塑胶制品不良及处理方法
成型上之缺点有些是发生在机器性能,模具设计或原料特性本身外,大部份问题可靠调整操作条件来解决。
调整操作条件必需注意:
a、每次变动一个因素见到其结果再变动另一个。
b、调整完了后必需观察一段时间,待操作平衡稳定后之结果才算数。压力之变动在一、两模内即知结果,而时间尤其温度之变动需观察十分钟之结果才算稳定结果。
c、熟知各种缺点可能之调整之因素及方向,以下分项说明各种缺点,其可能发生之原因及对策。
有些缺点及原因仅限于某些原因,有些缺点是同一原因之过。 9.1成品未完整
故障原因 处理方法
原料温度太低 提高料管温度 射出压力太低 提高射出压力 熔胶量不够 增多计量行程 射出时间太短 增长射出时间 射出速度太慢 加快射出速度 模具温度太低 提高模具温度 模具温度不匀 重调模具水管
模具排气不良 恰当位置加适度之排气孔 射嘴阻塞 拆除清理
进胶不平均 重开模具溢口位置 浇道或溢口太小 加大浇道或溢口 原料内润滑剂不够 酎加润滑剂 螺杆止逆环(过胶圈)磨损 拆除检查修理 机器能量不够 更换较大机器
9.2缩水(SINK MARK)
故障原因: 处理方法 模具进胶不足
熔胶量不足 增加熔胶计量行程 射出压力低 提高射压
保持压力不够 提高或增长保持压力 射出时间太短 增长射出时间 射出速度太快 减少速度
溢口不平衡 调整模具入口大小或位置 射料嘴阻塞 拆除清理 料温过高 降低料温
模温不当 调整适当之温度 冷却时间不够 酌延冷却时间
排气不良 在缩水处设排气孔 成品本身或其肋及柱过厚 检讨成品
料管过大 更换较小规格料管 螺杆止逆环磨损 拆除检修
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9.3成品黏模
故障原因 填料过饱(OVERPACK) 射出压力太高 剂量过多 保压时间太久 射出速度太快 料温太高 进料不均使部份过饱 冷却时间不足 处理方法
降低射出压力 使用脱模剂 减少射出时间 降低射出速度 降低料温
变更溢口大小或位置 增加冷却时间
模具温度过高或过低 模具内有脱模倒角(UNDERCUT) 模具表面不光 9.4浇道(水口)黏模
故障原因 射出压力太高 原料温度过高 浇道过大 浇道冷却不够 浇道脱模角不够 浇道凹孤 与射嘴之配合不正 浇道内表面不光或有脱模倒角 浇道外孔有损坏 无浇道抓锁 填料过饱 9.5毛头、披风
故障原因 原料温度太高 射出压力太高 填料过饱 合模线或靠密面不良 锁模压力不够 制品投影面积过大
9.6开模时或顶出时成品破裂 故障原因 填料过饱 模温太低 部份脱模角不够 有脱模倒角 成品脱模时不能平衡脱离 顶针不够或位置不当 脱模时模具产生真空现象
9.7融合线
调整模温及两侧相对温度 修模具除去倒角 打光模具
处理方法
降低射出压力 降低原料温度 修改模具
延长冷却时间或降低料管温度 修改模具增加角度 重新调整其配合
检修模具 检修模具 加设抓锁
降低射出剂量、时间及速度
处理方法
降低原料温度、降低模具温度 降低射出压力
降低射出时间、速度及剂量 检修模具
增加锁模压力
更换锁模压力较大之机器
处理方法
降低射出压力、时间、速度及胶量 升高模温 检修模具 检修模具 检修模具 检修模具
开模或顶出慢速,加进气设备
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故障原因 原料熔融不佳 模具温度过低 射出速度太慢 射出压力太低 原料不洁或渗有他料 脱模油太多 浇道及溢口过大或过小 模内空气排除不及 处理方法
提高原料温度
提高背压加快螺杆转速 提高模具温度 增加射出速度 提高射出压力 检查原料
少用脱模油尽量不用
调整模入口尺寸或改变位置
增开排气孔或检查原有排气孔是否堵塞
9.8流纹(FLOW LINES) 故障原因 原料熔融不佳 模具温度过低 射出速度太快或太慢 射出压力太高或太低 原料不洁或渗有他料 溢口过小产生射纹 成品断面厚薄相差太多
9.9银纹、气疮(SILVER STREAKS) 故障原因 原料含有水份 原料温度过高或模具过热 原料中其他添加物如润滑剂 染料等之分解 原料中其他添加物混合不匀 射出速度太快 模具温度太低 原料粒粗细不匀 料管内夹有空气 原料在模内流程不当 9.10成品表面不光泽 故障原因 模具温度太低 原料之剂量不够 模内有过多脱模油 模内表面有水 模内表面不光
9.11成品变形(WARPING)
故障原因 处理方法
提高原料温度
提高背压加快螺杆转速 提高模具温度
调整适当射出速度 调整适当射出压力 检查原料 加大溢口
更成品设计或溢口位置
处理方法
原料彻底烘干 提高背压
降低原料温度,射嘴及前段温度过高 减少其使用量或更换 耐温较高之代替品 彻底混合均匀 减慢射出速度 提高模具温度
使用粒状均匀之原料 降低料管后段温度 提高背压
调整溢口之大小及位置 模具温度保持平均
处理方法 提高模具温度
降低射出压力、时间、速度及剂量 擦拭干净
擦拭并检查是否漏水 模具打光
处理方法
+\\
成品顶出时尚未冷却 成品形及厚薄不对称 填料过多 几个溢口进料不平均 顶出系统不平衡 模具温度不均匀 近溢口部份之原料太松太紧 降低模具温度 延长冷却时间 降低原料温度
脱模后以定形架固定 变更成形设计
减少射出压力、速度、时间及剂量 更改溢口
改善顶出系统 调整模具温度
增加或减少射出时间
9.12成品内有气孔(AIR BUBBLES)故障原因 填料量不足以防止过度之缩水
成品断面,肋或柱过厚 射出压力太低 射出时间不足 浇道溢口太小 射出速度太快 原料含有水份 原料温度高以致分解 模具温度不平均 冷却时间太长 水浴冷却过急 背太不够 料管温度不当 9.13黑点(BLACK SPOTS) 故障原因 原料过热部份附着料管管壁 原料混有异物、纸屑等 射入模内时产生焦斑 料管内有使原料过热的死角 黑纹(BLACK STREAKS)
故障原因 原料温度过高 螺杆转速太快 螺杆与料管偏心而产生非常磨擦热
处理方法 变更成品设计或溢口位置 提高射出压力 增加射出时间 加大浇道及入口 调慢射出速度 原料彻底干燥 降低原料温度 调整模具温度
减少模内冷却时间、使用水浴冷却 减短水浴时间或提高水浴温度 提高背压
降低射嘴及前段温度,提高后段温度 处理方法 彻底空射
拆除料管清理 降低原料温度 减短加热时间 检查原料 彻底空射
降低射出压力及速度 降低原料温度 加强模具排气孔 酌降关模压力 更改入口位置
检查射嘴与料管间接触面有无间隙或腐蚀现象 处理方法
降低料管温度 降低螺杆转速 检修机器
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射嘴孔过小或温度过高 重新调整孔径或温度 料管或机器过大 更换料管或机器
污渍痕 与注射纹
1.注塑件缺陷的特征
通常与浇口区域有关:其表面黯淡,有时还可见到条纹。 2.可能出现问题的原因 (1).熔融温度太高。
(2).模具填充速度太快。 (3).温度太高。
(4).与塑料特性有关。 (5).射嘴口存在冷料。
3.补救方法
(1).降低射料缸前两区的温度。 (2).降低注塑速度。 (3).降低注塑压力。 (4).降低模具温度。
(5).用PE生产的零件大多都会存在射纹,可根据使用要求 修改入料口位置。
(6).尽可能避免产生冷料(控制好射嘴温度)。
注塑件尺寸差异
1.注塑件缺陷的特征
注塑过程中重量尺寸的变化超过了模具、注塑机、塑料组合的生产能力。 2.可能出现问题的原因
(1).输入射料缸内的塑料不均。
(2).射料缸温度或波动的范围太大。 (3).注塑机容量太小。 (4).注塑压力不稳定。 (5).螺杆复位不稳定。
(6).运作时间的变化、溶液黏度不一致。 (7).注射速度(流量控制)不稳定。 (8).使用了不适合模具的塑料品种。
(9).考虑模温、注射压力、速度、时间和保压 等对产品的影响。
3.补救方法
(1).检查有无充足的冷却水流经料斗喉以保持正确的温度。 (2).检查是否劣质或松脱的热电偶。
(3).检查与温度控制器一起使用的热电偶是否属于正确类型。
(4).检查注塑机的注塑量和塑化能力,然后与实际注塑量和每小时的注 塑料用量进行比较。
(5).检查是否每次运作都有稳定的熔融热料。
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(6).检查回流防止阀有否泄露,若有需要就进行更换。 (7).检查是否错误的进料设定。
(8).保证螺杆在每次运作复回位置都是稳定的,即不多于0.4mm的变化。 (9).检查运作时间的不一致性。 (10).使用背压。
(11).检查液压系统运作是否正常,油温是否过高或过低(25—60oC)。 (12).选择适合模具的塑料品种(主要从缩率及机械强度考虑)。 (13).重新调整整个生产工艺。
收缩痕
1.注塑件缺陷的特征
通常与表面痕有关(请参考“空穴”部分),而且是塑料从模具表面收缩脱离形成的。 2.可能出现问题的原因
(1).熔融温度不是太高就是太低。 (2).模腔内塑料不足。
(3).冷却阶段时接触塑料的面过热。 (4).流道不合理、浇口截面过小。 (5).模温是否与塑料特性相适应。
(6).产品结构不合理(加强进古过高,过厚,明显厚薄不 一)。
(7).冷却效果不好,产品脱模后继续收缩。
3.补救方法
(1).调整射料缸温度。
(2).调整螺杆速度以获得正确的螺杆表面速度。 (3).增加注塑量。
(4).保证使用正确的垫料;增加螺杆向前时间;增加注塑 压力;增加注塑速度。
(5).检查止流阀是否安装正确,因为非正常运行会引致压 力流失。
(6).降低模具表面温度。
(7).矫正流道避免压力损失过大;根据实际需要,适当扩 大截面尺寸。
(8).根据所用塑料的特性及产品结构适当控制模温。 (9).在允许的情况下改善产品结构。 (10).设法让产品有足够的冷却。 注口黏著
1.注塑件缺陷的特征 注口被注口套牵住。
2.可能出现问题的原因
(1).注口套与射嘴没有对准。 (2).注口套内塑料过份填塞。 (3).射嘴温度太低。
(4).塑料在注口内未完全凝固,尤其是直径较大的注口。 (5).注口套的园弧面与射嘴的园弧面配合不当,出现装似
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“冬菇”的流道。
(6).流道不够拔出斜度。
3.补救方法
(1).重新将射嘴和注口套对准。 (2).降低注塑压力。
(3).减少螺杆向前时间。
(4).增加射嘴温度或用一个的温度控制器给射嘴加热。 (5).增加冷却时间,但更好的办法是使用有较小注口的注口 套代替原本的注口套。
(6).矫正注口套与射嘴的配合面。 (7).适当扩大流道的拔出斜度。
空穴缺陷
1.注塑件缺陷的特征
可以容易地在透明注塑件的“空气阱”内见到但也可出现在不透明的塑料中。 这与厚度有关,而且常因塑料收缩离开注塑件中心而引起。 2.可能出现问题的原因 (1).模具未充分填充。
(2).止流阀的不正常运行。 (3).塑料未彻底干燥。
(4).预塑或注射速度过快。
(5).某些特殊材料应用特殊的设备生产。
3.补救方法
(1).增加射料量。 (2).增加注塑压力。
(3).增加螺杆向前时间。 (4).降低熔融温度。
(5).降低或增加注塑速度。(例如对非结晶体类的塑料要增 加45%速度)。
注塑件弯曲
1.注塑件缺陷的特征
注塑件形状与模腔相似但却是模腔形状的扭曲版本。 2.可能出现问题的原因
(1).弯曲是因为注塑件内有过多内部应力。 (2).模具填充速度慢。 (3).模腔内塑料不足。
(4).塑料温度太低或不一致。 (5).注塑件在顶出时太热。
(6).冷却不足或动、定模的温度不一致。
(7).注塑件结构不合理(如加强筋集中在一面,但相距较 远)。
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3.补救方法
(1).降低注塑压力。
(2).减少螺杆向前时间。
(3).增加周期时间(尤其是冷却时间)。从模具内(尤其是 较厚的注塑件)顶出后立即浸入温水中(38oC)使注塑 件慢慢冷却。
(4).增加注塑速度。 (5).增加塑料温度。 (6).用冷却设备。
(7).适当增加冷却时间或改善冷却条件,尽可能保证动、定 模的模温一致。
(8).根据实际情况在允许的情况下改善塑料件的结构。
如何转换注塑材料及颜色?
