排气注塑成型
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塑胶成型工艺大全成型是指用模具进行铸造而生成工件的工艺。
成型工艺就是把材料浇注到和工件具有相反轮廓的模具中。
成型是一个统称,包括很多种不同的成型工艺。
成型包括: 吹塑成型、压塑成型、浸渍模塑成型、注塑成型、滚塑成型、结构泡沫成型、热塑成型、传递模塑成型、真空成型等。
吹塑成型(Blow Molding)吹塑,这里主要指中空吹塑 ( 又称吹塑模塑 ) 是借助于气体压力使闭合在模具中的热熔型坯吹胀形成中空制品的方法,是第三种最常用的塑料加工方法,同时也是发展较快的一种塑料成型方法。
吹塑用的模具只有阴模 ( 凹模 ) ,与注塑成型相比,设备造价较低,适应性较强,可成型性能好 ( 如低应力 ) 、可成型具有复杂起伏曲线 ( 形状 ) 的制品。
吹塑成型起源于 19 世纪 30 年代。
直到 1979 年以后,吹塑成型才进入广泛应用的阶段。
这一阶段,吹塑级的塑料包括:聚烯烃、工程塑料与弹性体;吹塑制品的应用涉及到汽车、办公设备、家用电器、医疗等方面;每小时可生产 6 万个瓶子也能制造大型吹塑件 ( 件重达 180kg) ,多层吹塑技术得到了较大的发展;吹塑设备已采用微机、固态电子的闭环控制系统,计算机 CAE/CAM 技术也日益成熟;且吹塑机械更专业化、更具特色。
不同吹塑方法,由于原料、加工要求、产量及其成本的差异,在加工不同产品中具有不同的优势。
这里从宏观角度介绍吹塑的特点。
中空制品的吹塑包括三个主要方法:挤出吹塑:主要用于未被支撑的型坯加工;注射吹塑:主要用于由金属型芯支撑的型坯加工;拉伸吹塑:包括挤出一拉伸一吹塑、注射一拉伸一吹塑两种方法,可加工双轴取向的制品,极大地降低生产成本和改进制品性能。
此外,还有多层吹塑、压制吹塑、蘸涂吹塑、发泡吹塑、三维吹塑等。
但吹塑制品的 75 ,用挤出吹塑成型, 24 ,用注射吹塑成型, 1 ,用其它吹塑成型;在所有的吹塑产品中, 75 ,属于双向拉伸产品。
挤出吹塑的优点是生产效率高,设备成本低,模具和机械的选择范围广,缺点是废品率较高,废料的回收、利用差,制品的厚度控制、原料的分散性受限制,成型后必须进行修边操作。
注塑成型各种缺陷分析最近一周我查阅了大量注塑成型制品缺陷产生及解决对策的资料,结合在鸿绩厂的注塑现场学习观察和与段(海燕)工与杨(必聪)工两位注塑成型工程师的指导交流下,现将注塑成型产生的主要缺陷现象、原因以及相关解决方法总结如下:1.龟裂或者开裂表观:龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,主要表现为在应力易集中或者熔接痕的地方开裂,或者在涂装放置一段时间后出现油漆开裂等现象。
产生的主要原因:是由于应力变形所致。
主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。
解决对策:(-)残余应力引起的龟裂残余应力主要由于以下三种情况,即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。
作为在充填过剩的情况下产生的龟裂,其解决方法主要可在以下几方面入手:(1)由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂最主要产生在直浇口附近,则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。
(2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。
(3)一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高温度。
但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的产生。
(4)注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。
