塑料的注射成型

塑料专业知识分享汽车塑料件的注射成型集团质量管理部楼晓敏一、概述二、注射成型机三、汽车用塑料件及模具的设计四、汽车用塑料的构成与配料五、汽车用塑料件的注射成型六、注射成型汽车塑件的质量分析目录汽车塑料件的成型汽车塑料件的成型方法多种多样，即便是一种塑料件也可以由几种成型方法制得；汽车塑料件的成型方法有：1.挤出成型：片状挤出压延成型异型材挤出成型【如车窗条】复合材料挤出成型。2.注射成型：通用注射成型【吉利汽车大部分塑件】双层注射成型【新型注射工艺DL】气体辅助注射成型【新型注射工艺GAIM】反应注射成型3.吹塑成型：中空吹塑成型多层中空吹塑成型【如油箱】结构吹塑成型4.模压成型：片状模压成型【SMC】块状模压成型【BMS】5.旋转成型：如搪塑成型6.热成型：如吸塑成型我们吉利汽车上的塑料件大多以注射成型为主，本次知识分享着重讲注射成型。一．概述1.原理：将置于加热筒内的塑料熔融塑化，用螺杆施压，使熔融塑料在压力下快速注入一适当温度的模具内，经冷却得到塑料制件的方法，叫注射成型。2.注射成型的优点：【1】模塑周期短，生产率高；【2】制件尺寸精度好；【3】制件后加工量少；【4】可以成型各种多形复杂的制件；3.注射成型的过程：合模——注射——保压——预塑——冷却——开模——制件；【这个过程的时间，称为成型周期】二．注射成型机【一】注射成型机的分类：1.按塑化方式分类：【1】柱塞式【2】螺杆式【3】其他2.按外形特征分类：【1】立式【2】角式【3】卧式【4】旋转式(通常按外形特征分类）卧式注射机立式注塑机旋转式注塑机【二】注射成型机的结构：注射机通常由锁模系统、注射系统、液压和控制系统组成。1.锁模系统：【1】启闭模具【2】锁紧模具【3】顶出制件锁模系统注射系统液压系统控制系统2.注射系统：【1】注射【2】预塑【3】保压3.液压和控制系统：【1】保证按预定的工艺条件；【2】准确地按动作程序工作；三．汽车塑件及模具的设计【一】塑件的结构：塑件的结构除了满足使用的要求，还要符合模具的设计和制造以及成型工艺的要求，否则是不能成型；为了成型顺利，避免出现凹痕、气泡、翘曲及发脆等制品缺陷，设计时应注意以下几点。汽车用塑料件1.制品的壁厚：制品的壁厚一般为0.6—3.5毫米，常用为1.8—2.5毫米，壁厚低于0.33毫米时，由于取向作用导致的纵向裂纹，使制品丧失实用性。壁厚应均匀，若壁厚必须不同时，其不均匀度应在50%以下；壁厚应避免急剧变化，变化斜度宜小于45°，或者用大的圆弧过渡。带有圆板结构的制品宜从中心向外圆逐渐增加壁厚；而设计长方形的侧壁时，则宜逐渐向中心部位增加壁厚，以利于减小制品的翘曲及弯曲变形。2.熔体流程比:表示溶体在流道、浇口、型腔内流动的距离L与相应的壁厚t之比，L/t随原料、模具及成型工艺而变化，当注射压力为70—120兆帕时，聚丙烯的L/t值约为200—280。3.加强筋：当需用加强筋时，设与筋相连的基壁厚度为T，则选用的筋宽≤0.25—0.5T，筋高≤1.5T，筋的斜度为2°，筋与基壁的过渡圆半径为0.125T或取为0.3—0.5毫米；采用多条筋时，筋间距离为4T，筋与筋、筋与边壁要避免采用垂直连接的封闭式结构。4．圆角：壁厚为t的两壁直交，宜选用外圆角R≥1.5t，内圆角R≥0.25t，并且R≥0.5毫米；边缘位置的圆角R≥0.4毫米。5.孔：直径为d的孔，则宜选用闭孔的深度≤2d，通孔的深度≤4d，孔壁厚度≥d，并且＞0.8毫米，孔中心距≥2d，孔壁和边壁的间距＞d。【螺纹、标志、嵌件等不一一论述】【二】模具的结构：注射模具结构是由注塑机的形式和塑件的复杂程度等因素决定的，但不管其复杂程度如何，大多均可分为动模和定模这两大部分；注射时动模和定模闭合，构成型腔系统和浇注系统，开模时，动、定模分离，塑件脱出。注射模具的各部件的作用，大致如下：汽车保险杠模具阳模阴模1.型腔系统：型腔是直接成型塑件部分，由阳模【构成塑件内部形状】，阴模【构成塑件外部形状】等联合构成。2.