当完成一批生产后,注塑机需要转换注塑材料来生产另一批产品,但转换材料的工序若有不当,往往影响产品的品质,例如出现黑点。想达致完善的转料程序,首先要了解材料转换的性质:
同一类别注塑材料转换颜色 异种注塑材料的转换 同时转换塑料及颜色
同一类别注塑材料转换颜色
对同一类别注塑材料转换颜色时,尽量从淡色材料转为浓色材 料,从透明材料转换为不透明材料,这样会较为容易操作。 从淡转浓色的操作程序如下:
清理料斗内材料。
空打数次,将炮筒内材料完全射出。 注入新的注塑材料于料斗内。
打开料斗下部闸门,空打十数次,直到换色完成。 从浓转淡色的操作程序
清理料斗内材料
卸下料斗及拆下各部份零件并用清洗液清洗各部份零件和炮筒口内。 装回料斗及其零件。
用同一材料混入洗螺 液把早前的浓色推出直至退色为止。 注入新的注塑材料于料斗内。
打开料斗下部闸门,空打数次,直到换色完成。
B. 异种注塑材料的转换
异种材料的转换操作是利用各种材料于换料前后的的熔融黏度差距,而炮筒温度的控制是极其重要。
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注塑材料当温度高时,会黏贴在金属表面,温度低时不会黏贴,转料大多运用此性质进行,使其在清洗时不黏在炮筒内壁,并使欲转换的材料不卷付螺 。 所以在转换前宜用熔融黏度较高的材料预先清洗,例如(PE)等。
在转换前炮筒温度应尽量低于实际的成型温度。
螺 转速宜低,减低螺 背压,防止摩擦热导致材料温度上升。 每次提供少量要用的材料给炮筒,熔融塑料尽量勿卷于螺 。 以短行程使螺 前进,高冲击性射出塑料,效果更佳。
注 : 但螺 及炮筒内壁、沟位等部位若有损坏或残缺,熔融材料会滞留此部份而不易清洗乾净。
C. 同时转换塑料及颜色
在此等情况时,应选择一种黏度较高的塑料并加上清洗液一同使用,效果更加理想,但在一些特别困难清洗的情况下可用一种(NRC)螺 清洗料进行清洗,效果特别显着及快捷 。
清理料斗内材料
卸下料斗及拆下各部份零件并用清洗液清洗各部份零件和炮筒口内壁。 装回料斗及其另件。
用同一材料混入洗螺 液,将早前的浓色推出直至退色为止。 注入新的注塑材料于料斗内。
打开料斗下部闸门,空打十数次,直到换色完成。
注塑机使用小百科 一、背压的功用
背压的应用可以确保螺杆在旋转复位时,能产生足够的机械能量,把塑料熔化及混合。背压还有以下的用途:
把挥发性气体,包括空气排出射料缸外;
把附加剂(例如色粉、色种、防静电剂、滑石粉等)和熔料均匀地混合起来; 使流经不同有助螺杆长度的熔料均匀化;
提供均匀稳定的塑化材料以获得精确的成品重量控制。
很多注塑人员在整个储料过程中只采用单一数值的背压,所选用的背压数值应是尽可能地低(例如4-15bar,或58-217.5psi),只要熔料有适当的密度和均匀性,熔料内并没有气泡、挥发性气体和未完全塑化的塑料便可以。对于全电动注塑机的最大阻力感应背压的设定,是相当于油路背压的15bar(217.5psi)所选定的数值和作用在马达压力轴承的力量成正比例,为了方便转换熔料背压轴承的阻力,可以从图表查知。
背压的利用使注塑机的压力温度和熔料温度上升。上升的幅度和所设定背压数值有关。较大型的注塑机(螺杆直径超过70mm/2.75in)的油路背压可以高至
25-40bar(362.5-580psi)。但需要注意,太高的油路背压或是阻力感应背压引起熔料背压
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过高,亦表示在射料缸内的熔料温度过高,这情况对于热量很敏感的塑料生产是有破坏作用的。
而且太高的背压亦引起螺杆过大和不规则的越位情况,使射胶量极不稳定。越位的多少是受着塑料的黏弹性特性所影响。熔料所储藏的能量愈多,螺杆在停止旋转时,产生突然的向后跳动,一些热塑性塑料的跳动现象较其他的塑料厉害,例如LDPE、HDPE、PP、EVA、PP/EPDM合成物和PPVC,比较起GPPS、HIPS、POM、PC、PPO-M和PMMA都较易发生跳动现象。
为了获得最佳的生产条件,正确的背压设定至为重要,这样,熔料可以得到适当的混合,而螺杆的越位范围亦不会超过0.4mm(0.016in)。
二、模具的开合
一般来说,大多数注塑机所用的模具开合时间比引用的时间要慢(约100-359%),这个差别与模具的重量、大小和复杂性有关,也和模具的安全保护(在开合的操作中防止模具受损)有关。
典型的模具开合时间如下(tcm:注塑机引用的时间单位): 传统的双板模具:1-2tcm
复合模具(包括侧模芯和旋出装置的使用)和多板模具:2-3.5tcm
如模具开合的时间比实际运作的时间多15%,那么便需要修改模具或使用另一台注塑机来缩短时间。较新型注塑机能提供更快的开合速度,使用低模具开合(模具传感)压力,以启动锁模力合紧模具。
注塑机操作员经常没有注意某一特定注塑机的机板速度或时间,而以个人经验来设定模具开合时间,这样往往会令运作时间长。在一个十秒的运作上减少一秒,便立即获得10%的改善,这个改善往往就是构成盈利和亏损的差别。
外部气体注射成型防止缩痕
注射成型有A级表面光洁度和加强筋或凸台的制品一直被认为是注射成型加工厂商的一个类似幻想式的目标,尽管他们为此在通常的注射成型和内部气体辅助注射成型技术方面做出了最大的努力。而对于广泛多样的工业制品,却还在不断提高对于有加强筋或凸台的制品表面进行毫无缩痕凹陷成型的要求。在薄壁应用方面,如手机、汽车车体侧边成型件、轿车内装饰板和计算机监视器等制品,对这一要求是特别关键性的。除薄壁制品外,供应商说,外部气体注射成型(EGM)在大型、平板状制品,如盖板、机壳、仪表板和格栅等零部件成型方面有巨大的潜力。
从1990年代早期开始就有两种可以选择的加工技术专门用于补救注射成型表面缺料的缺陷。一种办法是在模具被充模到大约98%-99%后,通入气体到制品的一个外表面。此气体从型芯一侧进入模具,并向相对一侧的模具表面推压,使关键的要求外观的表面紧贴模具壁。另一种办法是气体反压法。在反压法中,一种气体,通常是空气,在熔体注射前预先对模具增压,以确保在型腔充模前持续加压,使熔体压向模具表面。两种办法
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的作用都是在熔体冷却时保证材料贴合到模具表面。“它们影响材料的方式类似于压缩成型,”巴顿菲尔(Battenfeld)公司加工工程和开发经理Juergen Ehritt说。
三种外部气体注射成型技术正被五家美国公司应用推广,它们是美国巴顿菲尔公司的Airmold Contour工艺;由日本Asahi Kasei公司开发,Incoe公司和CGI气辅注塑公司获得许可证的外部气体成型技术;以及由Textron汽车公司通过它的IntelliMold系统部门提供的气体反压工艺,也即IntelliMold工艺。
虽然外部气体注射成型技术的采用一直很缓慢,但供应商宣称说∶成型厂商的兴趣正在增长 — 因为客户保密的原因,这种增长不可能加以证实。“我们当前具有数以十计的有效利用的例子和商业性应用,但是全部都是专利所有的,”Incoe公司业务开发副总裁John Blundy说。
Textron汽车公司称,它在自己的密歇根州Troy的 Trim部门有三个商业应用采用气体反压技术。现在为IntelliMold工艺的运转配备了24台成型机,它们中的大多数超过1000t,并计划在今年年底最少有100个系统安装到公司的机器设备上,制造部门执行副总裁Jerry Mosingo说。在Textron汽车公司去年买来该项技术前,此加工工艺的十几个许可已经被授予其他公司,也还有它的原始开发商,密歇根州Ann Arbor的M & C 先进加工工艺公司。
CGI公司的及董事Terry Pearson说,外部气体辅助工艺在欧洲和亚洲有许多商业应用,并且至少有一家北美的成型加工厂商正在为一项汽车应用而关注它。CGI公司是在八月间由两家英国公司 — Cinpres,一家内部气体辅助技术供应商和Gas Injection公司,Asahi公司的外部气体工艺较早期的推动者 — 合并建立的。Pearson说,Asahi Kasei公司从1990年代中期开始发出了30个许可证。“几种应用正在用于汽车零部件开发,那里用任何其他方法不可能消除缩痕凹陷,”Pearson说。
巴顿菲尔公司的Ehritt说,它的外部气体加工工艺被商业应用于北美,但是详细的细节是专属于客户的。
突破
零部件典型的内部支撑结构厚于外部的零件壁厚时,支撑结构部分冷却得较慢。在冷却上的这一差异在制品内造成了内应力,可能在制品表面表现为缩痕、斑点、压陷、光斑和翘曲。“当结构部分(加强筋或者凸台)冷却时,由于正常的体积收缩,它拉动周围的材料,吸引制品表面的材料,”Incoe公司的Blundy解释说。
内部气体辅助注射成型一直用于解决凹陷的问题,办法是制成较厚的加强筋,然后用气体部分地充入以挤空加强筋。这一方法的缺点包括可能的较高的材料用量、较高的充模压力和较长的冷却时间,而这一切还不能保证不出现凹陷。
