1、标准测试试样的注射成型实验实验目的1. 熟悉注射成型标准测试试样的模具结构、成型条件和对制件的外观的要求；2. 掌握注射条件对标准试样的收缩、气泡等缺陷的影响。3. 了解螺杆式注射机的结构、性能参数、操作规程以及程控注射机在注射成型时工艺参数的设定、调整方法和关注意事项；4. 掌握注射机的操作技能；锻炼一种实际工作的技能实验原理采用螺杆式注射机进行实验。在塑料注射成型中，注射机需要按照一定的程序完成塑料的均匀塑化、熔体注射、成型模具的启闭、注射成型中的压力保持和成型制件的脱模等一系列操作过程。注射机的这些操作有两种控制方式：人工控制的手动方式和计算机控制的程序控制方式，后者更为普遍。（1）螺杆
2、式注射机的主要结构及作用1）注射装置注射装置一般由塑化部件（机筒、螺杆、喷嘴等） 、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射油缸和移动油缸等组成。注射装置的主要作用是使塑料原料均匀塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定量的熔体注射到成型模具的型腔中。2）合模装置（锁模装置）合模装置主要由模板、拉杆、合模机构、制件顶出装置和安全门组成。合模装置的主要作用是实现注射成型模具的启闭并保证其可靠的闭合。3）液压传动和电气控制系统液压系统和电气自动控制系统的主要作用是满足注射机注射成型工艺参数（压力、注射速度、温度、时间）和动作程序所需的条件。（2）注射机的动作过程1）闭模及锁紧注射成型过程是周期性的操作
3、过程。注射机的成型周期一般是从模具闭合开始的。模具先在液压及电气自动控制系统处于高压状态下进行快速闭合，当动模与定模快要接触时，液压及电气自动控制系统自动转换成低压（即试合模压力） 、低速状态，在确认模内无异物存在时，再转换成高压并将模具锁紧。2）注射装置前移及注射确认模具锁紧之后，注射装置前移，使喷嘴和模具贴合，然后液压系统驱动螺杆前移，在所设定的压力、注射速度条件下，将机筒内螺杆头部已均匀塑化和定量的熔体注入模具型腔中。此时螺杆头部作用于熔体上的压力称为注射压力（Pa） ，又称一次压力。螺杆移动的速度称为注射速度（cm/s） 。3）压力保持（保压）注射操作完成以后，在螺杆头部还保存有少量熔
4、体。液压系统通过螺杆对这部分熔体继续施加压力，以填补因型腔内熔体冷却收缩产生的空间，保证制件密度。保压一直持续到浇口封闭。此时，螺杆作用于熔体上面的压力称为保压压力（Pa） ，又称二次压力，保压压力一般等于或者低于注射压力。保压过程中，仅有少量熔体补充注入模具型腔。保压过程以持续到浇口刚好封闭为宜。过早卸压，浇口未封闭，模腔中熔体会发生倒流，制件密度不足；保压过程过长或保压压力过大，会使浇口附近产生较大的内应力，也会增大制件的内应力，造成脱模困难。4）制件冷却塑料熔体经喷嘴注射入模具型腔后即开始冷却。当保压进行到浇口封闭以后，保压压力即卸去，此时物料进一步冷却定型。冷却速度影响到聚合物的聚集态
5、转变过程，最终会影响到制件成型质量和成型效率。制件在模具型腔中的冷却时间应以制件在开模顶出时具有足够的刚度，不致引起制件变形为限。过长的冷却时间不仅会延长生产周期的，降低生产效率；而且会使制件产生过大的型芯包附力，造成脱模阻力增大。5）原料预塑化为了缩短成型周期，提高生产效率，当浇口冷却，保压过程结束时，注射机螺杆在液压马达的驱动下开始转动，将来自料斗的粒状塑料向前输送。在机筒外加热和螺杆剪切热的共同作用下，使粒状塑料逐步均匀融化，最终成为熔融粘流态的流体。在螺杆的输送作用下存积于螺杆头部的机筒中，从而实现塑料原料的塑化。螺杆的转动一方面使塑料塑化并向其头部输送，另一方面也使存积在头部的塑料熔
