注塑成型工藝參數(shù).doc

注塑成型工藝參數(shù)第一節(jié)注塑工藝參數(shù)在制品和模具確定之后，注塑工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整對制品質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響。注塑工藝具體是指溫度、壓力、速度、時間等有關(guān)參數(shù)，實際成型中應(yīng)綜合考慮，在能保證制品質(zhì)量（如外觀、尺寸精度、機械強度等）和成型作業(yè)效率（如成型周期）的基礎(chǔ)上來決定。盡管不同的注塑機調(diào)節(jié)方式各有所異，但是對工藝參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整項目基本是相同的。注塑工藝參數(shù)與注塑機的設(shè)計參數(shù)是有關(guān)聯(lián)的，但是在這里主要是從注塑工藝角度理解這些參數(shù)。一、注塑參數(shù)1.注射量：注射量是指注塑機螺桿（或柱塞）在注射時，向模具內(nèi)所注射的物料熔體量（ g ）。因此，注射量是由聚合物的物理性能及螺桿中料筒中的推進容積來確定的。由此可見，選擇注射量時，一方面必須充分地滿足制品及其澆注系統(tǒng)的總用料量，另一方面必須小于注塑機的理論注射容積。如果選取用注射量過小則會因注射量不足而使制品產(chǎn)生各種缺陷，但過大又造成能源的浪費。所以注塑料機不可用來加工小于注射量 10% 或超過注射量 70% 的制品，據(jù)統(tǒng)計世界上制品生產(chǎn)廠家大約有 1/3 的能源浪費在不合理地機型選擇上。2.計量行程（預(yù)塑行程）：每次注射程序終止后，螺桿是處在料筒的最前位置，當預(yù)塑程序到達時，螺桿開始旋轉(zhuǎn)，物料被輸送到螺桿頭部，螺桿在物料的反壓力作用下后退，直至碰到限位開關(guān)為止。這個過程稱計量過程或預(yù)塑過程，螺桿后退的距離稱計量容積，也正是注射容積，其計量行程也正是注射行程。因此制品所需的注射量是用計量行程工來調(diào)整的。由此可知，注射量的大小與計量行程的精度有關(guān)，如果計量行程調(diào)節(jié)太小會造成注射量不足，如果計量行程調(diào)整太大，使料筒前部每次注射后的余料太多，使熔體溫度不均或過熱分解,計量行程的重復(fù)精度的高低會影響注射量的波動.料溫沿計量行程的分布是不均勻的,增加計量行程會加劇料溫的不均勻性.螺桿轉(zhuǎn)速、預(yù)塑背壓和料筒的溫度都將對熔體溫度和溫差有顯著地影響.在注射前處于螺桿頭部計量室外中的熔體溫度最高，雖然也有溫差，但在這時較小，在注射后，螺桿槽中熔體的溫度最低,停留一段時間之后熔體溫度上升.這種溫差可以采用調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速軸向背壓或使用新型螺桿等辦法使其得到改善。3.余料量：螺桿注射完了之后，并不希望把螺桿頭部的熔料全部注射出去，還希望留存一些，形成一個余料量。這樣，一方面可防止螺桿頭部和噴射接觸發(fā)生機械破損事故，另一方面，可通過此余料墊來控制注射量的重復(fù)精度達到穩(wěn)定注塑制品質(zhì)量的目的。如果余料墊過小，達不到緩沖目的，如果過大會使余料累積過多。近代注射塑機是通過螺桿注射終止時的極限位置來控制沖量的：如果位移傳感器所檢測的實際值超出緩沖墊的設(shè)定范圍（一般 2-10mm ）。4.防延量：防延量是指螺桿計量（預(yù)塑）到位后，又直線地倒退一段距離，使計量室中熔體的比體積增加，內(nèi)壓下降，防止熔體從計量室外向外流出（通過噴嘴或間隙）。