1、成型基础技术讲义,编写:周灵,1,何为塑料 塑料的分类 添加剂 树脂的定向 收缩率与产品尺寸及模具的关系 模具浇口与收缩率的关系 锁模力的计算 成型工艺的三大要素 螺杆结构,纲要,2,何为塑料, 所谓塑料是指“具有塑性的高分子物质”是可以在一定条件下(一定 温度和一定压力下)成型的一种物质(树脂).,缺点:机械强度较弱.不耐高温及低温,易老化.制造时尺寸稳定性较差.不耐化学容剂及药品.,优点: 可塑性强.很复杂的形状也很容易做出来 . 产品重量轻并且比强度高.适合于大量生产,成本低. 不生锈,不腐蚀.电绝缘性能好.断热隔热性能好.着色性好,可制作透明产品.,塑料的特性,3,塑料的分类,是一种象
2、蜡一样的物质,遇热后融化,冷却后定型(且硬度不变),是一种反复融化转固化,固化转融化的树脂.它的分子结构呈线状.在成型过程中,线状的分子会因氧化,热逆化流动时的剪切应力所造成的机械性切断等,分子量随之降低,最后导致物理性能降低,因而,树脂的再生次数是依产品质量的要求而有限制的.,热塑性塑料:,热固性塑料:, 是一种象鸡蛋一样的物质,遇热后固化,一旦固化后再加热也不会再软化的树脂.是一种不可再生的材料.它的分子结构呈网状.,4,塑料的分类,任何状态下原子和分子都是呈无规则性的排列,因它不会产生结晶,因此非结晶性树脂不象结晶性树脂那样受模温的影响之大.由于是非结晶,因此光的折射率几乎是一样的.可以
3、制造非常透明的产品.非结晶性树脂的收缩率相对而言较低一些.常用的非结晶性树脂有:PS.PC.ABS.PVC.AS等.,非结晶性树脂,热塑性塑料又分为:结晶性树脂,非结晶性树脂,液晶聚合物.,5,是指原子或分子是呈有规则性的排列,内部是由结晶部和非结晶部所构成.结晶部占整体比例通常是3080%,结晶部所占整体比例越高,密度就越大,产品的尺寸(体积)就越小.由于结晶部与非结晶部的折射率不同,因此非结晶性树脂一般为半透明或非透明产品.如:POM.PA.PP.PE等.结晶只会在融点温度附近时产生,在产生结晶的同时密度将急剧上升,体积变小.根据此原理我们可以利用这 一特性来调整产品尺寸的大小.模温越接近
4、融点温度滞留时间越长,结晶化度就越高,密度就越大,产品的尺寸(体积)就越小,强度会更好.速冷将反之.,结晶性树脂:,塑料的分类,聚合物合金:,聚合物合晶是指将两种或两种以上的树脂混合而成,以相互填补所持有的缺点.如:ABS/PCPS/PC.PVC/PS等.ABS的韧性,PC的耐高温性,PVC的阻燃性,PS的成型性等特点.,液晶聚合物:,液晶聚合物是由刚直的高分子所构成,在融溶状态下,分子锁也保持不易弯曲的棒状,所以在融溶时,分子相互缠绕的情形较少.只要受到微小的剪切力的话,就会往同一方向定向.因此,因一方面是液状,一方面也显示结晶的性质,故被称为液晶聚合物.优点:粘度低,流动性好,固化快,收缩
5、率小,耐高温,耐药性佳,线膨胀率小等特点.(本公司暂未使用过),6,为了弥补某些树脂的弱点,往往会在树脂中添加各式各样的副资材,以改善其性能,这种副资材通常被称为添加剂.添加剂包括: 强化材料 ( 玻璃纤维.碳纤维),可塑剂,润滑剂,离型剂,阻燃剂,热安定剂,染料等. 大部分添加剂会产生明显的腐蚀,磨损金属(螺杆或模具等)气体等情形,这是导致计量不稳定或成型不良的主要原因之一.通常情况下我们会把模具以及炮筒螺杆进行表面热处理,以提高其耐用性能.如果这部分被腐蚀或磨损的话,将会深入到柔软的母材部分,这时候金属的使用寿命将急剧下降.因此,在模具选材,模具制造以及螺杆炮筒的选择及使用等方面都有较严格