(5)非结晶性树脂,如AS树脂、ABS树脂、PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予以注意。
在注射成型的同时嵌入金属件时,最容易产生应力,而且容易在经过一段时间后才产生龟裂,危害极大。
这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力,而且随着时间的推移,应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。
(二)外部应力引起的龟裂这里的外部应力,主要是因设计不合理而造成应力集中,特别是在尖角处更需注意。
(三)外部环境引起的龟裂化学药品、吸潮引起的水降解,以及再生料的过多使用都会使物性劣化,产生龟裂。
2、充填不足或缺胶表观:主要表现为胶料未充满,主要发生在制品边缘部位,多为胶料在模具中流动末端。
注塑成型常见不良现象及处理措施注塑成型常见的不良现象有以下几种:
1. 短射:指注塑料进模型中未充满模腔,导致产品缺陷。
处理措施:增加注射
压力、延长注射时间、增加料缸温度、增加模具温度、增加模具出料口直径等。
2. 气泡:指产品表面或者内部浮现气泡,影响产品质量。
处理措施:增加注射
压力、延长注射时间、增加模具温度、增加料缸温度、增加模具出料口直径、增加模具排气孔等。
3. 热熔线:指产品表面浮现细小的线状缺陷,通常是由于注射速度过快导致的。
处理措施:减小注射速度、增加模具温度、增加模具出料口直径等。
4. 毛刺:指产品表面浮现细小的凸起,通常是由于模具设计不合理或者模具磨
损导致的。
处理措施:修复模具、修改模具设计、增加模具温度、增加模具出料口直径等。
5. 缩水:指产品尺寸缩小,通常是由于注射压力不足或者冷却时间不足导致的。
处理措施:增加注射压力、延长冷却时间、增加模具温度等。
6. 毛洞:指产品表面或者内部浮现凹陷,通常是由于注射速度过快或者模具设
计不合理导致的。
处理措施:减小注射速度、修改模具设计、增加模具温度等。
处理不良现象的关键是找到问题的根源,然后针对性地采取相应的处理措施。
同时,注塑成型过程中的参数控制和模具维护也是关键的因素,需要进行定期检查和调整。
注塑成型缺陷解决方案注塑成型缺陷之一:料头附近有暗区(Dull areas near sprue)1、表观在料头周围有可辨别的环形—如使用中心式浇口则为中心圆,如使用侧浇口则为同心圆,这是因为环形尺寸小,看上去像黯晕。
这主要是加工高粘性(低流动性)材料时会发生这种现象,如PC、PMMA和ABS等。
物理原因如果注射速度太高,熔料流动速度过快且粘性高,料头附近表层部分材料容易被错位和渗入。
这些错位就会在外层显现出黯晕。
在料头附近,流动速度特别高,然后逐步降低,随着注射速度变为常数,流动体前端扩展为一个逐渐加宽的圆形。
同时在料头附近为获得低的流体前流速度,必须采用多级注射,例如:慢—较快—快。
目的是在整个充模循环种获得均一的熔体前流速度。
通常以为黯晕是在保压阶段熔料错位而产生的。
实际上,前流效应的作用是在保压阶段将熔料移入了制品内部。
与加工参数有关的原因与改良措施见下表:1、流速太高采用多级注射:慢-较快-快2、熔料温度太低增加料筒温度,增加螺杆背压3、模壁温度太低增加模壁温度与设计有关的原因与改良措施见下表:1、浇口与制品成锐角在浇口和制品间成弧形2、浇口直径太小增加浇口直径3、浇口位置错误浇口重新定位注塑成型缺陷之二:锐边料流区有黯区锐边料流区有黯区(Dull areas downstream of edges)1、表观成型后制品表面非常好,直到锐边。
锐边以后表面出现黯区并且粗糙。
物理原因如果注射速度太快,即流速太高,尤其是对高粘性(流动性差)的熔体,表面层容易在斜面和锐边后面发生移位和渗入。
这些移位的外层冷料就表现为黯区和粗糙的表面。
与加工参数有关的原因与改良措施见下表:1、流体前端速度太快采用多级注射:快-慢,在流体前端到达锐边之前降低注射速度与设计有关的原因与改良措施见下表:1、模具内锐角过渡提供光滑过渡注塑成型缺陷之三:表面光泽不均表面光泽不均(Gloss Variations on textured surfaces)1、表观虽然模具具有均一的表面材质,制品表面还是表现为灰黯和光泽不均匀。
