塑料成型工藝 2

1、2020/10/8,1,第3章塑料成型工藝主講：葉東,2020/10/8,2,本章內(nèi)容包括：,3.1 注射成型原理及工藝特性 3.2 壓縮成型原理及工藝特性 3.3 壓注成型原理及工藝特性 3.4 擠出成型原理及工藝特性 3.5 氣動(dòng)成型原理及工藝特性 3.6 壓延成型工藝 3.7 澆鑄成型工藝 3.8 涂覆成型工藝,2020/10/8,3,前 言:,塑料的成型方法有： 注射成型壓縮成型、壓注成型、擠出成型 氣動(dòng)成型、泡沫成型、壓延成型、旋轉(zhuǎn)成型 靜態(tài)澆鑄、搪鑄、糊裱成型、模壓成型等。 常用方法：注射成型、壓縮成型 壓注成型、擠出成型、氣動(dòng)成型,2020/10/8,4,3.1注射成型原理及工藝

2、特性,主要內(nèi)容： 3.1.1注射成型原理及其成型特點(diǎn) 3.1.2 注射成型工藝 3.1.3 注射成型的工藝參數(shù),2020/10/8,5,3.1.1注射成型原理及其成型特點(diǎn),一、注射成型原理 把塑料原料放入料筒中,經(jīng)過加熱熔化,使之成為高粘度的流體稱為“熔體”，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高的壓力注入模具型腔中，經(jīng)過保壓、冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。,螺桿式塑化系統(tǒng),2020/10/8,6,柱塞式塑化系統(tǒng),2020/10/8,7,二、注射成型的特點(diǎn) 1、成型周期短、能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。 2、注射成型的生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自

3、動(dòng)化生產(chǎn)。 3、對各種塑料的適應(yīng)性較強(qiáng)。 4、目前其產(chǎn)品的產(chǎn)量占塑料制件產(chǎn)量的30%以上。 三、注射成型的缺點(diǎn)： 1、設(shè)備價(jià)格較高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 2、生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不適合生產(chǎn)單件和小批量的塑件生產(chǎn)。,2020/10/8,8,3.1.2 注射成型工藝,成型前的準(zhǔn)備、注射過程、塑件的后處理,2020/10/8,9,一、成型前的準(zhǔn)備：,1、塑料原料的檢驗(yàn) 2、原料的干燥 3、料筒的清洗 4、注射機(jī)預(yù)熱 5、模具的預(yù)熱 6、嵌件的預(yù)熱,2020/10/8,10,料筒的清洗,生產(chǎn)中，如需改變塑料品種、調(diào)換顏色，或發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)，應(yīng)對注射機(jī)料筒進(jìn)行清洗。 柱塞式注射機(jī)料筒

4、存量大，通常，必須將料筒拆卸清洗。 螺桿式料筒，可采用對空注射法清洗。 1）若欲更換的塑料的成型溫度高于料筒內(nèi)殘料的成型溫度時(shí)，應(yīng)將料筒和噴嘴溫度升高到欲換之塑料的最低成型溫度，然后加入欲換塑料或其回料，并連續(xù)對空注射，直到將全部殘料排除為止。 2）若欲更換的塑料的成型溫度低于料筒內(nèi)殘料的成型溫度時(shí)，應(yīng)將料簡和噴嘴溫度升高到欲換之塑料的最高成型溫度，切斷電源，加入欲換塑料的回料，并連續(xù)對空注射，直到將全部殘料排除為止。 3）兩種塑料成型溫度相差不大時(shí)，不必變更溫度，先用回頭料，然后用欲換之塑料對空注射即可。殘料屬熱敏性塑料時(shí)，應(yīng)從流動(dòng)性好，熱穩(wěn)定性好的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中選擇粘度較高的品級

5、作為過渡料對空注射。,2020/10/8,11,塑料中的嵌件,2020/10/8,12,嵌件的預(yù)熱,對于有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料的收縮率不同，嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋，因此，成型前可對嵌件進(jìn)行預(yù)熱，減小它在成型時(shí)與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)的收縮應(yīng)力和裂紋。 嵌件較小時(shí)對分子鏈柔順性大的塑料也可以不預(yù)熱。 噴脫模劑：為了使塑料制件容易從模具內(nèi)脫出，有的模具型腔或模具型芯還需涂上脫膜劑，常用的脫模劑有硬酯酸鋅、液體石蠟和硅油等。,2020/10/8,13,二、注射過程1,包括：加料、塑化、充模、保壓、倒流、冷卻、脫模等幾個(gè)階段。 1、加 料：將粒狀或粉狀

6、塑料加入注射機(jī)料斗，由柱塞或螺桿帶入料筒進(jìn)行加熱。 2、塑 化：成型塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、壓實(shí)以及混料等作用以后，由松散的粉狀顆?；蛄畹墓虘B(tài)轉(zhuǎn)變成連續(xù)的均化熔體的過程。 3、充 模：塑化好的塑料熔體在注射機(jī)柱塞或螺桿的推進(jìn)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(jìn)入并充滿模具型腔，這一階段稱為充模。,2020/10/8,14,二、注射過程2,4、保 壓：充模結(jié)束后，保壓時(shí)間應(yīng)適當(dāng)，過長的保壓時(shí)間容易使塑料件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起塑件翹曲或開裂。 5、倒 流：一般來講，保壓時(shí)間較長時(shí)，倒流較小，塑件的收縮情況會有所減輕。而保壓時(shí)間短時(shí)，情況則剛好相反。 6、冷 卻：塑件在模內(nèi)的冷卻過

