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注(zhù)塑機注(zhù)射成型的核心過程是充模。塑料(liào)熔(róng)體充填模腔時的流動(dòng)模(mó)型(流動狀態)決定著製件的凝聚態(tài)結構和表觀結構(如結晶、分子取向、熔合(hé)均勻性等),最終影響製(zhì)件的使用性能。
塑料熔體從澆口進(jìn)入型腔的正常充模方式應該是後續熔體推進熔體前緣,逐漸擴展,橫跨型腔平麵直至抵達型腔內(nèi)壁,充滿(mǎn)整個型腔。充模流(liú)動的非(fēi)正常形式是(shì)噴射流和滯流充模形(xíng)式。噴射流和滯流表現為(wéi)充模開始時熔體以較大的動能(néng),通過(guò)澆口噴射入型腔,分別形成熔體珠滴和細(xì)絲(sī)狀直接噴射到澆口對麵的型腔壁麵上,後續的(de)充模過程又如(rú)擴散流動那樣。充模時(shí)發生不正常(cháng)流動形式的流動會使熔體(tǐ)產生分離和熔合,形(xíng)成較多(duō)的熔體熔接縫,給製件性能帶來不利影響。
影響熔體充模流動形式的因素有:熔體溫度、模具溫度(dù)、注射壓力、注射速度(dù)以及模具型腔(qiāng)的空間大(dà)小、澆口尺寸和位(wèi)置(zhì)。
采(cǎi)用色料充模注塑法和透明模(mó)具觀察法,觀察不同工藝條件下熔體充模流(liú)動的形式變化。色(sè)料充模注塑法是在透明原料樹脂中混入不同顏料(liào),注射成型試樣,觀察製(zhì)品上的流痕(hén)花紋,根據流痕花(huā)紋判斷是正常的(de)鋪展式充模流動,還是非正常的充模流動。透(tòu)明模具觀察法是采用透明模具,直接觀察充模流動特點(diǎn)的(de)方法。
注塑機的工作原理:借(jiè)助(zhù)螺(luó)杆(或柱塞)的推力,將已塑化好的熔融狀態(即粘流態)的(de)塑料(liào)注射入閉合好的模腔內,經固化定型後取得製品的工藝過程(chéng)。
注射成型(xíng)是一(yī)個循環的過程,每一周期主要包(bāo)括:定量加料—熔融塑化—施(shī)壓注(zhù)射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件後又再閉模,進行下一個循環。
注塑機(jī)的動作(zuò)程序
噴嘴前進→注射→保壓→預塑→倒縮→噴嘴後退(tuì)→冷卻→開模→頂(dǐng)出→退針→開(kāi)門→關門→合模→噴嘴前進。
一般注塑機包括注射裝置、合模裝置、液壓係統和電氣控製係統等部分。
注射成型的基本要求是(shì)塑化、注射和成型。塑化(huà)是實現和保證成型製品質量的前提,而為滿足成型的要求,注射必須保證有足夠的壓(yā)力和速度。同時,由(yóu)於注射壓力很高,相應(yīng)地(dì)在模腔中產生(shēng)很(hěn)高的壓力(模腔內的平均壓力一般在20~45MPa之間),因此必須有足夠大的合模力。由此可見,注射裝置和(hé)合模裝置是注(zhù)塑機的關(guān)鍵部件。
預塑動作選擇
根據(jù)預塑加料前後注座是否(fǒu)後退,即噴嘴是否離開模具,注塑機一般設有三種(zhǒng)選擇。
(1)固定加料:預塑前和預塑後噴嘴都始終貼進模具,注(zhù)座(zuò)也不(bú)移動。
(2)前(qián)加料:噴嘴頂著模具進行預塑加料,預(yù)塑完(wán)畢,注座後(hòu)退,噴嘴離開模具。選擇(zé)這種方式的目的是:預塑時利用模具(jù)注射孔抵住噴嘴,避免熔料在背(bèi)壓較高時從噴嘴流出,預塑(sù)後(hòu)可以避免噴嘴和模具長時間接觸而產生熱量傳(chuán)遞,影響它們各自溫度的相對(duì)穩定。
(3)後加料:注射完(wán)成後(hòu),注座後退,噴(pēn)嘴離開模具然後預塑(sù),預塑完注座(zuò)再前進。該動(dòng)作適用於加工成型溫度特別窄的塑料,由於噴嘴與模具接(jiē)觸(chù)時(shí)間(jiān)短,避免了熱量的流失,也避免了熔料在噴嘴孔內的凝固(gù)。注射壓力選擇
注塑機的注(zhù)射壓力由調壓閥(fá)進行(háng)調節,在調定壓力的(de)情況(kuàng)下,通過(guò)高壓和低壓油路的通斷,控製前後期注射壓力的高低。