这些考虑打开了外部气体注射成型之门。除了解决表面质量问题,从而可以免除后阶段的涂饰工作以外,外部气体注射成型技术还能产生多种加工好处。其一是缩短或者无需周期中的保压或者锁模阶段。“保压阶段至少需要50%的合模力吨数,”巴顿菲尔公司的Ehritt说。保压由气体压力实现了,所以对合模力吨数的要求可以降低30%以上。较低的合模力可能意味着延长模具寿命,Pearson补充说。
外部气体注射成型是一种低压成型方法,甚至在薄壁成型时最高也只要求13.79
Mpa(2000 lbf/in2)的压力来消除凹陷。一种内部气体注射成型技术可能需要两到三倍的
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气体压力,大约为6. 到25.51 Mpa(1000到3700 lbf/in2),而通常的注射成型甚至需要更高的压力,大约为30.34到68.95 Mpa(4400到10000 lbf/in2),而且还未必一定能解决问题,Pearson说。
外部气体也能帮助将制品从型芯上推出,以减少或者消除顶杆痕迹。它能允许成型的制品壁较薄,从而降低材料用量。较低的合模压力以及消除过度充模现象,有利于生产无内应力制品。较薄的壁厚以及与模具接触的改善也能带来较快冷却和缩短整个周期时间的好处。
“采用一个外部气体系统给与了成型加工厂商使用较低成本、较大收缩材料,例如PP的机会,”CGI公司的Pearson说。 其他方法的局限性
外部气体成型技术的供应商熟知内部气体辅助成型方法。Incoe公司曾为成功的气体辅助注射工作出售过模具部件,并且巴顿菲尔公司和CGI公司都向市场供应内部和外部气体两种工艺方法。所以,它们对内部气体辅助注射技术的局限性的看法可以认为是不带偏见的.
“采用内部气体注射成型,气体流过阻力最小的通道,问题也恰恰出在那里,”Incoe公司的Blundy说。“如果在一个区段,模具较热或较冷,可能引起气体通道的扩展或者分流到较小的通道中,形成一种指形效应。”指形效应并非唯一的能破坏表面质量的气体辅助现象,CGI公司的Pearson补充说。气体流流过制品时,流动状态的任何犹豫现象都可能在表面上形成可见的线条,这类似于在熔体充模时犹豫会形成斑纹一样。内部气体辅助成型也能在制品上的气体注射点上留下“影”迹,那里的气体压力最高。当气体压力从气体注入口进一步下降除去时,可能形成凹陷或者熔接缝。内部气体辅助成型也需要进气和排气孔,会在制品上留下斑点。(Hettinga设备公司的一个内部气体辅助成型系统在成型后将气体保留在制品中。)
Pearson补充说,让内部气体流入一个加强筋是一项挑战。“如果您有许多平行的加强筋,实际上不可能使气体均匀地流到每一根加强筋。”有不同型腔的成套模具也能表明内部气体辅助成型的气体渗透是否令人满意的问题。
内部气体辅助注射成型还需要特殊的提供气体的喷嘴和排气装置,以及供气体替代的熔体排出溢出阀。这些项目在外部气体技术中或者是取消了,或者是经工程重新组合进入了模具中。
外部气体注射成型的加工过程也优于通常的注射成型。“通常的注射成型尝试用高压保压和锁模来解决凹陷问题。为补偿收缩,一般的注射成型厂商在型腔中注射较多的材料以进行保压,但是,那样会在制品内造成内应力,而且也不能完全解决凹陷问题,”Pearson说。在某些情况下,厂商为防止凹陷而设置保压和锁模时间,代价是加长了周期时间。 为说明外部气体注射成型的优点,Incoe公司成型了一个5.16 cm2(100 in2)的ABS/PC合金的扫描器盖子,使用通常的加工方法,采用或不采用保压,以及使用它的外部气体注射成型(EGM)加工方法。在所有情况下,周期时间是相同的。Blundy说,用无保压法制成的制品重量为246.5 g,需要41 t的合模力,并且仍有凹陷。有保压阶段方法生产的制品重261.5g,需要125t的合模力,仍然有凹陷。EGM零件重246.5g, 仅需41t压力,并且没有凹陷。
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没有能包治百病的灵丹妙药
外部气体注射成型技术不是适合所有注射成型厂商的灵丹妙药,供应商告诫说。Pearson说,“有许多注射成型工作对制品内残余有一定程度的应力是可以接受的,并且对制品没有负面影响。”
源自CGI公司、Incoe公司和巴顿菲尔公司的消息也警告说,外部气体成型仅仅限于只需要在制品一侧表面具有高质量光洁度的制品。“所以透明制品成型厂商不会希望采用这一加工方法,”巴顿菲尔公司的Ehritt告诫说。
但是,Textron公司的技术服务经理Anthony Spalding说,它的公司正在使它的加工方法最佳化以减小这一效应。该公司用透明ABS料制造了一块无斑点的样品板。 某些供应商也说高纯度(至少98%)的氮气是它们的加工方法使用的最佳气体。在受压气体中的氧含量较高时,可能造成某些塑料熔体的氧化。使用氮气增加了设备和/或操作成本。但是,Textron公司的发言人说,他们在使用压缩空气的IntelliMold反压法技术上没有看到问题。还有,Incoe公司最近用清洁、干燥的车间压缩空气试验了它的外部气体注射成型工艺方法,并对它们的初始结果感到鼓舞,Blundy报告说。
供应商指出,节约原料和周期时间将部分地抵偿为采用这一加工方法所需的许可证费用、模具的改变和附加设备所需的成本。还有,某些消息源承认,采用外部气体成型技术时,周期时间的减少可能是微小的。为了有效利用,在型腔充模和气体引入之间通常有一个时间延迟。“你必须给材料一点时间,让材料准备好,以使气体有东西可以推压,”Blundy说。供气体进入、保压和排出模具的时间与通常注射成型的保压和锁模时间大致相同。 成型模具的改进
外部气体注射成型通常需要在模具内或在提供气体的管道内装一个压力传感器,以及气体发生器和控制技术。气体注射速度是重要的,压力也是重要的。改进模具要增加5%到20%的制模成本。成型模具改进的最关键的地方是模具要紧紧地密封,以在注射成型期间保持均匀的气体压力。密封的关键区域是分型线、顶杆销、型芯和排气孔。在带有可移动型芯或者其他部件的模具中,供应商建议在模具的外部部件上加一个密封块。硅橡胶是最通常使用的密封材料。
制品设计也对有效的气体密封做出贡献。“靠近分型线的制品几何参数必须稍作改变以建立密封,”Incoe公司的Blundy说。常常有这样的情况,制品上的一条加强筋或者凸台就自然地密封了气体,以致气体只在加强筋之间的局部区域起作用。
排出气体也要在模具上作某些改变。Textron公司在通常的模具内用机械方法加工一个单独的通道连接现有的排气孔,通道起到空气歧管的作用。其他系统,如Incoe公司的外部气体注射成型,它是依靠在模具内的一个金属多孔嵌件,让气体进出的。“当气体供应中断时,气体通过此嵌件,经阻力最小的通道反向流回,”Blundy说。另外,可能需要特殊的阀门技术来防止气体通过热流道喷嘴逃逸。 三种外部气体成型方法
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巴顿菲尔公司的Airmold Contour加工方法是公司内部气体辅助成型技术Airmold的一种延伸。该方法使用一种可移动的供气设备,带有图像接触屏控制装置。“我们不控制进入制品的气体体积,我们控制压力,”Ehritt说。闭环气体的压力控制系统依靠一个时间或者熔体压力触发信号引进并维持型腔中的气体压力。气体通过一个设计安装成与型腔内表面齐平相连接的喷嘴或气针进气。
此成型机安装在Solvay工程聚合物公司的实验室里,成型机规格为500 t和4000 t。这些成型机可为巴顿菲尔公司向客户演示用,许可证费用取决于具体的应用。
CGI公司有Asahi公司拥有的两项外部气体注射成型技术的许可证。第一项类似于由Incoe公司在北美地区提供的技术。第二项包括外部气体注射和附加的保压功能。“甚至对于外部气体注射成型技术,也有可能产生某些体积收缩。保压有助于收缩进一步减少,”Pearson说。他拒绝说明在什么情况下CGI公司会推荐某一种方法而不推荐另一种方法,或者是详细说明两种加工方法的区别。按照Pearson的说法,由任何一种加工方法制成的制品难以彼此加以区别。
CGI公司一种氮气注射系统,可在10.14 Mpa(1470 lbf/in2)的压力下提供气体,由安装在模具和机器上的传感器进行控制。
CGI公司声称它的加工方法的使用者可以减小制品壁厚多达50%,缩短周期时间达40%,模具压力至少也可降低25%。
此加工方法能按模具或者按成型机发放许可证。费用从5000到20000美元不等,取决于所需模具或机器设备的尺寸大小。专利使用费用是一次性的,对模具终生有效。CGI公司也提供为进行外部气体注射成型而进行模具改造的服务。
Incoe公司的EGM加工方法施加高达10.34 Mpa(1500 lbf/in2)的氮气通过模具的型芯侧到达型腔内的熔融塑料。气体通过一块多孔的金属嵌件、气针或有孔的小珠进入。气体控制器需要一个来自成型机的信号,以在充模过程结束或接近结束时释放气体。信号可根据时间或者螺杆位置产生。
如要使用EGM技术,Incoe公司基于制品总体规划的领域,对每套模具收取一次性费用5000到15000美元。Incoe公司为其气体控制用控制设备收取附加的7500到9000美元,然后,成型厂商也可以使用其他来源的气体控制器。Incoe公司可在它的实验室在125 t和425 t成型机上演示它的EGM技术。 气体反压
