塑料成型工藝學(xué)PPT課件

1、注射成型就是將塑料（一般為粒料）從注射機的料斗送進加熱的料筒，經(jīng)加熱熔化呈流動狀態(tài)后，由柱塞或螺桿的推動，使其通過料筒前端的噴嘴注入閉合塑模中，充滿塑模的熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻（熱塑性塑料）或加熱（熱固性塑料）固化后即可保持注塑模型腔所賦予的形樣，松開模具取得制品，完成一個模塑周期。6.1 概述注塑成型的優(yōu)點：成型周期短；一次成型外形復(fù)雜，尺寸精確、帶有嵌件的制品；適應(yīng)性強，生產(chǎn)效率高；易于全自動化生產(chǎn)；經(jīng)濟、先進。第1頁/共119頁6.1 概述注塑機的基本作用：1.加熱塑料，使其達到熔化狀態(tài)；2.對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔；注塑機的發(fā)展史：1.柱塞式注塑機，生產(chǎn)60克以下

2、制品；2.單螺桿定位預(yù)塑注塑機；3.移動螺桿式注塑機。第2頁/共119頁6.2 注射模塑設(shè)備由注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)和塑模三大部分組成。第3頁/共119頁作用：使塑料均勻地塑化并達到流動狀態(tài)，在很高的壓力和較快的速度下，通過螺桿或柱塞的推擠注射入模。系統(tǒng)包括：加料裝置、料筒、螺桿（或柱塞及分流梭）及噴嘴等部分。1.加料裝置倒圓錐或錐形，容量可供12小時的用料。有的配有計量裝置、加熱或干燥裝置、自動上料裝置等。第4頁/共119頁2.料筒加熱和加壓的容器，類似擠出機的料筒。能耐壓、耐熱、耐疲勞、抗腐蝕、傳熱性能好。柱塞式的料筒容積約為最大注射量大35倍；螺桿式是料筒容積約為最大注射量到23倍。外部配有

3、加熱裝置，可分段加熱和控制，通過熱電偶顯示和恒溫控制儀表來精確控制。3.柱塞和分流梭柱塞式注射機料筒內(nèi)是重要部件。第5頁/共119頁（1）柱塞作用：將注射油缸的壓力傳給塑料并使容料注射入模具。為堅實、表面硬度很高的金屬柱。直徑20100mm。注射容量=柱塞的沖程*柱塞截面積（2）分流梭裝在料筒前端內(nèi)腔中形狀頗似魚雷體的一種金屬部件。作用：將料筒內(nèi)流經(jīng)該處的塑料分成薄層，使塑料產(chǎn)生分流和收斂流動，以縮短傳熱導(dǎo)程，加快熱傳遞，提高塑化質(zhì)量。表面常有48個呈流線形的凹槽，210mm深，有幾條凸出筋，起定位和傳熱作用。第6頁/共119頁第7頁/共119頁第8頁/共119頁第9頁/共119頁4.螺桿移動

4、螺桿式注射機的重要部件。作用：對塑料進行輸送、壓實、塑化和施壓。螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，首先將料斗來的塑料卷入，并逐步將其向前推送、壓實、排氣和塑化，熔融的塑料不斷地被推送至螺桿頂部與噴嘴之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退，當(dāng)積存的熔體達到一次注射量時，螺桿停止轉(zhuǎn)動，傳遞液壓或機械力將熔體注射入模。螺桿的結(jié)構(gòu)與擠出機螺桿基本相同。第10頁/共119頁注射機螺桿結(jié)構(gòu)特點：（1）有軸向位移，有效長度是變化的；（2）長徑比和壓縮比較小；（3）螺槽較深，以提高生產(chǎn)率；（4）加料段較長；（5）螺桿頭部：粘度大的塑料常用錐形尖頭； 粘度低的塑料常安裝止逆環(huán)。第11頁/共119頁5.噴嘴聯(lián)結(jié)料筒和模具的橋梁。

5、作用：注射時引導(dǎo)塑料從料筒進入模具，并具有一定射程。噴嘴的內(nèi)徑一般都是自進口逐漸向出口收斂的。類型：（1）直通式噴嘴呈短管狀，壓力和熱量損失小，不易產(chǎn)生滯料和分解，不用附設(shè)加熱裝置。延伸式噴嘴，需添設(shè)加熱裝置。適合加工高粘度塑料。第12頁/共119頁防止熔料的流涎或回縮，對噴嘴通道實行暫時封鎖。彈簧式：依靠彈簧壓合噴嘴體內(nèi)的閥芯來實現(xiàn)封鎖， 有效地杜絕流涎現(xiàn)象。針閥式：用外在液壓系統(tǒng)通過杠桿來控制聯(lián)動機構(gòu)啟閉閥芯。（2）自鎖式噴嘴（3）杠桿針閥式噴嘴噴嘴的選擇應(yīng)根據(jù)加工的塑料性能及成型制品的特點來考慮。第13頁/共119頁第14頁/共119頁6.加壓和驅(qū)動裝置加壓裝置：供給柱塞或螺桿對塑料施加

6、的壓力，使柱塞或螺桿在注射周期中發(fā)生必要的往復(fù)運動進行注射。類型液壓式機械式驅(qū)動裝置：使注射機螺桿轉(zhuǎn)動完成對塑料的預(yù)塑化。包括單速交流電機液壓馬達第15頁/共119頁作用：在注射過程中能鎖緊模具，而在取出制品時能打開模具。鎖模力：PAF P：注射壓力，kg/cm2A：垂直于施壓方向的制品投影面積，cm2鎖模機構(gòu)應(yīng)保證：啟閉靈活、準(zhǔn)確、迅速而安全，避 免運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生強烈振動； 閉合時應(yīng)先快后慢，開啟時應(yīng)先慢 后快再慢； 模板移動距離、移動速度可調(diào)。第16頁/共119頁常用的鎖模系統(tǒng)：（1）機械式以電動機通過齒輪或蝸輪、蝸桿減速傳動曲臂或以杠桿動曲臂的機構(gòu)，實現(xiàn)啟閉和鎖模作用。第17頁/共119頁（