這個后退動作稱防流延動作，防流延量可視聚合物沾度、相對密度和制品的情況進行設(shè)定，過大的防延量會使計量室中的熔料夾雜汽泡，嚴重影響制品質(zhì)量。5.螺桿轉(zhuǎn)速：螺桿轉(zhuǎn)速影響注塑物料在螺桿中輸送；影響塑化能力、塑化質(zhì)量和成型周期等因素的重要參數(shù)。隨著轉(zhuǎn)速提高塑化能力會增加。提高螺桿轉(zhuǎn)速，流量加大，熔融溫度的均勻性卻有所改善。熔體溫度和螺桿轉(zhuǎn)速之間隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高，熔體溫度也有所提高。螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)注塑條件用注塑機的額定螺桿轉(zhuǎn)速，以額定量的 50%-60% 來標定所要加工物料的塑化能力和螺桿轉(zhuǎn)速。調(diào)整時，要由較低向較高轉(zhuǎn)速逐漸調(diào)試。6.預(yù)塑背壓：在進入下一次注射前，螺桿通過旋轉(zhuǎn)把熔融物料輸送到料筒的前部加以儲備，此時，螺桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊將因輸送到料筒前部的物料產(chǎn)生的反壓力而后退。為了調(diào)整和控制螺桿后退的方式，可在螺桿上加一定的和熔融物料相反的壓力，這就是螺桿背壓。螺桿背壓可以提高材料的熔融效果和混煉效果，同時也可以保證使熔融物料在螺桿前部的完全充滿，以提高注射計量的準確性。但螺桿背壓過高，將引起物料處理能力下降，還將使物料因摩擦熱增加而引起溫度的上升。反之，螺桿背壓過低，會引起注射量的計量不準。背壓對熔體溫度影響是非常明顯的。背壓提高有助于螺槽中物料的密實，驅(qū)趕走物料中的氣體。背壓的增加使系統(tǒng)阻力加大，螺桿退回速度減慢，延長了物料的在螺桿中的熱歷程，塑化質(zhì)量也得到改善。但是過大的背壓會增加計量段螺槽熔體的反流和漏流，降低了熔體輸送能力，減少了塑化量，而且增加功率消耗，過高背壓會使剪切熱，過高或切變應(yīng)力過大，使高分子物料發(fā)生降解而嚴重量影響到制品質(zhì)量。因此背壓是注塑機控制質(zhì)量的重要參數(shù)之一。所以螺桿預(yù)塑開始時要降低背壓，當計量結(jié)束時（ 2-3mm ），螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)物別要放慢，以減小慣性沖擊，提高計量精度。7注射壓力與保壓壓力:注射壓力是指注射時，在螺桿頭部（計量室）建立的熔體壓強。第1階段是把熔融物料高速的注射入模中的階段，此時的壓力稱為1次注射壓力，這就是通常所稱的注射壓力。第2階段是材料充滿模具后所加的壓力，稱為2次注射壓力或保壓壓力。因此，選擇注射制品的注射壓力時，首先要考慮注塑機所允許的注射壓力，只有在注塑機額定的注射壓力范圍內(nèi)，才能調(diào)整出具體制品所需求的注射壓力。如果注射壓力調(diào)過低會導(dǎo)致模腔壓力不足，熔體不能充滿模腔，反之，如調(diào)整過大，不僅會造成制品溢邊、脹模等不良現(xiàn)象，因此，在試制制品時應(yīng)從低壓開始并逐漸地提高，以確定合適的1次壓力。2次注射壓力（保壓壓力）是在物料充滿模腔后至冷卻固化后作用于物料上的壓力，在保壓力作用的整個時間，稱為保壓時間。2次注射壓力所起的作用是，在防止毛邊的發(fā)生和過度充填的基礎(chǔ)上，把伴隨著冷卻固化中因收縮引起體積減小的部分，從噴嘴用熔融物料進行不斷的補充，以防止制品因收縮而產(chǎn)生縮痕。從2次注射壓力所起的作用上，其壓力設(shè)定往往比1次注射壓力低，但2次注射壓力必須保持到模腔中的物料完全固化，即各流道中的物料也發(fā)生固化時為止。