QMHK-J35.003-2010 包括注塑系统、锁模系统、顶出系统、电气控制系统、液压控制系统。 3.2.2 注塑机分类方式
3.2.2.1 按照注射装置和锁模装置的排列方式区分为 (1)立式注塑机 (2)卧式注塑机 (3)复合式注塑机
3.2.2.2 根据塑化方式区分为 (1)柱塞式注塑机 (2)螺杆注塑机 3.2.3 注塑机的规格
3.2.3.1 根据每次最大注射量区分(按聚苯乙烯重量计)
国产注塑机 30g 60g 125g 250g 350g 500g 1000g 2000g 3000g 4000g等。 进口注塑机 最大注射量用安士表示,每安士大约等于28.4g。 3.2.3.2 根据最大锁模力来区分
超小型的注塑机合模力小于160kN(16吨);
小型的注塑机合模力在160~2000kN之间(16~200吨); 中型的注塑机合模力在2500~4000kN之间(250~400吨); 大型的注塑机合模力在5000~12500kN之间(500~1250吨); 超大型的注塑机合模力大于16000kN(1600吨)。 3.3 注塑模具
注塑模具由动模和定模两部分组成,动模安装在注塑成型机的移动模板上,定模安装在注塑成型机的固定模板上。在注塑成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔,开模时动模与定模分离以便取出塑料制品。注塑模具的基本组成部分包括成型部件、浇注系统,导向部件、推出机构、调温系统、排气槽、侧抽芯机构、标准模架等。 3.4 注塑成型原理
塑料原料颗粒受到热力及剪切力的塑化作用,溶化成流动状态,在高温、高压、高速的条件下,通过一个狭小的喷嘴注射入温度较低切具有一定腔体形状的闭合模具内,经过模具的散热冷却,熔融体凝固硬化,当开启模具后得到与模腔形状完全一致的塑料制品。
3.5 注塑常用术语
2
QMHK-J35.003-2010 (1) 背压 注塑机螺杆旋转后退时注射油缸保持一定的压力,又可以看做是塑料塑化过程中承受的压
力,又称塑化压力。
(2) 射胶量 指注塑机螺杆在注塑时,向模腔内所注射的熔体量 ;
(3) 锁模力 是以巨大的机械推力使模具合紧,以抵挡注塑过程中融融塑料的高压注射机填充模具发
生的巨大张力;
(4) 保压 模腔填充满塑料后,在浇口完全冷却封闭的一段时间内,继续施加于模腔塑料上的注射压
力;
(5) 射胶速度 熔融塑料材料在注射油缸的推动下向前运动的速度; (6) 模温 安装于注塑机台上模具的温度,通常指模腔位置的温度;
(7) 塑料内应力 制品成型后,高分子聚合物材料本身高分子取向、材料急速冷却,或者制品几何形
状所形成不同方向收缩力不同而产生的内部力量;内应力的存在对塑料产品存在一定程度的危害,如在零件表面喷漆处理时出现应力开裂,塑料件变形等。 4 注塑成型工艺过程
4.1 注塑工艺流程
配料 干燥 塑化 锁模 注塑 保压 预塑 顶出取零件 开模 冷却 4.2 注塑成型前的准备 4.2.1 配料
根据零件的外观颜色及其它加工要求对塑料材料和各种辅料进行配制混合的过程称之为配料。 配料过程包括添加着色剂(色粉、色母)、增塑剂、热稳定剂、分散剂(白矿油、松节油、磷酸三甲苯酯、固体石蜡等)、脱模剂(考虑脱模剂对于喷涂塑料件的外观影响较大,要求外观需喷涂处理的零件在配料时须使用干性脱模剂)等塑料助剂,拌料机进行搅拌。
在配料前应对塑料颗粒原料、色粉色母及其它辅料进行检查,重量,颜色等均应符合正常生产需要。 色粉、色母及其它辅料的添加量应符合其使用说明中的规定添加量。
在配料过程中,对于非透明件,允许添加水口料,但水口料比例不得超过20%,除非有特殊要求外。 4.2.2 干燥