普通中型以上的注塑機(jī)設置有三種壓(yā)力選擇(zé),即高壓(yā)、低壓和先高壓後低(dī)壓。高壓注射(shè)是由注射油缸(gāng)通入高壓(yā)壓力油來實現。由於(yú)壓力高,塑料從一開(kāi)始就在高壓、高速狀態下進(jìn)入(rù)模腔(qiāng)。高壓注射時(shí)塑料入模迅速,注射(shè)油缸壓(yā)力表讀數上升很快。低(dī)壓注射是由注射油缸(gāng)通入低壓壓力油來實現的,注射過程壓力表讀數上升緩慢,塑料在低壓、低速下進入模腔。先高壓後低壓(yā)是根據塑料種類和模具的實際(jì)要求從時間上來控(kòng)製通入油(yóu)缸的壓力油的壓力高低來實現的。
為了滿足不同塑料要求有不同的注射壓力,也可以采用更(gèng)換不同直徑的螺杆或柱塞的方法,這(zhè)樣既滿足了注射壓力,又充分發揮了機器(qì)的生產能力(lì)。在(zài)大型注(zhù)塑機中往往具有多段注射壓力和多級注射速度控製功能,這樣更能保證製品的質量和精度。
注射速度的選擇
一般注塑機控製板上都有快速—慢速旋鈕用來(lái)滿足注射速度的要求。在液壓(yā)係統(tǒng)中設有一個大流(liú)量油泵(bèng)和一個小流量(liàng)泵同時運行供油。當油(yóu)路接通大流量時,注塑機實現(xiàn)快速開合模(mó)、快速注(zhù)射等,當液壓(yā)油路隻提供小流量時,注塑機各種(zhǒng)動作就緩慢進行。
頂出形式的選擇
注塑機頂出(chū)形式有(yǒu)機械頂出(chū)和液壓頂出二種,有的還配有氣動頂出(chū)係統,頂出次數設有(yǒu)單次和多(duō)次二種。頂出動作可以是手動,也可以是自動。頂出動(dòng)作是由(yóu)開模停止限位開關來啟動的(de)。
合模(mó)控製
合模是以巨大的機械推力將模具合緊,以抵擋注塑過程熔融塑料的高壓注射及填充模具而令模具發生的巨大張開力(lì)。
注塑機的合模結構有全液壓式和機械連(lián)杆式。不(bú)管(guǎn)是那一種結構形式,最(zuì)後都是由連杆完全伸直來實施合模力的。連杆的伸直過程是活動板和尾板撐開的過程,也是四根拉杆受(shòu)力被拉伸的(de)過程。
開模控製
當熔融塑料注射入模腔內及至冷卻(què)完成後,隨(suí)著便是開模動(dòng)作(zuò),取出(chū)製品。開模過(guò)程(chéng)也分三個(gè)階段。第一階段慢速開(kāi)模(mó),防止製件在模腔內撕裂。第(dì)二階段快速開模,以縮短開模時(shí)間(jiān)。第三階(jiē)段慢速開模,以減低開模慣性造成的衝擊(jī)及振動。
注塑工藝條件的(de)控製
注射速度的程序控製
注射速度的程序控製是將螺杆的注射行程分為3~4個階段,在每個階段中分別使用各自適當的注射速度。在熔融塑料(liào)剛開始通過澆口時減慢注射(shè)速度,在充模過程中采用高(gāo)速注(zhù)射,在(zài)充(chōng)模結束(shù)時減慢速度。采用這樣的方法,可以防止(zhǐ)溢料,消除流痕和減少製品的殘餘應力等。
低速充模時流速平穩,製品尺寸比較穩定,波(bō)動較小,製品內應力低,製品內外各向應力趨(qū)於一致(例如將某聚碳酸(suān)脂製(zhì)件浸入(rù)四氯化碳中,用高速注射成型的製件(jiàn)有開裂傾向(xiàng),低速的不開裂)。在較為緩慢的充(chōng)模條件下,料流的溫差,特別是澆口前後料的溫差大,有助於(yú)避免縮孔和凹(āo)陷的發生。但由於充模時間延續較長容易使製件出現分層和結合不良的熔接痕,不但影響外觀,而且使機械強度大大降低。
高速注射時,料流速(sù)度快,當高速充模順利時,熔料很快充滿(mǎn)型腔,料溫下降得(dé)少,黏度下降得也少(shǎo),可以采用較(jiào)低的注射壓力,是一種熱料充模態勢。高速充模能改(gǎi)進製件的光澤度和平滑度,消除了接縫線(xiàn)現象及分層現(xiàn)象,收縮凹陷小,顏色均(jun1)勻一(yī)致,對製件(jiàn)較大部分能保證豐(fēng)滿。但容易產生製品(pǐn)發胖起泡或製件發黃,甚至燒傷變(biàn)焦,或造成脫模困難,或出現充模不均的現象。對於(yú)高黏(nián)度塑料(liào)有可能導致熔體破裂,使製件表麵產生(shēng)雲霧斑。
