注塑成型工藝基本知識

注塑成型工藝基礎(chǔ)知識一、注塑成型所謂注塑成型（InjectionMolding）是指將已加熱融化的材料噴射注入到模具內(nèi)，經(jīng)由冷卻與固化后，得到成形品的方法。也叫射出成型，適用于量產(chǎn)與形狀復(fù)雜產(chǎn)品等成形加工領(lǐng)域。二、注塑成形過程是以下列七大順序執(zhí)行成型過程幾個步驟：1、關(guān)門2、鎖模3、注射保壓4、冷卻5、開模6、打開安全門7、取出產(chǎn)品。重復(fù)執(zhí)行這種作業(yè)流程，就可連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品。1、關(guān)門半自動需開關(guān)安全門，全自動安全門設(shè)置在關(guān)的狀態(tài)。2、鎖模將移動側(cè)的移動板前進，使得模具關(guān)閉，模具關(guān)閉以后確實地把模具鎖緊。3、射出（包括保壓）螺桿快速地往前推進，把熔融之成型材料注入模腔內(nèi)填充成型，填充之后壓力要必須繼續(xù)保持，這個動作特別取名為“保壓”。在剛充填時模具承受的壓力，一般叫做射出壓或者叫做“一次壓”。4、冷卻（以及下個動作的“可塑化過程”）模腔內(nèi)之成型材料等待冷卻凝固之過程叫“冷卻”。在這時候射出裝置也準備下次工作，這個過程叫做“可塑化過程”。放在料斗里的成型材料，流入加熱的料管內(nèi)加熱，是依據(jù)螺桿旋轉(zhuǎn)剪切把原料變成熔融狀態(tài)，螺桿像撥取螺絲的原理一樣，一面轉(zhuǎn)一面后退，螺桿前端會儲存熔融之成型材料，螺桿旋轉(zhuǎn)時，抵抗螺桿向后退的壓力稱之為螺桿的“背壓”。5、打開模具將移動側(cè)的移動板向后退，模具跟著打開。6、打開安全門安全門打開，這時成型機處于待機狀能。7、取件將成品取出，然后檢視確認模具內(nèi)未殘留任何物件再關(guān)門.以上整個成型作業(yè)叫做一個成型周期。成品是由模具的形狀成型出來。模具是由母模及公模組合成，公母模模仁之間留有空隙，材料在此流入壓縮形成產(chǎn)品。成型材料要流入公母模之前的通路有主流道（SPRUE）流道（RUNNER）閘門（GATE）等。三、射出成型機射出成型機以較大項目來區(qū)分，可分為兩項，鎖模裝置和射出裝置。1、鎖模裝置將模具關(guān)閉不被打開，成型材料在模腔內(nèi)冷卻凝固后，模具才打開然后取出成品等等動作的設(shè)備裝置之鎖模裝置。2、射出裝置將成型材料射出，填充到模腔內(nèi)的設(shè)備裝置稱之射出裝置。此兩個裝置組合而成為射出成型機。注射裝置是將樹脂予以加熱融化后再射入模具內(nèi)。此時，要旋轉(zhuǎn)螺桿，并如圖所示讓投入到料斗的樹脂停留在螺桿前端（稱之為計量），經(jīng)過相當(dāng)于所需樹脂量的行程儲藏后再進行射出。當(dāng)樹脂在模具內(nèi)流動時，則控制螺桿的移動速度（射出速度），并在填充樹脂后用壓力（保壓力）進行控制。當(dāng)達到一定的螺桿位置或一定射出壓力時，則從速度控制切換成壓力控制。四、射出成型機技術(shù)參數(shù)射出成型機之能力基本上是下述3項規(guī)定來區(qū)分。A鎖模力射出時，模具不被打開之最大鎖模力，以TON數(shù)來表示。成型品的投影面積，是指以模具開閉方向垂直此方向的投射影子面積（實際也可說模具之面積）。模具內(nèi)平均壓力加到投影面積就叫做鎖模力，鎖模力如果是模具的“投影面積乂平均壓力”大于“鎖模力”時模具之公母模就會被推開。鎖模力=投影面積X模具內(nèi)平均壓力一般而言，模具內(nèi)平均壓力值在20~45MPa，但對于一些薄壁，高精度的制品，模具內(nèi)平均壓力值高達60MPa。模腔內(nèi)平均壓力值（單位kgf/cm2）成品、原料一般制品難成型制品小型且精密的成品PE、PP、PS、ABS300400600PVC、PC、POM、AS400500800B、射出量一次射出之最大重量，一般都是以多少克來表示。C、可塑化能力單位時間內(nèi)能夠塑化多少量的樹脂，一般都是以多少克來表示。