6、体产生压力，这个压力称为塑化压力（Pa） 。由于这个压力的作用，使得螺杆向后退移，螺杆后移的距离反映出螺杆头部机筒中所存积的塑料熔体体积，注射机螺杆的这个后退距离，即每次预塑化的熔体体积，也就是注射熔体计量值是根据成型制件所需要的注射量进行调节设定。当螺杆转动而后退到设定的计量值时，在液压和电气控制系统的控制下就停止转动，完成塑料的预塑化和计量，即完成预塑化程序。注射螺杆的尾部是与注射油缸连接在一起的，在螺杆后退的过程中，螺杆要受到各种摩擦阻力及注射油缸内液压油回流阻力的作用，注射油缸内液压油回流阻力产生的压力称为螺杆背压（Pa） 。注射螺杆能否后退及后退的速度取决于螺杆后退时受到的各种摩擦阻
7、力和螺杆背压。塑料原料在预塑过程中的各种工艺参数（各部分的压力、温度等）是根据不同制件的塑料材料进行设定的。6）注射装置后退、开模及制件顶出预塑程序完成后，注射装置后退，为了避免喷嘴长时间与模具接触散热而形成凝料，使喷嘴离开模具。当模腔内的成型制件冷却到具备一定刚度后，合模装置带动动模板开模，开模的过程中完成侧向抽芯的动作，最后顶出机构顶脱制件，准备开始下一个成型周期。实验原料各种热塑性塑料。本次实验采用北京燕山石油化工公司生产的牌号为 666D 聚苯乙烯和丙烯酸甲酯共聚物作为实验原料。实验仪器PS40E5ASE 型精密注塑机（日精树脂工业株式会社）主要性能参数：最大注射量 最大注射速率 最大
8、注射表压 最大合模力42g 45g/s 145kgf/cm2 40t机头温度螺杆直径前部 中部 尾部26 200 190 175实验操作（1） 阅读使用注射机的资料，了解机器的工作原理、安全要求及使用程序。了解原料的规格、成型工艺特点及试样的质量要求，参考有关的试样成型工艺条件介绍、初步拟出实验条件：原料的干燥条件；料筒温度、喷咀温度；螺杆转速、背压及加料量；注射速度、注射压力；保压压力、保压时间；模具温度、冷却时间；制品的后处理条件。（2） 依次接通注射机电源、注射机和模具加热开关，接通冷却水管，调节注射机加热各段温度控制仪表的设定温度值至操作温度。当预热温度升至设定温度之后，恒温2030m
9、in。操作温度参考值：料筒 140200（） ，模具 3050（） 。（3）接通控制板开关，设置注射压力、预塑量、注射速度、注射时间、冷却时间等工艺参数。（4）启动主机，用手动进行合模操作，安装好多功能试样标准模具。（5）加入 PS，用手动操作方式，依次施行闭模，注射装置前移，予塑程序，注射装置后移，用慢速度进行对空注射，同时清洗料筒。观察从喷咀射出的料条有无离模膨胀和不均匀收缩现象。如料条光滑明亮，无变色、银丝和气泡，说明原料质量及予塑程序的条件基本适用，可以制备试样。（6） 用手动操作方式，依次进行闭模注射装置前移注射（充模）保压予塑冷却注射装置后退开模顶出制品等操作。动作中读出注射压力（