下列情況可以考慮采用高速(sù)高壓(yā)注射(shè):(1)塑料黏度高,冷卻速度快,長流程製件采用低壓慢(màn)速不能完全充滿型腔各個角落的;(2)壁厚太薄的製件,熔料到達(dá)薄壁處易(yì)冷凝而滯留,必須采用一次高速(sù)注射,使熔料能量大量消耗以前立即(jí)進(jìn)入型(xíng)腔的;(3)用玻璃纖維增強的塑料,或含有較大量填充材料的塑料,因流動性差,為了得到表麵光滑而均勻的製件,必須采用高速(sù)高壓注射的。
對高級精密製品、厚壁(bì)製件、壁厚(hòu)變化大的和具有較厚突緣和筋的製件,最好采用多級注射,如二級、三級、四級甚至五級。
注射(shè)壓力的程序控製
通常(cháng)將注射壓力的控製分(fèn)成為一次注射壓(yā)力、二(èr)次(cì)注射壓力(保(bǎo)壓)或三次以上的注射(shè)壓力(lì)的控(kòng)製。壓力切換時機是否適(shì)當,對於防止模內壓力(lì)過高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模製品的比容取決於(yú)保壓階段澆口封(fēng)閉時的熔料壓力和溫度。如果每次從保壓切換到製品冷卻階段的壓力和溫度一致,那麽製品的比容(róng)就不會發生改變。在恒定的模塑溫度下,決定製品尺寸的最重(chóng)要參數是保壓壓力,影響製品尺寸公差的最重要的變量是保(bǎo)壓壓力和溫度。
螺杆背(bèi)壓和轉速的程序控製
高背(bèi)壓可(kě)以使熔料獲得(dé)強剪(jiǎn)切,低轉速也會使塑料在機筒內得到較長的塑(sù)化(huà)時(shí)間。因而目前較多地使用了對背壓和轉速同時進行程序(xù)設計的控製。例如:在螺杆計量全行程先高轉速、低背壓,再切換到(dào)較低轉速(sù)、較高背壓,然(rán)後切換(huàn)成高背壓、低轉速,最後(hòu)在(zài)低背壓、低轉(zhuǎn)速下進(jìn)行(háng)塑化,這樣,螺杆前部熔料的壓力得到大部分的釋(shì)放,減少螺杆的轉動慣量,從而提高了螺杆計量的精確程度。過高(gāo)的背壓往往(wǎng)造成(chéng)著色劑變色程度增大;預塑機構和機筒螺(luó)杆機械磨損增大;預塑周期延長,生產效率下降;噴嘴容易(yì)發生流涎,再(zài)生料量增加;即使采用自鎖式噴嘴,如(rú)果背壓高於設計(jì)的彈(dàn)簧閉鎖壓(yā)力,亦會造成疲勞破壞。所以,背壓壓力一定要調得恰當。
隨著技術的進步,將小(xiǎo)型計算機納入注塑機的(de)控製係(xì)統,采用計算機來控製注塑過程已成為(wéi)可能。
注塑成型前的準備工作
成型前的(de)準備(bèi)工作可能包括(kuò)的內容很多,如:物料加工性(xìng)能的(de)檢驗(測定塑料的流動(dòng)性、水分含量等);原(yuán)料加工前的染色和選粒;粒料的預熱(rè)和幹燥;嵌件的清洗和預熱;試模(mó)和料筒清洗等。
原料的預處(chù)理
根(gēn)據塑料的特性和供料情況,一般在(zài)成型前應對原料(liào)的外(wài)觀和工藝性能進行檢測。如果所用的塑(sù)料為粉狀,如:聚氯乙烯,還應進行配料和幹混(hún);如(rú)果製品有著色(sè)要求,則可加入(rù)適量的著(zhe)色劑或色母料;供應(yīng)的粒料往(wǎng)往(wǎng)含有不(bú)同程度的水分(fèn)、溶(róng)劑及其它易揮(huī)發(fā)的(de)低分子物,特(tè)別是一(yī)些(xiē)具有吸濕傾向的(de)塑料含水量總是(shì)超過加工所允許的(de)限度(dù)。因(yīn)此(cǐ),在加工前必須(xū)進行幹燥處理(lǐ),並測定含水量。
嵌件的預熱