7、程是指從澆口處的塑料熔體完全凍結(jié)時(shí)起到塑件將從模腔內(nèi)推出為止的全部過程。 塑件的冷卻速度應(yīng)適中，否則會使塑件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生翹曲變形。 7、脫 模：塑件冷卻后即可開模，在推出機(jī)構(gòu)的作用下，將塑料制件推出模外。,2020/10/8,15,三、塑件的后處理,1、塑件的后處理的目的： 減少由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內(nèi)的結(jié)晶、取向和冷卻不均勻及金屬嵌件的影響等原因在塑料件內(nèi)部存在的一些內(nèi)應(yīng)力，避免塑件在使用過程中產(chǎn)生變形或開裂。 2、常用的后處理方法： (1)退火處理 (2)調(diào)濕處理,2020/10/8,16,退火處理,退火處理：將塑件放在定溫的加熱介質(zhì)(如熱水、熱油、熱空氣和液體石蠟等)中保溫一

8、段時(shí)間的熱處理過程。 利用退火時(shí)的熱量，能加速塑料中大分子松弛，從而消除塑件成型后的殘余應(yīng)力。 退火溫度：一般在塑件使用溫度以上10200C至熱變形溫度以下10200C之間進(jìn)行選擇和控制。 保溫時(shí)間： 與塑料品種和塑件的厚度有關(guān)，一般可按每毫米約半小時(shí)計(jì)算。冷卻退火時(shí)，冷卻速度不應(yīng)過快，否則會產(chǎn)生應(yīng)力。,2020/10/8,17,調(diào)濕處理,調(diào)濕處理：是一種調(diào)整塑件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。 調(diào)濕處理目的：除了能在加熱條件下消除殘余應(yīng)力外，還能使塑件在加熱介質(zhì)中達(dá)到吸濕平衡，以防止在使用過程中發(fā)生尺寸變化。 調(diào)濕處理所用的介質(zhì)：一般為沸水或醋酸鉀溶液(

9、沸點(diǎn)為1210C)，加熱溫度為1001210C。熱變形溫度高時(shí)取上限，反之取下限。保溫時(shí)間與塑件厚度有關(guān)，通常取2-9h。,2020/10/8,18,3.1.3 注射成型的工藝參數(shù),溫度、壓力和時(shí)間是影響注射成型工藝的重要參數(shù)。 一、溫 度 1、料筒溫度 2、噴嘴溫度 3、模具溫度 二、壓 力 1、塑化壓力 2、注射壓力 三、時(shí)間(成型周期) 1、充模時(shí)間 2、保壓時(shí)間 3、冷卻時(shí)間,2020/10/8,19,(1) 溫 度,注射成型過程需控制的溫度有： 料筒溫度 噴嘴溫度 模具溫度 前兩種溫度主要控制塑料的塑化和流動(dòng)； 模具溫度主要影響塑料的流動(dòng)和冷卻定型。,2020/10/8,20,1)料

10、筒溫度,基本原則：平均分子量偏高、分布較窄的塑料，玻璃纖維增強(qiáng)塑料，注射壓力較低、塑件壁厚較小的，應(yīng)選擇較高的料筒溫度。 料筒溫度一般應(yīng)遵循前高后低的原則：料筒的后端最低，噴嘴處溫度最高。后段溫度應(yīng)比中段、前段溫度低5100C。對于含水量偏高的塑料，也可使料筒后段溫度偏高一些；對于螺桿式料筒，為防止由于螺桿與熔料、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。 為避免熔料在料筒里降解，必須控制熔料在料筒里的滯留時(shí)間。提高料筒溫度以后，應(yīng)適當(dāng)縮短熔體在料筒里的滯留時(shí)間。 判斷料筒溫度是否合適的方法：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(shí)，如

11、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。,2020/10/8,21,2)噴嘴溫度,噴嘴溫度一般略低于料筒的最高溫度，目的是防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。噴嘴溫度也不能太低，否則會使熔體產(chǎn)生早凝，堵塞噴嘴孔。 流涎現(xiàn)象：注射成型中，當(dāng)使用直通式噴嘴時(shí)，在塑化階段，由于螺桿的塑化壓力（背壓）過大，或料筒溫度較高，在還沒有開始注射時(shí)，融化的塑料已自己流出注射機(jī)噴嘴的現(xiàn)象。,2020/10/8,22,3)模具溫度,提高模溫：改善熔體的流動(dòng)性，增加塑件的密度和結(jié)晶度，減小充模壓力和塑件中的應(yīng)力，但塑件的冷卻時(shí)間會延長，收縮率和脫模后塑件的翹曲變形

12、會增加，生產(chǎn)率也會因此下降。降低模溫：縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)率，但熔體的流動(dòng)性會變差，使塑件產(chǎn)生較大的應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。 模具溫度的控制：1）模具中通入冷卻水。 2）模具自然升溫和自然散熱。 3）加熱模具。 模具溫度的選擇：高粘度塑料，采用較高的模具溫度。粘度較小的塑料，采用較低的模溫。 壁厚的制件，充模和冷卻時(shí)間較長，若溫度過低，很容易使塑件內(nèi)部產(chǎn)生真空泡和較大的應(yīng)力，不宜采用較低的模具溫度。,2020/10/8,23,模具的加熱和冷卻,2020/10/8,24,(2)成型壓力,1)塑化壓力 2)注射壓力 3)保壓壓力,2020/10/8,25,1)塑化壓力,塑化壓力（背壓）指采用螺

