注射成型的原理、特點、工藝及應(yīng)用

注射模分類當(dāng)前第1頁\共有29頁\編于星期二\9點注射模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)前第2頁\共有29頁\編于星期二\9點

一、注射成型原理

將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機的料斗，在注射機內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動狀態(tài)，然后在一定壓力下注入閉合的模具，經(jīng)冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為所需的塑件。當(dāng)前第3頁\共有29頁\編于星期二\9點注射成型工藝過程當(dāng)前第4頁\共有29頁\編于星期二\9點柱塞式問題：柱塞式注射模原理圖當(dāng)前第5頁\共有29頁\編于星期二\9點螺桿式當(dāng)前第6頁\共有29頁\編于星期二\9點充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段當(dāng)前第7頁\共有29頁\編于星期二\9點二、注射成型特點

注射成型的生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)率高，采用注射成型可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜，尺寸要求高及帶有各種嵌件的塑件，這是其它塑料成型方法都難以達到的；其次，注射成型在生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)自動化，如注射、脫模、切除澆口等操作過程都可實現(xiàn)自動化，因而注射成型得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前第8頁\共有29頁\編于星期二\9點三、注射成型的優(yōu)缺點優(yōu)點：成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實現(xiàn)自動化能成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定適應(yīng)范圍廣缺點：注塑設(shè)備價格較高；注塑模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長、不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn)。當(dāng)前第9頁\共有29頁\編于星期二\9點

四、注射成型的應(yīng)用

除少數(shù)熱塑性塑料（氟塑料）外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型方法生產(chǎn)塑件。注射成型不僅用于熱塑性塑料的成型，而且已經(jīng)成功地應(yīng)用于熱固性塑料的成型。目前，其成型制品占目前全部塑料制品的20－30％。為進一步擴大注射成型塑件的范圍，還開發(fā)了一些專門用于成型有特殊性能或特殊結(jié)構(gòu)要求塑件的專用注射技術(shù)．如高精度塑件的精密注射、復(fù)合色彩塑件的多色注射、內(nèi)外由不同物料構(gòu)成的夾芯塑件的夾芯注射和光學(xué)透明塑件的注射壓縮成型等當(dāng)前第10頁\共有29頁\編于星期二\9點

五、注射成型工藝過程

成型前準(zhǔn)備

注射過程

塑件后處理當(dāng)前第11頁\共有29頁\編于星期二\9點1、成型前準(zhǔn)備

原料外觀檢驗及工藝性能測定：包括塑料色澤、粒度及均勻性、流動性（熔體指數(shù)、粘度）熱穩(wěn)定性及收縮率的檢驗。塑料預(yù)熱和干燥：除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成型后塑件表面有缺陷或發(fā)生降解，影響塑料制件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。物料干燥的方法：小批量生產(chǎn)，采用烘箱干燥；大批量生產(chǎn)，采用沸騰干燥或真空干燥。料筒清洗：當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時均需清洗料筒。嵌件預(yù)熱：減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應(yīng)力，保證塑件質(zhì)量。

脫模劑的選用：常用脫模劑包括硬脂酸鋅、液態(tài)石蠟和硅油。當(dāng)前第12頁\共有29頁\編于星期二\9點

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注射過程

加料：將粒狀或粉狀塑料加入注射機的料斗。塑化：通過注射機加熱裝置的加熱，使得螺桿中的塑料原料熔融，成為具有良好的可塑性的塑料熔體。充模：塑化好的塑料熔體在注射機柱塞或螺桿的推動作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模具型腔。保壓補縮：從熔體充滿型腔后，在注射機柱塞或螺桿推動下，熔體仍然保持壓力進行補料，使料筒中的熔料繼續(xù)進入型腔，以補充型腔中塑料的收縮需要，并且可以防止熔體倒流。澆口凍結(jié)后的冷卻：經(jīng)過一段時間使型腔內(nèi)的熔融塑料凝固成固體，確保當(dāng)脫模時塑件有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲或變形。

脫模：塑件冷卻到一定的溫度,推出機構(gòu)將塑件推出模外。當(dāng)前第13頁\共有29頁\編于星期二\9點3、塑件后處理

后處理原因及作用：由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內(nèi)的結(jié)晶、取向和冷卻不均勻；或由于金屬嵌件的影響或由于塑件的二次加工不當(dāng)?shù)仍?，塑件?nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致塑件在使用過程中產(chǎn)生變形或開裂，因此，應(yīng)該設(shè)法消除。當(dāng)前第14頁\共有29頁\編于星期二\9點退火處理：將塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水、熱油和液體石蠟等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻至室溫的一種熱處理工藝。一般低溫長時間，高溫短時間。a、溫度：高于使用溫度10°~15°或低于熱變形溫度10°~20°。b、時間：與塑料品種和塑件厚度有關(guān)一般可按每毫米約半小時計算。C、作用：消除塑件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定塑件尺寸，提高結(jié)晶度、穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而提高其彈性模量和硬度。調(diào)濕處理：將剛脫模的塑件放入加熱介質(zhì)（如沸水、醋酸鉀溶液）中，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法。（主要用于吸濕性很強且又容易氧化的塑料，如PA）a、溫度：100~121℃（熱變形溫度高時取上限，反之取下限）。b、時間：保溫時間與塑件厚度有關(guān)，通常取2~9h。C、目的：消除殘余應(yīng)力；使制品盡快達到吸濕平衡，以防止在使用過程中發(fā)生尺寸。當(dāng)前第15頁\共有29頁\編于星期二\9點六、注射成型的工藝參數(shù)