在保壓初期階段，制品重量隨保壓時間而上升，但達到一定時間之后則重量不再增加，模腔壓力近于等速下降。當保壓力撤除之后，模內(nèi)壓力迅速地下降，制品重量與保壓時間關(guān)系，保壓壓力與模腔壓力關(guān)系。保壓壓力和保壓時間對凝固點及制品收縮率有明顯影響：提高保壓壓力，延長保壓時間會使凝固推遲，有助于減小制品收縮率。保壓壓力對制品體積（或密度）有很大的影響，但這種影響首先與溶體的溫度有直接關(guān)系，熔體溫度與保壓壓力及其切換時間對制品的比體積和密度起著嚴格的控制作用。在調(diào)試壓力時最要注意的是注射壓力到保壓壓力和切換點和保壓時間的長短，因為它將影響成型制品的質(zhì)量。由注射壓力轉(zhuǎn)換到保壓壓力值時。動作切換的太慢，充模時發(fā)生了過分充模現(xiàn)象。在此種情況下會出現(xiàn)模腔溢邊，導(dǎo)致供料不足，使模內(nèi)壓力太低，制品不密實，發(fā)生凹陷，力學性能降低不良現(xiàn)象。注射充模時間設(shè)定的太短，發(fā)生充填不足，模內(nèi)缺料現(xiàn)象。保壓時間設(shè)定不夠，由于保壓壓力的過早切換，模內(nèi)溶體在澆口凍封之前發(fā)生倒流，導(dǎo)致制品由于補縮不足出現(xiàn)孔穴，凹陷以及內(nèi)部質(zhì)量下降等缺陷。保壓壓力設(shè)定的太低，盡管有足夠的時間，但由于壓力不足以克服保壓階段流道中的強大阻力來建立保壓流動進行有效地補縮，也會使模內(nèi)壓力不足，給制品帶來各種缺陷。8注射速度：注射速度指螺桿前進時，將熔融的物料充填到模腔的速度，一般用單位時間的注射質(zhì)量（g/s）或螺桿前時的速度（m/s）表示。它和注射壓力都是注射條件中的重要參數(shù)之一，注塑速度要吧作為溫度和壓力以外的第3種手段，能對物料的粘度進行控制和調(diào)節(jié)。注射速度可進行多級控制，通?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同而設(shè)定，在注射使用低速，模腔充填時使用高速，充填接近終了時再使用低速注射的方法，通過注射速度的控制和調(diào)整可以防止改善制品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象。 9模具型腔壓力：對塑料施加的壓力是由注塑機的螺桿產(chǎn)生的，塑料在模具型腔內(nèi)所受的壓力稱為塑模內(nèi)壓力，它比螺桿壓力要小得多，并且是隨時間的變化而變化的，塑模內(nèi)壓力的變化可以分為六個階段：（1）當螺桿行程向前頂料時，模具型腔內(nèi)的壓力最小。（2）螺桿施加在塑料上原逐步增大以克服塑料的流動阻力，塑料逐漸地填滿模具型腔。（3）塑模被充滿后，塑模內(nèi)壓力開始升高并很快達到最大值。（4）塑料在模具中開始冷卻，體積逐步縮小，此時塑料仍然處于螺桿的壓力下，注塑機將一些塑料壓入模具型腔之中以被充塑容積。（5）當螺桿向后退時，模具進料口被打開，未完全硬化的流道中的塑料開始從中塑料冷卻并固化，流道被閉塞。（6）模具流道被閉塞后，塑料在模具型腔中繼續(xù)冷卻，直至最后完全固化，壓力繼續(xù)下降，到模具開啟時，塑料只受到其中的余壓。注塑中大部分功率是消耗在注射充模、保壓補縮和塑化階段。其中尤以注射功率消耗為最大。二、合模參數(shù)1、合模力：在注射充模階段和保壓補縮階段，模腔壓力要產(chǎn)生使模具分開的脹模力。為了克服這種脹模作用，合模系統(tǒng)必須施予模具以閉緊力，稱為合模力。