在塑料连续受热而不变形的温度下,排除塑料原料中的水汽和其它易气化物质,这个过程称为干燥。 塑料原料中残存的水分在高温下气化成为蒸汽,留存在制件内部或者表面,形成银丝、斑纹 气泡、麻点等缺陷。
水分及其它易挥发的低分子化合物的存在,在高热、高压的加工环境下起催化作用,使某些敏感性大的塑料如聚碳酸酯、尼龙、部分ABS发生交联或者裂化降解,影响外观质量和性能。
对于螺杆式注塑机,过量的水汽在生产过程中朝料斗方向排,抵消了料斗内塑料的自重,使落料困难,料筒内的水汽造成熔体起泡、降解、粘度下降后泄露增加,使得加料操作不稳定。
尼龙、聚碳酸脂(PC)、聚砜(PF)、有机玻璃(PMMA)、ABS、AS等塑料容易吸湿,此类材料能够迅速从空气中吸收水分,并快速渗入材料基体内部,因此成型前必须进行干燥。
塑料原料的干燥方式有热风料斗干燥、热风循环烘箱干燥、远红外干燥,通常使用热风料斗干燥方式进行。
在使用热风料斗干燥应注意以下问题:
a) 热风温度不宜太高,热风温度过高,从而使料斗下部塑料熔融结块,影响热风的均匀吹送; b) 用干混法着色的塑料,颜料一定要选择分散性高、粘附能力强的助染剂,在长时间得热分作用下不易与塑料分离;
3
QMHK-J35.003-2010 c) 转换原料或颜色时,必须进行仔细清扫,必要时清扫热空气分配器内部,防止杂色混入。 塑料干燥时间及温度见附录B。 4.2.3 机筒的清洗
在生产中需要改变品种、更换原料、调整颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注塑机机筒进行清洗或拆换。机筒的清洗通常有两种方法: 4.2.3.1 加热机筒清洗法
用后面使用的材料直接清洗前面的材料,直到清洗干净为止。 4.2.3.2 专用注塑机机筒清洗剂
优点:清洗的速度快。
清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。
清洗料一般用塑料原料(或塑料回收料)。对于热敏性塑料,如聚氯乙稀的存料,可用低密度聚乙烯、聚苯乙烯等进行过渡换料清洗,再用所加工的新料置换出过渡清洗料。
在清洗机筒的过程中,唧嘴射出的废料,应使用工具进行进行摊薄,分散,以便后期水口回用时破碎方便。
4.3 模具安装及调整 4.3.1 工具准备
检查工具是否准备齐备,包括吊钩(或链条)、水路接头、水管(油管)、铁丝、大力钳等。 4.3.2 模具安装 (1) 测量(目测)模具的厚度,调整模板之间的距离,在注塑机曲臂打直的情况下比模厚(2 mm ~3mm); (2) 将注塑机模板油污、脏物清净,并卸掉螺栓、压铁、检查所换模具所需顶杆数量、位置; (3) 吊装模具,用低压低速闭模与调模来调整模具,使浇道孔与射嘴孔在同一轴心,模具保持水平; (4) 锁紧模具,注意调节压铁螺钉支撑点应与模脚等高,螺栓应尽量靠近模脚; (5) 检查冷却水路的循环,接好冷却水,判断是否接油管及行程保护开关; (6) 调节模具松紧度,使闭模时曲臂勉强升直为准。 4.4 注塑成型过程
注塑成型过程包括塑化、注塑和模塑三个过程。 4.4.1 塑化
根据不同的塑料采用不同的背压和螺杆的转速,注塑机内塑料受机筒加热和螺杆旋转产生的搅拌、混合、剪切作用。使得塑料在进入模腔之前达到成型温度,且温度应均匀一致,在规定的时间内提供足够数量的熔融塑料。 4.4.2 注塑
塑料自机筒注塑进入模腔需要克服一系列的流动阻力,包括熔料与机筒、射嘴、浇注系统和模腔的外摩擦和熔体的内摩擦。与此同时要对熔体进行压实。注塑过程对制品的质量影响较大,所以注塑的压力、速度要求严格控制。 4.4.3 模塑
