔布局设计,尽量与模具中心线对称。3)、当产品投影面积较大时.避免单面开设浇口.以防注射受力不均。4)、浇口位置应去除方便,在产品上不留明显痕迹,不影响产品
64、外观。5)、主流道设计时,避免塑料直接冲击小型芯或小镶件,以免产生弯曲或折断。6)、主流道先预留加工或修正余量,以便保证产品精度。4、主流道設計:1)、主流道是连接机台喷嘴至分流道入口处之间的一段通道,是塑料进入模具型腔时最先经过的地方.其尺寸,大小与塑料流速和充模时间长短有密切关系.太大造成回收冷料过多,冷却时间增长,包藏空气增多.易造成气泡和组织松散,极易产生过流和冷却不足;如流径太小,热量损失增大.流动性降低,注射压力增大,造成成型困难.一般情況下,主流道会制造成单独的浇口套,镶在母模板上.但一些小型模具会直接在母模板上开设主流道,而不使用浇套 5、主流道设计要点:1)、浇口套內孔为圆锥
65、形(2-6),光洁度Ra=1.60.8um.锥度须适当,太大造成压力减少,产生瀚流,易混进空气产生气孔,锥度过小会使流速增大,造成注射困难。2)、浇口套口径应比机台喷嘴孔径大12mm,以免积存残料,造成压力下降,浇道易断。3)、一般在浇口套大端设置倒圓角(R=13mm),以利于料流。4)、主流道与机台喷嘴接触处,设计成半球形凹坑,深度常取35mm.特別注意浇口套半径比注嘴半径大12mm,一般取R=1922mm之间,以防溢胶。5)、主流道尽量短,以减少冷料回收料,减少压力和热量损失。6)、主流道尽量避免拼块结构,以防塑胶进入接缝,造成脱模困难。7)、为避免主流道与高温塑胶和射嘴反复接触和碰撞造成
66、损坏,一般浇口套选用优质钢材加工,并热处理。8)、其形式有多种,可视不同模具结构来选择,一般会将其固定在模板上,以防生产中浇口套转动或被带出。6、分流道设计:1)、分流道是主流道的连接部分,介于主流道和浇口之间,起分流和转向作用.分流道必须在压力损失最小的情況下,将熔融塑胶以较快速度送到浇口处充模,因在截面积相等的条件下,正方形之周长最长,圆形最短.面积如太小,会降低塑料流速,延长充模时间,易造成产品缺料,烧焦,银线,缩水;如太大易积存过多气体,增加冷料,延长生产周期,降低生产效率.对于不同塑胶材质,分流道会有所不同,但有一个设计原则:必须保证分流道的表面积与其体积之比值最小,即在分流道长度一
67、定的情況下,要求分流道的表面积或侧面积与其截面积之比值最小7、设计时基本原则:1)、在条件允许下,分流道截面积尽量小,长度尽量短。2)、分流道较长时,应在末端设置冷料穴,以容纳冷料和防止空气进入,而冷料穴上一般会设置拉料杆,以便于胶道脱模。3)、在多型腔模具中,各分流道尽量保持一致,长度尽量短,主流道截面积应大于各分流道截面积之和。)、其表面不要求过分光滑(Ra=1.6左右),有利于保温。)、如分流道较多时,应考虑加设分流锥,可避免熔融塑胶直接冲击型腔,也可避免塑料急转弯使塑胶平稳过渡。)、分流道一般采用平衡式方式分布,特殊情况可采用非平衡方式,要求各型腔同时均衡进胶,排列紧凑,流程短,以减少
68、模具尺寸。)、流道设计时应先取较小尺寸,以便于试模后有修正余量。熱流道系統熱流道系統固定側模板固定側模板 = 50Manifold = 260優點優點 快速循環時間 - 15-20% 時間減少節省材料 - 沒有澆道和流道較好成品品質 - 減少應力殘留 - 較佳外觀8、一般流道直径(尺寸):树脂流道径(mm)ABS,AS4.89.5ACETAL(POM)3.29.5压克力8.09.5耐冲击用压克力8.012.7酢酸寒璐路4.811.1IONOMER2.39.5耐龙1.69.5树脂流道径(mm)PC4.89.5PB4.89.5PE1.69.5PPO6.49.5PS3.29.5PVC3.29.5十四
69、、工艺叁数解释:十四、工艺叁数解释:(一)背压叁数:1、背压的形成:在塑料熔融、塑化过程中,熔料不断移向料筒前端(计量室内),且越来越多,逐渐形成一个压力,推动螺杆向后退。为了阻止螺杆后退过快,确保熔料均匀压实,需要给螺杆提供一个反方向的压力,这个反方向阻止螺杆后退的压力称为背压。背压亦称塑化压力,它的控制是通过调节注射油缸之回油节流阀实现的。预塑化螺杆注塑机注射油缸后部都设有背压阀,调节螺杆旋转后退时注射油缸泄油的速度,使油缸保持一定的压力.全电动机的螺杆后移速度(阻力)是由AC伺服阀控制的。2、适当调校背压的好处:1)、能将机筒内的熔料压实,增加密度,提高射胶量、制品重量和尺寸的稳定性。2
70、)、可将熔料内的气体“挤出”,减少制品表面的气花、内部气泡、提高光泽均匀性。减慢螺杆后退速度,使炮筒内的熔料充分塑化,增加色粉、色母与熔料的混合均匀度,避免制品出现混色现象。 3)、减慢螺杆后退速度,使炮筒内的熔料充分塑化,增加色粉、色母与熔料的混合均匀度,避免制品出现混色现象。4)、适当提升背压,可改善制品表面的缩水和产品周边的走胶情况。5)、能提升熔料的温度,使熔料塑化质量提高,改善熔料充模时的流动性,制品表面无冷胶纹。3、背压太低时,易出现下列问题:1)、背压太低时,螺杆后退过快,流入炮筒前端的熔料密度小(较松散),夹入空气多。2)、会导致塑化质量差、射胶量不稳定,产品重量、制品尺寸变化
71、大。3)、制品表面会出现缩水、气花、冷料纹、光泽不匀等不良现象。4)、产品内部易出现气泡,产品周边及骨位易走不满胶。4、过高的背压,易出现下列问题:1)、机筒前端的熔料压力太高、料温高、粘度下降,熔料在螺杆槽中的逆流和料筒与螺杆间隙的漏流量增大,会降低塑化效率(单位时间内塑化的料量).2)、对于热稳定性差的塑料(如:PVC、POM等)或着色剂,因熔料的温度升高且在料筒中受热时间增长而造成热分解,或着色剂变色程度增大,制品表面颜色/光泽变差。3)、背压过高,螺杆后退慢,预塑回料时间长,会增加周期时间,导致生产效率下降。4)、背压高,熔料压力高,射胶后喷嘴容易发生熔胶流涎现象,下次射胶时,水口流道