浇注系统：熔融塑料自注塑成型机喷嘴出口到进入型腔所经的称为浇注系统；包括主流道、分流道、浇口和冷料井等；为了保证熔融塑料按工艺要求顺利充满型腔，避免主流道内熔料紊流而混入气泡，并保持熔体温度，使压力损失较小和便于脱膜，注射模具的主流道宜为圆形截面，斜度2—6°，冷料井的截面积要比主流道稍大，而主流道截面积要比分流道稍大。为减少熔体的热量和压力损失，有利于熔体流向转变和流量分配，分流道截面应选用圆形、U形或梯形，不同制品其分流道的大小应满足传压良好及充填合理的需要。其中以侧浇口、点浇口和直接浇口最为普遍。选择浇口的形状及尺寸应考虑不同制品在注射过程中的熔体流动及保压结束时，控制型腔物料倒流和脱膜后便于除去浇口等因素。浇口设在制品的非主要受力位置有利于提高制品强度，设在厚壁或筋的附近能减少凹痕和气泡的发生。3.导向、分型抽芯：为确保动模和定模平稳合模的导向部件；在带有外测凹槽或侧孔的塑件，被顶出以前必须先进行分型，拔出侧向凸模或先抽出侧型芯，然后才能脱出塑件。4.顶出系统：在开模过程中，将塑件从模具中顶出的装置。汽车保险杠模具导柱冷却系统5.排气系统：为了在注射过程中能使熔融塑料顺利地把型腔内的空气排出，在分型面处所开设的排气槽。6.冷却、加热系统：为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具应设有冷却或加热系统。【三】模具的强度计算与选材【略】【四】塑件收缩与公差：1.收缩：塑料在注射成型后发生收缩是塑料的固有特性；收缩量通常以室温下，模具和塑件直线尺寸之差与塑件直线尺寸的比值表示【mm/mm】。这一数值用百分率表示即注塑收缩率。通常模具设计采用线收缩率，【收缩率=(L-L0)/L0】大家都知道改性PP的收缩率0.9—1.2%；ABS的收缩率0.4—0.6%；如果在同一模具、同一设备、同一工艺条件下，改性PP的塑料随着加入辅料的种类、数量的不同；ABS也随着产地、牌号的不同，其收缩率也相应发生变化，这对汽车大型塑件影响非同小可，【塑件的挺括度、饱满度、感观度、装配精度】，因此稳定改性PP的配方、ABS的相同产地、牌号，有着非常重要的意义。2.公差：影响塑件公差的因素很多，归纳起来有几条；【1】模具精度的影响：模具设计、模具类型、模具制造。【2】塑料收缩波动的影响：材料的特性、成型的工艺条件。【3】塑件在贮存过程尺寸的变化。四．汽车用塑料的构成与配料注射成型汽车用的塑料种类颇多；有通用PP、PE、增强PP、ABS、PA、改性PP、PC/ABS、PVC、等等。【一】塑料配方的设计要求及配方的计量方法：1.塑料配方的设计要求：作为注射成型的物料，应能满足起码几点要求：【1】热稳定性好；【2】流动性好；【3】收缩率低；【4】脱模方便；【5】物化性能满足使用要求。2.塑料配方的计量方法：【1】质量份数表示法：这是一种最常见的塑料配方计量方法。它以配方中主体成分树脂的加入量为基准【100质量份】，配方中其他组分以树脂的含量为对照物，用其占树脂的质量百分比来表示。举以PVC配方为例：【PVC100；DOP40；3PbO、2PbO5；BaSt1.5；PbSt0.5；HSt1；】【2】质量百分数表示法：塑料配方的质量百分比表示法也比较常用；它将整个配方各组分的总质量定为100份，其中各组分总质量为对照物，用其占总质量的百分比表示其加入量。举以PVC配方为例：【PVC67.5%；DOP27%；3PbO、2PbO3.4%；BaSt1%；PbSt0.3%；HSt0.8%；】【3】此外还有，质量、体积混合表示法、直接质量表示法、质量比例表示法等。【不一一介绍】【二】塑料的组分：1.汽车用的塑料组分：塑料由树脂、助剂构成，具体地由：树脂、稳定剂、增塑剂、润滑剂、改性剂、填充剂、着色剂等组成。2.塑料助剂分述：塑料助剂是指那些为改善它的加工特性和使用性能而分布于聚合物中，对聚合物分子结构又无明显影响的物质。塑料助剂又常称添加剂。