6、的要求.,添加剂,7,表层:低速流动,树脂的定向,定向层: 流动速度较低,是处于表层与非定向层(流动层)之间,因此,产生剪切而被拉申,且在同一方向的状态下冷却固化,固化速度较快,分子定向明确.,定向层:因速度差被剪切,非定向层:高速流动,模具型腔表面,表层: 在流动中冷却,流动速度非常慢,固化快,结晶化会根据模温的变化而变化,收缩率小.,非定向层:流动速度快,冷却固化慢,分子或原子排列无明确定向,结晶化高,收缩率较大.,流动定向会因模具设计,制品的结构,浇口的位置及点数的不同而影响到成形品的收缩率,机械性能,还有制品的弯曲变形,纵向与横向的收缩率不一致等现象.,树脂往同一方向配置的状态被称为分
7、子定向.,8,a b c d,与流动方向垂直的方向:成型收缩率小.机械强度较高. 与流动方向平行的方向:成型收缩率大.机械强度较弱.,树脂的定向,a:制品易扭曲,平面度不良.建议少用. b:制品易弯曲不良.无熔接痕,强度较大.较为常用. C:制品弯曲及平面度较好,但两头的寸法大小不一,浇口的另一端会有缩水现象.收缩率较大. d:尺寸较大,当射出压力较大时,会出现波浪形弯曲,因中间有溶接线,因此溶接 线处有外观不良及易断现象.,浇口位置与树脂的定向,9,收缩率的计算方法,A=(D-M)/D (常温下) D=M/(1-A) A 成型收缩率 D 模具尺寸 M 产品尺寸 例:M=1000 A=2.5%
8、 D=?D=1000/(1-0.025)D=1000/0.975D=1025.64,模具浇口的横截面积大,浇口固化时间长,压力的作用时间随之增长,制品的密度就会便大.收缩率变小,制品的尺寸变大.但如果保压时间过短时,型腔的压力会有回流的可能,相反收缩会更大.因此,必需设定足够的保压时间和压力来确保制品的尺寸或表面缩水.如果浇口直径过细,型腔内树脂流动的速度因被剪切而变快,会出现烧焦或排气不良等现象.,收缩率与产品尺寸及模具的关系,模具浇口与收缩率的关系,压力相同,压力相同,10,锁模力的计算公式,锁模力的计算方法,锁模力大小的影响,锁模力的大小对制品的影响:当锁模力不够时,制品会出现批锋,厚度
9、尺寸及重量变大,由于为了控制批锋及重量,往往把射出压力或保压设定较小,因此会出现制品较大缩水,尺寸偏小还有批锋等现象.当锁模力过大时,制品会出现排气不良烧焦缺料等现象.如果模坯过小锁模压力又过大的话,成型机及模具都会造成不同程度的损伤(变形).,F:锁模力 Ac:制品的总投影面积 AR:流道的总投影面积 Pm:模腔内平均压力 计算公式 : F=(ACPm)+(AR2Pm)/1000,为了方便计算,通常把流道部的平均压力按两倍来计算.,以上为各常用材料在模腔内的平均压力.供参考.,11,成型工艺的三大要素,射出压力及速度,材料在炮筒内溶融后是通过一定的作用力进入模腔内,这种作用力通常被称为射出压
10、力.一般来说射出压力又分为高压和保压.压力的大小取决于产品的形状.结构.壁厚.材料的流动性以及模具的设计等因素. 高压是指:从计量到保压切换位置的这段压力,主要是为满足于速度 的正常需求而设定. 保压是指:从保压切换位置以后的这段压力,保压可根据工艺的要求视情况而设定多段控制,可适当地控制制品的变形.尺寸.缩水及批锋等现象.,通过螺杆旋转,对材料进行塑化及混均,并将材料输送到螺杆前端,在此过程中螺杆会在反作用力的作用下快速后退,为了抑制螺杆的快速后退,因此需要设定一定的压力来阻止或控制螺杆后退的速度,这种压力通常被称为背压.背压在成型工艺中有着非常重要的作用,可以提高材料的均匀混合性,排除材料
11、中的气体,可使计量更稳定.但如果背压过高的话,会影响塑化的能力,料温升高,制品烧黄及色差不良等现象.,射出压力:,螺杆背压:,12,成型工艺的三大要素,射出速度,是指螺杆前进使溶融材料充填到模腔内的速度.速度快慢的设定主要依据于产品质量的要求.如果速度过快的话,制品将会出现排气不良.烧焦.缺料.银丝,冲花.气纹.批锋等现象.如果速度过慢的话则会出现流纹.溶接纹.缩水.缺料.发亮等现象.,5 4 3 2 1, 速度1:流道部.速度设定适中,太快或过慢都不宜. 速度2:浇口部.速度设定较慢.太快时制品浇口处易出现气纹.喷射纹.浇口处批锋等现象. 速度3:制品主体部分.速度设定较快,大致充满制品的8