13、桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力。 塑化壓力是隨螺桿的設(shè)計(jì)、塑件質(zhì)量的要求及塑料的種類等的不同而確定的。 增加塑化壓力的影響： 可以提高熔體的溫度，并使熔體的溫度均勻、色料混合均勻并排除熔體中的氣體。但會降低塑化速率、延長成型周期，可能導(dǎo)致塑料降解。 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，很少超過20MPa。 注射聚甲醛時(shí)，較高的塑化壓力(也就是較高的熔體溫度)會使塑件的表面質(zhì)量提高，但也可能使塑料變色、塑化速率降低和流動(dòng)性下降。 對聚酰胺來說，塑化壓力必須降低，否則塑化速率將很快降低，這是因?yàn)槁輻U中逆流和漏流增加的緣故。,2020

14、/10/8,26,2)注射壓力,注射壓力：是指柱塞或螺桿頭部軸向移動(dòng)時(shí)其頭部對塑料熔體所施加的壓力。 注射壓力一般在40130 MPa。 注射壓力的作用：克服熔體從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力，給予熔體一定的充型速率及對熔體進(jìn)行壓實(shí)等。 注射壓力的選擇：取決于注射機(jī)類型、塑料品種、模具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、塑件大小與表面粗糙度、模具溫度、塑件壁厚等。 在其他條件相同的情況下，柱塞式的注射壓力應(yīng)比螺桿式的注射壓力大。,2020/10/8,27,保壓壓力：,保壓壓力：型腔充滿后，注射壓力的作用在于對模內(nèi)熔料的壓實(shí)。 在生產(chǎn)中，壓實(shí)時(shí)的壓力等于或小于注射時(shí)所用的注射壓力。 如果注射和保壓壓力相等，可使塑件收縮率減

15、小，尺寸穩(wěn)定性較好，但會造成脫模時(shí)的殘余壓力過大和成型周期過長。,2020/10/8,28,(3)成型周期,2020/10/8,29,成型周期直接影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率，生產(chǎn)中在保證質(zhì)量的前提下盡量縮短成型周期。 在整個(gè)成型周期中，以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要。 1、充模時(shí)間：與充模速度成正比。充模時(shí)間一般為35s。 2、保壓時(shí)間：保壓時(shí)間與塑件結(jié)構(gòu)、尺寸、料溫、模溫、主流道和澆口的大小有關(guān)。在熔料凍結(jié)澆口之前，保壓時(shí)間的多少，將對塑件密度和尺寸精度產(chǎn)生影響。 一般為2025 s(特厚塑件可高達(dá)510min)。 3、冷卻時(shí)間：決定于塑件的厚度、塑料熱性能和結(jié)晶性能及模具溫度等。 冷卻時(shí)間的長短應(yīng)以脫模

16、時(shí)塑件不引起變形為原則。一般在30-120s之間。冷卻時(shí)間過長，延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復(fù)雜塑件還將造成脫模困難。,2020/10/8,30,3.2 壓縮成型原理及工藝特性,本節(jié)內(nèi)容： 3.2.1 壓縮成型原理及其特點(diǎn) 3.2.2 壓縮成型工藝 3.2.3 壓縮成型的工藝參數(shù),2020/10/8,31,3.2.1 壓縮成型原理及其特點(diǎn),一、壓縮成型原理 將粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀的熱固性塑料原料直接加入敞開的模具加料室內(nèi)；然后合模加熱，使塑料熔化，在合模壓力的作用下，熔融塑料充滿型腔各處；這時(shí)，型腔中的塑料產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)熔融塑料逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗鄣挠不ㄐ偷乃芰现萍?，最后脫模將塑件從模?/p>

17、出。,2020/10/8,32,二、壓縮成型特點(diǎn),1、壓縮模沒有澆注系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比較簡單。 2、塑件內(nèi)取向組織少，取向程度低，性能比較均勻；成型收縮率小等。 3、可以生產(chǎn)一些帶有碎屑狀、片狀或長纖維狀填充劑、流動(dòng)性很差且難于用注射方法成型的塑料塑件和面積很大、厚度較小的大型扁平塑料塑件。 4、成型周期長、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)環(huán)境差、生產(chǎn)操作多用手工而不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 5、塑件經(jīng)常帶有溢料飛邊，高度方向的尺寸精度不易控制。 6、模具易磨損，因此使用壽命較短。,2020/10/8,33,3.2.2 壓縮成型工藝,壓縮成型工藝過程： 一、壓塑成型前的準(zhǔn)備 二、壓縮成型過程 三、壓后處理,2020/10/8

18、,34,一、 壓塑成型前的準(zhǔn)備,1、預(yù)熱與干燥 加熱的目的： 1.對塑料進(jìn)行預(yù)熱，以便對壓縮模提供具有一定溫度的熱料，使塑料在模內(nèi)受熱均勻，縮短模壓成型周期； 2.對塑料進(jìn)行干燥，防止塑料中帶有過多的水分和低分子揮發(fā)物，確保塑料制件的成型質(zhì)量。預(yù)熱與干燥的常用設(shè)備是烘箱和紅外線加熱爐。 2、預(yù)壓 預(yù) 壓是指壓縮成型前，在室溫或稍高于室溫的條件下，將松散的粉狀、粒狀、碎屑狀、片狀或長纖維狀的成型物料壓實(shí)成重量一定、形狀一致的塑料型坯，使其能比較容易地被放入壓縮模加料室。 預(yù)壓坯料形狀：圓片形或圓盤形，或壓成與塑件相似的簡單形狀。 預(yù)壓壓力：40200MPa，經(jīng)預(yù)壓后的坯料密度最好能達(dá)到塑件密度的