注射成型製品為了裝配及強度方麵的要求(qiú),需要在製品中嵌入金屬嵌件。注(zhù)射成型時,安放在模腔中的冷金屬嵌(qiàn)件和熱塑料熔體一起冷卻時(shí),由(yóu)於金屬和塑料收縮率的顯著不同,常常使嵌件周圍(wéi)產生很大的內應力(尤其是像聚苯乙烯等剛性鏈的高聚(jù)物更多顯著)。這種內應力(lì)的存在使嵌件周圍出現裂紋(wén),導致製品的使(shǐ)用性能大大降(jiàng)低。這可(kě)以通過選用熱膨脹係數大的金(jīn)屬(鋁、鋼等)作嵌件,以及將嵌件(尤其(qí)是大的金屬嵌件)預熱(rè)。同時,設(shè)計製品(pǐn)時(shí)在嵌(qiàn)件周圍安排較(jiào)大的厚壁等措施。
機筒的清洗
新(xīn)購進的注塑機初用之前,或者在生產中需要(yào)改變產品、更換原料、調(diào)換顏色(sè)或發現塑料中有分解現象時,都需要對注塑機機筒進行清洗或拆洗。
脫模劑的選(xuǎn)用
脫模劑是(shì)能使塑料製品易於脫模的物質。硬脂(zhī)酸鋅適用於除(chú)聚酰胺(àn)外的一般塑料;液體石蠟用於聚酰胺類的塑(sù)料效果較好;矽油價格昂貴(guì),使用麻煩,較少用。
使用脫模劑應控製適量,盡量少用或不用。噴塗過量(liàng)會影響製品外觀,對製品的(de)彩飾也(yě)會產生不良影響。
注塑製品產生缺陷(xiàn)的(de)原因及(jí)其處理方法
在注塑成型加工過程中可能由於原(yuán)料處理不好、製品或模具設計不合(hé)理(lǐ)、*作工沒有掌握合適的工(gōng)藝*作條件,或者因機械方麵的原(yuán)因,常常使製品產生注不滿、凹(āo)陷、飛邊、氣泡、裂(liè)紋、翹(qiào)曲變形、尺寸變化等缺陷。
對(duì)塑料製品的評價主要有三個方麵,第一是外觀(guān)質量,包(bāo)括完整性、顏色、光澤等;第二(èr)是尺寸(cùn)和相對位置(zhì)間的準確性;第(dì)三是(shì)與用途相應的機械性能、化學性能、電性能等。這些質量(liàng)要求又根據製品使用場(chǎng)合的(de)不同,要求的尺度也不同。
螺(luó)杆塑化能力是指當背壓為零(líng)、螺杆轉(zhuǎn)速最大時單位時間內所能提供的熔料量。
評價螺杆設計水平,可以通過檢測其塑化能力以及螺杆轉(zhuǎn)速、背壓和功率(lǜ)消(xiāo)耗等(děng)對塑化能力的影響敏感程度。在設計螺杆時,希望螺杆直徑能盡可能(néng)小,螺杆能承(chéng)受的轉(zhuǎn)速盡可能高,從而達到塑化(huà)能力高、塑化質量好。
注塑機的(de)塑化能力決定了注塑機的生產能力和生產效率。根據注射螺杆塑化機理(lǐ),由於螺杆間歇性工作和塑化時螺杆軸向(xiàng)移動以及注射時螺槽內物料的運動(dòng)等作用,形成了塑料在螺(luó)槽內的熔融過程(chéng)為非穩態過程,表現出熔料軸(zhóu)向溫差大、螺杆的塑化能力和功率消耗不穩定。
螺杆塑化時,背壓對(duì)塑化(huà)能(néng)力的影響是顯著的,在螺杆塑化過程中,當增大注(zhù)射油缸的(de)回泄(xiè)阻力(背壓增(zēng)大)時(shí),即增大螺杆均(jun1)化(huà)段前部熔料的壓力,使(shǐ)反向流量增(zēng)加,塑化能力相應降低。
背壓增大,螺杆(gǎn)驅動功率也將增大,螺杆轉速與塑化能力成正比,而螺杆的驅(qū)動功(gōng)率又正比於(yú)塑化能力,所以螺杆的驅動功率與螺杆轉速成正比。
模具溫度均勻(yún),提高模溫時,對注射成型工藝和製品性能有如下影響:
有利於熔體充(chōng)模流動,充模壓力略(luè)微降低;
冷卻時間延長,所需保壓(yā)時間延長,成型周期也(yě)延長;
製品脫模(mó)困難,結晶性聚(jù)合物結晶度增高(製品密度提高),後收縮減少(shǎo),製品收縮率增大(dà);
製品表麵光亮程度提高(gāo),製品(pǐn)內大分子定(dìng)向程度減少,內應力降(jiàng)低;
衝擊強度(dù)下降模(mó)具(jù)溫度不均勻:製品收縮不(bú)均勻,從而造成製品(pǐn)產生內應力,翹曲變形及應力開裂。模溫(wēn)過低導致熔體流(liú)動性(xìng)降低,充模不滿或產生熔接(jiē)痕強度低(dī)。製品內存在較大內應力則易產生(shēng)翹曲變形或應力開裂。
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