10、表值） 、螺杆前进的距离和时间、保压压力（表值） 、缓冲垫厚度、背压（表值）及螺杆转速等数值。记录料筒温度、喷咀加热值、注射保压时间、冷却时间和成型周期。记录最大压力、最大速度、最大注塑量等设备参数。从取得的缺料制品观察熔体某一瞬间在流道内的流速分布，由制得试样的外观质量判别实验条件是否恰当，调整不当的实验条件。（7） 用半自动操作方式，在确定的实验条件下，连续稳定制取 10 模作为第一组试样。然后依次改变注射速度、注射压力、保压时间、冷却时间、料筒温度工艺条件，相应制取第二、三、四、五、六组试样。值得注意的是，实验时，每次调节料筒温度后应有适当的恒温时间。制备各组试样时，用测温计分别测量熔体
11、温度，动模、定模的型腔面上 3 个不同位置的温度。记录每组试样成型时的工艺条件。（8） 按 GB103979 或本实验标准观察每组试样的外观质量，记录实验条件不同导致试样外观质量变化的情况。（9） 用 10050 园形试样的模芯更换多功能试样模芯，重复进行实验步骤（6）至（8） 。（10） 将各组试样放置于应力仪双折射场内，观察材料的分子取向程序，分析内应力与实验条件、试样结构的关系。注意事项1. 电器控制线路的电压维护在 220V。2. 在闭合动模、定模时，应保证磨具方位的整体一致性，避免错合损坏。3. 安装模具的螺栓、压板、垫铁应实用而且牢靠。3. 禁止料筒温度在未达到规定要求时进行预塑或
12、者注射行动，手动操作方式在注射保压时间未结束时不得开动预塑。5. 主机转动时，严禁手臂及工具等硬质物品进入料斗内。6. 喷嘴阻塞时，忌用增压的办法清除阻塞物。7. 不得用硬金属工具接触模具型腔。8. 压力表要在指示值为 0 时及时关闭，不应任意调整油泵溢流阀、顺序的压力。9. 严防人体触动有关电器，使设备出现意外动作、造成设备人身事故。实验参数及数据记录Tm1/s T m2/s T m3/s Vs V1， 2，3 Sm S d S 1 S 2 S310.0 30.0 2.0 50% 12% 62mm 2mm 30 10 30注射时间/s 周期/s P1/% P2/% P3/% 注射压力/% 保
13、压压力/% 厚度/mm8.478.1746.846.22830283023253032303254思考题1. 在选择料筒温度、注射速度、保压压力、冷却时间的时候,应该考虑哪些问题?答：温度决定熔体的流动性。注射速度影响熔体填充时的流动状，速度慢则充模时间长，反之，充模时间短熔体温差小密度均匀熔接强度高，制品外观及尺寸稳定性良好。但是，注射速度过快时，熔体高速流径截面变化的复杂流道会出现十分复杂的流变现象，制品可能因不规则流动及过量充模长生结构不均匀和尺寸精度差的外观质量。保压压力一般可以等于或稍低于注射压力，其大小以施行压实、补缩、增密作用为度量。冷却时间的长短与塑料的结晶性能、状态转变温度、
14、热导率、比热容、刚性以及制品的厚度、模具冷却效率、模具温度等有关。2. 从 PS 的化学结构、物理结构分析其成型工艺性能的特点？答：PS 的性能：PS 为无定形聚合物，流动性好，吸水率低（小于 00.2%） ，是一种易于成型加工的透明塑料。其制品透光率达 88-92%，着色力强，硬度高。但 PS 制品脆性大，易产生内应力开裂，耐热性较差（60-80） ，无毒，比重 1.04gcm3 左右（稍大于水） 。PS 的工艺特点：PS 熔点为 166，加工温度一般在 185-215为宜，分解温度约为290，故其加工温度范围较宽。PS 料在加工前，可不用干燥，由于其 MI 较大、流动性好，注射压力可低些。因 PS 比热低，其制作一些模具散热即能很快冷凝固化，其冷却速度比一般原料要快，开模时间可早一些。其塑化时间和冷却时间都较短，成型周期时间会减少一些；PS 制品的光泽随模温增加而越好。