这一过程从塑料熔体进入模具开始,而后经过模腔注满,熔体在控制条件下冷却定型,直到制品从模腔中脱出为止的这过程称为模塑。此过程包括充模、压实(保压)、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。
4.4.3.1 充模阶段
充模阶段为从螺杆开始向前移动起直至塑料充满模腔为止,这段时间模腔的压力从零上升到最大。充模的速度要求快速,快速充模,塑料熔体通过射嘴、流道、浇口时产生较多摩擦热而使料温升高,塑料熔体的温度就能保持较高值,分子取向度减小,制品的熔接强度高,充模速度慢,出现填充困难,制件的内应力大,容易产生变形和裂烂现象。充模速度过快,容易产生困气及熔接强度变差。 4.4.3.2 压实(保压)阶段
4
QMHK-J35.003-2010 压实阶段为熔体充满模腔起到螺杆撤回时为止。这段时间内,塑料熔体会因受到冷却而发生收缩, 但塑料处于螺杆的稳压下,机筒内的熔料必然会向模腔内继续流入以补足因收缩而留出的空隙。
压实阶段对于提高制品的密度、降低收缩和克服制品的表面缺陷有影响。 压实(保压)时间短,容易造成零件收缩、零件内部疏松等缺陷;
压实(保压)时间太长,分子取向太大,零件内应力大,容易变形及裂烂。 4.4.3.3 倒流阶段
这阶段是从螺杆后退开始到浇口处熔料冻结时为止。这时模腔内压力比流道内高,因此就会发生熔体的倒流。如果熔体倒流,零件的收缩大。 4.4.3.4 冻结后的冷却阶段
这阶段是从浇口的塑料完全冻结时起到制品从模腔中顶出时为止。模腔内塑料在这阶段内主要是继续进行冷却,以便制品在脱模时具有足够的刚度而不致发生扭曲变形。 4.5 制件的后处理
注塑件经脱模或机械加工、修饰后,部分零件需要进行适当的后处理,借以改善和提高的性能。后处理主要包括定性工装定型、热处理(退火)、调湿处理。 4.5.1 定形工装定型
塑件零件在出模后,由于产品结构导致各部分冷却速度不同,造成零件变形,对于零件出模后变形,需要制作定形工装定形将零件的变形进行校正。 4.5.2 热处理(退火)
一般热处理的温度为制品的使用温度以上10—20℃,或热变形温度以下10—20℃。时间视制品的厚度而定。以达到消除制品的内应力。热处理后的制品应缓慢冷却到常温。 4.5.3 调湿处理
聚酰胺(尼龙)类塑料制件在高温下与空气接触时常会氧化变色,同时尺寸稳定需很长时间,需要调湿处理。同时可以改善制件的柔曲性和韧性。使得零件的冲击强度和拉伸强度具有提高。 5 注塑成型工艺参数
注塑成型工艺参数包括压力,速度,行程,时间,次数等参数,工艺参数的设置直接影响注塑产品的质量,在注塑成型操作过程中,每个工艺技术参数都与注塑产品的品质关系密切,工艺技术参数相互配合,互相弥补,良好配置,最佳组合是注塑成型产品的质量保证。
工艺技术参数的压力参数主要涉及锁模压力,射胶压力,熔胶压力和保压压力等主要参数;速度参数主要涉及锁模速度,射胶速度,熔胶速度和开模速度;工艺技术参数的时间参数主要涉及冷却时间,射胶时间,低压锁模时间和循环延迟时间参数;工艺技术参数的次数参数主要涉及顶针次数和成型次数参数;工艺技术参数的行程参数主要涉及锁模动作过程中行程变化的设置,开模动作过程中行程变化的设置,射胶动作过程中各级射胶行程变化的设置和熔胶动作过程中背压和倒索行程的设置。
以上这些参设置,除了要按照注塑机本身的注塑成型工艺技术条件要求外,还要结合实际情况,根据塑料原料的塑化情况,根据工艺技术和工作经验,对注塑成型产品进行参数设定,并进行注塑成型的操作,通过调试和试注塑运行,通过发现存在的不良缺陷问题,来对设置的参数进行调整校正,以使注塑机正常运行,注塑成型出符合质量要求的产品。