Textron公司的IntelliMold外部气体成型工艺与其他方法不同。首先,在熔体进入前,它用空气预先充满模具型腔。第二,当型腔充模时,它连续测量并控制内部熔体压力,目的是使制品密度均匀。在这一技术背后的概念是,在通常的注射成型中熔体刚一进入模具时遇到低压,然后在充模结束时又是很高的压力。Textron公司称,当试图采用高的保压来对付缩痕凹陷时,这一现象特别明显。在第一批和最后一批固化的材料密度之间的差异本身就是造成缩痕凹陷、应力和翘曲之源。
“我们给模具施加1.38Mpa(200 lbf/in2)的车间空气,它有助于控制材料的流锋并使制品从充模开始到结束都密度均匀,”Textron公司的Spalding解释道。“反压力在我们充模时包住制品,所以我们不需要对模具作过度充模处理或压缩材料。”
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压缩空气作为恒定的力将材料均匀地推向型腔壁。“这达到较好的尺寸稳定性,并减少了翘曲、凹陷、汇合线和收缩,”Spalding说。
另外,气体的压力保持制品的外观侧与型腔表面接触时间较长,防止制品外观侧因为收缩而脱离型腔表面。 这样,仅仅是因为免去了保压和锁模时间,即可减少周期时间达到25%,Textron公司称。
IntelliMold系统使用两个压力转换器,一个设在喷嘴内,另外一个在型腔内,设在接近充模的最远点。当熔体进入模具时,被压缩的空气被迫压回,并从它进入的排气口排出。型腔中的转换器开始感受气体压力,而当型腔几乎充满时,感受熔体的压力。控制器每2 ms从两只传感器接收一次压力数据,并用特有的算法加工这些数据,以使型腔内的熔体压力达到标称值。控制器调节注射杆的速度来维持型腔内熔体压力的设定点值。设定点通过反复试验或按照原先使用的加工方法的经验来选择。
设置IntelliMold加工方法不使用通常的注射速度或压力变化曲线。没有速度曲线,而压力曲线本质上是平坦的。这种方法被说成是使加工过程对油液粘度、模具及其周围温度,以及材料粘度“透明”,或者不受影响。
Textron公司在它的实验室中在四台成型机器上进行试验 —Van Dorn 230 t和350t,一台Engel公司的500t机器,和一台HPM公司的880t成型机。Textron公司在每台机器的基础上发放技术许可证。费用根据成型的尺寸灵活确定。安装和培训包括在许可证费用中。Engel公司和Van Dorn Demag公司被许可在它们的机器上提供IntelliMold加工方法。
Textron公司也提供它的IntelliMold加工方法的两种类型∶Xtralite和Xtrasoft,前者用于成型泡沫制品,后者是一种采用单一机筒成型双硬度,即硬/软制品的工艺方法 如何调校注塑机
一般的注塑机可以根据以下的程序作调校:
根据原料供应商的资料所提供的温度范围,将料筒温度调至该范围的中间,并调整模温。 估计所需的射胶量,将注塑机调至估计的最大射胶量的三分之二。调校倒索(减压)行程。将位置转移点(如注塑机有此设备)设置于距离底部1寸的位置。 估计及调校二级注塑时间,将二级注塑压力调至零。
初步调校一级注塑压力至注塑机极限的一半(50%)(假如采用叠模,一级注塑压力可调至十足所需。)
将注塑速度调至最高。
估计及调校所需要的冷却时间。 将背压调至3.5bar。
如有需要,参考热流道系统的调校程序。 清除料筒内已降解了的树脂。
采用半自动注塑模式;开始注塑程序,观察螺 。
就需要而适当调节射胶速度和压力,若要使充模时间缩短,可以增加注塑压力。如前所述,由于十足充模之前会有一个[控制的]转移,充模最终压力可以调至一级注塑压力的100%。压力最终都要调得够高,使可以达到的最大速度不受设定压力。若有溢料,可以把速度减低。
每观察一个周期之后,便把射胶量及转移点调节。设定程序,使可以在第一级注塑时已能获得按射胶重量计算达到95-98% 的充模。
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当第一级注塑的注射量、转移点、注塑速度及压力均调节妥当后,便可进行第二级的保压压力的调校程序。
按需要适当调校保压压力,但切勿过份充填模腔。 复查塑料,确保有一定程度的塑料。
调校螺 速度,确保刚在下一周期开始之前馀料完全回收,而注塑周期又没有受到。 注塑机的保养要点 一.每天保养事项 1.机器环境卫生 2.油温
3.机铰润滑系统 4.加热系统 5.冷却运水 6.急停
7.安全机构效果 二.每周保养事项
1.行程 、近接开关的检查 2.渗油
3.黄油润滑部份 4.螺丝松脱 5.油量
三.每季保养事项 1.电线接头 2.电箱卫生
3.油泵、油马达 4.加黄油 5.电源
四.每年保养事项 1.油箱及压力油 2.电线的绝缘程度 3.电马达 4.射胶螺杆 5.机铰
注塑成型知识
注塑成型是一门工程技术,它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度,压力和相应的各个作用时间。
一、温度控制
1、料筒温度:注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。前两程温度主要影响塑料的塑化和流动,而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度,同一种塑料,由于来源或牌号不同,其流动温度及分解温度是有差别的,这是由于平均分子量和分子量分布不同所致,塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的,因而选择料筒温度也不相同。
2、喷嘴温度:喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的,这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的“流涎现象”。喷嘴温度也不能过低,否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死,或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能
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3、模具温度:模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求,以及其它工艺条件(熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等)。
二、压力控制: 注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种,并直接影响塑料的塑化和制品质量。
1、塑化压力:(背压)采用螺杆式注射机时,螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力,亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中,塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变,则增加塑化压力时即会提高熔体的温度,但会减小塑化的速度。此外,增加塑化压力常能使熔体的温度均匀,色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中,塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好,其具体数值是随所用的塑料的品种而异的,但通常很少超过20公斤/厘米2。
2、注射压力:在当前生产中,几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力(由油路压力换算来的)为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是,克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力,给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。 三、成型周期
完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期,也称模塑周期。它实际包括以下几部分: 成型周期:成型周期直接影响劳动生间率和设备利用率.因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间.在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对制品的质量均有决定性的影响.注射时间中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充模时间一般约为3-5秒.