12、095%. 速度4:制品的最后部分,速度设定较慢.如果过快的话,会出现排气不良.烧焦.缺料.批锋等现象. 速度5:保压速度.一般设定很慢,螺杆到最后基本上是处于停止状态.,常用射出速度图,13,成型工艺的三大要素,成型温度:又分为炮筒温度.干燥温度及模具温度.,是指材料在炮筒内从固体转变为溶融体所需的温度.(因炮筒内的材料温度在成型过程中是不能检测的,通常我们所看到的或控制的其实是炮筒体的温度)炮筒温度的设定是根据材料供应商提供的资料作参考,依据制品质量的要求以及成型工艺的要求来调整.,炮筒温度:,干燥温度:,所有材料都有不同程度的吸湿性(亲水性),针对吸湿性较高的树脂必须在一定条件下(温度及
13、时间)进行干燥或除湿,当干燥不充分时制品会出现料花.银丝.气泡.色差等不良现象,制品的机械强度也随之而降低.如:ABS,PC,PET,PBT,PMMA等.吸湿性较低的树脂可不用干燥,对制品的影响也不会很大.如:PP.PE.POM.PS等.,14,成型工艺的三大要素,是指模具型腔型芯在成型过程中的实际温度.模温与品质和周期关系非常密切,在成型工艺中起到非常重要的作用.,模具温度:,射出时间又分为高压射出时间和保压射出时间. 1). 高压射出时间是指螺杆从计量位置前进到保压切换位置所需的实际时间.射出时间将随着速度或压力的变化而变化.非设定参数.直接设定高压射出时间转换为保压的情况很少用. 2).
14、 保压时间是指高压时间完了以后的压力作用时间.保压可根据品质及工艺的要求设定为多段控制,保压压力与保压时间的合理设定是非常重要的,对制品的尺寸,弯曲,批锋.缩水等外观的影响很大.,时间:又为射出时间,计量时间及冷却时间.,射出时间:,15,成型工艺的三大要素,是指螺杆从射出终止位置回转到计量位置的实际时间.计量时间也是根据螺杆背压及转速的变化而变化.(非设定参数)通常我们把计量时间控制在80%左右.,计量时间:,又分为计量位置.速度转换位置.保压切换位置.残余量. 1). 计量位置是根据制品的重量来决定的,通常情况下计量的设定是遵循从小到大的原则.计量的大小与螺杆的背压及料温有很大的关系.料温
15、高,背压小,计量的设定要较大一些.2). 速度转换位置是根据品质和工艺的要求来确定每段速度的具体转换位置,对于排气不良.焼焦.缺料.批锋.流纹.气纹等不良的改善起到非常关键的作用. 3). 保压切换位置是指从射出高压转换到保压的位置.对制品的周期.尺寸.弯曲.平面度.缩水.收缩率等方面的影响非常大. 4). 残余量是指射出完了后螺杆前端所剩余的料量称为残余量.可根据不同的制品及材料来决定残余量(非设定参数).残余量会根据计量.保压.背压等参数的变化而变化.热敏感树指的残余量通常设定要小一些,一般在13mm之间.,冷却时间:,是指射出时间(含保压时间)完了以后,制品在型腔内固化所需的时间称为冷却
16、时间.冷却时间的长短会影响制品的周期.尺寸.弯曲.平面度.缩水.收缩率等方面.冷却时间长,尺寸大.弯曲.平面度.缩水好.收缩率小.冷却时间短,将反之.,螺杆位置:,16,成型工艺的三大要素, 浇口封合是指在成形过程中,浇口部的树脂冷却固化的状态.浇口封合时间是指 在压力(保压)不变的情况下,保压时间延长,当达到某时间后,制品的重量不再增 加,这一时间通常被称为浇口封合时间. 在浇口封合完成以前,如果保压压力过小或保压时间过短的话,型腔内的压力将 从未固化的浇口中回流,将会影响制品的重量及尺寸等品质的不稳定.,浇口封合(固化)的时间,保压时间,制品重量,浇口封合时间,17,螺杆头,止逆环,封胶介子,螺杆本体,胶料,螺杆射出时,螺杆回料时,射出时回流,炮筒内壁磨损或止逆环磨损,回流的胶料,封胶位置,螺杆的结构,
