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高分子材料成型加工原理主讲:匡唐清华东交通大学材料成型教研室2020/2/15高分子材料成型加工原理匡唐清返回第六章塑料的一次成型第一节挤出成型第二节注射成型第三节压制成型第四节压延成型第五节其他成型方法高分子材料成型加工原理匡唐清返回第二节注射成型注塑机的基本结构注射成型的工艺过程注射成型工艺的影响因素常见注射成型缺陷、产生原因及其解决新型注射成型工艺高分子材料成型加工原理匡唐清返回第二节注射成型注射成型:亦称注塑,是将塑料(一般为粒料)在注射成型机的料筒内加热熔化后,在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模具内,冷却定型后,开启模具即得制品。是一种间歇操作过程。适用材料:几乎所有的热塑性塑料,某些热固性塑料(如酚醛塑料)。高分子材料成型加工原理匡唐清返回第二节注射成型特点:生产周期快、适应性强、生产率高和易于自动化等广泛地用于塑料制品的生产中,所生产的产品占目前塑料制品生产的20%一30%。适用产品:除很长的管、棒、板等型材不能采用此法生产外,其它各种形状、尺寸的塑料制品,基本上都可应用这种方法进行成型;高分子材料成型加工原理匡唐清返回第二节注射成型高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构锁模系统模具系统液压系统注射系统电控系统高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构注射系统:塑化、注射(包括:加料装置、料筒、螺杆、喷嘴)锁模系统:注射时,保证模具闭合;取制品时,保证模具打开。模具:给制品一定的形状和尺寸。(包括:主流道、分流道、浇口、型腔、排气孔/槽导向零件、脱模装置、抽芯机构、加热或冷却系统)高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构注射系统加料装置料斗、计量器、加热干燥器等料筒类似挤出机料筒,内壁尽可能光滑并呈流线型;料筒容量为注塑机最大注塑量的4-8倍(柱塞式)2-3倍(螺杆式);外有加热元件,分段加热。高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构注射系统螺杆送料、压实、塑化、传压高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑机的基本结构注射系统分流梭/柱塞高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射系统喷嘴引导熔体从料筒射入模具;收敛流有利于进一步混合塑化;注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回锁模系统锁模力应该大于模腔涨开力,以免溢料飞边;要求开启灵活、闭锁紧密。合时先快后慢,开时先慢后快再转慢注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回模具流道系统主流道分流道浇口型腔注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回模具排气孔导向零件注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回模具脱模机构抽芯机构加热/冷却注塑机的基本结构高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑成型的工艺过程成型前的准备注射过程制品的后处理高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑成型的工艺过程成型前的准备模具吊装原料检验【原料着色】【原料预热、干燥】【嵌件预热、安置】【试模】清洗料筒高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑成型的工艺过程(a)合模充填(b)保压补缩(c)冷却定型(d)熔胶预塑(e)脱模取件注射过程:高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑成型的工艺过程注射过程:塑化原理塑化指塑料在料筒内经加热达到充分的熔融状态,使之具有良好可塑性。一定的温度(热源传热和剪切热)是塑料得以形变熔融和塑化的必要条件;而剪切作用则以机械力的方式强化了混合和塑化过程,使混合和塑化更均匀;高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑成型的工艺过程注射过程:塑化原理加热效率:实际温升与最大(理想)温升之比延长塑料在料筒中的受热时间t、增大塑料的热扩散速率α,减少料筒中料层的厚度δ,提高料筒壁温T0等措施,均能增大加热效率E但塑料加热时间过长,反会引起塑料降解,故一般料中的存料量不超过3-8倍(柱塞式注塑机可多些,螺杆式注塑机可少些);柱塞式注塑机加热效率明显不如螺杆式注塑机(热扩散率差异大)。高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑成型的工艺过程冷却时间开模时间充填时间保压时间成形周期充填时间保压时间冷却时间开模时间22s19102注射过程(周期):高分子材料成型加工原理匡唐清返回注塑成型的工艺过程制品的后处理目的:改善制品性能和提高尺寸稳定性手段:退火:加速松弛,消除或降低内应力,加快二次结晶或后结晶,稳定尺寸;调湿:使制品(吸水性大且尺寸变化大的塑料如聚酰胺)在一定适度环境中预先吸收一定的水分,稳定尺寸高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素注塑工艺条件:温度、压力、时间料温模温注射压力注射周期和注射速度高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素料温料温受控与料筒,料筒末端温度:Tf(Tm)~Td之间热敏性塑料、分子量较低、分子量分布较宽的塑料,料筒温度较低;反之较高;螺杆式注塑机料筒温度略低;柱塞式注塑机料筒温度略高;薄壁制品料筒温度略高;厚壁制品料筒温度略低;喷嘴温度略低于料筒最高温度;高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素模具温度模具温度决定熔体冷却速度,模温受控于冷却介质的温度模温通常低于Tg;熔体粘度大模温宜高;熔体粘度小模温宜低;模温对塑料结晶、分子取向、制品内应力和各种物理机械性能都有影响;高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素注射压力克服摩擦与喷嘴阻力,推动塑料前移、混合与塑化;克服浇注系统和模腔的流动阻力充型;冷却补缩;成型大尺寸、复杂的薄壁制件注射压力宜较高;熔体粘度大,玻璃化温度高注射压力宜较高;注射压力高内应力大,应做退火处理;与料温相互制约,料温高注射压力小反之则大。