注塑工艺培训讲座―邹耀邦

塑料注塑成型加工向明四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室良好的注塑件质量获得的条件•适合的注塑设备•适宜的螺杆结构•良好的材料预处理工艺•合适的注塑工艺条件•合理的模具结构塑料注塑基础•注塑加工涉及的过程1、塑料胶粒的软化和塑化（螺杆塑化过程）螺杆结构的设计必须保证得到均匀一致的熔体2、塑料熔体计量螺杆转速，背压3、塑料熔体向锁闭型腔注射锁模力比型腔压力高20%，熔体以均衡的方式充填模具型腔，以避免内应力的产生多级注塑、充模流动行为、型腔压力分布、熔体PVT性质4、冷却—熔体凝固并保持模具型腔形状均匀的模具表面温度，避免制件翘曲、保证尺寸精度5、制件顶出塑化过程最大计量行程屏障螺杆关于塑料的特征•分子量•熔体指数•PVT性质•剪切稀化行为•热稳定性•收缩行为•最大流动比•吸湿性PVT性质材料的收缩特性•温度引起的体积变化结晶高分子29%无定型高分子8%•压力引起的体积变化10-15%Poly-merDensityRoomTemp.Processtemp.degreecDensityprocesstemp%ageinjectionutilisa-tioncapacityPermissibleresidencetime-min.Max-flowratiofor1mmwallthicknessScrewcushionmmShrinkage%OutputratiorelatedtoPsScrewrpmrelatedtoPsABS1.05220-2600.9640-80100-1404-60.4-0.70.830.83CA1.29170-2501.1050-805-830030.4-0.7NANAPOM1.42192-2151.1630-8015100-2302-62NANAPMMA1.18220-2601.0935-804-8100-1302-60.4-0.80.940.74PPO1.06250-290NA30-808100-1403-40.4-0.7NANAPA6/61.14220-2800.9540-805100-2302-4NA0.580.50PC1.22280-3101.0850-802-360-10040.7-0.80.670.57PES1.37330-400NANANA60-1204-50.60.950.83PBT1.31220-270NA40-803-4125-1854NANANAPPS1.5-2.1300-360NA50-802-4120-1504-60.2NANAPETP1.38260-3001.250-802-450-9041.3-1.50.80.74PS1.05220-2700.9525-902-4150-20040.451.001.00HDPE0.95220-2800.7410-851702-61.5-20.730.94LDPE0.92180-2800.7410-952002-6NA0.821.05PP0.91250-2750.7310-8517041.2-2.20.630.86RPVC1.3-1.6170-190NA25-8020600.5-0.2NANASPVC1.1-1.14180-200NA20-801518041.2NANASAN1.08240-2700.9940-805-6140-18040.50.961.12TPU1.20180-225NA40-80305031-1.15NANA剪切变稀行为螺杆压缩区的剪切稀化喷嘴的剪切稀化热稳定性Kx最大射胶体停留时间=----------------------------x成型周期型腔体积注塑过程•充模过程85-98%注塑行程•切换过程•压实过程•冷却过程注塑过程中的收缩行为加工过程对收缩的影响不同材料的收缩率MATERIALS%SHRINKAGEMATERIALS%SHRINKAGENylon61-1.5Polycarbonate0.8Nylon6-GR0.5Acetal2Nylon6/61-2PVC-Rigid0.5-0.7Nylon6/6-GR0.5PVC-Soft1-3LDPE1.5-3ABS0.4-0.6HDPE2-3PP1.2-2Polystyrene0.5-0.7Celluloseacetate0.5Styrene-acrylonitrile0.4-0.6Celluloseacetate..........butyrate0.5Acrylic0.3-0.6Cellulosepropionate0.5收缩收缩与翘曲收缩与结晶收缩与加工过程收缩与取向收缩与冷却充模与冷却均衡流动调整均衡性调整均衡性与模具和机台相关的注塑缺陷•缩痕壁厚设计不均匀可通过注塑压力、保压压力、注塑速度调整•尺寸变化冷却不均匀，调整保压压力、时间、强化冷却均匀性•翘曲•熔接缝•降解•重量变化POSITIONSPEEDPRESSUREFILLINGPHASEAlsoknownasSpeedphase.Selectendof1ststepandstartof2ndstep.SetSPEED1Trytosethigh.OnlyonepressuresettingisrequiredduringFILLINGPHASE.PressureSettingshouldbemorethanactualfillingpressure.asreliefvalveshouldnotbeactuated.Ifitisactuated,thenspeedcontrolwillbelost.Fillingpressuredependsonresistancetomovethemelt.Itdependsonflowratioandviscosityofmelt.AlsoknownasSpeedphase.Theremaybeno.ofstepsavailableonmachine.Selectendof2ndstepandstartof3rdstepSetSPEED2Lowerspeedforcrossingnarrowpassage/gateStepsarepositioncontrolled.Selectendof3rdstepandstartofSWITCHOVERPOINT.Thispointisataround80-95%oftheinjectionstroke.SetSPEED3Reducetolowersinkmark/increasetoshiftweldline.PRESSUREPHASE-Holdingphase.Theremaybeno.ofstepsavailableonmachine.TimercontrolstheHoldingpressurestepsifavailableonmachine.Holdingpressuretimeforstep1issetonatimer,SetSPEEDlowvaluesayupto35%notmore.ThiscanbeonestepofspeedfordifferentHoldingsteps.Speedsetislow,asthereislessornospacetomovethemelt.Holdingpressure1setjustenoughtofillcavitywithoutoverpacking.Stepsaretimerscontrolled.Holdingpressuretimeforstep2issetonatimer,Holdingpressure2setjustenoughtofillcavitywithoutoverpacking.Holdingpressuretimeforstep3issetonatimer,Holdingpressure3setjustenoughtofillcavitywithoutoverpacking.均衡热交换均衡凝固熔接缝改变熔接缝位置成型周期Thepredominantlymaterialcausesinvolvedinfailurewere:Thepredominatingprocessfaultswere:EnvironmentalStressCracking,Excessivemoulded-instresses,CyclicFatigue,Voiding,NotchSensitivity,Poorweldlines,ChemicalAttackand;StressCracking,AdverseOrientation,UVDegradation,Materialcontamination,ThermalDegradation,LongerResidencetimeinthemachine,Creep,Wrongmaterialselectionorpoorpartdesign,Buckling,Wrongmaterialselectionorpoorpartdesign工程塑料的加工缺陷及解决方法热塑性工程塑料的加工•材料加工在材料应用中处于举足轻重的地位特定用途材料选择依据材料性能的准确测试但在实际的过程中,加工过程并不能完整的将材料性能表达到具体的制件上特定用途材料选择加工条件•如果选择的工程塑料的加工窗口过窄,塑料会在加工过程中发生力学、物理、化学的变化•通常,加工窗口越窄,制件的不合格率越高•一般在塑料加工过程中，制件的质量控制主要通过将其与已知性能的好样品进行比较模具浇道•冷料井:直径与浇道或流道直径相等深度为1.5D•流道90度转弯处须设定冷料井•浇道太大会延长成型周期为此有如下的改造方法流道•保证最大的流动面积和最小的冷却作用•流道直径取决于流道长度流道上的冷料井和排气口多型腔模具的流道•流道尽可能短,保证各型腔平衡充模浇口•浇口位置是模具设计、熔体流动、制品最终用途等综合因数决定的。•设计浇口的基本原则：1、大型制件所设计的多浇口应尽量靠近，以增加熔接缝强度2、浇口直径应保证足够的充模压力和速度浇口长度应尽可能短3、侧面进胶保证熔体注于型腔壁或模芯上而避免射流出现4、避免气体包裹，浇口位置应保证充模流动将气体压向排气口5、浇口位置应保证熔体从制件厚端向薄端流6、浇口应远离制件承受冲击和应力的部位（浇口部位可能的过度填充引起的内应力）7、为了减少射流、浇口散射花纹、浇口变色，浇口应和流道垂直直浇口•用于制件大、后、流动径深大的制件，此时要求注塑压力最大、浇口凝封时间长。•直浇口应位于制件最厚处，浇口尺寸可为壁厚的两倍环型浇口•用于要求同心度、并不允许熔解缝存在于环筒上的圆筒型制品扁浇口扇型浇口•为减少射流和浇口喷射纹•如果存在喷射纹和高内应力，加大冷料井（一般可为流道直径的2-3倍）薄膜浇口•解决大型薄板的翘曲方型浇口•解决具有冷料井流道不能间接接近浇口的困难•解决浇口内应力和喷射问题收缩率影响因素•壁厚变化，充模压力•熔体及模温•注塑速度•PVT性质描述材料在熔体和固态下，在注塑温度、压力下的体积变化行为型腔排气•减少焦烧•避免充模速度的降低而引起的充模不满•排气口位于型腔最后充模点•尽量位于分模线上•对于大型薄壁制品，每隔25—50mm，开设一个排气口•顶杆、模芯、冷料井排气可作为分模线排气不易实现部位排气口选择的位置注塑工艺•充模速度•快速充模用于流动长度大薄壁部位的填充有利于表面光洁度•慢充模用于直浇口、扁浇口，可避免浇口喷纹、喷射和射流对厚制品慢充模可以减少缩痕和空洞•程序充模的应用在开始充模时，慢速可以避免浇口喷射、材料焦烧充模到一定的时候，加快充模，维持恒定的熔体前端速度在充模末期，降低充模速度，以获得良好的制件质量注塑压力•寻求得到最好制件质量、外观、成型效率的最低注塑压力保压压力•注塑压力的40-80%质量问题•焦烧•变色•射流浇口流痕•缩痕•喷射纹浇口过小溶接缝强度浇口位置的缺陷保压•保压压力恒定•保压时间正确设定浇口和流道的不适当凝封•在充模完成并充分保压后凝封不适当时：过度填充、反流关于收缩•熔体在型