薄壁注射成型工藝課件

薄壁注射成型工藝與模具設(shè)計高分子材料應(yīng)用技術(shù)謝煥靜《24號》荀月梨《25號》09高分子一班薄壁注射成型工藝與模具設(shè)計高分子材料應(yīng)用技術(shù)謝煥靜《24號》1近年來，筆記本電腦與移動電話等產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度非?？?，這類產(chǎn)品的設(shè)計理念正在朝著‘輕、薄、短、小’的方向發(fā)展，同時人們對這些產(chǎn)品的需求也在快速的增長，于是在常規(guī)注塑成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，薄壁注塑成型技術(shù)迅速發(fā)展起來。薄壁注塑成型技術(shù)雖僅有十幾年的發(fā)展歷程，但以美、德、日等為首的發(fā)達(dá)國家卻紛紛投資，大力發(fā)展該技術(shù)。它已成為塑料成型行業(yè)中新的研究熱點(diǎn)，是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義和重要作用的技術(shù)。引言近年來，筆記本電腦與移動電話等產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度非常快，這類2定義目前關(guān)于薄壁注塑成型還沒有統(tǒng)一的定義，Mahishi和Maloney把其定義為流長厚度比L/T（L：Length，流動長度；T：Thickness，塑件厚度；L/T也簡稱為流長比）在100或者150以上的注塑為薄壁注塑；而Whetten和Fasset是這樣定義薄壁注塑成型的：所成型塑件的厚度小于1mm，同時塑件的投影面積在50cm2以上的注塑成型。由此可見要給出一個統(tǒng)一的定義還是比較困難的；同時隨著技術(shù)的發(fā)展，薄壁注塑成型定義的臨界發(fā)生變化，它應(yīng)該是一個相對的概念。定義目前關(guān)于薄壁注塑成型還沒有3適用材料

薄壁注塑成型材料流動性要好，必須擁有大的流動長度。還有具有高的沖擊強(qiáng)度，高熱變形溫度，良好的尺寸穩(wěn)定性。另外，還要考察材料的耐熱性、阻燃性、機(jī)械裝配性及外觀質(zhì)量等等。目前，薄壁注塑成型廣為應(yīng)用的材料有聚碳酸酯（PC）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS）及PC/ABS共混物等。適用材料

薄壁注塑成型材料流動性要好，4典型應(yīng)用典型應(yīng)用典型應(yīng)用典型應(yīng)用5

6薄壁注射成型工藝課件7薄壁注射成型工藝課件8常規(guī)注塑成型工藝已為人們所熟悉，但薄壁注塑成型則不然，因?yàn)殡S著壁厚的減薄，聚合物熔體在型腔中的冷卻速度加劇，在很短的時間內(nèi)就會固化，這使得成型過程變得復(fù)雜，成型難度加大，常規(guī)的注塑成型工藝條件已不能滿足需要。常規(guī)注塑成型的一個不足就是填充過程和冷卻過程往往是交織在一起的，但由于常規(guī)塑件的尺寸比較大，所以對成型過程影響不大，但在薄壁注塑成型中這個不足就成為致命的問題。所以，不能把常規(guī)注塑成型中的理論和操作簡單地照搬到薄壁注塑成型中去。

常規(guī)注塑成型工藝已為人們所熟悉，但薄壁注塑成型9

成型薄壁制品時一般需要專門設(shè)計的薄壁制品專用模具。與常規(guī)制品的標(biāo)準(zhǔn)化模具相比，薄壁制品的模具從模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等都發(fā)生了重大變化。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：成型薄壁制品時一般需要專門設(shè)計的薄壁制品專用模具10（1）模具結(jié)構(gòu)：為承受成型時的高壓，薄壁成型模具的剛度要大、強(qiáng)度要高。因此模具的動、定模板及其支承板重量較大，厚度通常比傳統(tǒng)模具的模板要厚。支撐柱要多，模具內(nèi)可能要多設(shè)置內(nèi)鎖，以保證精確定位和良好的側(cè)支撐，防止彎曲和偏移。另外，高速射出速度增加了模具的磨損，因此模具要采用較高硬度的工具鋼，高磨損、高沖蝕區(qū)（如澆口處）硬度應(yīng)大于HRC55。