高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素注射周期一般充模时间2-10s,大型、厚壁制件10s以上;保压时间20-100s,大型、厚壁制件1-5分钟;冷却时间30-120s,大型、厚壁制件更长。高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素注射速度对粘度大、Tg高的塑料、薄壁长流程复杂制件宜高温高压高速注射高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素热固性塑料的注射成型的工艺条件料筒中的塑化温度低于交联固化温度;浇口和模温控制在塑料(树脂)的交联反应温度附近,使制品固化成型。高分子材料成型加工原理匡唐清返回注射成型工艺的影响因素热固性与热塑性塑料注射成型条件的比较工艺条件热固性塑料热塑性塑料料筒温度塑化温度低料筒温度在95℃以下温度控制要求严格塑化温度高料筒温度在150℃以上温度控制不严格在料筒中的时间短较长料筒加热方式液体介质(水、油)电加热模具温度150一200℃100℃以下注射压力100-200MPa35-140MPa注射量注射量较小料筒前部余料很小注射量较大料筒前部余料较多高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决短射飞边溢料收缩痕气穴滞流熔接线跑道效应翘曲过保压裂纹波流痕色差不平衡流动喷射高分子材料成型加工原理匡唐清返回短射、产生原因及其解决方案常见成型缺陷、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决短射、产生原因及其解决方案产生可能原因解决措施注塑量过小加大注塑量(更换注塑机)聚合物流动性能较差更换原料,采用较小粘度的原料料温、模温太低提高料温(低于分解温度)、模温螺杆转速过低提高螺杆转速,降低熔体粘度浇注系统设计不合理调整浇注系统,缩短流程,采用平衡流道注塑压力不足加大注射压力(更换注塑机)制品结构设计不合理改进设计,减少流程的复杂程度排气不良设置排气槽(更改分型面)高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决飞边溢料、产生原因及其解决方案高分子材料成型加工原理匡唐清返回飞边溢料、产生原因及其解决方案产生可能原因解决措施模具分型面贴合性差确保模具分型面能很好闭合锁模力太小更换有较大锁模力的注塑机排气位置不当设置合适的排气位置成型工艺不当优化成型条件(降低注射速率、缩短注射时间,降低料温模温,减少注射量,避免过保压)常见成型缺陷、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决收缩痕、产生原因及解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回收缩痕、产生原因及其解决方案产生可能原因解决措施模具缺陷加大浇注系统截面、流道截面便于压力传递补缩,进料口设在厚壁处;对厚壁制件采用扇形或平缝浇口,转移收缩缺陷。注塑工艺不当提高注射压力及速度、延长注射和保压时间;提高嵌件温度原料不符合要求选择收缩率小的原料;增加润滑剂改善流动性能;对潮湿原料干燥处理制件结构设计不合理尽量保证壁厚一致常见成型缺陷、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决气穴、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决气穴、产生原因及其解决产生原因解决措施注塑工艺不当降低注射速度,保证排气顺畅;调整注射和保压时间、加强冷却效果、控制进料量模具缺陷浇口设在厚壁处;浇口截面与塑件重量成比例;减少狭长流道;消除驻气死角;改善排气;注塑原料不合要求充分干燥原料;降低料温防止热分解高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决滞流、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决滞流、产生原因及其解决原因解决措施壁厚差异过大增大易滞流区壁厚,减少熔体流动阻力浇口设置不当浇口远离易滞流区,尽量使易滞流区成为最后充填区域工艺设置不合理提高熔体温度改善其流动性;提高注射速率减少滞流时间。选材不合理选用粘度小的成型材料高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决熔接线、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回熔接线、产生原因及其解决常见成型缺陷、产生原因及其解决原因解决措施制件形状导致填充过程出现多股料流前沿提高料温模温,使料流前沿更好融合;增加螺杆速率;改进浇注系统设计,减小流道尺寸提高剪切热;改变浇口位置或制件壁厚从而改变熔接线的出现位置,减少其不良影响高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决跑道效应及产生原因高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决跑道效应及产生原因原因解决措施流动不平衡改变浇口位置或采用多浇口浇注系统实现平衡流动高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决翘曲、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回翘曲、产生原因及其解决常见成型缺陷、产生原因及其解决原因解决措施冷却不当尽量保证壁厚均匀;足够冷却;控制模温实现均匀冷却分子取向不均衡降低料温模温以减小取向;后处理-温水中缓慢冷却浇注系统设计缺陷合理设计浇口位置和类型成型条件设置不当提高注射压力、注射速度、保压时间制件设计不合理增设加强筋脱模系统不合理足够冷却后脱模高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决过保压、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决过保压、产生原因及其解决原因解决措施流动不平衡建立平衡的流动;选择适当的浇口位置使各个方向的流长尽量相等或单侧进料;去除不必要的浇口高分子材料成型加工原理匡唐清返回裂纹(Cracking)产生原因及其解决常见成型缺陷、产生原因及其解决高分子材料成型加工原理匡唐清返回常见成型缺陷、产生原因及其解决裂纹(Cracking)产生原因及其解决产生可能原因解决措施残余应力过高改进浇注系统的结构形式(采用点浇口侧浇口
本文标题:高分子材料加工成型原理-chap6 塑料一次成型-注塑等
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