第2章塑料成型工艺

第2章塑料成型工艺本章重点讲述了注射、压缩、压注与挤出塑料成型工艺的原理与特点，并详细介绍了它们的工艺过程与成型工艺参数的选择；还介绍了中空吹塑成型工艺的基本知识，通过本章的学习，要求掌握各种塑料成型方法的原理、工艺过程和特点，重点掌握注射成型工艺制定和工艺参数的选择。2.1注射成型工艺2.2压缩成型工艺2.3压注成型工艺2.4挤出成型工艺2.5吹塑成型工艺习题2.1注射成型工艺2.1.1注射成型原理与特点1．注射成型原理加料→塑化→合模→注射→保压→冷却→开模取制品。注塑成型原理示意图图2-1螺杆式注射机成型原理1-料斗；2-传动装置；3-注射油缸；4-螺杆；5-料筒加热器；6-喷嘴；7-模具图2-2柱塞式注射机成型原理1-柱塞；2-料斗；3-分流梭；4-加热器；5-喷嘴；6-定模板；7-塑件；8-动模板2．注射成型特点优点：(1)注射成型的生产率高。(2)生产适应性强。(3)塑件的尺寸精度容易保证。(4)除了氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可采用注射成型，一些流动性好的热固性塑料也可用注射成型。缺点：(1)注射设备昂贵。(2)模具结构复杂，制造周期长，成本高。(3)浇注系统废料虽可回收再用，但需增加破碎、造粒等辅助设备。2.1.2注射成型过程1、成型前准备(1)原料外观检验和工艺性测定(2)物料的预热和干燥(3)料筒的清洗(4)嵌件的预热(5)脱模剂的使用2、注射过程加料→加热塑化→充模→保压→冷却定型→脱模3、塑件的后处理目的：改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性。（1）退火处理：将塑件放在加热介质或烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却，以减少或消除内应力。温度：使用温度以上10～20℃。（2）调湿处理在热水中退火，达到吸湿平衡，使塑件颜色、性能、尺寸稳定。温度：100～121℃、时间：2～9h。1、温度（1）料筒温度（2）喷嘴温度（3）模具温度2、压力（1）塑化压力（背压）（2）注射压力２.1.3注射成型的工艺参数选择3、时间：注射时间保压时间冷却时间开模取制品时间合模时间等。2.2压缩成型工艺2.2.1压缩成型原理与特点1、压缩成型原理材料预处理（预压、预热）→把物料加入加料腔→合模→排气→加热固化→脱模→清理模具→制品后处理。图2-4压缩成型原理1-凸模固定板；2-上凸模；3-凹模；4-下凸模；5-凸模固定板；6-下模座板2、压塑成型特点：优点：(1)可用普通压力机进行生产。(2)模具结构比较简单。(3)压力损失小，有利于流动性差的塑料成型。(4)塑件的耐热性好，温度使用范围宽，取向不明显，产品性能比较均匀，应力变形小，成型收缩率小，外表美观。(5)可以生产一些流动性很差、面积很大、厚度较小大型扁平塑件。缺点：(1)成型周期长，劳动强度大、生产环境差。(2)塑件经常带有溢料飞边，尺寸精度不易控制。(3)模具受到高温高压作用，易磨损，使用寿命较短。(4)压力直接传给塑料，不能成型带有精细和易断嵌件的产品。2.2.2压缩成型工艺过程1、成形前准备：预热、预压2．压缩成型的工艺过程：嵌件的安放、加料、合模、排气、硬化、脱模3、后处理：清理模具、后处理。2.2.3压缩成型的工艺参数选择1、压缩成型压力压缩成型压力是指模压时迫使塑料充满型腔和进行固化而由压机对塑料所施加的压力2、压缩成型温度（既模具温度）温度高：缩短成型周期、减小成型压力，但过高会加快塑料固化，影响物料流动，塑件内应力大，易出现变形、开裂、翘曲等缺陷，还易使物料变色、分解。温度低：硬化不足，塑件表面无光泽，物理和力学性能下降。3、压缩时间2.3压注成型工艺2.3.1压注成型原理与特点1．压注成型原理材料预处理（预压、预热）→把物料加入加料腔→加热塑化→充模→加热固化→脱模。