合模力的調(diào)整將直接影響制品的表觀質(zhì)量和尺寸精度；合模力不足會導(dǎo)致模具離縫，發(fā)生溢料，但太大會使模具變形，制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和不必要的能量消耗。盡管合模系統(tǒng)產(chǎn)生合模力是一定的，但是由于注射座噴嘴和模具接觸的作用以及注射時熔體壓力產(chǎn)生的脹模作用，合模力在注塑周期中也是變化的，注塑具體制品需要的合模力簡稱工藝合模力，應(yīng)根據(jù)模腔壓力和制品投影面積來確定，工藝合模力直接與模腔平均壓力有關(guān)，而模腔壓力可根據(jù)注塑制品選擇。為保證可靠的鎖模，工藝鎖模力必須小于注塑機的額定合模力。2.頂出力 ： 當制品從模具上落下時，需一定的外力來克服制品和模具的附著力。所以制品的頂出力、頂出速度和頂出行程要根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)，形與尺寸，制品材料的性質(zhì)以及工藝條件進行調(diào)整。過小的頂出力制品無法脫下，過大頂出力和頂出速度會使制品發(fā)生翹變形，甚至斷裂破壞。注塑制品脫模過程是很重要的階段，將對尺寸精度和表面質(zhì)量產(chǎn)生影響，其中粘附磨擦系數(shù)和滑動摩擦系數(shù)是影響脫模力的直接因素，與模腔表面溫度和粗糙度有關(guān)。三、溫控參數(shù)從聚合物性能可知，它的熱物理性能和熱機特性是最重要的性質(zhì)之一，與成型加工有密切關(guān)系，因此在注塑加工各階段中對溫度選擇和控制變得十分重要。1烘料溫度：料的干燥對某些聚合物材料是必備的工序，因為如果聚合物含濕量超過允許限度，制品就出現(xiàn)剝層，銀紋等不良現(xiàn)象。2料筒與噴嘴溫度： (1)料筒溫度是指料筒表面的加熱溫度。根據(jù)聚合物在料筒內(nèi)的塑化機理，分三段加熱：第一段固體輸送段是靠近料口處，溫度要低一些，有冷卻水冷卻防止物料架橋保證較高的固體輸送效率；第二段壓縮是物料處于壓縮狀態(tài)并逐漸地熔融，溫度設(shè)定比第一段要高出 20-25 ，第三段計量段是物料全熔融，預(yù)塑開始時，這一段相于螺桿計段，在預(yù)塑終止后形成計量室儲存塑化好的物料。一般，第三段溫度比第二段要高出 20-25 以便保證物料在熔融狀態(tài)。料筒的表面溫度和料筒內(nèi)壁溫度存在溫度梯度，而料筒內(nèi)壁溫度才接近于熔體的溫度。有時，第三段熔體的實際溫度還要高于料筒的溫度，這是由于在預(yù)塑時，熔體又吸收一部分切變熱使內(nèi)能增加，溫度升高。因此，料筒溫度和熔體溫度有密切關(guān)系。料筒溫度升高會提高熔體溫度，成為控制熔體溫度和制品質(zhì)量的主要工藝手段。熔體溫度對這些因素塑化量、充模壓力，料流長、沖擊強度，收縮率、密度、壓力損失、熱變形溫度、接合縫強度，撓曲和拉伸強度，制品定向等有影響。螺桿轉(zhuǎn)速及背壓對熔體溫度也有重要影響，說明螺桿旋轉(zhuǎn)時一部分機械能已轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锏膬?nèi)能，使熔體溫升增加。計量室中熔體的溫度計與料筒溫度、螺桿行程、預(yù)塑轉(zhuǎn)速成和背壓有關(guān)：當螺桿轉(zhuǎn)速和背壓一定的條件下，溶體溫度和料筒溫度大致成比例地變化，所以穩(wěn)定料筒溫度和調(diào)節(jié)計量行程對控制計量室中的溶體溫度有重要的作用。（2）、噴嘴溫度對保證注塑工藝同樣是重要的，因為噴嘴有加速溶體和提高溫度的作用。噴嘴本身熱慣性很小但卻與大的模具和前模板接觸，熱交換會很快地帶走熱量。為了防止熔體在噴嘴處凝固，就需要提高噴嘴加熱圈的溫度，一般比料筒的第三段溫度高出 20-30 ，其具體設(shè)定溫度視聚合物性質(zhì)、噴嘴及模具流道不同而異，常由工藝試驗確定。