注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般约为20-120秒(特厚制件可高达5~10分钟).在浇口处熔料封冻之前,保压时间的多少,对制品尺寸准确性有影响,若在以后,则无影响.保压时间也有最惠值,已知它依赖于料温,模温以及主流道和浇口的大小.如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准.冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热泪盈眶性能和结晶性能,以及模具温等.冷嘲热讽却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原则,冷却时间性一般约在30~120秒钟之间,冷却时间过长没有必要,不仅降低生产效率,对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会产生脱模应力.成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关 浅析注塑机预防性维修保养
注塑机是塑料加工业中普遍使用的设备之一,通常它要长时间工作,因此如何保证注射机在连续生产中正常稳定工作,无论对于注射机的制造厂商或是用户都是一个值得重视和努力解决的问题,就用户角度而言,在正确选用注射机型的前提下,定期的预防性维修保养是保障注射机正常工作的一个有效办法。所谓预防性维修保养是一系列的预防工作及检查,以免机器发生故障,延长各部份零件的工作寿命,例如将突然出现引致停产的故障转为预见及可以计划的停机修理或大修;能及时发现及更换损坏零件可防止连锁性的损坏等都是预防性维修保养的工作目的。预防性维修保养工作内容如下: 生产效率:减少停机时间及保持正常运转速度都能提高生产效率; 机器精度;及时更换已老化或磨损的零件可保持机器的精度水平;
零件寿命:定期更换易损零件,适当的调整和润滑以及适当的环境条件(温度、湿度、尘埃附着)都可以延长零件的寿命。 预防性维修保养
注射机是集液压、电气、机械等技术于一身的设备,随着各项技术的成熟和发展,三者的结合就更为密切,因此注射机的预防性维修的各项工作就按液压、电气、机械三方个
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来进行分述。 液压部分 液压油量
油量不足会引致油温易升高、空气易于溶入油中而影响油质和液压系统的正常工作,油量不足通常是漏油或修理时流失所致,为此日常应留意检查有没有泄漏的部位,及早更换磨损的密封件,收紧松动的接头等,维修后要检查油箱的油量,及时补给。 液压油温度
液压系统的理想工作温度应介乎450C-500C之间,原因是液压系统是依据一选定的压力油粘度而设计,但粘度会随着油温的高低而变化,进而影响系统中工作元件,如油缸、液压阀等,使控制精度和响应灵敏度降低,对于精密注射机的情况尤甚。同时温度过高亦会加速密封件的老化令其硬化、碎裂;温度过低则加工能量消耗大,使运转速度降低。因此密切注意液压油的工作温度是十分必要的。油温过高的原因多样,但多归于油路故障或冷却系统的失效等。 液压油油质
液压油的重要性质之一是其化学稳定性,即氧化稳定性。氧化是决定液压油有效使用寿命的最主要因素, 氧 化生成的木焦油、油泥和炭渣等不可溶物会污染液压系统,并增加液压元件的磨损、减少各种间隙、堵塞小孔、最终致使液压系统发生故障。液压油的氧化速度取决于本身及工作状况等多方面因素,其中温度是主要因素之一,因此要使用合适的液压油,并定期检查液压油的氧化程度(从油本身的颜色转深而判断),超过一定数量的工作小时后主动换油是绝对必要的。 滤油器清洗
滤油器起到洁净液压油的作用,因此滤油器应每隔三个月清洗一次以保持油尕吸畅通,同时检查滤油网有否损坏。通常过滤网的规格不得大于200目。 冷却器清洗
冷却器应每两年清洗一次,或者依据其工作能力有否降低而清洗,冷却器内部堵塞或积垢均将影响冷却效率,冷却用水应选择软性的(无矿物质)为佳。 电气部分
电线接头检查
接头不紧固的电线会令接头位置产生高温或产生火花而损坏,接头不良也会影响信号的传输;接触器上的接头会因电磁动作的震动而较易松开,因此需要定时检查线接头位置及收紧。 电动机
一般电动机都是空气冷却式的,尘埃积聚会造成散热困难,所以每年作定期清理,通常在电路中装有电机过载切断器,该保护装置的限定电流是可调的,应根据电机功率作适当的选择,同时一旦过载保护器启动,应确定检查是否欠相、接点不良或油温过高后才按回复位开关。 发热筒和热电偶
发热筒应期检查是否紧固以保证能有效地传热,在正常生产中发热筒的烧毁是不易觉察的,为此要注意温控制器的工作情,从中判断发热筒是否正常。另外发热筒常见损坏处是电线连接处,由于接头不良,接触电阻增大,使连接处局部过热导致接口氧化而损毁。 电磁接触器
用于电热部分的接触器因为动作交数较频繁,其损耗速度亦较快,若主触点过热发生熔化粘合则可能造成加热温度失控,因此若发现接触有过热现象、发出响声或分断时火很大,则表求将会损坏,应尽早更换。 电脑控制部分
随着微机控制技术在注塑机上的应用,微电脑部分及其相关的辅助电子板的正常工作对
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电源电压的波动,工作环境的温、湿度,安装的抗震性以至外界高频信号的干扰都提出了较高的要求,为此保持控制箱内通风散热用的风扇正常工作,使用精度较高的电源稳压设备供电,设法减少控制箱受外来振动的影响,等均是正常工作的基本要求,应切实解决这些方面的问题并定时检查。机 械 部 分
1、模板平行度
模板平行度最能反映出锁模部分的状况,模板不平行会使产品不合格及增加设备和模具磨损。模板的平行度可通过锁模时尾板的移动情况及产品的外观分析初步反映出来,但确切的情况,需要用百分表等仪器检测而得。模板平行度的调整须由熟悉的人员按步骤进行,否则调整失当对机器的损害更大。
2、模厚调整 应定期使用模厚调整系统,将模厚从最厚至最薄来回调一次以保证动作畅顺,对长期用同一模具生产的机器,必须进行此项检查以避免故障。 3、润滑系统
所有机械活动部分都需要有适当的润滑,润滑系统是目前注射成型机的必备之一。润滑系统的油量应注意经常检查是否加满,所用润滑油须洁净无杂质以保证所有润滑位置有润滑油供应。当发现堵塞或泄漏应即时更换或修理。大部分机械磨损都是因缺乏润滑而发生的,因此要对润滑有足够的重视。
4、保持各动作的畅顺 动作震动或不畅顺可能是因为速度调整不当,速度改变及时间不配合或机械、油压调节引起。这类震动会令机械部分加速磨损及震动已紧固的螺丝,所以应减少及避免。
5、轴承检查 当轴承部分在工作时有异声发出,或温度升高即表示轴承内部已磨损,应及时 检查或更换,并重新注入润滑脂。
6、注射系统 注射螺杆、止逆环和机筒组成注塑机的心脏部分,决定了加工的质量和效率,必须使它们保持良好的工作状态。首先采取必要的措施防止非塑料的碎屑混入塑料料流内,再者要重视检查螺杆与机筒间、止逆环与机筒的正确间隙,正常的间隙应能封住塑料回流并产生塑化所需的剪切作用,当发现熔胶动作缓慢、熔料有斑点和黑点,或产品成形不稳定时应检查螺杆、止逆环和机筒的磨损情况。 部分常见故障的起因及解决方法
油 温 过 高
油温不正常上升可能是冷却系统不正常或油压元件在工作时产生高热而引起。 1、冷却系统不正常
1)冷却系统供应不足,如水掣未完全开启,水压不足或水泵流量不符合需要等。 2)管道堵塞,如过滤网、冷却塔或水管堵塞。
3)冷却水温过高,如冷却塔散热能力不足,或损坏或气温过高。 2、液压系统产生高热
1)油泵损坏,内部零件在高速转动时磨损产生高热。
2)压力调节不适当,液压系统长期处于高压状态而过热。
3)油压元件内漏,例如方向阀损坏或密封圈损坏令高压油流经细小空间时产生热量。 噪音产生
不正常的噪音产生,表示有零件损坏或调整不当,应按噪音发出的位置查明原因即时维修。
1、油箱内的液压油不足,油泵吸入空气或滤油器污物阻塞都会造成油泵缺油,引致油液中的气泡排出撞击叶片而产生噪音,解决的方法是检查油量,防止吸入空气及清洗滤油器。
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2、液压油粘度高、增加流动阻力,需要更换合适的液压油。
3、由于油泵或电机的轴承或叶片损坏,联轴器的同心度偏差引起噪音,须调整同心度或更换零件。
4、方向阀反应失灵但功能仍在,如阀心磨损,内漏、毛刺阻塞、移动不灵活,电磁阀因电流不足而失灵亦会产生噪音。解决的方法是清洗阀芯,阀芯磨损须更换新件,电流须稳定及充足。
5、液压元件损坏或油路管道阻塞令液压油高速流动时产生噪音。
6、机械部分故障,轴承磨损或机械缺乏润滑油或零件松动,应找出原因将零件紧固或更换,
保证有足够的润滑油。 产品生产不稳定或不合格
在稳定的生产周期中,出现成品质量不稳定,多是机械零件磨损或调整失当所致。 1、螺杆、止逆环、机筒的磨损。
2、注射油缸内密封圈损坏而产生内漏。 3、发热筒的温度控制不稳定。 4、压力、速度控制部分失常。
工程塑料的材料成型技术
工程塑料生产企业的企业定位,不仅在于生产出各种性能优良的工程塑料,而且在于不断地开发出各种新型成型加工技术,以满足全面推进工程塑料发展和进步的需要。 (1)气体辅助注射成型法
有AGI法、CINPRES法及GIM法等,但原理完全相同,如AGI法是将隋性气体(一般为N2)注嘴设在注塑机注嘴内部,而CINPRES法是将隋性气体与注塑机注嘴分别设置,且既可以是一个也可以是几个。气体辅助注射成型法的关键是在树脂填充(不完全填充)完毕后,利用型腔内树脂冷却前的时间差,将具有一定压力的隋性气体迅速地注入成型品内部,此时气体可在成型品壁厚较大的部分形成空腔,这样既能使成型品壁厚变得均匀不产生缩痕,也能提高其表面转写性使制品表面平整光滑。 (2)注射压缩成型法
有整体压缩法和部分压压缩法之分,利用整体压缩法成型时,首先在模具保持一定开度的合模状态下,将树脂填充(不完全填充)进去,而后利用油缸压缩使模具的动模板移动至完全合模状态,此时树脂因受压而充满模具并被赋形。部分压缩法是在完全合模的情况下充填树脂(不完全充填),压缩不是靠整个动模板移动,而是靠动模板上制品赋形面部分(可以是全体也可以是一部分)的移动而实现的。注射压缩成型法的优点是可以采用较低的注塑压力成型薄形制品或需较大成型压力的制品,一般用于流动性较差的树脂或壁厚较薄的制品如高分子量PC或纤维增强工程塑料等的成型。 (3)注射减压成型法
成型时首先利用注射高压将树脂充填至模具,再将模具动模板突然后退开启一定距离(有开启限位装置),使树脂冷却成型。该方法得到的制品表面层致密,中间层疏松,有均匀分布的小气泡,类似于三明治。 (4)彩印PC薄片表面镶嵌成型