7、2）液壓式用油缸和柱塞依靠液壓力推動柱塞作往復(fù)運動來實現(xiàn)啟閉和鎖模。第18頁/共119頁（3）液壓機械組合式由液壓操縱連桿或曲肘撐桿機構(gòu)來達到啟閉和鎖模。第19頁/共119頁頂出裝置：開模時頂出模內(nèi)制品。機械式液壓式模具：是利用本身特定形狀，使塑料（或聚合物）成型為具有一定形狀和尺寸的制品的工具。作用：在塑料的成型加工過程中，賦予塑料以形狀，給予強度和性能，完成成型設(shè)備所不能完成的工作，使它成為有用的型材或制品。第20頁/共119頁基本結(jié)構(gòu)包括：澆注系統(tǒng)、成型零件、結(jié)構(gòu)零件三部分。澆注系統(tǒng)：塑料從噴嘴進入型腔前的流道部分。 包括主流道、冷料穴、分流道、澆口。 成型零件：構(gòu)成制品形狀的各種零件。

8、 包括動模、定模、型腔、型芯、成型桿、 排氣口。結(jié)構(gòu)零件：構(gòu)成模具結(jié)構(gòu)的各種零件。 包括執(zhí)行導(dǎo)向、脫模、抽芯、分型等動 作的各種零件。 第21頁/共119頁第22頁/共119頁1.主流道 緊接噴嘴到分流道或型腔的一段通道，與噴嘴處于同一軸心線上。特點： （1）開設(shè)在模具上，可加工成主流道襯套再緊配合于模板上； （2）主流道形狀呈圓錐形36 角，進口端直徑應(yīng)比噴嘴孔徑大；（3）進口端與噴嘴頭接觸處開成球面。 第23頁/共119頁2.冷料穴 主流道出口端的空穴，以捕集噴嘴端部兩次注射之間所產(chǎn)生的冷料，防止阻塞分流道及澆口。 冷料穴的直徑約810mm，深度約6mm。 底部常設(shè)有脫模桿，脫模桿頂部呈曲

9、折鉤形或下陷凹槽，以便脫模時順利的抽出主流道贅物。 3.分流道 多槽模中連接主流道和各個型腔的通道。 在塑模上排列成對稱和等距離分布。 第24頁/共119頁常做成圓形、半圓形、梯形、矩形或橢圓形。 在保證制品質(zhì)量和正常工藝條件下，分流道的截面積應(yīng)盡量小，長度盡可能短。4.澆口 接通主流道（或分流道）與型腔的通道。澆口截面要小，而不致影響外觀； 澆口通常開設(shè)在制品較厚部位； 澆口的尺寸，根據(jù)塑料熔體的性質(zhì)來決定。截面形狀為矩形或圓形。第25頁/共119頁作用： （1）控制料流速度（2）防止倒流（3）使熔體受到較高的剪切而升高溫度，提高流動性（4）便于制品與主流道系統(tǒng)分離第26頁/共119頁5.型

10、腔 模具中成型塑料制品的空間。 構(gòu)成型腔的組件統(tǒng)稱為成型零件。 構(gòu)成制品外形的成型零件稱為凹模（或陰模）；構(gòu)成制品內(nèi)部形狀（孔、槽等 ）的稱為型芯或凸模（或陰模）第27頁/共119頁型腔設(shè)計原則: （1）根據(jù)塑料的性能、制品的幾何形狀、尺寸公差 、使用要求等來確定總體結(jié)構(gòu)；（2）選擇分型面，確定澆口和排氣孔的位置，脫模方式等；（3）按制品尺寸進行各種零件的設(shè)計及各個零件間的組合方式；（4）對成型零件進行整齊的選材、強度、剛度的校核；（5）考慮加工設(shè)備的操作要求。第28頁/共119頁6.排氣口在模具中開設(shè)的一種槽形出氣口，用以排出原有的及熔料中帶入的氣體。 料流的盡頭積有氣體，不及時排出，將使制

11、品帶有氣孔、熔接不良、充模不滿、制品局部燒傷等 。排氣孔一般設(shè)在型腔內(nèi)料流的盡頭或模具分型面上。也可利用頂出桿與頂出孔的配合間隙、脫模板與型芯的配合間隙排氣。 排氣孔的槽深0.0250.1mm，寬1.56mm。 第29頁/共119頁7.結(jié)構(gòu)零件 導(dǎo)向零件：確保動、定模合模時準(zhǔn)確對中。 脫模裝置：將制品能迅速和順利的自型腔中脫出。 抽芯機構(gòu)：制品的側(cè)面帶孔或凹槽時，除少數(shù)制品可以強制脫模外，在模具中均應(yīng)設(shè)置側(cè)向分型或側(cè)向抽芯機構(gòu)。8.加熱或冷卻裝置 使熔料在模具內(nèi)固化定型的裝置。 可自然冷卻，也可用冷卻介質(zhì)通入模具的專用管道來實現(xiàn)。 第30頁/共119頁6.3 注塑模塑工藝過程及控制因素 1.成

