注射成型的原理、特點(diǎn)、應用及工藝過(guò)程
發(fā)布時(shí)間:2022-04-15 11:18:52 瀏覽量:740
1. 注射成型原理
將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機的料斗,在注射機內塑料受熱熔融并使之保持流動(dòng)狀態(tài),然后在一定壓力下注人閉合的模具,經(jīng)冷卻定型后,熔融的塑料就固化成為所需的塑件。
2. 注射成型特點(diǎn)
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(guò)程容易實(shí)現自動(dòng)化,如注射、脫模、切除澆口等操作過(guò)程都可實(shí)現自動(dòng)化,因而注射成型得到了廣泛的應用。
2.1 優(yōu)點(diǎn):
成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實(shí)現自動(dòng)化 、能成型形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件、產(chǎn)品質(zhì)量穩定、適應范圍廣
2.2 缺點(diǎn):
注塑設備價(jià)格較高; 注塑模具結構復雜; 生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長(cháng)、不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn)。
3. 應用
除少數熱塑性塑料(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(jìn)一步擴大注射成型塑件的范圍,還開(kāi)發(fā)了一些專(zhuān)門(mén)用于成型有特殊性能或特殊結構要求塑件的專(zhuān)用注射技術(shù).如高精度塑件的精密注射、復合色彩塑件的多色注射、內外由不同物料構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。
4. 注射成型工藝過(guò)程
4.1 成型前準備
原料外觀(guān)檢驗及工藝性能測定:包括塑料色澤、粒度及均勻性、流動(dòng)性(熔體指數、粘度)熱穩定性及收縮率的檢驗。
塑料預熱和干燥:除去物料中過(guò)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(guān)和內在質(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:當改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒。
嵌件預熱:減少物料和嵌件的溫度差,降低嵌件周?chē)芰系氖湛s應力,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。
4.2 注射過(guò)程
加料:將粒狀或粉狀塑料加入注射機的料斗。
塑化:通過(guò)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(dòng)作用下,以一定的壓力和速度經(jīng)過(guò)噴嘴和模具的澆注系統進(jìn)入并充滿(mǎn)模具型腔。
保壓補縮:從熔體充滿(mǎn)型腔后,在注射機柱塞或螺桿推動(dòng)下,熔體仍然保持壓力進(jìn)行補料,使料筒中的熔料繼續進(jìn)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。
澆口凍結后的冷卻:經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使型腔內的熔融塑料凝固成固體,確保當脫模時(shí)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,推出機構將塑件推出模外。
4.3 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的結晶、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等原因,塑件內部不可避免地存在一些內應力,從而導致塑件在使用過(guò)程中產(chǎn)生變形或開(kāi)裂,因此,應該設法消除。
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(shí)間,然后緩慢冷卻至室溫的一種熱處理工藝。
a) 溫度:高于使用溫度10°~15°或低于熱變形溫度10°~20°。
b) 時(shí)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(shí)計算。
c) 作用:消除塑件的內應力,穩定塑件尺寸,提高結晶度、穩定結晶結構,從而提高其彈性模量和硬度。
調濕處理: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(shí)取上限,反之取下限)。
b) 時(shí)間:保溫時(shí)間與塑件厚度有關(guān),通常取2~9h。
c) 目的:消除殘余應力;使制品盡快達到吸濕平衡,以防止在使用過(guò)程中發(fā)生尺寸變化。
5. 注射成型的工藝參數
5.1 溫度
a) 料筒溫度
料筒溫度應在粘流溫度(或熔點(diǎn))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(shí)間;增加玻璃纖維的熱塑性塑料由于流動(dòng)性差而要適當提高料筒溫度。熱固性塑料為防止熔體在料筒時(shí)發(fā)生早期硬化,料筒溫度趨向取小值。
塑件及模具結構:對于薄壁制件料筒溫度高于厚壁制件;形狀復雜或帶有嵌件的制件料筒溫度也應高一些。
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(guān)察或直接觀(guān)察塑件質(zhì)量的好壞。
對空注射時(shí),如果料流均勻、光滑、無(wú)泡、色澤均勻則說(shuō)明料溫合適;如果料流毛糙,有銀絲或變色現象,則說(shuō)明料溫不合適。
b) 噴嘴溫度
一般略低于料筒最高溫度,以防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生流涎現象。但不能過(guò)低,否則熔料在噴嘴處會(huì )出現早凝而將噴嘴堵塞,或者有早凝料注入模腔而影響塑件的質(zhì)量。
c) 模具溫度
模具溫度的高低決定于塑料的特性、塑件尺寸與結構、性能要求及其它工藝條件。模具溫度↑,流動(dòng)性↑,密度和結晶度↑,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(lái)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(lái)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(lái)保持模具的定溫。但無(wú)論怎樣,對塑料熔體來(lái)說(shuō),都是冷卻的過(guò)程。
5.2 壓力
(1)塑化壓力(背壓):指采用螺桿式注射機時(shí),螺桿頂部熔體在螺桿旋轉后退時(shí)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(cháng)成型周期。一般操作中,在保證塑件質(zhì)量的前提下,塑化壓力應越低越好,一般為6MPa左右,通常很少超過(guò)20MPa
(2)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(shí)克服熔體流動(dòng)充模過(guò)程中的流動(dòng)阻力,使熔體具有一定的充模速率;保壓時(shí)對熔體進(jìn)行壓實(shí)和防止倒流。大?。喝Q于注射機的類(lèi)型、塑料的品種、模具結構、模具溫度、塑件的壁厚及澆注系統的結構和尺寸等。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、形狀復雜塑件注射壓力高;模具結構簡(jiǎn)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。
5.3 時(shí)間
完成一次注塑過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為注塑成型周期。