注塑缺陷原因和案例分析

1☆课程目的：为了减少调机的盲目性、降低调机损耗时间及材料浪费，快速解决生产异常，课程条理分明，方法独特实用，旨在提升解决问题的能力，是注塑厂现场注塑技术、生产管理、品质管理、工模制作等部门人员的必学内容。☆课程背景：注塑不良的问题，很多人都会处理，方法也不止一种，但是您解决问题时，用去多长时间、浪费了多少材料、产生了多少不良品，可是大有不同，有人用了1小时，而有人只需10分钟就解决了，为什么？根本原因在于：没有对这些问题点进行系统分析，找到最终的根源！因此，掌握快速分析问题、解决问题的方法十分重要！2☆课程特色：•详细分析注塑不良的形成原因，改善对策•大量典型案例实际讲解、分析•讲解最佳工艺参数设定方法•分析导致注塑不良的相关因素、防止不良产生应注意的问题•学员自带不良品、现场解决问题•讲师与学员之间、学员与学员之间进行问题探讨，掌握快速找到问题根源的能力3☆课程内容：第一章、注塑成型概述1.为什么要研究注塑不良的原因?我国的注塑成型从七十年代开始发展，当时主要是在香港，塑胶业和塑胶机械业曾经占香港整体工业的主要地位。随着中国的改革开放，塑料业得到空前的发展，内地的环境优质弥补了香港资源的不足。现在，塑胶产品正逐渐取代金属制品，塑胶成型行业仍充满潜力。世界市场对塑胶产品的需求有稳定的增长；同时，国内市场经过二十多年的成长，不但可以制造中档、低档的产品和成型机械，而且可以制造出高精度的成型设备和成型产品。4•塑料成型的方式有很多种，而注塑成型是当前所有塑料成型方式中，生产量最大、技术含量最高的：超过35%的热塑性树脂采用注塑成型加工、超过50%的塑料加工设备是用于注塑成形的，注塑机和注塑制品成了塑料的代名词。52.注塑成型简介1定模座班板2推杆固定板3注塑件4熔胶5分流梭6柱塞01.gif7原料8顶杆9型芯6螺杆头和止逆阀回料射胶滑套式止逆阀7螺杆示意图8•注塑成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称注射成型。通用注塑方法是将聚合物组分的粒料或粉料放入注塑机的料筒内，经过加热、压缩、剪切、混合和输送作用，使物料进行均化和熔融，这一过程又称塑化。然后再借助于柱塞或螺杆向熔化好的聚合物熔体施加压力，则高温熔体便通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的低温模腔中，再经冷却定型，就可打开模具，顶出制品，得到具有一定几何形状和精度的塑料制品。沙迪克注塑机9•注塑成型工艺过程包含•三大阶段(准备、注射、制品的后处理)•三个条件(热量、压力、时间)和三个硬件(材料、注塑机、模具)有机地结合起来，周期性地重复各个动作。•工艺五要素：时间、温度、压力、速度、位置。10注射时间射胶时间保压时间成型周期预塑时间冷却时间模内冷却时间辅助时间----开模、顶出、取出制件、喷脱模剂、放嵌件、合模等111)理论射胶容积V=π/4*Ds²*S(公式1)V-理论射胶容积cm³Ds-螺杆直径cmS-射胶行程cm2)理论射胶量等于理论射胶容积乘以塑料在常温下的密度，即﹕G=V*ρ(公式2)G-理论射胶量gV-理论射胶容积cm³ρ-常温下的塑料密度g/cm³3.制品重量与理论射胶量的换算关系121)最大注射压力最大注射压力(Mpa)d油缸活塞直径(cm)D螺杆直径(cm)p油缸表压(Mpa)4.注射压力的计算132)注射压力注射压力(Mpa)油缸总截面积(cm2)机筒内孔截面积(cm2)工作油压力(Mpa)141)锁模力的设定：调校锁模力的原因是因为在成形的过程中，塑料高压射出，如果没有合适的锁模压力下，塑料就会冲出型腔造成模具损坏和产品的毛边等不良现象，高压锁模力的作用就是高压紧闭模具。但过大的锁模力又会造成机械的损耗和模具的损伤，这个合理的锁模力是经过材料和模具型腔面积来计算的。5.锁模力的计算与制品投影面积用ZRCAE软件对注塑机模板进行有限元分析152)多段锁模力和速度控制：锁模一般可分为四个阶段，开始和第二阶段后采用快速移动模板，这是为了节省周期循环时间；当模具即将闭合时，为了保护模具，这时要将锁模压力降低，调节压力可在15吨以下，当模面完全闭合，即动模和定模型面接确时，需要增加压力来达到预期的高压锁模力。