[5,6]首先将冲切好的彩印PC薄片/装在模具上,然后合模并在所定的条件下注射成型。该方法所得制品的表面(可以是外表面也可以是内表面)为印刷面,而注射树脂可以是PC、也可以是PS、(丙烯腈/苯乙烯)共聚物(AS),甲基苯乙烯(MS),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等透明材料或ABS等不透明材料。该方法克服了以往曲面印刷困难的缺点,可以先在平面状的PC薄片上进行彩印,再将其按所需形状冲切后镶入模具,而后靠注射树脂的压力和温度得到曲面状的制品,适用于汽车仪表或各种家电、OA设备的面板等。此外,还有CFI法,但主要使用表面硬化或硬化后彩印的PC薄片进行表
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面镶嵌成型。
(5)模具滑合成型法(DSI)
DSI有DSI-2M法和M-DSI法之分,DSI-2M法主要用于中空制品的制造,而M-DSI主要用于异种树脂的非中空积层构造体的制造,其原理完全相同。用DSI-2M法时,首先将中空制品的两个半面分别注射成型,然后将两部分的阴模(制品的半面还在模具中)滑移至对合位置,再次向两接合面部分注射树脂,使之结合在一起,得到完整的中空制品。和吹塑成型品相比,该法制品具有表精度、尺寸精度高,壁厚均匀且设计自由度大(如L型)等优点。
(6)模具表面电感加热成型法
要点是在合模前将由线圈组成的圆形平面式电感加热器移至模具表面附近(对着模具表面,保持极小的距离但不接触),利用电磁感应使模具表面迅速升温后,退出电感加热器并立即合模注射。该方法适用纤维增强工程塑料,其优点是可使纤维沉入制品内部,提高纤维增强制品的表面光滑性。一般只需对赋形制品外表的模具表面加热即可。 (7)超声波辅助成型
利用低频振动波(一般低于500HZ)或超声波(19kHZ左右)可以提高熔融树脂流动性的原理,借助超声波探头和振动变位器使模具型腔处的振动强度变得最大(模口处的振动强度最小),以提高树脂的流动性和表面转写性 选择注塑机之简易流程 1. 收集应用资料
部件尺寸及定向 物料规格说明 注模尺寸 2.决定所需要的锁模力
检查部件高度,壁厚,物料,型芯和投影面,以决定所需之锁模力 3.核实所选夹紧装置之空间
核实模具尺寸:水平、垂直和闭合高对应于所选夹紧装置的关系:必要时 增中夹紧模选择
4.预计周期时间
根据壁厚、流程、浇口厚度、肋条和凸缘,决定大致充填、填密和冷却时间,根 据部件高度(锁模行程),型芯、滑阀动作以及任何必需部件的排出物,决定大 致锁模横移时间和部件排出物。这会有助决定所需机器之操作规范。 5.锁模速度及干周期取拾
定机锁模性能是否足以达至所需的工作性能。如果必需更大工作性能,决定更快速横移速度是否合用及或用得上。检查增加夹压速度之选择及作出 取拾决定。 6.注射单元选择
决定某一单元具充足容积,能接纳注入之注射量。一般选择是所需注射介乎总容量的一成到八成之间。 7. 生产能力
7.1 每小时输出重量
核实所选单元能够生产所要求之产量,产量以每小时输出磅数计算。如所选单元无力达至要求产量,增加长度直径比例,然后,再度审核。假使增加长度直径比例亦不 奏效,可增肿注射单元大小和螺植直径,其后再次验证结果。 7.2 提取率(Recover Rate)
利用选定之锁模泵组和注射单元的标准挤压机摩打,决定螺旋再填充或提取和螺旋填充时间之最小值。如(接触杆)间歇时间大于再充填时间加上螺旋减压所需之0.5秒,可进展至下一步骤。如果(接触杆)间歇于结合再充填和螺旋减压两者的时间,检查下述的选择。选择下面一个或一组,重新计算再充填时间,反复检查此等取拾,直至获得预期的结果。
1. 一台较少容积挤压机摩打能否为已知物提供转力矩?如果“是”的话,利用螺杆的
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每分钟转数,决定再充填时间。
2. 检讨增加输往挤压机的油流量,增加螺旋每分钟转速和减少再充填时间的结果。 3. 检查增加输往挤压机的油流量,增加螺旋每分钟转速和减少再充填时间的结果。 4. 增加注射单元大小,实际目标是要增加螺杆直径,核实螺杆直径正在增加以及决定重新充填时间。
5. 假定给出料为聚 烃物料,提高长度直径比例,这样会提升再充填率15%。 7.3所需注塑率
根据物料、壁厚、流距和模具大概温度,决定要求之充填时间。利用要求充填时间和注射量以及利用在先前锁模和挤压机选择工段时选定的泵组gpm,计算所需注塑率。假使算出的充填时间少于希望获得的充填时间,参考下历所列的选择。选择一个或一组别,重新计算充填时间。继续参考所列选择,直至获得欲求取之结果为止。 1. 复查为成本对于操作表现关系而增加gpm组合。
2. 复查蓄能器为注塑成本对于操作表现关系而增加的注塑组合 注塑机操作过程注意事项
养成良好的注塑机操作习惯对提高机器寿命和生产安全都大有好处。 1 开机之前:
(1)检查电器控制箱内是否有水、油进入,若电器受潮,切勿开机。应由维修人员将电器零件吹干后再开机。
(2)检查供电电压是否符合,一般不应超过±15%。
(3)检查急停开关,前后安全门开关是否正常。验证电动机与油泵的转动方向是否一致。
(4)检查各冷却管道是否畅通,并对油冷却器和机筒端部的冷却水套通入冷却水。 (5)检查各活动部位是否有润滑油(脂),并加足润滑油。
(6)打开电热,对机筒各段进行加温。当各段温度达到要求时,再保温一段时间,以使机器温度趋于稳定。保温时间根据不同设备和塑料原料的要求而有所不同。
(7)在料斗内加足足够的塑料。根据注塑不同塑料的要求,有些原料最好先经过干燥。 (8)要盖好机筒上的隔热罩,这样可以节省电能,又可以延长电热圈和电流接触器的寿命。
2 操作过程中:
(1)不要为贪图方便,随意取消安全门的作用。
(2)注意观察压力油的温度,油温不要超出规定的范围。液压油的理想工作温度应保持在45~50℃之间,一般在35~60℃范围内比较合适。
(3)注意调整各行程限位开关,避免机器在动作时产生撞击。 3 工作结束时:
(1)停机前,应将机筒内的塑料清理干净,预防剩料氧化或长期受热分解。 (2)应将模具打开,使肘杆机构长时间处于闭锁状态。
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(3)车间必须备有起吊设备。装拆模具等笨重部件时应十分小心,以确保生产安全。 控制注塑周期来提高生产 注塑周期的定义及述语
对大部分的注塑厂商来说,注塑周期可直接影响以下两个主要目的:1、每天从机械中得到更多的制件;2、制件合乎客人的要求。
谈及有关达到这些目标是一回事,但实际上做的却是另一回事;首先,我们必须确定什么是注塑周期,以确保我们所谈意念相同。 Model Open Time -- 开模时间 Fuilling Time -- 填充时间 Hold Time -- 保压时间
周期开始--螺杆开始前进 螺杆向树脂料(熔胶)推进 制件浇口冷却
螺杆开始转动--塑化行程开始 螺杆回位完成--螺杆转动停止 如必要的话倒塑发生
制件充分冷却便可以顶出
模具打开(可能包括模芯的拉出) 顶出
模具闭合(可能包括模芯的回位) 模具闭上--周期重新开始。
自动注塑周期是在持续的相同次序下,同样的事情一次又一次地重复。周期有三个主要部分: 开模时间
填充时间
} 模具闭合时间 保压时间
提高生产力的目标是在极短时间内完成所有必要的动作,完成顶出,并确保模具得到保护(包括拉出和退回滑块和侧位模芯)。所以,任何,延迟开模时间的模具或注塑机的问题必须维修。另外,如每次注射的开模时间都不一样,制件将亦不一样。 注塑填充模腔(由1-2)
以流动性较好的材料而言(如Delrin®聚甲醛,Zytel®及Zytel® ST尼龙,及Crastin®、Rynite®聚脂),这填充时间应占整个周期1/10至1/8的时间,填充时最关键的是快速及稳定的螺杆推进时间,及最低和稳定的注塑压力。
当螺杆向前推进将溶体由料管经喷咀,竖流道,横流通,浇口,再射入模腔,当中会遇到阻力。这阻力是由喷咀直径、流道尺寸、浇口大小、产品厚度,以及模具排气设计所影响。
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当我们调校注塑机上的注塑速度(相对亦是填充时间)时,实际上我们是调校输送螺杆之后液压装置的阀门大小。
若单以调校阀门应付这不同的阻力变化是相当困难,而且机器的反应时间亦未能这般灵敏,所以这流动阻力应在模具内改善及减少,以达至填充平衡及稳定。否则由于填充不均匀而导致不同模腔所注塑的制品尺寸不同,强度不足,或外观不良。 保压时间(2-3)
当注塑结晶形材料时,保压时间是最重要的一段操控。这段时间是由熔体填充模腔99%开始至浇口凝固为终止。模件的强度及勒性都是决定于注塑后有否保持压力到熔体上直至部件/浇口凝固。保持压力时亦要预先保留一小段的熔胶位置在螺杆前。这保压的一段就是防止熔体凝固收缩后的空洞,或浇口位置的弱处等导致模件强度不足的关键。 冷却时间(4-7)
当熔体进入模腔,碰到金属表面时,熔体冷却的步骤就己经开始。由于Delrin®聚甲醛,Zytel®及Zytel® ST尼龙,及Crastin®、Rynite®聚脂等半结晶材料的凝固温度很高,所以需要冷却的时间便很少。若以一般模件来说,当螺杆完成塑化之后(螺杆转动后退再次生产熔胶),模件应该已经有足够的冷却时间。若果在顶出模件时发现出问题的话,可慢慢将冷却时间延长,直至问题解决为止。 开模时间(8-11)
模具开放的间是整个周期的重要部份,特别是对有装嵌件的模具更是如此,甚至在比较标准的模具中,模具开放时间也经常高过整个周期的20%,设备一经装置并进行,就有忽视模具开放时的倾向! 影响开模的因素:
第一项要考虑的是模具的速度和移动距离,模具在打开并顶出制件过程中移动的距离应减少以免浪费移动时间,当然,模具移动必须在模具再次关闭前足以让制件顺利脱离模具,所以,让制件脱模所需移动距离愈短,则其所花的的间愈少,当注射成型机处于良好状态,从高速打开到低速顶出的转换能够相当平稳。设备需要一些保养以完成这些速度上的变化,但是这些花费可以从模塑时间减少,节省时间而得到多倍的回报。为了达到最少的模具移动时间,调整减速开关,以便预出过程中模具不会过于接触或破坏制件,并优化行程的高速段。再者,适当而周期性的保养以确保这减速每次能重复。产生锁模压力时间在整个模具开放时间中是另一个阻延,这个时间可能经过机械磨损和液压阀失效的影响,因此周期性的机械保养可以保持良好的操作状态。 注意:
缩短模具打开行程到所必需的最小,以便制件和流道脱落 排除任何使顶出困难的因素,像顶针周围的飞边(被锋) 缩短顶出行程到所必需的最小值
用最快的开模和闭模速度,同时要适当慢慢地中止和闭合以防止损坏模具 寻找所有闭模和产生锁模压力中的阻延,它们表示计时器或液压阀的故障
在模员中大量的装嵌件活动也增长横星开放时间。稍加考虑产品设计(减少倒扣)就往往
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能使顶出动作自动化或半自动化进行
若这延误是由模具损耗所导致,理应修理模具,以减低延误
怎样用传统设备 -实现薄壁注射成型?