（以PS樹脂為標準）D、所謂開模行程就是指成型機的移動板向后退到底時，移動板與固定板之間的距離.模具厚度只能在開模行程之內(nèi)側(cè)才能安裝進出。鎖模裝置一般地說，可分為直壓式以及曲軸式兩種。五、模具所謂模具（Mold）是指，為了將材料樹脂做成某種形狀，而用來承接射出注入樹脂的金屬制模型。模具主要的結(jié)構(gòu)部件有模架、模腔、流道。六、成形品成形品是由流入融化樹脂的澆口、導(dǎo)入模槽的流道與產(chǎn)品部份所構(gòu)成。由于一次的成形作業(yè)只能作出一個產(chǎn)品，因此效率不高。若能利用流道連結(jié)數(shù)個模槽，就可同時成形數(shù)個產(chǎn)品。此時，當(dāng)各模槽的流道長度不同時，就無法同時填充樹脂，而且大部分的模槽尺寸、外觀、物性皆不同，因此通常都會將流道設(shè)計成相同長度。七、成形工藝1成型條件以PS原料及成型的范例，射出成型的原則為“熔融”、“注射”、“冷卻”等三個階段。1.1“熔融”的過程1.1.1料管溫度料管的溫度，每一區(qū)須設(shè)定在多少溫度是一般的常識（區(qū)分為料管灌嘴，前部、中部、后部）。成型條件中比較重要的是，螺桿前端停滯原料的溫度，成型操作中直接測定是比較困難且無法執(zhí)行，所以以料管前端的溫度當(dāng)作材料之溫度，料管之溫度由前端開始設(shè)定，如果前端分成2部份時把它當(dāng)作同樣的溫度。材料之溫度，首先參考制造商提供的資料以及模具實際情況來決定，這樣先決定料管前端之溫度，然后再來設(shè)定后部之溫度。后部的溫度如果太高的話，成型材料立即軟化在螺桿上后面的原料就無法被加進去，所以后部須比前部降低20°C之溫度。灌嘴的溫度設(shè)定，原則上灌嘴的溫度應(yīng)與料管前端的溫度一樣不可下降，但是如果不下降一點的話，材料會從灌嘴處流漏出來，所以灌嘴的溫度比料管前端溫度降低10C。1.1.2螺桿的回轉(zhuǎn)速度成型材料是以螺桿回轉(zhuǎn)來使其熔解，回轉(zhuǎn)的速度太快時因磨擦過多產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)速度太慢時拉長一循環(huán)成型的時間因而使成本提高，基本上以不產(chǎn)生過熱現(xiàn)象轉(zhuǎn)速快一點來設(shè)定。也不要設(shè)定太快。1.1.3螺桿的背壓為了防止螺桿快速的后退，必須給螺桿有個壓力，螺桿的背壓太低時，因成型材料熔融時，產(chǎn)生的氣體會使螺桿后退，那么熔融的成型材料量就不穩(wěn)定，如果螺桿的背壓太高時，螺桿后退的速度慢，因而使一個循環(huán)的時間也增長，背壓會使材料的混合達到良好之狀態(tài)，承受背壓的螺桿轉(zhuǎn)速如果快一點，會使材料之混合更好，但是回轉(zhuǎn)速不能太快，背壓也不能太高，否則螺桿回轉(zhuǎn)太快了，會因磨擦過劇而產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。螺桿背壓的多少是以壓力表的度數(shù)來表示。1.2射出的過程1.2.1射出量是以螺桿后退到所定位置來決定射出量，即指成型材料充填到模具內(nèi)材料的重量，實際上當(dāng)螺桿后退到一定的位置后仍然會繼續(xù)向后退一點，就像螺桿向前進到某一位置后也無法完全切斷不讓材料繼續(xù)射出一樣，這種雖然到達所定位置應(yīng)切斷停止，卻無法切斷停止而繼續(xù)動作的位置，我們叫做墊料。成型品的體積，是墊料量加上螺桿后退到所定位置來決定。通常墊料量大概為5~10mm程度，例如實際料量需60mm時，應(yīng)設(shè)定為65~70mm，因為墊料量為5~10mm。1.2.2射出速度射出速度是由螺桿前進的速度來決定，螺桿前進速度是指根據(jù)機臺上已設(shè)定的程序，使螺桿由一個位置換到另一個位置，開始時射出速度等于螺桿前進速度，也就是以射出速度來稱呼，成型的原則是，材料尚未冷卻下來前趁早把材料射出去，所以射出速度應(yīng)愈早愈快愈好，但是因為模具的不同也有無法趁早快速射出的情況，例如射出速度太快時，由閘門射出材料會造成噴痕的不良現(xiàn)象。