19、80左右，保證坯料有一定的強(qiáng)度。,2020/10/8,35,二、壓縮成型過程,1、加料 2、閉模 3、排氣 4、固化 5、脫模,2020/10/8,36,1)加料,1)加 料：加料就是在模具型腔中加入已預(yù)熱的定量的物料。加料是否準(zhǔn)確，將直接影響到塑件的密度和尺寸精度。 加料方法：體積質(zhì)量法、容量法、記數(shù)法 體積質(zhì)量法：用衡器稱量物料的體積質(zhì)量大小，然后加入到模具內(nèi)，該方法可以準(zhǔn)確地控制加料量，但操作不便。 容量法：使用一定容積或帶有容積標(biāo)度的容器向模具內(nèi)加料，操作簡便，但加料量的控制不夠準(zhǔn)確。 記數(shù)法：適用于預(yù)壓坯料。對于形狀較大或較復(fù)雜的模腔，應(yīng)根據(jù)物料在模具中的流動(dòng)情況和模腔中各部位用料量

20、的多少，合理地堆放物料，以免造成塑件密度不均或缺料現(xiàn)象。,2020/10/8,37,2)閉模 3)排氣,2)閉 模：通過壓力使模具內(nèi)成型零部件閉合成與塑件形狀一致的模腔。 凸模未接觸物料前，盡量使閉模速度加快，以縮短模塑周期和塑料過早固化和過多降解。凸模接觸物料后，閉模速度應(yīng)放慢，避免模具中嵌件和成型桿件的位移和損壞，也有利于空氣的順利排放。 閉模時(shí)間：一般為幾秒至幾十秒不等。 3)排 氣：熱固性成型物料在模腔中會放出水蒸氣、低分子揮發(fā)物以及在交聯(lián)反應(yīng)和體積收縮時(shí)產(chǎn)生的氣體，模具閉模后有時(shí)還需卸壓以排出模腔中的氣體，否則，會延長物料傳熱過程，延長熔料固化時(shí)間，且塑件表面還會出現(xiàn)燒糊、燒焦和氣泡

21、等現(xiàn)象，表面光澤也不好。 排氣的次數(shù)和時(shí)間：13次，每次320 s。,2020/10/8,38,4)固 化與脫模,4)固 化：硬化程度主要取決于硬化時(shí)間。 最佳硬化時(shí)間應(yīng)以硬化程度適中時(shí)為準(zhǔn)。固化速率不高的塑料，不必將整個(gè)固化過程放在模內(nèi)完成，只要塑件能夠完整地脫模即可結(jié)束固化。 提前結(jié)束固化時(shí)間的塑件需用后烘的方法來完成它的固化。酚醛塑件的后烘溫度為901500C，時(shí)間為幾小時(shí)至幾十小時(shí)。 模內(nèi)固化時(shí)間決定于塑料的種類、塑件的厚度、物料的形狀以及預(yù)熱和成型的溫度等，一般由三十秒至數(shù)分鐘不等。 5)脫 模：固化完成后，壓力機(jī)卸載回程，開啟模具，推出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外。 熱固性塑件的脫模條件：應(yīng)

22、以其在模內(nèi)的硬化程度達(dá)到適中時(shí)為準(zhǔn)。須注意制件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度以保證在脫模過程中不發(fā)生變形和損壞。,2020/10/8,39,三、壓后處理,1)模具的清理：脫模后，要用銅簽或銅刷去除留在模內(nèi)的碎屑、飛邊等，再用壓縮空氣將其吹凈。 2)塑件的后處理：主要指退火處理。 作用：清除內(nèi)應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性，減少塑件的變形與開裂。進(jìn)一步交聯(lián)固化。 退火規(guī)范根據(jù)塑件材料、形狀、嵌件等情況確定。 厚壁和壁厚相差懸殊以及易變形的塑件以采用較低溫度和較長時(shí)間為宜；形狀復(fù)雜、薄壁、面積大的塑件，為防止變形，退火處理時(shí)最好在夾具上進(jìn)行。,常用熱固性塑件退火處理規(guī)范,2020/10/8,40,3.2.3 壓縮成型

23、的工藝參數(shù),一、壓縮成型壓力（表3-3） 二、壓縮成型溫度（表3-3） 三、壓縮時(shí)間,2020/10/8,41,一、壓縮成型壓力,壓縮成型壓力：壓力機(jī)通過凸模對塑料熔體在充滿型腔和固化時(shí)在分型面單位投影面積上施加的壓力。 式中：P成型壓力，一般為1530MPa； Pb壓力機(jī)工作液壓缸表壓力，MPa D壓力機(jī)主缸活塞直徑，m； A塑件與凸模接觸部分在分型面上的投影面積，m2。 施壓目的：促使物料流動(dòng)充模，提高塑件密度和內(nèi)在質(zhì)量，克服樹脂在成型過程中因化學(xué)變化釋放的低分子物質(zhì)及水分等產(chǎn)生的漲模力，使模具閉合，保證塑件具有穩(wěn)定的尺寸、形狀，減少飛邊，防止變形。 壓力的選擇：壓力大小與塑料種類、塑件結(jié)

24、構(gòu)以及模具溫度等因素有關(guān)。塑料流動(dòng)性愈小，塑件愈厚以及形狀愈復(fù)雜，塑料固化速度和壓縮比愈大，所需的成型壓力愈大。,2020/10/8,42,液壓機(jī),2020/10/8,43,表3.3 熱固性塑料的壓縮成型溫度和成型壓力,2020/10/8,44,(2)壓縮成型溫度,壓縮成型溫度是指壓縮成型時(shí)所需的模具溫度。 成型物料在模具溫度作用下，必須經(jīng)由玻璃態(tài)熔融成粘流態(tài)之后才能流動(dòng)充模，最后還要經(jīng)過交聯(lián)才能固化定型為塑料制件。 壓縮過程中的模具溫度對塑件成型過程和成型質(zhì)量的影響，比注射成型顯得更為重要。 成型溫度影響模內(nèi)塑料熔體的充模，也影響硬化速度。當(dāng)流動(dòng)性隨溫度的升高而出現(xiàn)峰值時(shí)，應(yīng)迅速增大成型壓力