12、型前對原料的預(yù)處理 對原料進行外觀和工藝性能的檢驗，有的粉料還需造粒、染色和干燥等。 如：PC、PA、PMMA等須干燥。小批量：熱風(fēng)循環(huán)烘箱、紅外線加熱烘箱、真空烘箱。 大批量：沸騰干燥、氣流干燥。 常壓時通常100以上，注意干燥時間和之后的防潮。 第31頁/共119頁2.料筒的情況初用某種塑料或初用注射機、生產(chǎn)中需改變產(chǎn)品、更換原料、塑料中有分解時需對注射機的料筒進行清洗或拆換。 柱塞式：拆卸清洗或用專用料筒。螺桿式：直接換料清洗。 要求掌握塑料的熱穩(wěn)定性、成型溫度范圍、 各種塑料之間的相容性。 第32頁/共119頁3.嵌件的預(yù)熱 防止嵌件的周圍出現(xiàn)裂紋或?qū)е轮破窂姸认陆怠?預(yù)熱可減少熔料與

13、嵌件的溫差，使嵌件周圍的熔料冷卻較慢，收縮均勻，產(chǎn)生熱料補縮作用，防止內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。預(yù)熱溫度：110130。 4.脫模劑的選用 使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面的一種助劑。如：硬脂酸鋅（PA除外）、液體石蠟（PA常用）、硅油（較昂貴）。注意潤滑劑的用量要適中。第33頁/共119頁一、注射工序 一般地，注射過程要經(jīng)歷加料、塑化、充模、冷卻、脫模等步驟。 1.加料 注射成型是一間歇過程，保持定量加料，以保證操作穩(wěn)定，塑料塑化均勻，獲得良好制品。 加料過多：受熱時間過長，容易引起物料的熱分解，注射機功率消耗增加。 加料過少：料筒內(nèi)缺少傳壓物質(zhì)，模腔中塑料熔體壓力降低，難于補塑，易引起制品收縮

14、、凹陷、空洞等缺陷。 第34頁/共119頁2.塑化 加入的塑料在料筒中進行加熱，由固體粒子變成熔體，經(jīng)過混合和塑化后，塑化好的熔體被柱塞或螺桿推擠至料筒的前端。 3.充模 經(jīng)過噴嘴、模具澆注系統(tǒng)進入并充滿型腔的過程。 4.補塑 在模具中熔體冷卻收縮時，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿，迫使?jié)部诤蛧娮旄浇娜垠w不斷補充入模具中。第35頁/共119頁5.保壓 使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品。 6.退回柱塞或螺桿，加入新料 7.冷卻 卸除料筒中塑料的壓力，通冷卻水、油等冷卻介質(zhì)，對模具進一步冷卻。8.脫模 冷卻到所需溫度，可用人工或機械的方式脫模。 第36頁/共119頁第37頁/共119頁二、

15、塑料的塑化原理 1.塑化 是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)并具有良好的可塑性的全過程。 2.決定塑化質(zhì)量的因素 （1）物料的受熱情況：料筒對塑料的加熱。 （2）所受到的剪切作用：機械力強化混合和塑化， 摩擦熱。 第38頁/共119頁3.對塑化的要求 （1）塑料熔體在進入模腔之前要充分塑化； 既要達到規(guī)定的成型溫度又要使塑化料各處的 溫度盡量均勻一致，使熱分解物的含量達最小 值。（2）提供上述質(zhì)量的足夠的熔融塑料以保證生產(chǎn)連 續(xù)而順利地進行?？傊号c塑料的特性、工藝條件的控制、注射機塑化裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 第39頁/共119頁4.塑料的塑化原理 以柱塞式注射機的塑化為例。 塑料塑化所需的溫度來自

16、 料筒壁對物料的傳熱物料內(nèi)部的摩擦熱 設(shè)進入料筒的塑料初溫為T1，料筒內(nèi)壁溫度為TW，則塑料可達到的最大溫升為TW-T1。但實際由噴嘴射出的塑料的平均溫度T2總小于TW，所以實際溫升為T2-T1。（1）加熱效率 第40頁/共119頁則加熱效率Eh 112TTTTEWh即：實際溫升與最大溫升之比。 Eh值高，有利于塑化。 （2）加熱效率的影響因素 在料筒幾何尺寸一定的情況下，塑料在料筒內(nèi)的受熱時間t與料筒中的存料量Vp，每次注射量W和注射周期tc有如下關(guān)系：WtVtcp則存料量多，注射周期長，都可增長受熱時間。 第41頁/共119頁塑料的熱擴散速率的影響料筒中料層的厚度a與料筒表面之間的溫差的影

17、響可見：塑料的熱擴散系數(shù)正比于熱傳導(dǎo)系數(shù)。 CKK：熱傳導(dǎo)系數(shù)；C：塑料的比熱；：塑料的密度。 由于塑料的導(dǎo)熱性差，故隨料層厚度增大和料筒塑料間溫差減小，料筒的加熱效率會降低。 第42頁/共119頁塑料中溫度分布的影響塑料的平均溫度總是介于它的最低溫度Tm（T1TmT2）與料筒溫度TW之間。 溫度分布寬溫度分布窄T1物料初溫Tm最小溫度T2平均溫度TW控制溫度T1TWTmT2物料所受熱物料可獲熱溫度分布Eh=0.7Eh=0.9第43頁/共119頁塑料的性質(zhì)和塑料是否受到攪動的影響TW一定時，平均溫度隨溫度分布的加寬而降低，Eh低，反之則高。實踐證明：Eh值不應(yīng)小于0.8。 柱塞式注射機在料筒前