1.2.3射出壓（一次壓）射出壓就是把成型材料在瞬間內(nèi)充填到模具腔內(nèi)的壓力，在許多成型條件中模具的壓力變化是屬于重要的一個。在這里我們說的射出壓即為螺桿向前推的油壓壓力。對射出成型機來說，射出壓與射出速度是有互相關(guān)聯(lián)的，也就是說射出壓力不高時，射出速度也無法達到快速的情況。新作的模具第一次試模時，應(yīng)以中壓中速為益，這是為了避免不小心因射出壓太高而使模具損壞。模具內(nèi)壓力一般為400Kgf/cm2，壓力太高除了會產(chǎn)生毛邊之外也會使模具受到損害，所以切記壓力不可調(diào)得太高，但是壓力太低了材料無法在模具各角落都充填得到。1.2.4模具溫度模具溫度因模具水路位置不同會有所不同，模具溫度的設(shè)定的程序，開始把模具溫度控制器的水溫設(shè)定，然后母模與公模分別使用模具溫度控制器，水溫之溫度設(shè)定開始時與模具溫度一樣，母模及公模開始時一樣溫度。模具溫度高的時候，成型品冷卻慢，但成型材料流動性較好但會使循環(huán)時間長，所以模具溫度不要太高。1.3保壓的工程1.3.1保壓切換（二次壓切換）為使成型材料于模具內(nèi)完全地充填，成型機必須于瞬間內(nèi)給予射出壓力，然后保壓維持一段時間這樣的過程叫做射出成型保壓切換過程。如果射出壓不變地保持一段時間，這樣會在“入水”附近承受有害的壓力以至?xí)凶冃渭捌屏亚樾伟l(fā)生，也就是射出壓力太高。但是射出壓力不高，材料又無法在模具各處充填完全，像這種狀況就必須想個辦法來解決。我們以保壓切換位置來說明，何時射出壓（一次壓）轉(zhuǎn)換成保壓（二次壓），保壓切換是設(shè)定螺桿前進位置的基本，當(dāng)螺桿后退到所設(shè)定之位置，其與保壓切換位置間距即為螺桿前進量，也就是射出量，射出量如果不夠的話，射出壓是不會上升，當(dāng)一次壓與二次壓在轉(zhuǎn)換時，想要求螺桿前進在某預(yù)定的位置立即停止將辦不到，因為螺桿會繼續(xù)前進一點，保壓切換位置就是一次壓完結(jié)之后切換掉使螺桿停止，但是螺桿仍然繼續(xù)走的位置。二次壓完了之后，螺桿位置在墊料的位置上，保壓切換位置比墊料大一點，通常比5mm大一點。1.3.2保壓（二次壓）在這里保壓首先以射出壓之1/2來調(diào)整，然后觀察產(chǎn)品，再調(diào)高直到射出壓之80%程度為止。有的成型機，可以用程序來調(diào)整，保壓隨著時間的延長而漸減，開始時一樣的一次壓壓力，太高時閘門周圍因不合理的壓力影響會變形以及破裂現(xiàn)象發(fā)生，但是壓力太低成型品的尺寸每次變化相當(dāng)大，或者欠肉或者會膠線等成型不良的情形發(fā)生。1.3.3保壓時間保壓的原則是，維持成型材料在模具冷卻到無法再流動為止，但因閘門有封堵的作用，所以如果閘門冷卻凝固后，保壓的效果就無作用，維持保壓的時間如果太短，壓力就放掉，這樣保壓的效果就會消失，成品會有欠肉縮水等不良情況發(fā)生。1.4冷卻的過程1.4.1冷卻時間冷卻時間是指保壓時間完了之后到模具打開為止所設(shè)定的時間，成型材料在模具內(nèi)冷卻，然后由模具取出必須不變形而且堅固才行，冷卻時間如果設(shè)定太長會使成型的循環(huán)時間變長。模具的溫度低會使冷卻時間縮短，如果冷卻時間太短了會使模具內(nèi)取出的成型品變形。但是實際成型時，在冷卻的這段時間內(nèi)，也正在為下次成型做可塑化過程，也就是螺桿一面回轉(zhuǎn)一面往后退到所設(shè)定的位置，這段時間的長短，應(yīng)可包含在冷卻時間內(nèi)，如果可塑化的時間比冷卻時間長的話，成型的冷卻時間就會浪費，這時為了要避免此浪費，可以把螺桿之回轉(zhuǎn)以及螺桿的背壓調(diào)整，也就是回轉(zhuǎn)數(shù)提高或者降低背壓這樣可以縮短可塑化的時間。冷卻時間是成型循環(huán)時間中最長的時間，如果能把冷卻時間縮短可以降低成本費用。