25、，使塑料在溫度還不很高而流動(dòng)性又較大時(shí)，充滿型腔的各部分。,2020/10/8,45,2020/10/8,46,溫度對塑件質(zhì)量的影響：,模溫升高，成型周期縮短，生產(chǎn)效率提高。模溫太高，將使樹脂和有機(jī)物分解，塑件表面顏色就會暗淡。 由于塑件外層首先硬化，影響物料的流動(dòng)，將引起充模不滿，特別是模壓形狀復(fù)雜、薄壁、深度大的塑件最為明顯。同時(shí)，由于水分和揮發(fā)物難以排除，塑件內(nèi)應(yīng)力大，模具開啟時(shí)，塑件易發(fā)生腫脹、開裂、翹曲等。 模具溫度過低，硬化周期過長，硬化不足，塑件表面將會無光，其物理性能和力學(xué)性能下降。,2020/10/8,47,(3)壓縮時(shí)間,壓縮時(shí)間與塑料的種類(樹脂種類、揮發(fā)物含量等)、塑件

26、形狀、壓縮成型的工藝條件(溫度、壓力)以及操作步驟(是否排氣、預(yù)壓、預(yù)熱)等有關(guān)。 溫度升高：固化速度加快，壓縮時(shí)間減少，壓縮周期隨模溫提高減少。 壓縮成型壓力：對模壓時(shí)間的影響不及模壓溫度明顯，但壓力增大，壓縮時(shí)間也會略有減少。 預(yù) 熱：會減少了塑料充模和開模時(shí)間，壓縮時(shí)間比不預(yù)熱短， 塑件厚度：壓縮時(shí)間隨塑件厚度的增加而增加。,2020/10/8,48,壓縮時(shí)間對塑件性能的影響,壓縮時(shí)間過短：塑料硬化不足，將使塑件的外觀性能變差，力學(xué)性能下降，易變形。適當(dāng)增加壓縮時(shí)間，可以減少塑件收縮率，提高其耐熱性能和其他物理、力學(xué)性能。 壓縮時(shí)間過長：不僅降低生產(chǎn)率，而且會使樹脂交聯(lián)過度使塑件收縮率增

27、加，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致塑件力學(xué)性能下降，嚴(yán)重時(shí)會使塑件破裂。,2020/10/8,49,表3.4 熱固性塑料壓縮成型的工藝參數(shù),系以苯酚一甲醛線型樹脂和粉末為基礎(chǔ)的壓縮粉； 系以甲酚一甲醛可溶性樹脂的粉末為基礎(chǔ)的壓縮粉； 系以苯酚一苯胺一甲醛樹脂和無機(jī)礦物為基礎(chǔ)的壓縮粉。,2020/10/8,50,3.3 壓注成型原理及工藝特性,本節(jié)內(nèi)容： 3.3.1 壓注成型原理及其特點(diǎn) 3.3.2 壓注成型的工藝過程 3.3.3 壓注成型的工藝參數(shù),2020/10/8,51,3.3.1 壓注成型原理及其特點(diǎn),壓注成型又稱傳遞成型，它是在壓縮成型基礎(chǔ)上發(fā)展的一種熱固性塑料的成型方法。,圖3.3 壓注成型原理圖

28、,2020/10/8,52,壓注成型的特點(diǎn),優(yōu) 點(diǎn)：（與壓縮成型比較） 塑料在進(jìn)入型腔前已塑化，能生產(chǎn)外形復(fù)雜、薄壁或壁厚變化很大、帶有精細(xì)嵌件的塑件。 縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率，塑件密度和強(qiáng)度得到提高。 由于塑料成型前模具完全閉合，分型面的飛邊很薄，因而塑件精度容易保證表面粗糙度也較低。 缺 點(diǎn)： 總會有一部分余料留在加料室內(nèi)，原料消耗較大； 澆口痕跡的修整使工作量增大； 成型壓力比壓縮成型大；收縮率比壓縮成型的大； 模具的結(jié)構(gòu)也比壓縮模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 工藝條件比壓縮成型要求更嚴(yán)格，操作難度大。,2020/10/8,53,3.3.2壓注成型的工藝過程,壓注成型與壓縮成型的區(qū)別： 壓縮成型過程

29、是先加料后閉模，而壓注成型則一般要求先閉模后加料。 學(xué)習(xí)建議： 1、將壓注成型與壓縮成型工藝進(jìn)行比較學(xué)習(xí)。 2、將壓注成型與注射成型工藝進(jìn)行比較學(xué)習(xí)。,2020/10/8,54,2020/10/8,55,3.3.3壓注成型的工藝參數(shù),壓注成型工藝參數(shù)： 1、 成型壓力 2、 成型溫度 3、成型周期,2020/10/8,56,壓注成型工藝參數(shù),(1) 成型壓力：成型壓力指壓力機(jī)通過壓柱或柱塞對加料室熔體施加的壓力。由于熔體通過澆注系統(tǒng)時(shí)會有壓力損失，故壓注時(shí)的成型壓力一般為壓縮成型時(shí)的23倍。 (2) 成型溫度：成型溫度包括加料室內(nèi)的物料溫度和模具本身的溫度。為了保證物料具有良好的流動(dòng)性，料溫必