18、端安置分流梭，以減小料層厚度的同時，還可以迫使塑料產(chǎn)生剪切和收斂流動，加強熱擴散作用，另外料筒傳熱給分流梭，在傳給塑料，增大了熱接觸面積。 如分流梭供熱，作為加熱器使用，則： 2atfEh第44頁/共119頁如分流梭本身不供熱，料層厚度相當(dāng)于增加一倍，則22atfEh5.塑化量 單位時間內(nèi)料筒熔化塑料的重量。 VAKqm2A：塑料的受熱面積；V：塑料的受熱體積；K：常數(shù)（當(dāng)注射機、塑料、塑料的平均溫度、加熱效率一定時）第45頁/共119頁顯然：增大注射機的傳熱面積，減小加熱體積均可提高塑化量。 柱塞式注射機采用分流梭來實現(xiàn)。 三、流動與冷卻 用柱塞或螺桿的推動將具有流動性和溫度均勻的塑料熔體注

19、入面積開始，經(jīng)型腔注滿，熔體在控制條件下，冷固定型，到制品從模腔中脫出為止的過程。 1.塑料在柱塞式注射機中所受的阻力為： 柱狀固體的流動阻力；半固體的流動阻力；熔融體的流動阻力。第46頁/共119頁2.塑料在移動式螺桿注射機中所受阻力為：螺桿頂部于噴嘴之間的流動阻力；螺桿區(qū)塑料與料筒內(nèi)壁之間的阻力。移動式螺桿注射機注射時的阻力比柱塞式注射機小得多。3.注射過程中各階段溫度和壓力變化（1）柱塞空載期在時間t0t1間，物料在料筒中加熱塑化，注射前柱塞或螺桿開始向前移動，但物料尚未進入模腔，柱塞處于空載期，而物料在高速流經(jīng)噴嘴和澆口時，因剪切摩擦而引起溫度上升，同時，因流動阻力引起柱塞和噴嘴處壓力

20、增加。第47頁/共119頁（2）充模期 時間t1時塑料熔體開始注入模腔，模具內(nèi)壓力迅速上升，至?xí)r間t2時，型腔被充滿，模腔內(nèi)壓力達最大值，同時物料溫度、柱塞和噴嘴處壓力增加。（3）保壓期 在t2t3時間內(nèi)塑料仍為熔體，柱塞需保持對塑料的壓力，使模腔中的塑料得到壓實和成型，并緩慢地向模腔中補壓入少量塑料，以補充塑料冷卻時的體積收縮。隨模腔內(nèi)料溫下降，模內(nèi)壓力也因塑料冷卻收縮而開始下降。 第48頁/共119頁（4）返料期（返壓期或倒流期） 柱塞從t3開始逐漸后移過程中并向料筒前端輸送新料（預(yù)塑） ，由于料筒、噴嘴和澆口處壓力下降，而模腔內(nèi)壓力較高，尚未凍結(jié)的塑料熔體被模具內(nèi)壓返推向澆口和噴嘴，出現(xiàn)

21、倒流現(xiàn)象。（5）凝封期 在t4t5時間內(nèi)，型腔中料溫繼續(xù)下降，至凝結(jié)硬化的溫度時，澆口凍結(jié)，倒流停止，凝封時間是t4t5間的某一時間。第49頁/共119頁（6）繼冷期 是在澆口凍結(jié)后的冷卻期，實際上型腔內(nèi)塑料的冷卻是從充模結(jié)束后（時間t2）開始的。 繼冷期是使型腔內(nèi)的制品繼續(xù)冷卻到塑料的玻璃化溫度附近，然后脫模。 第50頁/共119頁第51頁/共119頁為改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性，注射制件經(jīng)脫?；驒C械加工后，需進行適當(dāng)?shù)暮筇幚怼?一、退火處理 塑化不均勻，冷卻速度不同，均會使制品內(nèi)存在不均的結(jié)晶、定向、收縮，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的存在，從而使制品力學(xué)性能下降、光學(xué)性能變壞、表面銀紋、變形開裂等。

22、 退火的方法： 使制品在定溫的加熱液體介質(zhì)（水、礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間。第52頁/共119頁處理時間決定于：塑料的品種； 熱介質(zhì)溫度； 制品的形狀； 模塑條件。退火溫度：使用溫度以上1020，或低于塑料熱變形溫度1020。退火的實質(zhì)： 1.使強迫凍結(jié)的分子鏈得到松弛，凝固的大分子鏈段 轉(zhuǎn)向無規(guī)位置，消除內(nèi)應(yīng)力；2.提高結(jié)晶度、穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)、提高制品的彈性模量和硬度，降低斷裂伸長率。第53頁/共119頁二、調(diào)濕處理 聚酰胺類塑料，高溫下與空氣接觸會變色，在空氣中 存放易吸水膨脹。因此需將剛脫模的制件放在熱水中進行處理。稱為“調(diào)濕處理”。第54頁/共119

23、頁6.4 注射模塑工藝條件的分析討論 注射成型工藝的核心問題，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到模腔中去，在控制條件下冷卻定型，使制品達到合乎要求的質(zhì)量。 因此最重要的工藝條件應(yīng)該是足以影響塑化和注射充模質(zhì)量的溫度（料溫、噴嘴溫度、模具溫度）、壓力（注射壓力、模腔壓力）和相應(yīng)的各個作用時間（注射時間、保壓時間、冷卻時間）以及注射周期等。而會影響溫度、壓力變化的工藝因素（螺桿轉(zhuǎn)速、加料量及剩料等）也不應(yīng)忽視。第55頁/共119頁一、料筒溫度 料筒溫度關(guān)系到塑化質(zhì)量。 1.塑料的性質(zhì)必須把塑料加熱到其粘流溫度Tf（或熔點Tm）以上，才能使其流動和進行注射。因此，料筒末端的最高溫