注塑模具排气槽开的标准
为了保证注塑模具制作质量及最终产品的质量,注塑模具必须要有排气槽。
排气槽是用来排放模具中的气体,防止注塑时产生气泡及缺陷,对最终产品的质量起到重要的作用。
注塑模具排气槽开的标准包括以下几点:
1. 排气槽的数量:注塑模具中排气槽的数量应该根据模具的结构和注塑件的形状尺寸来确定。
一般情况下,模具中至少应该开三个排气槽,以保证气体排放的顺畅性和全面性。
2. 排气槽的形状:排气槽的形状应该是呈线形或锯齿形。
线形排气槽一般采用直线形状,可以使气体尽快排出模具,减少注塑件的气泡率。
锯齿形排气槽则采用锯齿状或斜线形状,可以在一定程度上增加排气槽的面积,使气体更顺畅地排出模具。
3. 排气槽的深度和宽度:排气槽的深度一般为1-2mm,宽度为2-4mm。
排气槽的深度不能太深,否则会影响模具的强度和寿命,不能太浅,否则无法达到排气的效果。
宽度也不能太窄,否则气体无法顺利排出。
4. 排气槽的位置:排气槽应该尽可能地设置在注塑件表面最低点处。
这样可以保证注塑时的气体顺利排出,并且不会在注塑件的表面留下明显的痕迹或缺陷。
5. 排气槽与模具之间的接触面:排气槽与模具之间的接触面应该尽可能平整,以确保气体尽快排出。
在制作排气槽时,需要根据模具的材质和注塑件的材料来确定切削刀具的材料和角度,以确保接触面平整。
总的来说,注塑模具排气槽的开口需要满足尽可能多的开口保证完全排气、排气槽形状合理、开口深度适当、开口宽度合理、开口位置符合注塑件的要求以及开口与模具之间接触面平整等标准。
注塑模具的排气设置原理注塑模具的排气设置原理是为了在注塑过程中有效地排除模腔内的气体,从而减少或避免产品出现气泡、气孔等缺陷。
合理的排气设置可以有效地改善产品质量,提高注塑成型的成功率。
下面将详细介绍注塑模具的排气设置原理。
首先,需要了解一些基本概念和原理。
在注塑过程中,塑料材料被加热熔化后通过注塑机的喷嘴进入模腔,填充整个模腔后形成产品。
在填充过程中,气体可能会受到压缩或被挤入产品中,从而导致产品中出现气泡、气孔等缺陷。
模具的排气设置原理主要包括以下几个方面:1. 模具排气孔的设置:模具通常会在样品、模腔以及顶出部分周围设置排气孔。
排气孔的设计和设置位置应该根据具体的注塑产品来确定,根据产品的形状、尺寸以及复杂程度等因素进行合理布置。
排气孔可以是细长的气体通道,它们可以连接到模腔的高气压区域,将气体引导到模腔外部,以实现排气效果。
2. 模具开模面的排气设计:模具的开模面也可以设计为排气通道。
在模具设计时,可以在开模面上设置槽状通道,用来引导和收集气体。
这样可以使气体通过模腔壁面尽快排出,并避免气体在产品内部凝结形成气泡。
3. 模具材料和表面处理:合适的模具材料和表面处理也可以改善模具的排气效果。
例如,选用表面光滑的材料可以减少气体附着在模具壁面上的可能性,减少气泡形成的机会。
4. 模具的设计和加工精度:模具的设计和加工精度对于排气效果也起到重要作用。
模腔和排气通道的加工精度应尽可能高,确保通道的表面光滑,无毛刺、凹凸等缺陷,以提高气体排除的效果。
总之,注塑模具的排气设置原理是通过合理的设计和布置排气通道,在注塑过程中迅速排出模腔内的气体,以减少产品中的气泡、气孔等缺陷。
合理的排气设置可以改善产品质量,提高注塑成型的成功率。
因此,在注塑模具设计和加工过程中,要充分考虑排气的原理,从而确保产品质量的同时提高生产效率。
排气注塑成型
第一节概述
许多塑料在出厂时,都会有少量单体、熔剂和其它低分子挥发物,如以尼龙(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等最为突出,不仅含有低分子挥发物,而且与空气接触时,很容易吸附水分。
单体、溶剂、水分在加工温度下会变成气体,给加工带来困难,产生银丝、污痕、云斑、汽泡等,影响外部质量,而且会降低制品机械性能,影响内部质量。
所以普通注塑成型必须进行干燥处理。
至到七十年代,开始发展排气式注塑机,用排气注塑工艺加工带有含亚量大,和挥发物的制品。