1.4.2成型循環(huán)（CYCLETIME）成型循環(huán)是一個成品生產(chǎn)出來到另外一個成品生產(chǎn)出來的時間，在成型機上可以用“定時”來設(shè)定為多少時間，在成型如果安全門打開的時間過長，比所定的循環(huán)時間還長時，警報器會叫起來，如果安全門打開的時間很短，但是成型循環(huán)所定之時間還未到達，下次成型動作也無法開始，為了使產(chǎn)品的尺寸不會有變化起見，每次成型循環(huán)（CYCLE）之時間要一定。如果依照一般原則，充填時間應(yīng)該較短較好，充填的時間是可以用射出速度及射出壓來調(diào)整，為了使模具各個位置都能充分填滿材料，射出壓高一點比較好而且也有必要，但是射出壓應(yīng)立即換成保壓，為的是使閘門附近不會承受到不必要壓力。射出壓是以成型機的射出壓及保壓切換位置以及射出速度來調(diào)整，保壓是以成型機的保壓以及保壓時間來調(diào)整，一般地，保壓大概是射出壓的1/2程度，成型機所說的保壓，實際也是模具內(nèi)壓力會漸漸的下降，這是因為成型材料會漸漸地冷卻下來變堅固而引起的結(jié)果。5成型條件的平衡因成型條件操作有時會有滿足這個條件，但無法滿足那個條件，所以實際成型時，成型條件的平衡相當(dāng)重要。就以PS在成型時，會有毛邊，欠肉，會膠，不好脫模的例子來說明，射出壓（一次壓）太低時，雖然易于脫模不易產(chǎn)生毛邊，但是產(chǎn)生欠肉及會膠的狀況，反過來說，射出壓（一次壓）太高時，雖然欠肉，會膠不易發(fā)生，但毛邊易發(fā)生，脫模困難。像這樣達到這個要求，相對地就無法達到別個要求，如果僅以射出壓的調(diào)高或調(diào)低來解決，會有困難的。實際的成型條件是料管之溫度調(diào)低、模具溫度調(diào)高、射出速度要快、射出壓（一次壓）要低、保壓（二次壓）要高、保壓時間要長，以上述原則實際來試試看，試后再以樣品來參考，調(diào)整不好再調(diào)，調(diào)到整個條件都平衡才來定成型條件。不良現(xiàn)象的觀察以及原因如何有把握地觀察到不良現(xiàn)象？首先觀察其外觀是否與標準一致？不良品首先多由外觀顯現(xiàn)出來，如果外觀沒有問題，再檢查尺寸，外觀與尺寸都沒有問題時，再以強度來確認看看。在成型現(xiàn)場作外觀檢查時，須以標準樣本以及限度樣本比照方式來判斷。以尺寸不良的例子來說明一般不良的原因，有下列3個因素（其他不良項目也可以此方式來考慮）。2.1.1成型材料的不穩(wěn)定昨天沒有發(fā)生不良，但今天卻發(fā)生不良，這種狀況以成型材料的不穩(wěn)定引起之成份較大，所以每批的成型材料有變化時，一定要先調(diào)整成型品的成型條件。2.1.2模具的精確度大低（模具的誤差）主要是，因工作的精確度不好引起。有些模具第一次開始生產(chǎn)時就有毛邊，所以新的模具一定要在量產(chǎn)前，就要把所有尺寸檢查完成不可。其次是，成型收縮率的設(shè)定不對。新的模具、新的成型機、或者新的材料在生產(chǎn)時，一定要連續(xù)生產(chǎn)到一定的數(shù)目，然后量尺寸，例如，生產(chǎn)100個，把成品尺寸標出來，當(dāng)其中心值與設(shè)計數(shù)值不一樣時，可能是成型收縮率設(shè)定不對，成型收縮率，會因成型材料、成型機、模具、成型品的形狀、成型條件而有不一樣。使用時精確度不好。模具靜止時，檢查結(jié)果精確度很高，但是成型時，因壓力及溫度的變化，影響模具的結(jié)構(gòu)因而降低其精確度。這是因為成型機之動作而引起成型之不良，所以在模具設(shè)計的階段就要將模具的目標，設(shè)定在高精密及高剛性上，此點很重要。磨損及破損之情形發(fā)生時。如有毛邊產(chǎn)生時，應(yīng)立即送去修理，另外在閘門地方因磨耗而使得材料之流動狀況有變動，也會使尺寸產(chǎn)生變化，所以模具須每日檢查及定期檢查。2.1.3成型條件的變化（成型的變化）成型條件，因成型機的不同而會有異，成型條件是指溫度、壓力、時間、速度、位置等，雖然成型機表上刻度定在同樣之位置，實際的成型條件也會不一樣，不會一樣的原因也有外在因素。成型現(xiàn)場的室溫如果能控制一