24、度應(yīng)高于Tf或Tm，但必須低于塑料分解溫度Td 即控制料筒末端溫度在Tf（或Tm）Td之間。第56頁/共119頁（1）TfTd間溫度較窄的熱敏性塑料，分子量較低和分子量分布較寬的塑料，料筒溫度應(yīng)選擇較低值，比Tf稍高即可；（2）TfTd分布較寬，分子量較高，分子分布較窄的塑料，料筒溫度可適當(dāng)選取較高值； （3）同時考慮塑料在料筒中停留的時間。一般，料筒溫度高，物料在料筒中的停留時間應(yīng)縮短，如：聚甲醛、聚三氟氯乙烯、聚氯乙烯更為重要。第57頁/共119頁2.注射機類型（1）螺桿式注射機 剪切作用大，有摩擦熱產(chǎn)生，料層薄，熔體粘度低，熱擴散速率大，溫度分布均勻，加熱效率高，混合和塑化好，因此料筒溫

25、度可低些。 （2）柱塞式注射機 僅靠料筒壁和分流梭表面往內(nèi)傳熱，料層厚，傳熱速率小，速率內(nèi)外層受熱不均，溫差較大，塑化不均勻，故料筒溫度應(yīng)比螺桿式注射機約高1020。 實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)需要進行調(diào)整。 第58頁/共119頁3.制品和模具結(jié)構(gòu)薄壁制品，塑料流動阻力大，易冷卻而失去流動能力，為順利充模，料筒溫度應(yīng)高些； 厚壁制品，料筒溫度應(yīng)低一些； 形狀復(fù)雜帶嵌件的制品，料筒溫度也應(yīng)高一些。 4.料筒的溫度分布 一般是從料斗一側(cè)（后端）起至噴嘴（前端）止，逐步升高，使塑料溫度平穩(wěn)上升，達到均勻塑化的目的。第59頁/共119頁但原料濕含量偏高時，可適當(dāng)提高后端溫度。 螺桿式注射機有助于塑化，前段溫度

26、不妨略低于中段，以防止過熱分解。二、噴嘴溫度 噴嘴溫度通常略低于料筒最高溫度 ，以防止塑料熔體的流涎現(xiàn)象?？蓮淖⑸鋾r產(chǎn)生的摩擦熱得到補償。但不能過低，以防止熔料早凝，堵死噴嘴，影響制品性能。但溫度過高，將引起分解，某些物理機械性能下降。 第60頁/共119頁三、模具溫度 模具溫度影響塑料熔體充模時的流動行為，并影響制品的性能。 模具溫度取決于塑料的結(jié)晶性、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能的要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等）。 模具溫度由冷卻介質(zhì)來控制。 根據(jù)熔體溫度tm與冷卻介質(zhì)tc的溫度差t將冷卻速度分為緩冷、驟冷和中速冷卻。 1.模具溫度的影響 第61頁/共119頁t

27、cTg很多為緩冷。1.塑料流動性；2.充模壓力；3.注射機生產(chǎn)率；4.制品內(nèi)應(yīng)力；5.制品光潔度；6.制品冷卻時間；7.制品密度或結(jié)晶度；8.模塑收縮率；9.制品撓曲度。通常模溫提高，制品的絕大多數(shù)力學(xué)強度有所增加，但伸長率和沖擊強度則下降。 第62頁/共119頁2.模具溫度的確定 （1）模具溫度通常低于Tg或不易引起制件變形的溫度，脫模溫度稍高于模溫。 （2）粘度大（如聚碳酸酯、聚砜）宜選擇高模溫。 粘度小（如PE、PA）宜選擇低模溫。（3）考慮對分子取向、結(jié)晶、制品內(nèi)應(yīng)力和各種物理機械性能的影響。 模溫低，取向作用大，內(nèi)應(yīng)力高，不利于結(jié)晶； 模溫高，利于結(jié)晶。 第63頁/共119頁壓力是塑

28、料充滿和成型的重要因素。壓力的作用： 1.推動料筒中塑料向前端移動，同時使塑料混合和塑化，柱塞（或螺桿）必須提供克服固體塑料粒子和熔體在料筒和噴嘴中流動所引起的阻力。2.充模階段注射壓力應(yīng)克服澆注系統(tǒng)和型腔對塑料的流動阻力，并使塑料獲得足夠的充模速度及流動長度，使塑料冷卻前能充滿型腔。3.保壓階段注射壓力應(yīng)能壓實模腔中的塑料，并對塑料因冷卻而產(chǎn)生的收縮進行補料，使從不同的方向先后進入模腔中的塑料熔為一體，從而使制品保持精確的形狀，獲得所需的性能。第64頁/共119頁一、塑化壓力（背壓）螺桿式注射機，螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，稱為“塑化壓力”，也稱“背壓”。可以提供液壓系統(tǒng)中的溢

29、流閥來調(diào)整。 大小隨螺桿的設(shè)計、制品質(zhì)量的要求及塑料種類的不同而不同，如這些情況和螺桿的轉(zhuǎn)速不變，增加塑化壓力，將增加剪切作用，提高熔體的溫度，但會減小塑化的速率，增大逆流和漏流。增加塑化壓力能使熔體的溫度均勻、色料混合均勻、排出熔體中的氣體。但會導(dǎo)致模塑周期延長，塑料降解。實際應(yīng)用中，在保證質(zhì)量的前提下塑化壓力應(yīng)越低越好，很少超過2MPa。第65頁/共119頁二、注射壓力 以柱塞或螺桿頂部對塑料所施加的壓力為準(zhǔn)。作用： 克服塑料從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔料充模的速率以及對熔料進行壓實。其大小影響制品的質(zhì)與量，注射壓力的影響因素十分復(fù)雜。在注射過程中，隨注射壓力增大，塑料的充模速度加快，