工艺技术参数的设置要适当,符合工艺技术要求,在对参数进行调校时,要严格操作,遵守工艺流程规则。
在调节参数试运行过程中,应当避免存在以下问题。 (1)压力参数设置很低而流量参数设置高; (2)保压压力设置高而流量参数设置低。 5.1 注射量
注射量=螺杆推进容积*ρ*C
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QMHK-J35.003-2010 ρ为注塑物料密度
c 对结晶型聚合物为0.85,对非结晶型聚合物为0.93注塑机不可用来加工小于注射量1/10或超过注射量70%的制品。
5.1.1 计量行程(预塑行程)
注射量的大小与计量行程的精度有关。太小,注射量不够;太大,使料桶前部每次注射后射出残量太大,使熔体温度不均或过热分解。
预塑后计量的熔体其纵向温度和径向温度都有温差,螺杆转数,预塑背压和料桶温度都将对熔体温度和温差有较大影响. 5.1.2 松退量(防涎量)
5.1.2.1 防涎量:螺杆计量到位后,又直线地倒退一距离,使计量室的比容变大,内压下降,防止流体从计量室中流出。
5.1.2.2 防流涎还有一目的是注射喷嘴不退后进 行预塑时,降低喷嘴流道系统压力,降低内应力,并在开模时容易抽出水口。
5.1.2.3 防涎量大会使计量室中挟杂有气泡,甚至造成成品外观不良。对粘度大的物料可不设防涎量。 5.2 螺杆转速
螺杆转速影响注塑物料在螺杆中运送和塑化的热厉程和剪却效应﹐因此它是影响塑化能力、塑化质量和成型周期的重要参数。螺杆转速越高,塑化能力越强。
塑料的熔融,大体是因螺杆旋转所产生的热量,因此螺杆转速太快,则有下列影响: (1) 塑料的热裂解;
(2) 使螺杆或螺缸磨损加速。
主要优点为增加塑化能力,降低塑化时间。
在螺杆直径较大或螺槽较深时,如果无法降低背压,可以增加螺杆 转速来提高塑化速度,减少塑化时间。
当计量后段螺杆转速应特别低,以降低惯性冲击,提高计量精度,多级控制有利于消除温差并提高塑化质量。
螺杆转速建议40至70rpm,但需视机台与螺杆设计而调整。 5.3 加料背压
预塑时的背压表示螺杆在预塑时计量室中压力。背压对熔体温度影响较大:背压提高使螺槽中物料密实,延长物料在螺杆中热厉程,塑化质量也得到改善,过高背压会使剪切热过高,可能会使物料降解,造成着色剂变色程度增大。背压在下列状况是需要的:均一的加热熔融,尤其是粒子经由剪切热而仍未熔融者。机械、外观均一性,对色母粒(色粉)和填充物(玻璃纤维)的均匀分散。去除材料所带入之空气朝向进料口排出。产生均一的熔融温度梯度轴,尤其是在有效的螺杆计量长度被缩短时。减少残留的缓冲熔胶在保压期间因为空气的陷入而造成每模间之波动。 5.4 机筒温度
机筒温度指设定注意事项。
5.4.1 是为使滞留于机筒及螺 杆内之冷硬树脂熔融,以利螺杆之转动。
5.4.2 熔胶温度=机筒温度+机械热能 所以机筒温度的设定应比该材料所能承受的温度要低。
5.4.3 机筒温度设定通常分为 4 段控制(大机台更多),最好能配合螺杆的进料段、压缩段及计量段,另外再加上喷嘴分别给予不同的温度设定控制,由于熔胶温度才是绝对的条件,而机筒温度是相对的。所以应根据料流的状况来设定机筒温度。 5.4.4 注意包胶(架桥)现象。 5.5 射出速度
射出速度之设定是控制熔胶充填模具之时间及流动模式,他是流动过程中之最重要条件。射出速度的调整正确与否对产品外观品质有绝对的支配。
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注塑成型工艺规范
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