30、須適當(dāng)?shù)氐陀诮宦?lián)溫度10200C。由于塑料通過澆注系統(tǒng)時(shí)能從中獲取一部分摩擦熱，故加料室和模具的溫度可低一些。壓注成型的模具溫度通常要比壓縮成型的模具溫度低15300C。 (3)成型周期：壓注成型周期包括加料時(shí)間、充模時(shí)間、交聯(lián)固化時(shí)間、脫模取塑件時(shí)間和清模時(shí)間等。 壓注成型要求塑料在未達(dá)到硬化溫度以前應(yīng)具有較大的流動(dòng)性，而達(dá)到硬化溫度后，又要具有較快的硬化速度。,2020/10/8,57,表3.6 部分塑料壓注成型的主要工藝參數(shù),TMC指粘稠狀模塑料； 在聚酯中添加導(dǎo)電性填料和增強(qiáng)材料的電子材料，用于工業(yè)用護(hù)套料。,2020/10/8,58,3.4 擠出成型原理及工藝特性,本節(jié)內(nèi)容： 3.4

31、.1 擠出成型原理及其工藝特點(diǎn) 3.4.2 擠出成型的工藝過程 3.4.3 擠出成型工藝參數(shù),2020/10/8,59,3.4.1 擠出成型原理及其工藝特點(diǎn),擠出成型的應(yīng)用：生產(chǎn)管材、棒料、板材、片材、線材和薄膜等連續(xù)型材的生產(chǎn)。成型的塑件均為具有恒定截面形狀的連續(xù)型材。,2020/10/8,60,2020/10/8,61,擠出成型原理,1-擠出機(jī)料筒；2-機(jī)頭；3-定徑裝置；4-冷卻裝置；5-牽引裝置；6-塑料管；7-切割裝置,擠出口模,2020/10/8,62,擠出成型方法的特點(diǎn),(1)連續(xù)成型，產(chǎn)量大，生產(chǎn)率高，成本低。 (2)塑件的幾何形狀簡單，橫截面形狀不變，模具結(jié)構(gòu)較簡單。 (3)

32、塑件內(nèi)部組織均衡緊密，尺寸比較穩(wěn)定準(zhǔn)確。 (4)適應(yīng)性強(qiáng)，除氟塑料外，所有的熱塑性塑料都可采用擠出成型，部分熱固性塑料也可采用擠出成型。 變換機(jī)頭口模，產(chǎn)品的截面形狀和尺寸可相應(yīng)改變，這樣就能生產(chǎn)出不同規(guī)格的各種塑料制件。 所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，應(yīng)用廣泛。,2020/10/8,63,電纜成型示意圖,2020/10/8,64,吹塑薄膜生產(chǎn)工藝,2020/10/8,65,2020/10/8,66,2020/10/8,67,2020/10/8,68,2020/10/8,69,平膜成型示意圖,2020/10/8,70,平膜成型機(jī)組,雙向拉伸薄膜,2020/10/8,71,2020/10/8,72

33、,擠硬板成型示意圖,2020/10/8,73,片材機(jī)組,2020/10/8,74,3.4.2 擠出成型的工藝過程,一.擠出工藝過程： 1、第一階段塑化 2、第二階段成型 3、第三階段定型 二.干法塑化擠出成型工藝過程： 1、原料的準(zhǔn)備 2、擠出成型 3、塑件的定型與冷卻 4、塑件的的牽引、卷取和切割,單絲擠出成型工藝動(dòng)畫,2020/10/8,75,波紋管生產(chǎn),2020/10/8,76,2020/10/8,77,多層擠出生產(chǎn)線,2020/10/8,78,PE物理發(fā)泡網(wǎng)生產(chǎn)機(jī)組,2020/10/8,79,擠出發(fā)泡,2020/10/8,80,3.4.3 擠出成型工藝參數(shù),工藝參數(shù)包括（表3-8） 1

34、、溫度 2、壓力 3、擠出速度 4、牽引速度,2020/10/8,81,(1)溫 度,溫度是擠出過程得以順利進(jìn)行的重要條件之一。 塑料從加入料筒到最后成為塑件經(jīng)歷了一個(gè)極為復(fù)雜的溫度變化過程。圖3.6所示為聚乙烯的溫度變化曲線，它是沿料筒軸線方向測得的。 由圖可知，料簡和塑料溫度在螺桿各段是有差異的，要滿足這種要求，料筒就必須具有加熱、冷卻和溫度調(diào)節(jié)等一系列裝置。 一般來說，對擠出成型溫度進(jìn)行控制時(shí)，加料段的溫度不宜過高，而壓縮段和均化段的溫度則可取高一些，具體的數(shù)值應(yīng)稂據(jù)塑料種類和塑件情況而定。機(jī)頭和口模溫度相當(dāng)于注射成型時(shí)的模溫，通常，機(jī)頭溫度必須控制在塑料熱分解溫度以下，而口模處的溫度可

35、比機(jī)頭溫度稍低一些，但應(yīng)保證塑料熔體具有良好的流動(dòng)性。,2020/10/8,82,圖3.6 擠出成型溫度曲線,2020/10/8,83,表3.8 幾種塑料管材的擠出成型工藝參數(shù),2020/10/8,84,(2)壓 力,在擠出過程中，由于料流的阻力，螺桿槽深度的變化，以及過濾板、過濾網(wǎng)和口模等產(chǎn)生阻礙，因此沿料筒軸線方向，塑料內(nèi)部建立了一定的壓力。 這種壓力的建立是塑料得以經(jīng)歷物理狀態(tài)的變化，得以均勻密實(shí)并得到成型塑件的重要條件之一。 和溫度樣，壓力隨時(shí)間的變化也會產(chǎn)生周期性波動(dòng)，這種波動(dòng)對塑件質(zhì)量同樣有不利影響，如局部疏松、表面不平、彎曲等。螺桿、料筒的設(shè)計(jì)，螺桿轉(zhuǎn)速的變化，加熱、冷卻的不穩(wěn)定