30、流動長度增加，制品中熔接強度提高，制品的重量可能增加，制品的大多數(shù)物理機械性能均有所提高。成型大尺寸，形狀復(fù)雜，薄壁制品，熔體粘度大，Tg高的，則宜選擇較高的注射壓力，但需退火處理，以消除高壓下產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。第66頁/共119頁第67頁/共119頁完成一次注射過程所需的時間稱成型周期，也稱模塑周期。 成型周期 注射時間充模時間（柱塞或螺桿前進時間） 保壓時間（柱塞或螺桿停留在前進位置的 時間） 閉模冷卻時間（包括柱塞后撤或螺桿轉(zhuǎn)動后退）的時間）其它時間（開模、脫模、涂拭脫模劑、安放嵌件、閉模） 成型周期直接影響勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，生產(chǎn)中應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型周期中各時間。 第6

31、8頁/共119頁充模時間直接反比于充模速率，一般35s；保壓時間：即對型腔中塑料的壓實時間，一般20120s；冷卻時間：決定于制品厚度及塑料性能，一般30120s。第69頁/共119頁6.6 熱固性塑料的傳遞模塑和注射模塑 傳遞模塑是將熱固性塑料錠（可先預(yù)熱）放在一加料室內(nèi)加熱，在加壓下使其通過澆口、分流道等進入加熱的閉合模內(nèi)，待其硬化后，即可脫模取得制品。一、活板式傳遞模塑 制品較小、嵌件大多伸出制品表面。 使用壓縮模塑的壓機，只是塑模不同 陰模陽?；畎迳喜垦b料室下部型腔第70頁/共119頁二、罐式傳遞模塑 塑模結(jié)構(gòu)不同 與熱塑性塑料注射成型的差別在于引料接頭的方向相反。 適合多槽模或模塑較

32、大制品。 第71頁/共119頁三、柱塞式傳遞模塑 與罐式的區(qū)別： 主流動呈圓柱狀且不帶任何斜度壓機有兩個液壓操縱的柱塞主柱塞夾持塑模輔柱塞壓擠塑料模塑周期比罐式短第72頁/共119頁第73頁/共119頁四、傳遞模塑的優(yōu)點制品廢邊少，減少了后加工量；能模塑帶精細嵌件或易碎嵌件和穿孔的制品；能保持嵌件和孔眼位置的準(zhǔn)確；制品性能均勻、尺寸準(zhǔn)確、質(zhì)量提高；塑模的磨損較??；第74頁/共119頁五、缺點塑模的制造成本較壓制模高；塑料損耗多；帶纖維性填料制品，填料定向會產(chǎn)生各向異性；嵌件周圍的塑料會因熔接不牢而使制品性能下降。第75頁/共119頁60年代初出現(xiàn)的一種熱固性塑料的成型方法。熱固性塑料的注射要求

33、： （1）嚴(yán)格控制成型溫度 溫度低物料塑化不良，流動性差；溫度高，流動 性變小，甚至發(fā)生硬化。 （2）合模部分滿足排氣操作 模具內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時有低分子物析出。 （3）物料在料筒內(nèi)停留時間不能過長，嚴(yán)防硬化。 常采用多模更替。 （4）注射機的注射壓力和鎖模力應(yīng)比熱塑性塑料大。 第76頁/共119頁一、對原料的要求 幾乎可以成型所有的熱固性塑料，用量最多的是酚醛塑料。 要求酚醛壓塑粉 具有較高大多流動性：200mm在料筒溫度下不會過早發(fā)生硬化 8095，10min 7585，1h以上粘度穩(wěn)定熱穩(wěn)定性良好第77頁/共119頁二、注射機的特征 基本形式 螺桿式柱塞式：不飽和聚酯樹脂增強塑料的成型。以

34、螺桿式注射機，酚醛塑料的成型為例，其特點： （1）等距等深無壓縮比螺桿 螺桿不起壓縮作用，只起輸送作用，螺桿長徑比為1216，要求具有一定的硬度并耐磨。 （2）敞開式噴嘴，孔口直徑較?。?2.5mm，便于拆卸，表面精加工。 第78頁/共119頁（3）料筒采用水或油加熱循環(huán)系統(tǒng)，以保證物料加熱穩(wěn)定，溫度均勻。其它加熱方式：電加熱、水冷卻 工頻感應(yīng)加熱 （4）宜用液壓馬達，以防止物料固化而扭斷螺桿。 （5）鎖模機構(gòu)能滿足放氣操作，具有能迅速降低鎖模力的執(zhí)行機構(gòu)，常用增壓油缸。（6）具有加熱裝置和溫度控制系統(tǒng)。 第79頁/共119頁三、成型工藝 1.料筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和螺桿背壓 （1）料筒溫度 太低

35、，會外熟內(nèi)生，難以注射；過高，會過早交聯(lián)，失去流動性；要求塑料逐步受熱塑化，溫度分布逐步變化；溫度產(chǎn)生突變，熔料粘度就會突變，造成充模不良。 一般：進料端：3070 料筒：7595 噴嘴：85100第80頁/共119頁（2）螺桿轉(zhuǎn)速 根據(jù)物料粘度變換。粘度小，轉(zhuǎn)速可高些，粘度大， 應(yīng)低，以使物料充分塑化。一般4060r/min。（3）背壓 背壓高，物料停留時間長，固化程度大，粘度增高，不利于充模。應(yīng)選用較低背壓。第81頁/共119頁2.注射壓力、注射速度和保壓時間 （1）注射壓力 作用：將料筒內(nèi)的熔料注入型腔內(nèi)，并起保壓作用。 注射壓力增高，制品密度增大，力學(xué)強度、電性能好， 但會引起內(nèi)應(yīng)力增