近年来,由于提倡节能、环保,排气注塑成型又提高到一个新的水平。
排气注塑成型具有显著的经济效益和社会效益:首先省去了附设的干燥设备及其所占据的厂房面积,减少用电力加热烘干,节省能耗,而且使制品质量得到提高,外观质量好,尺寸稳定,减少废品率。
某些塑料经存放后,会吸收空气中的大量水分,特别是一些容易吸湿类塑料如PA等更是如此。
如图12-1示出几种材料的吸湿曲线。
对于已经吸湿的材料,在注塑之前必须要干燥后才能注塑,否则就会影响成型制品的内部质量和表观质量,以及制品精度。
图12-1材料吸湿曲线
(1)相对温度40%(2)相对温度60%(3)相对温度80%
为了解决这种特殊的排气问题,出现了排气式挤塑机和注塑机。
1959~1961年Rohm与Haas GmbH合作对PMMA 进行了排气注塑试验。
70年代以后排气式注塑机不断地扩大应用范围,设计配有各种排气式螺杆的注塑机对PMMA、ABS、SAN、PA、PS、PPO、PPS等进排气注塑。
如今已有锁模力125~3000吨排气式注塑机系列,图12-2示出小型排气式注塑机。
在排气式注塑机上,由于物料不需再单独地进行干燥,通过塑化装置的排气作用,制品质量很好。
没有干燥的PMMA在普通注塑机上塑化后对空注射出来的物料,里面充满白色的小气泡;干燥后的PMMA注塑产品中仍存有一些挥发性气体产生的大气泡;而没有经过干燥的PMMA物料直接经排气式注塑机注塑的质量好,物料透明,里面再不含气泡。
图12-2排气注塑机塑化装置
第二节排气注塑原理
排气式注塑机塑化装置如图12-2所示,和普通注塑机塑化装置的区别,主要是塑化部件的区别,排气式注塑装置组成及工作原理如图12-3(1)所示。
螺杆是往复式排气螺杆,在该螺杆上分成前后两级,第一级有加料段、压缩段及计量段;第二级有减压段、压缩段及计量段。
物料在排气式螺杆里的工作过程是:塑料熔融、压缩→熔料减压→熔料内气体膨胀→气泡破裂并与熔体分离→排气,排气后物料再度进行剪切均化。
物料从加料口,进入第一阶段螺杆后经过第一级加料段的输送,压缩段的塑化物料已塑化成粘弹状态,然后通过设在一级末端的过度剪切元件使熔料变薄,气体附着在熔料层的表面上,进入二级螺杆的减压段。
由于减压段螺槽突然变深,容积增大,加之在减压段的料筒上开有排气孔,该孔常接入大气或接入真空泵贮罐,在减压段螺槽中的熔体压力骤然降低至零或负压,在高聚物熔体中受到压缩的水蒸汽和各种气化的挥发性物质在气泡破裂,便从熔体中脱出,从排气口排出。
脱除气体的熔料经第二级压缩段和计量段进一步的塑化,使从熔体内部转移到表面上的小气泡容易逸出并放入大气。
(
1)
图12-3排气原理及泼水蒸汽压力分图
(1)排气原理图(2)水蒸汽压力与成型温度的关系
在排气塑化装置中所控制的水分量及蒸气压力,与材料种类及初期的含湿量有关。
材料随着成型温度的上升,水分的气压也上升,如表12-3所列。
表123
当PMMA的成型温度在200~240℃时,蒸气压力达0.167~3.4MPa(17~35kgf/cm2),熔体中的水蒸气压力与成型温度有关。
为了解排气螺杆工作机理,各段功能与普通注塑螺杆对比,如表12-4所列。
在排气注塑成型中,熔料在减压段螺槽中所占的横截面积、停留时间、剪切效果都直接与排气效率有关。
横截面积小(充满程度小)、停留时间长、剪切作用大,则排气效率
高。
因为这时有较充分的时间、空间使气体从熔体表面释放出来,剪切作用加强可使熔体内的气泡破裂,且容易克服周围介质的阻力而释放。
表12-4 普通螺杆与注塑螺杆功能的比较
第三节排气式注塑螺杆
1.排气注塑成型对螺杆的要求
(1)螺杆在预塑时必须保证减压段有足够的排气效率;
(2)螺杆在预塑或注射时不允许有熔料从排气口溢出;
(3)经过螺杆第一级末端的熔料必须基本塑化和熔融;
(4)位于第二级减压段的熔料容易进入其压缩段,并能迅速地建压;
(5)保证物料塑化效果,不允许有滞留、堆积或产生
降解现象。
2.排气式螺杆的工作条件
(1)预塑过程,为保证熔料不从排气口溢出的条件是螺杆第二级计量段的输送能力必须大于第一级计量段的输送能力。
这是与排气式挤出机螺杆所不同的。