36、都是產(chǎn)生壓力波動(dòng)的原因。 為了減少壓力波動(dòng)，應(yīng)合理控制螺桿轉(zhuǎn)速，保證加熱和冷卻裝置的溫度控制精度。,2020/10/8,85,(3)擠出速度,擠出速度：單位時(shí)間內(nèi)在機(jī)頭和口模中擠出的塑化好的物料量或塑件長度，它表征著擠出生產(chǎn)能力的高低。 影響擠出速度的因素：機(jī)頭、螺桿和料筒的結(jié)構(gòu)、螺桿轉(zhuǎn)速、加熱冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和塑料的性能等。 在擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和塑料品種及塑件類型已確定的情況下，擠出速度僅與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)，調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速是控制擠出速度的主要措施。 擠出速度在生產(chǎn)過程中也存在波動(dòng)現(xiàn)象，對產(chǎn)品的形狀和尺寸精度有顯著的不良影響。,2020/10/8,86,(4)牽引速度,擠出成型主要是生產(chǎn)長度連續(xù)的塑料制件，

37、因此必須設(shè)置牽引裝置。 從機(jī)頭和口模中擠出的塑料，在牽引力作用下將會發(fā)生拉伸取向。拉伸取向程度越高，塑件沿取向方位的拉伸強(qiáng)度也越大，但冷卻后長度收縮也大。通常，牽引速度可與擠出速度相當(dāng)。牽引速度與擠出速度的比值稱牽引比，其值必須等于或大于l。,2020/10/8,87,3.5 氣動(dòng)成型原理及工藝特性,氣動(dòng)成型是借助壓縮空氣或抽真空的方法來成型塑料瓶、罐、盒類塑件。 氣動(dòng)成型包括： 中空吹塑成型 真空成型 壓縮空氣成型,2020/10/8,88,氣動(dòng)成型產(chǎn)品,2020/10/8,89,3.5.1 中空吹塑成型,概 念：中空吹塑成型是將處于塑性狀態(tài)的塑料型坯置于模具型腔內(nèi)，使壓縮空氣注入型坯中將其

38、吹脹，使之緊貼于模腔壁上，經(jīng)冷卻定型得到一定形狀的中空塑件的加工方法。 吹塑是塑料包裝容器最常采用的成型方法之一。 從容量小到幾毫升的眼藥水瓶，到容量大到幾千升以上的貯運(yùn)容器均可用吹塑成型生產(chǎn)。,2020/10/8,90,分 類：,按型坯的成型工藝的不同分為： 擠出吹塑 注射吹塑 按吹塑拉伸情況不同分為： 普通吹塑 拉伸吹塑 按產(chǎn)品器壁的組成分為： 單層吹塑 多層吹塑,2020/10/8,91,一、擠出吹塑成型 二、注射吹塑成型 中空吹塑成型 三、拉伸吹塑 四、片材吹塑成型 五、多層復(fù)合吹塑,2020/10/8,92,一、擠出吹塑成型,1.成型原理： 1）擠出機(jī)擠出管狀型坯； 2）截取一段管坯

39、趁熱將其放入模具中； 3）閉合對開式模具的同時(shí)夾緊型坯上下兩端； 4）用吹管通入壓縮空氣，使型坯吹脹并貼于型腔表壁成型； 5）經(jīng)保壓和冷卻定型，開模取出塑件； 6）去除溢料的飛邊。,2020/10/8,93,擠出吹塑產(chǎn)品,2020/10/8,94,擠出吹塑的分類,根據(jù)所用型坯與模具數(shù)量的不同，分為： 單坯單模式、單坯多模式 多坯單模式、多坯多模式 根據(jù)工作方式分為： 間歇式、往復(fù)式 輪換式、輪盤式,2020/10/8,95,1.單坯單模式-間歇式,優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便。投資省，工藝容易掌握。 缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，擠出機(jī)的潛在能力往往不能很好地發(fā)揮，經(jīng)濟(jì)效益較差。,間歇式,2020/10/8,

40、96,單坯單模式（多型腔）,2020/10/8,97,2.單坯多模式-往復(fù)式,擠出機(jī)模頭為單型坯式流道，擠出一根型坯，卻配用若干個(gè)吹塑模具。 當(dāng)采用兩個(gè)吹塑模具時(shí)，吹塑模作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模具運(yùn)動(dòng)到型坯處即合模，夾斷型坯，吹塑并遠(yuǎn)離型坯部位，然后開模，取出成型好的產(chǎn)品。該模具遠(yuǎn)離型坯部位的同時(shí)，另一模具移向型坯部位合模，夾斷型坯、吹塑，兩吹塑模具的動(dòng)作交替進(jìn)行。,往 復(fù) 式,2020/10/8,98,2.單坯多模式-旋轉(zhuǎn)式,1、2-車輪式（軸處于水平位置） 3、木馬式（軸處于鉛直狀態(tài)）,2020/10/8,99,3.多坯單模式-間歇式,原理：模頭具有多個(gè)型坯流道，同時(shí)擠出若干個(gè)型坯，吹塑模具有與型坯

41、數(shù)相同的多個(gè)型腔，當(dāng)擠出的型坯達(dá)到給定長度以后，模具運(yùn)動(dòng)到型坯處；合模并進(jìn)行吹塑。 特點(diǎn)：一次可以制得若干個(gè)塑料容器，從而使生產(chǎn)效率較單坯模法有成倍的增加。 應(yīng)用：僅局限于吹塑制造容積很小的塑料容器。 口模頭流道的設(shè)計(jì)制造方面具有相當(dāng)高的難度。,2020/10/8,100,4.多坯多模式-輪 換 式,同時(shí)擠出多根型坯，又具有多個(gè)吹塑摸具，可以大幅度地提高生產(chǎn)效率，這種方法實(shí)施比較困難，只適用于生產(chǎn)容積很小的產(chǎn)品。,2020/10/8,101,4.多坯多模式,輪 換 式,2020/10/8,102,多型坯多模具-輪換式,2020/10/8,103,4坯2模 -吹塑設(shè)備,2020/10/8,104