72、内的冷料会堵塞水口或制品中出现冷料斑。5)、在注塑过程中,常会因背压过大,喷嘴出现漏胶现象,浪费原料并导致射嘴附近的发热圈烧坏。6)、预塑机构和螺杆筒机械磨损增大。5、背压的调校:1)、注塑背压的调校应视原料的性能、干燥情况、产品结构及质量状况而定,背压一般调校在3-15kg/cm。当产品表面有少许气花、混色、缩水及产品尺寸、重量变化大时,可适当增加背压。当射嘴出现漏胶、流涎、熔料过热分解、产品变色及回料太慢时可考虑适当减低背压。2)、背压是注塑成型工艺中控制熔料质量及产品质量的重要参数之一,合适的背压对于提高产品质量有着重要的作用,不可忽视。十五、注塑工艺需考虑的七个因素:十五、注塑工艺需考
73、虑的七个因素:(一)、收缩率:1、热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述,影响热塑性塑料成型收缩的因素如下:1)、塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化,内应力强,冻结在塑件内的残余应力大,分子取向性强等因素,因此与热固性塑料相比则收缩率较大,收缩率范围宽、方向性明显,另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。2)、塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差,使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外,有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向,密度分布及收缩
74、阻力大小等,所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。3)、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)则收缩小但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。4)、成型条件模具温度高,熔融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其对结晶料则因结晶度高,体积变化大,故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关,直接影响到各部分收缩量大小及方向性。另外,保持压力及时间对收缩也影响较大,压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高,熔融料粘度差小,层间剪切应力小,脱模后弹性回跳大,故收缩
75、也可适量的减小,料温高、收缩大,但方向性小。 因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。模具设计时根据各种塑料的收缩范围,塑件壁厚、形状,进料口形式尺寸及分布情况,按经验确定塑件各部位的收缩率,再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时,一般宜用如下方法设计模具:、对塑件外径取较小收缩率,内径取较大收缩率,以留有试模后修正的余地。、试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。、要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况(测量时必须在脱模后24小时以后)。、按实际收缩情况修正模具。、再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。(二)、流动性:1、热
76、塑性塑料流动性大小,一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长度、表现粘度及流动比(流程长度/塑件壁厚)等一系列指数进行分析。分子量小,分子量分布宽,分子结构规整性差,熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小,流动比大的则流动性就好,对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类:1)、流动性好PA、PE、PS、PP、CA、聚甲基戍烯;2)、流动性中等聚苯乙烯系列树脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;3)、流动性差PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料;2、各种塑料的流动性也因各成型因素而变,主要影响的因素有
77、如下几点:1)、温度料温高则流动性增大,但不同塑料也各有差异,PS(尤其耐冲击型及MFR值较高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(如ABS、AS)、PC、CA等塑料的流动性随温度变化较大。对PE、POM、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。2)、压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大,流动性也增大,特别是PE、POM较为敏感,所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。3)、模具结构浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统设计,熔融料流动阻力(如型面光洁度,料道截面厚度,型腔形状,排气系统)等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性,凡促使熔融料降低温度,增加流动