开模也可分为四个阶段，原因是为减少机械的震动，在开模时，动模的移动比较慢，其原因是成形制件还在型腔内，如果速度太快，会破坏制品和产生震动，为了缩短周期循环时间，在开模的中途阶段，模板会快速移动直到动模在接近开模终止位置时才减速度，最后慢速、终止动作。163)锁模力的计算与制品投影面积的关系•平面物体锁模力计算：锁模力=(长×宽)in2×锁模力常数(一般按2顿/in2计算)•圆型物锁模力计算：(半径cm)2×3.1416=△△÷6.4516=□(因为1in2=6.4516cm2)□×锁模力常数=所需锁模力(吨)利用Cimatron软件投影面积计算174)压力单位换算1Kg/(cm2)=14.3Psi1Psi=0.07Kg/cm21Mpa=10.2Kg/cm21Kg/cm2=98000Pa1Kg/cm2=98.067KPa=0.9806bar1bar=1.02Kg/cm2186.材料温度的设定原则•一般材料宜用中等的温度成型，如ABS、PS、PP、PE•容易过火或较脆的材料宜用稍低的温度，如POM、PVC•流动性极差的材料宜用稍高的温度，如PC•模具温度低时可适当调高料温来弥补197.冷却时间长短的选择•使用玻纤、防火、较脆、容易过火的工程材料时，宜用较短的冷却时间、及较小的射胶残量，甚至需使用“延迟回料”功能；•使用ABS、PC等非结晶性塑料，且未添加填充剂时，需用稍长的冷却时间。201)怎样确定最合适的冷却时间?•注塑周期=辅助时间+注射时间+保压时间+冷却时间；辅助时间=开模+顶出+取出制件+喷脱模剂+放嵌件+合模等；•冷却时间约占整个注塑周期的60%~70%；•冷却时间约与塑料制品厚度的平方成正比：制品厚度增加1倍时，冷却时间增加4倍；•可用公式计算冷却时间、周期；•也可用常规方法确定冷却时间、周期；•尽可能缩短辅助时间，如开、合模、取产品等时间。8.冷却时间、射胶时间、保压时间21常用塑料的热变形温度、模温、成型温度、热传导系数塑料热变形温度℃模温℃成型温度℃热传导系数mm2/sABS80~9550~80185~2600.080PC135~14370~120260~3000.105PS70~8540~80180~2500.080PP60~10030~80160~2600.065PE35~7530~70160~2800.090POM17260~100170~2050.060PMMA90~10060~80180~2800.070PA67040~80220~2700.070PA667540~90260~3000.085PBT15050~80225~2600.090PET70~8050~80260~3000.09022•冷却时间＝t2/(aπ2)㏑［４(Tm-Tw)/π(Ts-Tw)]t塑件最大厚度(mm)a塑料的热传导系数(mm2/sec)Tm成型温度(℃)Tw模具温度(℃)Ts热变形温度(℃)•冷却时间的简略计算方法:a.模温60℃以下时：理论冷却时间=t(1+2t)b.模温60℃以上时：理论冷却时间=1.3t(1+2t)(t表示成型品的最大肉厚)。23•冷却时间计算的应用举例：有一种产品，是用ＰＣ材料生产的，其最大胶厚t为2mm，成型温度Tm为270℃，所用模温Tw为120℃，计算其冷却时间。计算：从材料手册上，可查到PC材料的热传导系数a=0.105mm2/sec，热变形温度Ts=135℃;冷却时间=t2/(aπ2)㏑［４(Tm-Tw)/π(Ts-Tw)]=2*2/0.105*3.14*3.14㏑［４*(270-120)/3.14*(135-120)]=3.86ln12.739=3.86*2.545=9.82sec上式中，如果把t从2增加至4，则计算出的结果为39.32sec，即是原来的4倍左右。