1、溫度2、壓力3、時間當(dāng)前第16頁\共有29頁\編于星期二\9點1、溫度

料筒溫度應(yīng)在粘流溫度（或熔點）和熱分解溫度之間。柱塞式料筒溫度高于螺桿式料筒溫度10～20℃。

塑料特性：熱敏性塑料如聚甲醛、聚氟乙烯等要嚴格控制料筒的最高溫度和在料筒中的停留時間；增加玻璃纖維的熱塑性塑料由于流動性差而要適當(dāng)提高料筒溫度。熱固性塑料為防止熔體在料筒時發(fā)生早期硬化，料筒溫度趨向取小值。

塑件及模具結(jié)構(gòu)：對于薄壁制件料筒溫度高于厚壁制件；形狀復(fù)雜或帶有嵌件的制件料筒溫度也應(yīng)高一些。

料筒溫度的分布，一般遵循前高后低的原則，即料筒后段（加料口）溫度最低，噴嘴溫度最高。對螺桿式注射機為防止因螺桿與熔料、熔料與熔料、熔料與料筒之間的剪切摩擦熱而導(dǎo)致塑料熱降解，可使料筒前段溫度略低于中段。判斷料筒溫度是否合適，可采用對空注射法觀察或直接觀察塑件質(zhì)量的好壞。對空注射時，如果料流均勻、光滑、無泡、色澤均勻則說明料溫合適；如果料流毛糙，有銀絲或變色現(xiàn)象，則說明料溫不合適。a）料筒溫度當(dāng)前第17頁\共有29頁\編于星期二\9點一般略低于料筒最高溫度，以防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。但不能過低，否則熔料在噴嘴處會出現(xiàn)早凝而將噴嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影響塑件的質(zhì)量。b）噴嘴溫度當(dāng)前第18頁\共有29頁\編于星期二\9點C）模具溫度

模具溫度的高低決定于塑料的特性、塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求及其它工藝條件。模具溫度↑，流動性↑，密度和結(jié)晶度↑，收縮率和生產(chǎn)率↓。

模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質(zhì)來控制的；也有靠熔料注入模具自然升溫和自然散熱達到平衡的方式來保持一定的溫度；在特殊情況下，也可用電阻絲和電阻加熱棒對模具加熱來保持模具的定溫。但無論怎樣，對塑料熔體來說，都是冷卻的過程。當(dāng)前第19頁\共有29頁\編于星期二\9點2、壓力

指采用螺桿式注射機時，螺桿頂部熔體在螺桿旋轉(zhuǎn)后退時所受的壓力。塑化壓力增加，熔體的溫度及其均勻性提高、色料的混合均勻并排出熔體中的氣體。但塑化速率降低，延長成型周期。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力應(yīng)越低越好，一般為6MPa左右，通常很少超過20MPaa）塑化壓力(背壓)當(dāng)前第20頁\共有29頁\編于星期二\9點

制品收縮率降低熔體密度增加局部過熱燒焦模腔內(nèi)壓很高溫度分布不均翹曲變形背壓提高對于柔性高分子黏度降低剪切作用加大對于熱敏性材料導(dǎo)致塑料降解當(dāng)前第21頁\共有29頁\編于星期二\9點b）注射壓力：指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。作用：注射時克服熔體流動充模過程中的流動阻力，使熔體具有一定的充模速率；保壓時對熔體進行壓實和防止倒流。大小：取決于注射機的類型、塑料的品種、模具結(jié)構(gòu)、模具溫度、塑件的壁厚及澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸等。一般情況下：粘度高的塑料注射壓力>粘度低的塑料；薄壁、面積大、形狀復(fù)雜塑件注射壓力高；模具結(jié)構(gòu)簡單，澆口尺寸較大，注射壓力較低；柱塞式注射機注射壓力>螺桿式注射機；料筒溫度、模具溫度高，注射壓力較低。當(dāng)前第22頁\共有29頁\編于星期二\9點C）保壓壓力保壓壓力↑模腔壓力↑制品密度↑收縮率↓當(dāng)前第23頁\共有29頁\編于星期二\9點3、時間當(dāng)前第24頁\共有29頁\編于星期二\9點七、塑料成型工藝規(guī)程的制訂

根據(jù)塑件的使用要求及塑料的工藝特性，正確選擇成型方法，確定成型工藝過程及成型工藝條件，合理設(shè)計塑料模具及成型設(shè)備的選擇等，保證成型工藝的順利進行是的塑件達到要求的這一系列工作通常稱為制定塑件的工藝規(guī)程。它是塑料成型生產(chǎn)中的一種具有指導(dǎo)性的技術(shù)文件，是組織生產(chǎn)的重要依據(jù)，貫穿于生產(chǎn)工藝過程的各個階段，必須嚴格執(zhí)行。當(dāng)前第25頁\共有29頁\編于星期二\9點1、塑件的分析

塑件的形狀、結(jié)構(gòu)決定了模具的結(jié)構(gòu)，且對塑件能否順利成型及成型后的質(zhì)量有很大的影響。為了確保塑件質(zhì)量，通常需要注意以下幾點：當(dāng)前第26頁\共有29頁\編于星期二\9點a、塑料的分析(1)塑料使用性能的分析(2)塑料工藝性能的分析b、塑件結(jié)構(gòu)、尺寸及公差、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分析(1)塑件結(jié)構(gòu)是否滿足成型工藝性的要求(2)塑件尺寸、公差及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前第27頁\共有29頁\編于星期二\9點2、塑件成型方法及工藝流程的確定

根據(jù)塑料的特性、塑件的要求以及塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸、生產(chǎn)批量、使用條件和成型設(shè)備等因素，提出一系列切實可行的成型方案。通過各方案的對比分析，根據(jù)現(xiàn)場的實際生產(chǎn)條件確