78、性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性,选用合理的结构。成型时则也可控制料温,模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。(三)、结晶性:1、热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型(又称无定形)塑料两大类。2、所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由独立移动,完全处于无次序状态,变成分子停止自由运动,按略微固定的位置,并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。3、作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般结晶性料为不透明或半透明(如POM等),无定形料为透明(如PMMA等)。但也有例外情况,如聚(
79、4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性,ABS为无定形料但却并不透明。4、在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项:1)、料温上升到成型温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。2)、冷却回化时放出热量大,要充分冷却。3)、熔融态与固态的比重差大,成型收缩大,易发生缩孔、气孔。4)、冷却快,结晶度低,收缩小,透明度高。结晶度与塑件壁厚有关,壁厚则冷却慢,结晶度高,收缩大,物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。5)、各向异性显著,内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向,处于能量不平衡状态,易发生变形、翘曲。6)、结晶化温度范围窄,易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。
80、(四)、热敏性塑料及易水解塑料:1、热敏性系指某些塑料对热较为敏感,在高温下受热时间较长或进料口截面过小,剪切作用大时,料温增高易发生变色、降解,分解的倾向,具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物,POM,聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物,特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。 因此,模具设计、选择注塑机及成型时都应注意,应选用螺杆式注塑机,浇注系统截面宜大,模具和料筒应镀铬,不得有锐角滞料,必须严格控制成型温度、塑料中加入稳定剂,减弱其热敏性能。2、有的塑料(如PC)即使含有少量水分,但在高温、高压下也会
81、发生分解,这种性能称为易水解性,对此必须预先加热干燥。(五)、应力开裂及熔体破裂:1、有的塑料对应力敏感,成型时易产生内应力并质脆易裂,塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此,除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外,对原料应注意干燥,合理的选择成型条件,以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状,不宜设置嵌件等措施来尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度,选用合理的进料口及顶出机构,成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间,尽量避免塑件过于冷脆时脱模,成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性,消除内应力并禁止与溶剂接触。2、当一定融熔体流动速率的聚合物熔体,在恒温下通过
82、喷嘴孔时其流速超过某值后,熔体表面发生明显横向裂纹称为熔体破裂,有损塑件外观及物性。故在选用熔体流动速率高的聚合物等,应增大喷嘴、浇道、进料口截面,减少注塑速度,提高料温。(六)、热性能及冷却速度:1、各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要热量大,应选用塑化能力大的注塑机。热变形温度高塑料的冷却时间可短,脱模早,但脱模后要防止冷却变形。热传导率低的塑料冷却速度慢(如离子聚合物等冷却速度极慢),故必须充分冷却,要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低,热传导率高的塑料。比热大、热传导率低,热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型,必须选用适当的注塑机及加强模