在塑胶注射成型加工中,零件的壁厚是一个十分关键的参数。薄壁注塑件有很多好处,它降低零件重量、生产规模、减少材料开支及缩短成型周期等,但是制造薄壁产品必须采用昂贵的高速注塑机,甚不化算。究竟传统注塑机可否胜任,文为你详尽分析。
甚么是薄壁注塑?一般的定义是在一个有50cm²表面积的注塑件,其壁厚为lmm。这种级别则可称之为薄壁注塑零件。
然而,传统的注塑机往往不能适应薄壁注塑的要求。以一台制作3mm壁厚零件的传统机器为例,当熔化的热塑胶材料的前沿部份流经模具型腔时,它将会与温度较低的型芯或型腔内壁接触,并形成一层固化的薄表皮。这种提前固的表皮大致要占整个壁厚的20%。
在这层表皮内边,注入的熔化材料仍在不断地向前流动。显然,如果零件的薄壁减少并达到“薄壁”的程度,其冷却速度也会加快,从而导致上述固化表皮占整个壁厚的比例将会增加,也就是说,其后续流人型胶的熔融“芯部”将会缩小。相反,零件产生冷凝的时间间隔却在缩短。这都给材料的继续流动增添了难度,从而使的零件在冷凝之前实现“填满”的要求变得更加困难。
为了克服内壁注塑的填充困难,通常要对注塑机进行特别的设计或改装,如采用多通道注入口,施加高达241MPa的注射压力和1, 000mm/s的注入速度。然而,这些做法将要花费相当可观的资金。
能否在传统的未经改装的标准注塑机上,对某些工艺参数进行控制,以实现薄壁注塑的要求呢?
答案是肯定的。据报导,曾经有人在一台最大夹紧力为90公吨,最大注射量为170g的传统机器上做过这方面的实验。在这台机器上安置了具有一个扇形注入口内插件和一个注口,并有一个型腔的模具。该内插件的长/厚比为140:1,型腔厚度为lmm。使用的树脂是LexanSP7602聚碳酸酯和Magunum9015。
产品零件的重量,是唯一的可变输出值。在同一个模具型腔条件下,零件重量的变化,显然与注塑过程熔化材料在型腔内“填满”的程度密切相关。据称,对零件重量变化的分析。其结果的可信度能高达95%。因此该实验就是从有关工艺参数与零件重量的关系著手进行研究的。为此,在型腔里特别装设了五个压力与温度转换器。一个数据探测系统在腔内跟踪压力与温度曲线。
该实验采用了一个半分数因子(halffractional factorial)设计,用来研究喷嘴温度,模具温度,冷却时间,注射速度和夹持压力。据称,这五个参数都能影响零件之重量。为了建立这些参数以确定它们对零件重量的影响,采用了不同高低值的组合(见下表),来进行注射成型。
薄壁注塑研究的实验能数范围 参 数 聚碳酸酯 ABS
喷嘴温度(℃) (290 - 300) (260 - 280)
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模具温度(℃) (80 - 90) (68 - 80) 冷却时间(s) (40 - 50) (25 - 35) 注射速度(mm/s (203 - 272) (229 - 272) 夹持压力(MPa) (4.8 - 5.5) (3.4 - 4.1)
对PC和ABS两种材料进行了实验。实验条件是:各自的熔化温度;标准的模具温度和零件重量;标准的零件张力强度和最高的许用注射速度。另外两种材料的相对黏度也都能在不同的剪切率下得到确立。 实验结果如下:
●将ABS材料由其熔化温度260℃升至280℃对其零件重量会由6.6g增至 7.4g,即有22%的增大。
●对PC材料,当将共熔化温度由290℃升至300℃时零件重量即从7.3g增至8.9g,即增大了22%。
●当模具温度从80℃升至90℃时,PC和ABS两种材料的零件重量都有增大,但PC更为敏感,后者的零件重量可从8.4g增至8.8g,增长了4.8%。
●熔化温度和模具温度的变化都会导致零件张力强度的改变。但熔化温度的增高将会使强度下降,而模具温度的升高则会使强度增加。
●缩短冷却时间和提高注射速度都将使PC材料的零件重量得以增加,而ABS材料则不受这两个参数的影响。 结果分析:
●对PC材料而言,熔化温度、模具温度、冷却时间和注射速度都是影响零件重量的关键参数;而对于ABS.影响其零件重量的参数只是熔化温度和模具温度。
●熔化温度的升高,将使材料有更高的热能,同时会导致熔融黏度的降低,从而使得熔融材料更易于流动,其形成一个更长的流往长度,同时更加顺畅地填满型胶。但熔化温度过高,将会促使材料退化和降级。所以,这一参数仅可在该树脂允许的上限之内被用来保证型胶的填满。
●模具温度的升高,会减不树脂在型腔里的冷凝层,使熔融化材料在型腔内更易于流动,从而获得更大的零件重量和更好的表面质量。
●更短的冷却时间,可使熔化材料在容器内停留的时间更短并减少了退化的可能性。据认为,减少壁厚50%,将导致冷却时间成4倍地减少。另外,冷却时间构成了约70%的生产周期,它的减少意味着生产效率的提高。
●机器注射量应尽可能达到最大值。因为这也帮助熔化材料在容器停留时间的减少。
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●增高注射速度,也会使熔化材料的相对黏度下降,这是由于剪切变得更薄时,产生假塑胶体(pseudoPlastic)影响的结果。同时,这种剪切的加热,仅发生在不到一秒钟的瞬间,这对于导致明显的退化来说,是无足轻重的。
●注射速度的提高,虽然会使PC材料黏度下降并造成零件重量的上升,但比起熔化温度增高时零件重量的增加要少得多。不过,由于它还能使得材料更加不易退化,所以,提高注射速度还是有它可取之处的。
注射速度的改变,对于ABS材料几乎不会造成任何影响,这是由于此时它的相对黏度没有产生明显的下降的缘故。通过在传统注塑机条件下对一些工艺参数的变更,取得了零件重量增加的效果。这一结果实际上反映了树脂在熔化状态下填满lmm型腔能力的增加也就是提高了薄壁成型的能力。
综合实验情况,在传统注塑机上加工薄壁零件同样是可以做得到的。进行操作时,可以将其注射速度调整到所允许的最高界限,在此基础上,可以按照该材料所推荐的最高熔化温度界限和模具最高温度标准,尽可能地提高这两个温度参数。这就是在传统注塑机上,以低成本的选择,实现优质的薄壁往塑的主要对策
塑料注射成型机的维护与保养
注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品,被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性,生产能力较高,并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天,注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位,从而成为目前塑料机械中增长最快,生产数量最多的机种之一。
我国塑料加工企业星罗其布,遍布全国各地,设备的技术水平参差不齐,大多数加工企业的设备都需要技术改造。这几年来,我国塑机行业的技术进步十分显著,尤其是注塑机的技术水平与国外名牌产品的差距大大缩小,在控制水平、产品内部质量和外观造型等方面均取得显著改观。选择国产设备,以较小的投入,同样也能生产出与进口设备质量相当的产品。这些为企业的技术改造创造了条件。
要有好的制品,必须要有好的设备。设备的磨损和腐蚀是一种自然规律,人们掌握了这种规律,就可以预防或减少设备的磨损和腐蚀,延长设备的使用周期,保证设备的完好率。
为加强塑料机械的使用、维护和管理工作,我国有关部门已制订了有关标准和实施细则,要求各设备管理部门和生产企业对设备的管理和使用做到“科学管理、正确使用、合理润滑、精心维护、定期保养、计划检修,提高设备完好率,使设备经常处于良好状态。 本文撰写了注塑机维护、保养的有关知识和技术资料可供设备管理部门和生产企业的管理人员和技术人员参考。
塑料注射成型技术是根据压铸原理从十九世纪末二十世纪初发展起来的,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。该法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料(约占塑料总量的1/3)。
1.1 注塑成型机的工作原理
注塑机的工作原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱塞)的推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。
注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模,进行下一个循环。 1.2 注塑机的结构
注塑机根据 塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机;按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压—机械(连杆)式;按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。 (1)卧式注塑机:这是最常见的类型。其合模部分和注射部分处于同一水平中心线上,
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且模具是沿水平方向打开的。其特点是:机身矮,易于操作和维修;机器重心低,安装较平稳;制品顶出后可利用重力作用自动落下,易于实现全自动操作。目前,市场上的注塑机多采用此种型式。
(2)立式注塑机:其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上,且模具是沿垂直方向打开的。因此,其占地面积较小,容易安放嵌件,装卸模具较方便,自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下,必须用手取下,不易实现自动操作。立式注塑机宜用于小型注塑机,一般是在60克以下的注塑机采用较多,大、中型机不宜采用。
(3)角式注塑机:其注射方向和模具分界面在同一个面上,它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小,但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机。
(4)多模转盘式注塑机:它是一种多工位操作的特殊注塑机,其特点是合模装置采用了转盘式结构,模具围绕转轴转动。这种型式的注塑机充分发挥了注射装置的塑化能力,可以缩短生产周期,提高机器的生产能力,因而特别适合于冷却定型时间长或因安放嵌件而需要较多辅助时间的大批量塑制品的生产,但因合模系统庞大、复杂,合模装置的合模力往往较小,故这种注塑机在塑胶鞋底等制品生产中应用较多。
一般注塑机包括注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等部分。
注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提,而为满足成型的要求,注射必须保证有足够的压力和速度。同时,由于注射压力很高,相应地在模腔中产生很高的压力(模腔内的平均压力一般在20~45MPa之间,见表1),因此必须有足够大的合模力。由此可见,注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。 1.4 注塑机的操作
1.4.1注塑机的动作程序
喷嘴前进→注射→保压→预塑→倒缩→喷嘴后退→冷却→开模→顶出→退针→开门→关门→合模→喷嘴前进。