（1）模具結(jié)構(gòu)：為承受成型時的高壓，薄壁成型模具的剛度要大、112）澆注系統(tǒng)：成型薄壁制品，特別是制品厚度非常小時，要使用大澆口，而且澆口應(yīng)該大于壁厚。如是直澆口應(yīng)設(shè)置冷料井，以減少澆口應(yīng)力，協(xié)助填充，減少制品去除澆口時的損壞。為保證有足夠的壓力充填薄的模腔，流道系統(tǒng)中應(yīng)盡可能減少壓力降。為此，流道設(shè)計要比傳統(tǒng)的大一些，同時要限制熔體的駐留時間，以防止樹脂降解劣化。當(dāng)是一模多腔時，澆注系統(tǒng)的平衡性要求遠(yuǎn)高于常規(guī)模具的要求。值得注意的是薄壁制品模具的澆注系統(tǒng)中還引入了兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，即熱流道技術(shù)和順序閥式澆口（SVG）技術(shù)。2）澆注系統(tǒng)：成型薄壁制品，特別是制品厚度非常小時，要使用大12（3）冷卻系統(tǒng)：薄壁制品不像傳統(tǒng)壁厚件那樣可以承受較大的因傳熱不均而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。為保證制品的尺寸穩(wěn)定性，把收縮和翹曲控制在可以接受的范圍內(nèi)，就必須加強(qiáng)模具的冷卻，確保冷卻均衡。較好的冷卻措施有在型芯及模腔模塊內(nèi)采用不閉合冷卻線，加大冷卻長度，均可增強(qiáng)冷卻效果，必要的地方加入高傳導(dǎo)率金屬鑲塊，以加快熱傳導(dǎo)。（3）冷卻系統(tǒng)：薄壁制品不像傳統(tǒng)壁厚件那樣可以承受較大的因13（4）排氣系統(tǒng)：薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排氣性，最好可以進(jìn)行抽真空操作。由于填充時間短，注射速度高，模具的充分排氣尤其是流動前沿聚集區(qū)的充分排氣非常重要，以防困氣引燃。氣體通常通過型芯、頂桿、加強(qiáng)筋、螺柱及分型面等處排出。流道的末端也要充分排氣。日本Sumitomo公司用多孔工具鋼做小嵌件來解決小件制品的排氣問題。（4）排氣系統(tǒng)：薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排氣性，最好14（5）脫模系統(tǒng)：因?yàn)楸”谥破返谋诤徒疃己鼙?，非常容易損壞，而且沿厚度方向收縮很小，使得加強(qiáng)筋和其他小結(jié)構(gòu)很容易粘合，同時高保壓壓力使收縮更小。為避免頂穿和粘模，薄壁注塑成型應(yīng)使用比常規(guī)注塑成型數(shù)量更多、尺寸更大的頂出銷。（5）脫模系統(tǒng)：因?yàn)楸”谥破返谋诤徒疃己鼙?，非常容易損壞，而15工藝優(yōu)點(diǎn)薄壁成型降低了制品質(zhì)量、節(jié)約了材料，并且大大縮短了冷卻時間。同時也滿足了客戶的某些需求，例如設(shè)計要求，成本降低。特別是，傳統(tǒng)注射成型周期在30~60s范圍內(nèi)；而薄壁注射成型的周期在6~20s之間，縮短了2/3.周期縮短，成本降低。工藝優(yōu)點(diǎn)薄壁成型降低了制品質(zhì)量、節(jié)約了材料，并且大大縮短了冷16工藝缺點(diǎn)由于流道通道窄、操作條件苛刻、加工范圍窄，薄壁成型較傳統(tǒng)注射成型工藝遇到更多技術(shù)挑戰(zhàn)。該工藝也需要硬度極高的、昂貴的模具，可能還需要高標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)Ｓ玫某尚蜋C(jī)械進(jìn)行高速、高壓注射。最后高速注射導(dǎo)致的高剪切速率會造成材料降解。工藝缺點(diǎn)由于流道通道窄、操作條件苛刻、加工范圍窄，薄壁成型較17薄壁注射成型中存在的主要問題常見問題短射翹曲變形熔接線薄壁注射成型中存在的主要問題常見問題短射翹曲變形熔接線181)短射短射(shortshots)是指由于模具型腔填充不完全造成塑件不完整的質(zhì)量缺陷,即熔體在完成填充之前就已經(jīng)凝結(jié)。如果某塑件填充不完整,則無需考慮其他質(zhì)量缺陷就可判定為不合格產(chǎn)品。常規(guī)注塑成型的填充過程和冷卻過程是交織在一起的。當(dāng)聚合物熔體流動時,熔體前沿遇到相對溫度較低的型芯表面或型腔壁,就會在其表面形成一層冷凝層。熔體在冷凝層內(nèi)繼續(xù)向前流動,隨著冷凝層厚度的增加,實(shí)際型腔流道變窄,冷凝層厚度對聚合物的流動有著顯著的影響。因?yàn)槌Ｒ?guī)注塑成型時塑件的厚度較厚,所以此時冷凝層對注塑成型的影響還不是很大。但在薄壁注塑成型中,當(dāng)冷凝層的厚度與塑件厚度之比隨著塑件厚度的變薄逐漸增加時,這個影響就很大。特別是二者的尺寸可以相互比較時更為突出。1)短射短射(shortshots)是指由于模具型腔19研究表明,當(dāng)塑件的厚度減小時,冷凝層對流動的影響將會以指數(shù)形式增加,這也更說明了冷凝層在薄壁注塑成型中的影響之大。如果僅從注塑成型(圖1)考慮,則需要注塑機(jī)有高的注射速率,使塑料熔體填充型腔的速率超過冷凝層成長的速率(或者使冷凝層的成長速率變慢),這樣才可在流動截面封閉前完成填充動作,進(jìn)行薄壁塑件的注成型Fasset[6]指出,當(dāng)流動長度為300mm,塑件壁厚為3.0mm時,此時L/T為100,用常規(guī)注塑成型技術(shù)就很容易達(dá)到;但當(dāng)塑件壁厚下降至1.0mm以到下時,這個曾經(jīng)很容易達(dá)到的流長厚度比(100)就變得非常難達(dá)到。研究表明,當(dāng)塑件的厚度減小時,冷凝層對流動的影響將會以指數(shù)形20(2)翹曲變形翹曲變形(warpage)是不均勻的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的塑件缺陷。翹曲變形產(chǎn)生的原因是收縮不均勻、取向不均勻和冷卻不均勻。翹曲變形值超過一定數(shù)值后塑件將被視為不合格,而且薄壁塑件對翹曲的要求更為嚴(yán)格。可以通過平衡冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)冷卻時間、保壓壓力以及保壓時間等措施來改善塑件的翹曲變形缺陷。(2)翹曲變形翹曲變形(warpage)是不均勻的內(nèi)部應(yīng)21(3)熔接線熔接線(weldline)是型腔內(nèi)兩個或多個熔體流動前沿熔合時形成的界線。熔接線不但影響塑件的外觀質(zhì)量,而且在熔接線處易產(chǎn)生應(yīng)力集中,削弱塑件的機(jī)械強(qiáng)度,對塑件特別是薄壁塑件的機(jī)械性能尤為不利,受外力后塑件非常容易在熔接線處開裂。在設(shè)計時可以通過減少澆口數(shù)目或改變澆口位置來減少或改變?nèi)劢泳€的位置,來滿足塑件的設(shè)計要求。隨著3C產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,產(chǎn)品向“短、小、輕、薄”方向的深入發(fā)展,薄壁注塑成型技術(shù)將會成為一種不可缺少的注塑成型技術(shù)。我國的薄壁注塑成型技術(shù)與國外相比還有很大差距,我們一定要加快這一高新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用,為我國塑料加工業(yè)開創(chuàng)新局面作出貢獻(xiàn)。(3)熔接線熔接線(weldline)是型腔內(nèi)兩個或多個22