83、具冷却。2、各种塑料按其种类特性及塑件形状,要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按成型要求设置加热和冷却系统,以保持一定模温。当料温使模温升高时应予冷却,以防止塑件脱模后变形,缩短成型周期,降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定温度时,则模具应设有加热系统,使模具保持在一定温度,以控制冷却速度,保证流动性,改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却,防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。对流动性好,成型面积大、料温不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却交替使用或局部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。(七)、吸湿性:塑料中因有各种添加剂,使其对水分有不同的亲疏程度,所以塑
84、料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种,料中含水量必须控制在允许范围内,不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用,使树脂起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热,在使用时防止再吸湿。十六、塑料的内应力控制改性:十六、塑料的内应力控制改性:(一)、塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素而响而产生的一种内在应力。内应力的实质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象,这种不平衡构象在冷却固化时不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象,这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变,而冻结的高弹形变
85、平时以位能形式贮存在塑料制品中,在适宜的条件下,这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化,位能转变为动能而释放。当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时,内应力平衡即遭到破坏,塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。(二)、几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力,尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。内应力的存在不仅使塑料制品在贮存和使用过程中出现翘曲变形和开裂,也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。为此,必须找出内应力产生的原因及消除内应力的办法,最大程度地降低塑料制品内部的应力,并使残余内应力在塑料制品上尽可能均匀地分布,避免产生应力集中现象,从而改善塑
86、料制品的力学,热学等性能。 (三)、塑料内应力产生的原因:1、产生内应力的原因有很多,如塑料熔体在加工过程中受到较强的剪切作用,加工中存在的取向与结晶作用,熔体各部位冷却速度极难做到均匀一致,熔体塑化不均匀,制品脱模困难等,都会引发内应力的产生。依引起内应力的原因不同,可将内应力分成如下几类。1)、取向内应力:取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中,大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。取向应力产生的具体过程为:靠近流道壁的熔体因冷却速度快而造成外层熔体粘度增高,从一而使熔体在型腔中心层流速远高于表层流速,导致熔体内部层与层之间受到剪切应力作用,产生沿流动方向的取向。
87、取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆高弹形变,所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。用热处理的方法,可降低或消除塑料制品内的取向应力。塑料制品的取向内应力分布为从制品的表层到内层越来越小,并呈抛物线变化。2)、冷却内应力:冷却内应力是塑料制品在熔融加工过程中因冷却定型时收缩不均匀而产生的一种内应力。尤其是对厚壁塑料制品,塑料制品的外层首先冷却凝固收缩,其内层可能还是热熔体,这徉芯层就会限制表层的收缩,导致芯层处于压应力状态,而表层处于拉应力状态。塑料制品冷却内应力的分布为从制品的表层到内层越来越大,并也呈抛物线变化。另外,带金属嵌件的塑料制品,
88、由于金属与塑料的热胀系数相差较大,容易形成收缩不一均匀的内应力。除上述两种主要内应力外,还有以下几种内应力:对于结晶塑料制品而言,其制品内部各部位的结晶结构和结晶度不同也会产生内应力。另外还有构型内应.力及脱模内应力等,只是其内应力听占比重都很小。(四)、影响塑料内应力产生的因素:1、分子链的刚性:分子链刚性越大,熔体粘度越高,聚合物分子链活动性差,因而对于发生的可逆高弹形变恢复性差,易产生残余内应力口例如,一些分子链中含有苯环的聚合物,如PC、PPO、PPS等,其相应制品的内应力偏大。2、分子链的极性:一分子链的极性越大,分子间相互吸引的作用力越大,从而使分子间相互移动困难增大,恢复可逆弹性