大家知道影响塑料制品质量的三大要素是树脂、助剂、加工，可见助剂对塑料加工和应用起着举足轻重的作用。塑料助剂分为三大类：【A】稳定剂【热稳定剂、氧稳定剂、光稳定剂、】【B】加工助剂【润滑剂、脱模剂、加工改性剂】【C】功能性助剂【改善物理力学性能】、【柔软化和轻量化】、【表面和外观改性】、【阻燃和抗静电剂】、【净化环境】。【1】稳定剂：塑料在成型、储存和使用过程中，由于内外因素的综合作用，塑料物理力学性能渐渐变坏，以致丧失使用价值。内因主要指聚合物本身的化学结构和物理结构，外因主要指外界的环境因素【光、热、氧、生物等】。a．氧稳定剂【抗氧剂】：能限制或延缓塑料自动氧化反应速度的物质；如抗氧剂BHT264；1076；1010；CA；TBDP；TNP；等。b．光稳定剂【紫外线吸收剂】：能吸收紫外线波长290—400nm的物质；如UV—327；UV—513；UV—9；LS—770；三嗪类等。c．热稳定剂：能改善聚合物热稳定性而不被热所分解的物质；【主要用在PVC、及其共聚物】；如BaSt、CaSt、3PbO、2PbO、有机锡、复合热稳定剂等。e．防生物剂：用来防止塑料被鼠、白蚁、霉变的物质；如R—55、PCP等。【2】增塑剂：能够增加聚合物塑性、改善加工性、赋予制品柔软性的物质；如DOP、DBP、DOS、TOTM、樟脑等。【3】填充剂：在不影响塑料质量的情况下能降低成本，同时又赋予塑料各种优良性能；如提高塑料电绝缘性、耐高温性、刚性、拉伸强度、尺寸稳定性等。常用有碳酸钙、陶土、石英粉、滑石粉、木粉、玻璃纤维等。【4】着色剂：可分为有机着色剂和无机着色剂；有机着色剂，着色力强，色泽鲜艳，耐热、耐光性差；无机着色剂，耐热、耐光性好，价格便宜，但着色力、鲜艳度不及有机着色剂。【5】润滑剂：为了能改进塑料加工成型时的流动性和脱模性的物质；如石蜡、硬脂酸、油酸酰胺、硅油、PE蜡等。【6】增韧剂：能改善塑料的柔韧性、耐折性、回弹性、耐寒性，提高塑料冲击强度的物质；主要有橡胶类和树脂类；橡胶类：EPDM、NBR、EPR等。树脂类：SBS、EVA、CPE、SEBS、等。【7】其他：偶联剂、抗静电剂、发泡剂、交联剂、阻燃剂等。【三】常用配方举例：1.汽车改性PP专用料：【1】汽车保险杠改性PP专用料的配比与性能：表一名称数量PP100增韧剂25——30滑石粉20——25润滑剂0.5——1.0抗氧剂0.20——0.3紫外线吸收剂0.1——0.15着色剂、相容剂适量表二试验项目性能指标熔融指数16收缩率%1.04拉伸强度/Mpa21断裂伸长率%520弯曲强度/Mpa23弯曲弹性模量/Mpa1320缺口冲击强度42附：丰田汽车用纳米PP保险杠料：TSOP—1【丰田超级烯烃聚合物—1】配比名称数量PP60EPR30纳米TD10其他适量附：丰田汽车用纳米PP保险杠料：TSOP—1【丰田超级烯烃聚合物—1】性能试验项目性能指标熔融指数18弯曲弹性模量/Mpa1500断裂伸长率%500线膨胀系数6.5冲击强度500热变形温度°C120低温脆化°C—40洛氏硬度65【2】汽车仪表板改性PP专用料的配比与性能：表三名称数量PP100增韧剂20——25滑石粉32——40润滑剂0.8——1.3抗氧剂0.15——0.22紫外线吸收剂0.06——0.1着色剂、相容剂适量表四试验项目性能指标熔融指数11收缩率%1.14拉伸强度/Mpa23断裂伸长率%85弯曲强度/Mpa47弯曲弹性模量/Mpa2410缺口冲击强度22【3】汽车门内饰板改性PP专用料的配比与性能：表五名称数量PP100增韧剂5——12滑石粉15——20润滑剂0.5——1.0抗氧剂0.1——0.15紫外线吸收剂0.06——0.1着色剂、相容剂适量表六试验项目性能指标熔融指数19收缩率%0.98拉伸强度/Mpa28断裂伸长率%120弯曲强度/Mpa42弯曲弹性模量/Mpa2200缺口冲击强度14【4】汽车风扇改性PP专用料的配比与性能：表七名称数量PP100复合增韧剂20——25复合增强剂10——20润滑剂0.3——0.5复合抗氧剂0.1—