36、大，飛邊嚴(yán)重。一般：100170MPa。（2）注射速度隨注射壓力變化。第82頁/共119頁速度快，熔料溫度高，可縮短固化時間；太快：低分子不易排出，出現(xiàn)缺料、氣痕、接痕，影響充模熔體流態(tài)，影響制品質(zhì)量。一般：35cm/s。 （3）保壓時間 補塑 時間長，固化封口，塑料密度大，收縮率下降。第83頁/共119頁3.模具溫度和固化時間 （1）模具溫度 提高模具溫度，縮短成型周期。模具溫度低，硬化時間長，生產(chǎn)效率低，制品物理、機械性能下降。過高，硬化太快，低分子不易排除，制品質(zhì)地疏松、起泡、顏色法暗。一般，模具溫度150220，動模比定模高1015。塑料品種、制品變化，相應(yīng)調(diào)整模具溫度。 第84頁/共

37、119頁（2）固化時間 與制件的壁厚成正比，形狀復(fù)雜，需延長固化時間。固化時間長，沖擊強度、彎曲強度增加、收縮率下降。固化時間過長，使生產(chǎn)周期延長。一般為36s。綜上，與壓縮模塑相比，注射模塑具有以下優(yōu)點： 成型周期顯著縮短、生產(chǎn)過程簡化、生產(chǎn)效率提高、后加工量減少、勞動條件改善、自動化程度提高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、適合大批量生產(chǎn)。 第85頁/共119頁6.7 反應(yīng)注射模塑 Reaction Injection Moulding (RIM) 是將兩種具有高化學(xué)活性的低相對分子量液體原料，在高壓下（1420MPa）下經(jīng)過撞擊混合，然后注入密閉的模具內(nèi)，完成聚合、交聯(lián)、固化等化學(xué)反應(yīng)并形成制品的工藝過程

38、。優(yōu)點：（1）聚合反應(yīng)與注射模塑結(jié)合為一體；（2）物料混合效率高、節(jié)能、產(chǎn)品性能好、成本低；（3）液體原料粘度低、流動性好，易于輸送；（4）混合均勻，原料配方靈活，充模壓力低，鎖模力低；（5）調(diào)整化學(xué)組分，可模塑性能不同的產(chǎn)品；（6）反應(yīng)速度快，生產(chǎn)周期短；（7）模具數(shù)量及夾具少，可節(jié)約設(shè)備投資；（8）生產(chǎn)過程簡化，不需造粒、熔化，耗能少，適宜大型及形狀 復(fù)雜的制品。第86頁/共119頁一、反應(yīng)注塑工藝流程： 加熱A組分B組分加熱計量計量高壓下碰撞混合機械能注射充模聚合交聯(lián)固化放熱脫模后處理制件加熱第87頁/共119頁二、原料 1.氨基甲酸乙酯在汽車工業(yè)配件領(lǐng)域占優(yōu)勢，正向農(nóng)業(yè)設(shè)備、電話通訊設(shè)

39、備、家用電器市場擴展。NCO+HONCHOO生成聚氨酯，最先專業(yè)化并不斷取得新進展。2.尼龍6 尼龍6制品的熱變形溫度高，質(zhì)地堅硬。 (CH2)5NHCO尼 龍 6 第88頁/共119頁3.苯乙烯類樹脂 制品較脆，需增韌處理，收縮率大。 4.環(huán)氧樹脂 力學(xué)性能、電性能良好、成本高，固化時間長。 CH2CH+不飽和 齊 聚 物交 聯(lián)網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)CHCH2O+H2NCHOHCH2NH第89頁/共119頁一、反應(yīng)注射模塑對設(shè)備的要求 （1）能準(zhǔn)確控制原料個組分的流量及混合比率；（2）能快速加熱活冷卻原料；（3）兩組分在混合頭內(nèi)能獲得充分的混合，原料注入 模腔后餓自動清理；（4）兩組分應(yīng)同時進入混合頭；

40、（5）料流以層流形式注射入模；（6）固化速度快，要求快速的模塑循環(huán)。第90頁/共119頁二、RIM設(shè)備工作原理加料比例的控制 兩組分均勻混合 注模第91頁/共119頁三、RIM設(shè)備的組成第92頁/共119頁1.蓄料系統(tǒng)蓄料槽、氣體（惰性）管路2.液壓系統(tǒng)泵、閥、管件及油路系統(tǒng)和管路。使A、B兩組分物料能按比例準(zhǔn)確輸送。3.混合系統(tǒng)使A、B組分物料實現(xiàn)高速、均勻混合，并加速混合液從噴嘴注射入模?；旌项^設(shè)計符合流體力學(xué)原理，具有自動清洗作用。第93頁/共119頁1.兩組分物料的貯存加熱和計量（1）分別貯存，貯罐密封、氮氣保護、恒溫。（2）液壓定量泵計量輸出，計量精度1.5%。 包括軸向柱塞高壓泵