排气挤出螺杆两级计量段的输送能力是相等的。
因为那里塑化时,螺杆是连续旋转,稳定挤出;而排气注塑螺杆是间歇预塑,当预塑后进入注射充模程序时,螺杆在注射压力的作用下,熔料会沿螺槽中反流到减压段,有从排气口溢出的功能;如果使第二级计量段输送能力大于第一级计量段输送能力,那么注射时反流的熔体会存留在第二级计量段的螺槽中。
据上分析,排气螺杆除应安装止逆环外,还应建立不冒料的条件:(2)建立适当的背压与普通注塑螺杆一样,为提高塑化质量,需要建立一定的背压。
对排气注塑螺杆,当转速一定时,第一级螺杆的流率是一定的,而第二级螺杆的流率则与背压有关,背压增大熔体流率减少,背压一般在35~70rgf/cm2之间。
背压上升,第二级流率就逐渐减小,如果与第一级流率相等时,再提高背压就会熔料从排气口溢出。
(3)二级螺杆减压段的长度要合理。
过长会增加长径比,会造成熔料停留时间;但太短,当螺杆预塑后,排气口会被二级螺杆的计量段封住,终止排气,造成熔料压力升高,也会出观冒料。
减压段螺槽深度要适当。
对高粘度物料,如PMMA类,因要发泡,所以螺槽要深些;对低粘度的如PA
类发泡小,螺槽要浅些。
如果对低粘度物料螺槽过深,停留在螺槽根部的熔体无法冲刷,熔料滞留会发生降解,螺槽浅有利于冲刷螺杆根部的余料3而对粘度高的熔料,如果减压螺槽过浅会防碍气体从熔料中逸出,影响排气效果。
如图12-6示出螺杆减压段槽深与熔料粘度间的关系。
3.排气式螺杆的几何尺寸
排气式螺杆应根据排气机理,并经试验来确定较为合理的结构。
排气式螺杆的排气效率,不仅与螺杆长度有关而且与物料充满螺槽的程度有关。
第四节排气注塑工艺
机筒的温度,第一级螺杆加料段温度要高一些,以便使物料能尽早熔融。
排气段的温度在允许范围内要尽可能低一些。
在操作过程中,防止由于长时间停滞而引起物料降解。
如果生产中断,重新开始生产时,需将料筒清洗几次。
更换物料,将排气口清洗;更换色料时,将螺杆拆下清洗。
表12-6、图12-7列出部分塑料排气注塑工艺参数,供参考。
除温度外,螺杆背压及螺杆转速的调节与普通注塑机相比也有所区别。
排气式螺杆填料率比普通注塑螺杆要低,称饥饿加料,不会引起胃料。
对某些塑料注塑量小于机器额定注塑料是正常的,因为在满注塑量下工作,会产生不稳定性。
如对PA等塑料一般限制在额定注塑量的75%左右,但低于额定注塑量10%。
也应避免,否则会同样造成制品质量的不稳定和能源的浪费。
表12-6 几种典型物料排气注塑温度示意图
表12-7 排气式注塑的排气效果及加工条件
第五节注塑螺杆使用和设计
排气注塑螺杆设计要比普通螺杆的使用和设计更为复杂些,考虑的因素要更为多些:诸如物料热物理性能、流变性能、工艺参数(注射压力、螺杆转速、背压、排气口压力、注射速度、塑化时间、注射量等);必须考虑预塑时,螺杆不仅转动而且还要作轴向移动,注射时要前移,预塑时要后移,注射时熔料充满型腔、流道、浇口后,还有部分熔料,以塑料垫形式留在螺杆前端,如果不用止逆环这部分熔料在保压时令沿螺纹回流欲从排气口溢出。
为此,第四段(排气段)必须有足够的长度,以保证在注射和塑化阶段,即螺杆在前进或后退时,排气口始终在螺杆的排气排内。
排气段螺槽空的容积必须大于熔料填充容积,而且还应考虑,气体逸出的自由面积和从熔料中分高气体所膨胀的空间。
螺杆的设计应保证在注射时,熔料热沿螺槽回流到排气孔前予以吸收。
为减少料垫回流,排气螺杆头部止逆环的工作特性更为重要。
排气螺杆可以视为两根螺杆的串联:第一根为普通螺杆,由1(加料段)、2(压缩段)、3(计量段)组成。
但必须在加料设长度要考虑,螺杆后退的计量行程或注射行程。
螺杆加料段的供热长度减短;第二根螺杆的排气段,即相当加料段位置。
第六节排气注塑螺杆应用实例用排气注塑螺杆加工ABS、PC、PA、PMMA等拜师改善效果非常明显。
对于可电镀的ABS用排气注塑成型,使制件镀层粘结性大为提高。
对于PC,当水分含量小于0.08%时,成型制件不会出现裂纹,但其物理性能既便水分含量小到0.03%也会有所降低,而如果采用排气注塑,物理性能没有明显降低。
近年来,为了节能,减少烘干程序,排气注塑螺杆用来加工PA带水回头料被广泛地应用,。