图2-5压注成型原理1-柱塞;2-加料室;3-上模板;4-凹模;5-型芯;6-型芯固定板;7-下模座;8-浇注系统;9-塑件2．压注成型特点优点：(1)可以成形较复杂的塑件。(2)制件质量高。(3)生产效率高。(4)模具的磨损较小。缺点：(1)所用模具结构较复杂，模具制造成本高。(2)成型工艺条件严格，操作难度大。(3)成型塑料浪费较大(4)塑件因有浇口痕迹，使修整工作量增大。(5)压注塑料有纤维填料时，会在塑件中引起纤维定向分布取向，从而导致塑件性能各向异性。2.3.2压注成型工艺过程材料预处理（预压、预热）→把物料加入加料腔→加热塑化→充模→加热固化→脱模。2.3.3压注成型的工艺参数选择1．成型压力在压注成型中，融熔塑料要经过浇注系统而进入型腔，由于阻力而引起压力损失，成型压力一般为压缩成型的3倍。2．成型温度压注成型中由于熔融塑料流经浇注系统时会产生摩擦热，因而成型温度可以取低些，一般比压缩成型的温度低15～30°C，为130～190°C。3．成形周期压注成型周期包括加料时间、充模时间、保压固化时间、脱模取塑件时间和清模时间等。2.4挤出成型工艺2.4.1挤出成型原理与特点1、挤出成型原理是用电加热或其它方法使塑料成为流动状态，然后在一定压力作用下使它通过机头口模而制得连续的型材。如棒、管、板、丝、薄膜、包敷电线电缆及异型材，也是中空成型的主要制坯方法。图2-6挤出成型原理1-挤出机料筒;2-机头;3-定径装置;4-冷却装置;5-牵引装置;6-塑料管;7-切割装置2、挤出成型特点（1）连续成形，产量大，生产率高，成本低，经济效益显著。（2）挤出工艺所用设备结构简单，操作方便，应用广泛。（3）塑件的几何形状简单，横截面形状不变，因此模具结构比较简单，制造维修方便，变更机头口模，产品的断面形状和尺寸相应改变，这样就能生产出不同规格的各种塑料制件。。（4）塑件内部组织均衡紧密，尺寸比较稳定准确。（5）适应性强，除氟塑料外，所有的热塑性塑料都可采用挤出成形，部分热固性塑料也可采用挤出成形。塑化阶段→挤出成型阶段→冷却定型阶段→塑件的牵引、卷取和切割2.4.2挤出成型工艺过程2.4.3挤塑成型工艺参数1、温度：应保证塑料熔融并具有良好的流动性，同时控制在θd之下。2、压力：挤出压力使塑料均匀密实，一般可达55MPa。3、挤出速度：反映挤出机的生产能力，在保证制品质量的前提下，应尽量提高挤出速度，以提高生产效率。4、牵引速度：大于挤出速度，以消除挤出膨胀，提高制品质量。中空吹塑成型是把熔融状态的塑料型坯置于模具内，压缩空气注入型坯中将其吹涨，使吹涨后制品的形状与模具内腔的形状相同，冷却定形后得到需要的产品。根据成形方法的不同，可分为以下五种形式：挤出吹塑成型、注射吹塑成型、注射拉伸吹塑成型、片材吹塑成型。2.5中空吹塑成型工艺2.5.1挤出吹塑成型图2-8挤出吹塑成型工艺过程1-挤出机头;2-吹塑模;3-管状型胚;4-压缩空气吹管;5-塑件2.5.2注射吹塑成型图2-9注射吹塑成型工艺过程1-管坯模;2-吹塑模;3-注射模;4-芯模;5-塑料管坯;6-塑件2.5.3注射拉伸吹塑成型图2-10注射拉伸吹塑成型过程1-注射机喷嘴;2-注射模;3-拉伸芯棒(吹管);4-吹塑模;5-塑件2.5.4片材吹塑成型图2-11片材吹塑成型本章小结本章重点讲述了注射、压缩、压注与挤出塑料成型工艺的原理与特点，并详细介绍了它们的工艺过程与成型工艺参数的选择；还介绍了热成型和中空吹塑成型工艺的基本知识，通过本章的学习，要求掌握各种塑料成形方法的原理、工艺过程和特点，重点掌握注射成型工艺制定和工艺参数的选择。习题2-1试述注射成型的成型原理与工艺过程。2-2注射成型的工艺参数有哪些？如何确定其合理的工艺参数？2-3柱塞式的注射机与螺杆式注射机相比有哪些不足的地方？2-4简述压缩、压注成型的原理，比较两者的不同之处。2-5简述挤出成型的原理和工艺过程。2-6举例说出日常生活、生产中一些塑料制件的材料名称和成型方法