42、,2020/10/8,105,二、注射吹塑成型,注射吹塑成型的工藝過程: 注射機(jī)將熔融塑料注入注射模形成管坯，管坯成型在周壁帶有微孔的空心凸模上； 接著趁熱移至吹塑模內(nèi)； 合模并從芯棒的管道內(nèi)通入壓縮空氣，使型坯吹脹并貼于模具的型腔壁上； 經(jīng)保壓、冷卻定型后放出壓縮空氣并開模取出塑件。,2020/10/8,106,注射吹塑成型特點(diǎn),特 點(diǎn)： 壁厚均勻無飛邊，不需后加工。 注射型坯有底，故塑件底部沒有拼合縫，強(qiáng)度高，生產(chǎn)率高， 設(shè)備與模具的投資較大，多用于小型塑件的大批量生產(chǎn)。,2020/10/8,107,注射吹塑產(chǎn)品,2020/10/8,108,附表1：擠出吹塑與注射成型的特性比較,2020/

43、10/8,109,三、拉伸吹塑,1.拉伸吹塑分類：擠出拉伸吹塑 注射拉伸吹塑 2. 實(shí)施方法： 1）根據(jù)型坯制造與拉伸吹塑是否在同一部機(jī)器中進(jìn)行，分為: 一步法（熱坯法） 二步法（冷坯法） 一步法（熱坯法）：型坯的制造與拉伸吹塑在一部機(jī)器中進(jìn)行； 二步法（冷坯法）：而后者的型坯先在一臺機(jī)器中制得，然后再在另一臺機(jī)器中進(jìn)行拉伸吹塑。 2）一步法與二步法優(yōu)缺點(diǎn)： 一步法能耗較小，但設(shè)備較貴； 二步法組織生產(chǎn)的靈活性較大，可利用原有注射機(jī)生產(chǎn)型坯或購入型坯，僅需購置吹塑設(shè)備即可。投資較少。 目前拉伸吹塑主要用于生產(chǎn)PET瓶，所用設(shè)備基本上均系注射拉伸吹塑機(jī)。,2020/10/8,110,3.擠出拉伸

44、吹塑,1)一步法：在擠出的塑料管冷卻之前，通過預(yù)吹法制得圓坯，然后進(jìn)行拉伸吹塑。 2)二步法：在擠出的管子充分冷卻定型之后，切斷管子；加熱管子制得有底的型坯，再進(jìn)行拉伸吹塑。,2020/10/8,111,4.注射拉伸吹塑,1)一步法：將注射好的型坯，在冷卻之前經(jīng)調(diào)溫，送到拉伸吹塑工位拉伸吹塑注射型坯向吹塑工位的傳送可以采用旋轉(zhuǎn)的方法或直線往復(fù)傳送。 2)二步法：注射型坯是一個(gè)真正的半成品，制造型坯與拉伸吹塑可以在兩個(gè)車間分別進(jìn)行，也可在兩家公司組織生產(chǎn)。,2020/10/8,112,一步法注射拉伸吹塑,2020/10/8,113,三工位 注射拉伸吹塑,2020/10/8,114,4.拉伸吹塑產(chǎn)

45、品的特點(diǎn)：,塑料在低于其熔點(diǎn)的溫度下接受拉伸與吹塑加工，產(chǎn)生顯著的定向作用，可明顯地提高容器的物理機(jī)械性能： 1)沖擊韌性提高。 2)剛性提高：塑料經(jīng)拉伸定向后；彈性模量提高，其承受內(nèi)壓及承受軸向壓力（碼跺）的能力相應(yīng)提高。 沖擊性能與剛性的改善提高了容器的使用效果，因此可以將容器做得更薄，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 3)透明性與光澤度改善：采用拉伸吹塑的方法制塑料容器，可得到較非拉伸的吹塑法更高透明度與校佳光澤度的塑料容器。 4)阻隔性能改善：由于分子定向作用的存在，容器的阻隔性能（阻止CO2、O2和水蒸氣透過）有很大的提高，改善了塑料容器貯存效果。,2020/10/8,115,四、片材吹塑成型,

46、將壓延或擠出成型的片材加熱，使之軟化，然后放入型腔中，合模后在片材之間通入壓縮空氣而成型出中空塑件。,2020/10/8,116,五、多層復(fù)合吹塑,使用多層共擠型坯,經(jīng)吹塑成型工藝，制備多層容器的成型方法。 主要目的：通過各種不同塑料層的合理匹配。實(shí)現(xiàn)各層塑料性能的有效互補(bǔ)，克服單層塑料容器某些固有的缺點(diǎn)，制得單層塑料容器不能（或難于）得到的高性能制品，還能節(jié)約昂貴塑料的使用量，降低生產(chǎn)成本。 1）提高塑料容器的物理機(jī)械性能。 2）用于塑料成型過程中產(chǎn)生的邊角回爐料和廢棄塑料的回收利用。 3）提高塑料容器的外觀性能 1. 透明層（外層）與不透明層的組合，增加容器的立體效應(yīng)； 2.著色層（外層）與本色層的組合，達(dá)到著色、減少著色劑用量以及避免著色劑與內(nèi)容物直接接觸的目的； 3.采用帶極性基團(tuán)的改性聚烯烴（外層）與聚烯烴的組合，改善塑料容器的印刷性能等。,2020/10/8,117,舉 例,雙層擠