能夠一次注塑符合制品質(zhì)量的標準溫度，可以認為是工藝合適溫度。在工藝調(diào)整時，一般應(yīng)逐漸從低溫向高溫調(diào)節(jié)，一直調(diào)到合適溫度為止。但在高溫區(qū)不應(yīng)停留時間過長，防止物料分解。在預(yù)試驗對空注射時，溫度不要太高，防止噴濺燒傷。如果料筒溫度設(shè)定較低時，則可能應(yīng)地把模具溫度提高些，注射壓力放低些，當注射行程較短時，料筒溫度與制品也要相應(yīng)地降低些。塑 料 名 稱比重熔 點收 縮 率 （%）模 溫料筒溫度射嘴中段尾段PS1.05130-1650.410-75180-260200-260160-250HIPS1.04-1.06130-1650.45-75180-270190-260160-250ABS1.06-1.1130-1600.650-80180-250180-240170-240LDPE0.91-0.93108-1261.5-535-60210-310220-300170-220HDPE0.94-0.97126-1372.0-535-60210-310220-300170-220PP0.95160-1761-2.550-80200-300180-260160-240PVC1.35160-2120.1-0.510-60160-220160-195150-195PMMA1.18160-2100.550-90160-230160-240140-220PA61.13210-2150.8-1.550-80200-230210-230200-210PA661.14250-2652.2550-80230-280240-280220-280CA1.369-1050.540-75180-200170-190150-180PC1.2215-2650.880-99250-320260-340280-350POM1.41-1.42165-1752.050-90180-210175-220160-2103模具溫度模具溫度是指與制品接觸的模腔表面溫度。因為它直接影響到制品在模腔中的冷卻成型周期，提高制品質(zhì)量，減少廢品率。模溫提高會減小制品的定向作用和流線的方向性，會增加密度與制品表面粗糙性，以及垂直于流線方向的收縮率，會降低流線方向的沖擊強度延長時間和提高充模壓力。在注塑周期中，模腔的表面溫度要發(fā)生周期性的變化模具溫度設(shè)定應(yīng)考慮聚合物性質(zhì)，制品大小、形狀、模具結(jié)構(gòu)和澆道系統(tǒng)及環(huán)境溫度等試驗而設(shè)定。近代注塑機為滿足模溫控制要求，配有模具恒溫器，利用熱交換原理對模具輸入溫水或油，保持模具恒溫，通過精密電子儀表對溫度與冷卻介質(zhì)流量實現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)?？紤]熔體溫度也可用較簡單的熱電偶來測定，或在模具上安裝雙金屬片式溫度計?？紤]熔體溫度提高，如果模溫過低會導(dǎo)致過冷充太大影響制品質(zhì)量，故在注塑開始時，先向模具內(nèi)通溫水進行預(yù)熱。4油溫：油溫本來是注塑機液壓系統(tǒng)中的問題，由于注塑機液壓系統(tǒng)日益完善，液壓力系統(tǒng)在高壓、大流量方面有顯著地進展，再加上注塑機載荷急聚變化的特點，油溫問題變得十分突出，在注塑工藝參數(shù)起著重要影響。所以調(diào)整注射工藝時，注意油溫的變化，對冷卻器的冷卻水量進行調(diào)節(jié)。對容積式液壓傳動的注塑機來說，應(yīng)當油溫控制在 55 以下。四、注塑成型周期1循環(huán)周期：注塑成型是一項綜合性的工藝，它與各段程序