242)射胶时间的计算：射胶时间(Ti)=0.085m+0.5Ti:射胶时间(sec)，m:产品重量(g)3)保压时间的计算：保压时间(Ti)=0.6D2+0.3DTi:保压时间(sec)，D:产品最大厚度(mm)产品重量(g)射胶时间(sec)44.80.989.61.3156.81.8291.23.04484.3627.25.8828.87.5产品最大厚度(mm)保压时间(sec)0.80.61.00.91.51.82.03.03.06.34.010.86.023.4254)辅助时间的计算开合模时间(T0)=0.013X+3.6T0:开合模时间(sec)，X:机台锁模力(ton)锁模力(ton)开合模时间(sec)404.1704.51105.01605.72206.52857.33608.350010.180014.0269.如何对模具进行有效冷却？应根据产品结构、塑料种类、品质要求适当选择冷却方式，不能所有模具都用常温水：•模温机：加玻纤(GF)、流动性差、尺寸精度要求高、薄壁胶件、易弯曲变形、易应力开裂、外观要求高的产品；•常温水：结晶型塑料，如PE、PP、PA、POM、PBT、PSU(聚砜)、LCP、PTFE等，但在模温高时，结晶度高、制件刚性好、收缩率大；27•冷冻水：胶件较厚、未添加玻纤的非结晶型塑料，在外观及尺寸要求不高时。另外，乙二醇溶液(不同比例的水加乙二醇)通常用于温度在5℃以下时；水温机通常用于温度在5℃~90℃时；油温机通常用于温度超过90℃~150℃时；电热棒通常用于温度在150℃以上时，要特别防止短路、触电。常温水最容量受到环境温度的影响，如冬季、夏季温差可达40~60℃，对制品质量的影响十分明显。281)模温影响成型周期及成形品质，在实际操作当中是由使用材质的最低适当模温开始设定，然后根据品质状况来适当调高。2)模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度，在模具设计及成形工程的条件设定上，重要的是不仅维持适当的温度，还要能让其均匀的分布。3)不均匀的模温分布，会导致不均匀的收缩和内应力，因而使成型品易发生变形和翘曲。10.正确控制模具温度模温机294)提高模温的好处：•加成形品结晶度及较均匀的结构。•使成型收缩较充分，后收缩减小。•提高成型品的强度和耐热性。•减少内应力残留、分子配向及变形。•减少充填时的流动阻抗，降低压力损失。•使成形品外观较具光泽及良好。•减少远浇口部位的缩水机会。5)提高模温的坏处：•增加成型品发生毛边的机会。•增加近浇口部位的缩水机会。•减少结合线的明显程度。•增加冷却时间。30第二章、注塑成型材料1.材料概述:天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物(煤、石油、天然气等)经化学反应而得到的树脂产物。塑料是指以树脂)或在加工过程中用单体直接聚合)为主要成分，以添加剂为辅助成分，在加工过程中能塑化成型的一类高分子材料。塑料与树脂的主要区分为：树脂为纯聚合物，而塑料是以树脂为主的聚合物制品，当塑料由纯树脂制成时，两个概念通用。天然树脂31•塑料常用的添加剂如下：填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、染色剂、固化剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、功能添加剂等。添加剂对塑料制品的影响：可以改善制品的某些物理性能、加工成型性能，但由于添加剂较容易氧化、分解，使熔融塑料有热状态的时间限制、在流动中发生复合组分的分离和沉淀、在高剪切力下，着色剂会凝结或变色、熔融塑料的分解产物对模具有腐蚀作用、玻纤会磨损螺杆、喷嘴和浇口等零件。322.材料的热力学三态脆化区玻璃态高弹态粘流态热分解升高温度331)玻璃态高分子聚合物的玻璃态存在于Tx~Tf温度范围内。所谓玻璃态，就是在温度较低时大分子所具有的能量很小，大分子链之间的运动不能进行，分子内的链段运动也难以进行，聚合物表现出像玻璃一样的刚硬，故称玻璃态，在外力作用下，塑料能发生可恢复的弹性变形。玻璃化温度Tg是聚合物的一项很重要的参数。Tg愈高愈好，是衡量树脂耐热性的一个指标。