89、形变的程度减小,导致残余内应力大。例如,一些分子链中含有羰基、酯基、睛基等极性基团的塑料品种,其相应制品的内应力较大。3、取代基团的位阻效应:大分子侧基取代基团的体积越大,则妨碍大分子链自由运动导致残余内应力加大。例如,聚苯乙烯取代基团的苯基体积较大,因而聚苯乙烯制品的内应力较大。(五)、几种常见聚合物的内应力大小顺序如下:PPOPSFPCABSPA6PPHDPE塑料内应力的降低与分散1、原料配方设计:1)、选取分子量大、分子量分布窄的树脂。聚合物分子量越大,大分子链间作用力和缠结程度增加,其制品抗应力开裂能力较强;聚合物分子量分布越宽,其中低分子量成分越大,容易首先形成微观撕裂,造成应力集中
90、,便制品开裂。2)、选取杂质含量低的树脂聚合物内的杂质即是应力的集中体,又会降低塑料的原有强度,应将杂质含量减少到最低程度。3)、共混改性:易出现应力开裂的树脂与适宜的其它树脂共混,可降低内应力的存在程度。例如:在PC中混入适量PS,PS呈近似珠粒状分散于PC连续相中,可使内应力沿球面分散缓解并阻止裂纹扩展,从而达到降低内应力的目的。再如,在PC中混入适量PE,PE球粒外沿可形成封闭的空化区,也可适当降低内应力。4)、增强改性:用增强纤维进行增强改性,可以降低制品的内应力,这是因为纤维缠结了很多大分子链,从而提高应力开裂能力。例如,30%GFPC的耐应力开裂能力比纯PC提高6倍之多。5)、成核
91、改性:在结晶性塑料中加入适宜的成核剂,可以在其制品中形成许多小的球晶,使内应力降低并得到分散。2、成型加工条件的控制:在塑料制品的成型过程中,凡是能减小制品中聚合物分子取向的成型因素都能够降低取向应力;凡是能使制品中聚合物均匀冷却的工艺条件都能降低冷却内应力;凡有助于塑料制品脱模的加工方法都有利于降低脱模内应力。(六)、对内应力影响较大的加工条件主要有如下几种:1、料筒温度:较高的料筒温度有利于取向应力的降低,这是因为在较高的料筒温度,熔体塑化均匀,粘度下降,流动性增加,在熔体充满型腔过程中,分子取向作用小,因而取向应力较小。而在较低料筒温度下,熔体粘度较高,充模过程中分子取向较多,冷却定型后
92、残余内应力则较大。但是,料筒温度太高也不好,太高容易造成冷却不充分,脱模时易造成变形,虽然取向应力减小,但冷却应力和脱模应力反而增大。2、模具温度:模具温度的高低对取向内应力和冷却内应力的影响都很大。一方面,模具温度过低,会造成冷却加快,易使冷却不均匀而引起收缩上的较大差异,从而增大冷却内应力;另一方面,模具温度过低,熔体进入模其后,温度下降加快,熔体粘度增加迅速,造成在高粘度下充模,形成取向应力的程度明显加大。模温对塑料结晶影响很大,模温越高,越有利于晶粒堆砌紧密,晶体内部的缺陷减小或消除,从而减少内应力。另外,对于不同厚度塑料制品,其模温要求不同。对于厚壁制品其模温要适当高一些。3、注射压
93、力:注射压力高,熔体充模过程中所受剪切作用力大,产生取向应力的机会也较大。因此,为了降低取向应力和消除脱模应力,应适当降低注射压力。4、保压压力:保压压力对塑料制品内应力的影响大于注射压力的影响。在保压阶段,随着熔体温度的降低,熔体粘度迅速增加,此时若施以高压,必然导致分子链的强迫取向,从而形成更大的取向应力。5、注射速度:注射速度越快,越容易造成分子链的取向程度增加,从而引起更大的取向应力。但注射速度过低,塑料熔体进入模腔后,可能先后分层而形成熔化痕,产生应力集中线,易产生应力开裂。所以注射速度以适中为宜。最好采用变速注射,在速度逐渐减小下结束充模。6、保压时间:保压时间越长,会增大塑料熔体
94、的剪切作用,从而产生更大的弹性形变,冻结更多的取向应力。所以,取向应力随保压时间延长和补料量增加而显著增大。7、开模残余压力:应适当调整注射压力和保压时间,使开模时模内的残余压力接近于大气压力,从而避免产生更大的脱模内应力。(七)、塑料制品的热处理:1、塑料制品的热处理是指将成型制品在一定温度下停留一段时间而消除内应力的方法。热处理是消除塑料制品内取向应力的最好方法。2、对于高聚物分子链的刚性较大、玻璃化温度较高的注塑件;对壁厚较大和带金属嵌件的制件;对使用温度范围较宽和尺寸精度要求较高的制件;时内应力较大而又不易自消的制件以及经过机械加工的制件都必须进行热处理。3、对制件进行热处理,可以使高
95、聚物分子由不平衡构象向平衡构象转变,使强迫冻结的处于不稳定的高弹形变获得能量而进行热松弛,从而降低或基本消除内应力。常采用的热处理温度高于制件使用温度1020或低于热变形温度510。热处理时间取决于塑料种类、制件厚度、热处理温度和注塑条件。一般厚度的制件,热处理12小时即可,随着制件厚度增大,热处理时间应适当延长。提高热处理温度和延长热处理时间具有相似的效果,但温度的效果更明显些。4、热处理方法是将制件放入水、甘油、矿物油、乙二醇和液体石蜡等液体介质中,或放入空气循环烘箱中加热到指定温度,并在该温度下停留一定时间,然后缓慢冷却到室温。实验表明,脱模后的制件立即进行热处理,对降低内应力、改善制件性能的效果更明显。此外,提高模具温度,延长制件在模内冷却时间,脱模后进行保温处理都有类似热处理的作用。5、尽管热处理是降低制件内应力的有效办法之一,但热处理通常只能将内应力降低到制件使用条件允许的范围,很难完全消除内应力。对PC制件进行较长时间的热处理时,PC分子链有可能进行有序的重排,甚至结晶,从而降低冲击韧性,使缺口冲击强度降低。因而,不应把热处理作为降低制件内应力的唯一措施。