常規(guī)的注塑機(jī)很難在薄壁塑件注塑成型中有用武之地。比如薄壁注塑成型的填充時間很短，很多填充時間不足0.5s，在這樣短的時間不可能遵循速度曲線或截斷壓力，因此必須使用高解析度的微處理器來控制注塑機(jī)；在薄壁制品的整個注塑成型過程中，應(yīng)同時各自獨(dú)立地控制壓力和速度，常規(guī)注塑機(jī)的充填階段用速度控制，保壓階段再轉(zhuǎn)為壓力控制的方法已不適用。所以機(jī)械設(shè)備制造商與研究機(jī)構(gòu)共同合作努力，研制出了專用的注射設(shè)備。如臺灣中精機(jī)公司的VS-100薄壁注塑機(jī)、德國Dr．Boy公司開發(fā)的Boy型系列注塑機(jī)以及Battenfeld、Arburg和JSW等著名注塑機(jī)生產(chǎn)廠商開發(fā)的專用注塑機(jī)常規(guī)的注塑機(jī)很難在薄壁塑件注塑成型中有用武之地23注塑機(jī)注塑機(jī)24薄壁注射成型工藝課件25薄壁注射成型工藝課件26薄壁注射成型工藝課件27薄壁注射成型工藝課件28薄壁注射成型工藝課件29薄壁注射成型工藝課件30薄壁注射成型工藝課件31薄壁注射成型工藝課件32ThankyouThankyou339、要學(xué)生做的事，教職員躬親共做；要學(xué)生學(xué)的知識，教職員躬親共學(xué)；要學(xué)生守的規(guī)則，教職員躬親共守。2023/10/32023/10/3Tuesday,October3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/10/32023/10/32023/10/310/3/202311:22:24AM11、一個好的教師，是一個懂得心理學(xué)和教育學(xué)的人。2023/10/32023/10/32023/10/3Oct-2303-Oct-2312、要記住，你不僅是教課的教師，也是學(xué)生的教育者，生活的導(dǎo)師和道德的引路人。2023/10/32023/10/32023/10/3Tuesday,October3,202313、Hewhoseizetherightmoment,istherightman.誰把握機(jī)遇，誰就心想事成。2023/10/32023/10/32023/10/32023/10/310/3/202314、誰要是自己還沒有發(fā)展培養(yǎng)和教育好，他就不能發(fā)展培養(yǎng)和教育別人。03十月20232023/10/32023/10/32023/10/315、一年之計，莫如樹谷；十年之計，莫如樹木；終身之計，莫如樹人。十月232023/10/32023/10/32023/10/310/3/202316、