41、正位移徑向柱塞泵 齒輪泵2.撞擊混合高壓注入，將原液的壓力能轉(zhuǎn)換為動能。出口壓力1224MPa?；旌腺|(zhì)量與雷諾數(shù)有關(guān)，Re200，1Pa.s以下。第94頁/共119頁3.充模高速充模原料的粘度不能太高，也不能太低。粘度過低，不利于增強反應(yīng)注塑（RRIM），排氣困難，影響充模穩(wěn)定性。粘度下限0.10Pa.s。4.固化脫模（一般需涂脫模劑）固化機理：（1）化學(xué)交聯(lián)：反應(yīng)液必須具有兩個以上的官能團，反應(yīng)溫度在Tg以下脫模。（2）相分離：聚合期間，硬化段聯(lián)結(jié)成一些區(qū)域，能結(jié)晶，類似剛性粒子，使體系粘度迅速上升至凝膠化。達到一定程度可以脫模。第95頁/共119頁RRIM）1.聚氨酯的反應(yīng)注塑（RIM）發(fā)

42、達國家生產(chǎn)裝置年增長率2540%，產(chǎn)品消費年增長率2028%，制品性能好，廣泛應(yīng)用。（1）原料組分要求粘度低，流動性好，反應(yīng)活性高。A組分：聚醚型多元醇、擴鏈劑（交聯(lián)劑）、催化劑、 發(fā)泡劑和表面活性劑。B組分：異氰酸酯（MDI）、異氰酸酯的預(yù)聚體、發(fā)泡劑、 表面活性劑。第96頁/共119頁RRIM）擴鏈劑的作用：與異氰酸酯基反應(yīng)，將大分子連接起來。 常用：脂肪系二元醇，如乙二醇、丙二 醇、1、4-丁二醇。催化劑：鏈增長、擴鏈反應(yīng)催化。 常用：有機錫類，二月桂酸二丁基錫 叔氨類，三乙撐二胺。物理發(fā)泡劑：鹵代烴類化合物（現(xiàn)正禁用） 非鹵代烴類（2）配方及工藝條件表6-8 P184，半硬質(zhì)聚氨酯泡沫

43、塑料類低密度制品RIM典型配方。第97頁/共119頁RRIM）工藝條件：反應(yīng)溫度：聚醚預(yù)熱溫度32 異氰酸酯溫度32 模具溫度60 注射壓力：聚醚酚：15.7MPa 異氰酸酯：15MPa 生產(chǎn)周期：充模：14S 生產(chǎn)周期 32120S第98頁/共119頁RRIM）2.增強聚氨酯的反應(yīng)注塑（RRIM） 選用增強材料：碳纖維、玻璃、尼龍、木質(zhì)素纖維、云母、硅石、碳酸鈣、化石粉。提高制品彈性模量增加必要的輔助設(shè)備第99頁/共119頁6.8 注射模塑的發(fā)展注射技術(shù)、注射設(shè)備、注射制品的質(zhì)量均日新月異注射機向精密、自動、大型和微型方向發(fā)展。如：鎖模力120000KN/，最大注射量96Kg，注射速率700

44、cm3/s解決吸濕材料注射制品的質(zhì)量問題1959年開始，PMMA排氣式注塑試驗1922年以后，擴大應(yīng)用范圍第100頁/共119頁排氣式注塑機可直接成型具有親水性或單體溶劑及揮發(fā)物的熱塑性塑料，不必經(jīng)過預(yù)干燥。如：PC PA PMMA 纖維素等排氣式注塑機的特點：注塑機料筒中部開設(shè)有排氣口、并與真空系統(tǒng)相連接。螺桿排氣段較長，螺槽較深，不完全充滿熔料，防止溢料。返階四段排氣螺桿。一段：加料區(qū)和壓縮區(qū)二段：減壓區(qū)和均壓區(qū)螺桿頂端設(shè)阻流閥新式螺桿：一端直徑大，另一端直徑小，小直徑塑化，大直徑混煉注射，利用螺桿與大料筒間隙排氣。第101頁/共119頁結(jié)構(gòu)發(fā)泡材料：1060Kg/m3之間的發(fā)泡材料。表面

45、呈封閉的致密表層，芯部為多種方法。適用于成型壁厚5mm以上，具有較大重量和尺寸的塑料制品。制品抗彎曲，剛性好，可減少加強筋，內(nèi)應(yīng)力小，使用中不易產(chǎn)生大變形，機械加工性能好，木材的替代物。結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射 單組分： 低壓注塑 高壓注塑 雙組分： 夾心注塑第102頁/共119頁1.低壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注塑與普通注塑的區(qū)別在于模腔壓力低。27MPa鎖模力較小充料量只占模腔容積的7585，為欠料注塑。化學(xué)發(fā)泡劑熱塑性塑料料筒混合塑化發(fā)泡劑分解滲入塑料熔體與氣體混合物貯料室內(nèi)壓注射流體噴嘴發(fā)泡劑受熱分解熔體立即膨脹推向型腔壁充滿模腔第103頁/共119頁第104頁/共119頁常用塑料：PS、PE、PP、PPO、PC、PA、PU等發(fā)泡劑：化學(xué)發(fā)泡劑 0.30.7缺點：只能產(chǎn)生較小的制品。2.高壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡塑料增加二次鎖模保壓裝置熔體注入一定時間后，動模板后移，使模具型腔增大，利于發(fā)泡膨脹。缺點：模具費用高，二次鎖模保壓。 制品易留下條紋、折痕。第105頁/共119頁3.夾心注塑70年代投入工業(yè)化生產(chǎn)70年代中期出現(xiàn)雙流道噴嘴和三流道噴嘴。設(shè)置有兩個獨立的料筒和塑化裝置，采用特殊的噴嘴。兩個料筒的注射順序可以任意調(diào)