1.4.2注塑机操作项目:注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制柜操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择,料筒各段温度及电流、电压的监控,注射压力和背压压力的调节等。 1.4.2.1注射过程动作选择:
一般注塑机既可手动操作,也可以半自动和全自动操作。
手动操作是在一个生产周期中,每一个动作都是由操作者拨动操作开关而实现的。一般在试机调模时才选用。
半自动操作时机器可以自动完成一个工作周期的动作,但每一个生产周期完毕后操作者必须拉开安全门,取下工件,再关上安全门,机器方可以继续下一个周期的生产。 全自动操作时注塑机在完成一个工作周期的动作后,可自动进入下一个工作周期。在正常的连续工作过程中无须停机进行控制和调整。但须注意,如需要全自动工作,则(1)中途不要打开安全门,否则全自动操作中断;(2)要及时加料;(3)若选用电眼感应,应注意不要遮闭了电眼。
实际上,在全自动操作中通常也是需要中途临时停机的,如给机器模具喷射脱模剂等。 正常生产时,一般选用半自动或全自动操作。操作开始时,应根据生产需要选择操作方式(手动、半自动或全自动),并相应拨动手动、半自动或全自动开关。
半自动及全自动的工作程序已由线路本身确定好,操作人员只需在电柜面上更改速度和压力的大小、时间的长短、顶针的次数等等,不会因操作者调错键钮而使工作程序出现混乱。
当一个周期中各个动作未调整妥当之前,应先选择手动操作,确认每个动作正常之后,再选择半自动或全自动操作。 1.4.2.2预塑动作选择
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根据预塑加料前后注座是否后退,即喷嘴是否离开模具,注塑机一般设有三种选择。(1)固定加料:预塑前和预塑后喷嘴都始终贴进模具,注座也不移动。(2)前加料:喷嘴顶着模具进行预塑加料,预塑完毕,注座后退,喷嘴离开模具。选择这种方式的目的是:预塑时利用模具注射孔抵助喷嘴,避免熔料在背压较高时从喷嘴流出,预塑后可以避免喷嘴和模具长时间接触而产生热量传递,影响它们各自温度的相对稳定。(3)后加料:注射完成后,注座后退,喷嘴离开模具然后预塑,预塑完再注座前进。该动作适用于加工成型温度特别窄的塑料,由于喷嘴与模具接触时间短,避免了热量的流失,也避免了熔料在喷嘴孔内的凝固。
注射结束、冷却计时器计时完毕后,预塑动作开始。螺杆旋转将塑料熔融并挤送到螺杆头前面。由于螺杆前端的止退环所起的单向阀的作用,熔融塑料积存在机筒的前端,将螺杆向后迫退。当螺杆退到预定的位置时(此位置由行程开关确定,控制螺杆后退的距离,实现定量加料),预塑停止,螺杆停止转动。紧接着是倒缩动作,倒缩即螺杆作微量的轴向后退,此动作可使聚集在喷嘴处的熔料的压力得以解除,克服由于机筒内外压力的不平衡而引起的“留涎”现象。若不需要倒缩,则应把倒缩停止开关调到适当位置,让预塑停止开关被压上的同一时刻,倒缩停止开关也被压上。当螺杆作倒缩动作后退到压上停止开关时,倒缩停止。接着注座开始后退。当注座后退至压上停止开关时,注座停止后退。若采用固定加料方式,则应注意调整好行程开关的位置。
一般生产多采用固定加料方式以节省注座进退操作时间,加快生产周期。 1.4.2.3注射压力选择
注塑机的注射压力由调压阀进行调节,在调定压力的情况下,通过高压和低压油路的通断,控制前后期注射压力的高低。
普通中型以上的注塑机设置有三种压力选择,即高压、低压和先高压后低压。高压注射是由注射油缸通入高压压力油来实现。由于压力高,塑料从一开始就在高压、高速状态下进入模腔。高压注射时塑料入模迅速,注射油缸压力表读数上升很快。低压注射是由注射油缸通入低压压力油来实现的,注射过程压力表读数上升缓慢,塑料在低压、低速下进入模腔。先高压后低压是根据塑料种类和模具的实际要求从时间上来控制通入油缸的 压力油的压力高低来实现的。
为了满足不同塑料要求有不同的注射压力,也可以采用更换不同直径的螺杆或柱塞的方法,这样既满足了注射压力,又充分发挥了机器的生产能力。在大型注塑机中往往具有多段注射压力和多级注射速度控制功能,这样更能保证制品的质量和精度。 1.4.2.4 注射速度的选择
一般注塑机控制板上都有快速—慢速旋钮用来满足注射速度的要求。在液压系统中设有一个大流量油泵和一个小流量泵同时运行供油。当油路接通大流量时,注塑机实现快速开合模、快速注射等,当液压油路只提供小流量时,注塑机各种动作就缓慢进行。 1.4.2.5 顶出形式的选择
注塑机顶出形式有机械顶出和液压顶出二种,有的还配有气动顶出系统,顶出次数设有单次和多次二种。顶出动作可以是手动,也可以是自动。
顶出动作是由开模停止限位开关来启动的。操作者可根据需要,通过调节控制柜上的顶出时间按钮来达到。顶出的速度和压力亦可通过控制柜面上的开关来控制,顶针运动的前后距离由行程开关确定。 1.4.2.6 温度控制
以测温热电偶为测温元件,配以测温毫伏计成为控温装置,指挥料筒和模具电热圈电流的通断,有选择地固定料筒各段温度和模具温度。表5列出了一些塑料的成型加工温度范围,可供参考。
料筒电热圈一般分为二段、三段或四段控制。电器柜上的电流表分别显示各段电热圈电流的大小。电流表的读数是比较固定的,如果在运行中发现电流表读数比较长时间的偏低,则可能电热圈发生了故障,或导线接触不良,或电热丝氧化变细,或某个电热圈烧
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毁,这些都将使电路并联的电阻阻值增大而使电流下降。
在电流表有一定读数时也可以简单地用塑料条逐个在电热圈外壁上抹划,看料条熔融与否来判断某个电热圈是否通电或烧毁。 1.4.2.7 合模控制
合模是以巨大的机械推力将模具合紧,以抵挡注塑过程熔融塑料的高压注射及填充模具而令模具发生的巨大张开力。
关妥安全门,各行程开关均给出信号,合模动作立即开始。首先是动模板以慢速启动,前进一小短距离以后,原来压住慢速开关的控制杆压块脱离,活动板转以快速向前推进。在前进至靠近合模终点时,控制杆的另一端压杆又压上慢速开关,此时活动板又转以慢速且以低压前进。在低压合模过程中,如果模具之间没有任何障碍,则可以顺利合拢至压上高压开关,转高压是为了伸直机铰从而完成合模动作。这段距离极短,一般只有0.3~1.0mm,刚转高压旋即就触及合模终止限位开关,这时动作停止,合模过程结束。 注塑机的合模结构有全液压式和机械连杆式。不管是那一种结构形式,最后都是由连杆完全伸直来实施合模力的。连杆的伸直过程是活动板和尾板撑开的过程,也是四根拉杆受力被拉伸的过程。
合模力的大小,可以从合紧模的瞬间油压表升起之最高值得知,合模力大则油压表的最高值便高,反之则低。较小型的注塑机是不带合模油压表的,这时要根据连杆的伸直情况来判断模具是否真的合紧。如果某台注塑机合模时连杆很轻松地伸直,或“差一点点”未能伸直,或几副连杆中有一副未完全伸直,注塑时就会出现胀模,制件就会出现飞边或其它毛病。 1.4.2.8 开模控制
当熔融塑料注射入模腔内及至冷却完成后,随着便是开模动作,取出制品。开模过程也分三个阶段。第一阶段慢速开模,防止制件在模腔内撕裂。第二阶段快速开模,以缩短开模时间。第三阶段慢速开模,以减低开模惯性造成的冲击及振动。 1.4.3 注塑工艺条件的控制
目前,各注塑机厂家开发出了各式各样的程序控制方式,大致有:注射速度控制、注射压力控制、注入模腔内塑料充填量的控制、螺杆的背压和转速等塑炼状态的控制。实现工艺过程控制的目的是提高制品质量,使机器的效能得到最大限度的发挥。 1.4.3.1 注射速度的程序控制
注射速度的程序控制是将螺杆的注射行程分为3~4个阶段,在每个阶段中分别使用各自适当的注射速度。例如:在熔融塑料刚开始通过浇口时减慢注射速度,在充模过程中采用高速注射,在充模结束时减慢速度。采用这样的方法,可以防止溢料,消除流痕和减少制品的残余应力等。
低速充模时流速平稳,制品尺寸比较稳定,波动较小,制品内应力低,制品内外各向应力趋于一致(例如将某聚碳酸脂制件浸入四氯化碳中,用高速注射成型的制件有开裂倾向,低速的不开裂)。在较为缓慢的充模条件下,料流的温差,特别是浇口前后料的温差大,有助于避免缩孔和凹陷的发生。但由于充模时间延续较长容易使制件出现分层和结合不良的熔接痕,不但影响外观,而且使机械强度大大降低。
高速注射时,料流速度快,当高速充模顺利时,熔料很快充满型腔,料温下降得少,黏度下降得也少,可以采用较低的注射压力,是一种热料充模态势。高速充模能改进制件的光泽度和平滑度,消除了接缝线现象及分层现象,收缩凹陷小,颜色均匀一致,对制件较大部分能保证丰满。但容易产生制品发胖起泡或制件发黄,甚至烧伤变焦,或造成脱模困难,或出现充模不均的现象。对于高黏度塑料有可能导致熔体破裂,使制件表面产生云雾斑。
下列情况可以考虑采用高速高压注射:(1)塑料黏度高,冷却速度快,长流程制件采用 低压慢速不能完全充满型腔各个角落的;(2)壁厚太薄的制件,熔料到达薄壁处易冷凝而滞留,必须采用一次高速注射,使熔料能量大量消耗以前立即进入型腔的;(3)用玻
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璃纤维增强的塑料,或含有较大量填充材料的塑料,因流动性差,为了得到表面光滑而均匀的制件,必须采用高速高压注射的。
对高级精密制品、厚壁制件、壁厚变化大的和具有较厚突缘和筋的制件,最好采用多级注射,如二级、三级、四级甚至五级。 1.4.3.2 注射压力的程序控制
通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力(保压)或三次以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当,对于防止模内压力过高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致,那麽制品的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下,决定制品尺寸的最重要参数是保压压力,影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如:在充模结束后,保压压力立即降低,当表层形成一定厚度时,保压压力再上升,这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品,消除塌坑和飞边。 保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的50%~65%,即保压压力比注射压力大约低0.6~0.8MPa。由于保压压力比注射压力低,在可观的保压时间内,油泵的负荷低,固油泵的使用寿命得以延长,同时油泵电机的耗电量也降低了。
三级压力注射既能使制件顺利充模,又不会出现熔接线、凹陷、飞边和翘曲变形。对于薄壁制件、多头小件、长流程大型制件的模塑,甚至型腔配置不太均衡及合模不太紧密的制件的模塑都有好处。
1.4.3.3 注入模腔内塑料填充量的程序控制
采用预先调节好一定的计量,使得在注射行程的终点附近,螺杆端部仍残留有少量的熔体(缓冲量),根据模内的填充情况进一步施加注射压力(二次或三次注射压力),补充少许熔体。这样,可以防止制品凹陷或调节制品的收缩率。 1.4.3.4 螺杆背压和转速的程序控制
高背压可以使熔料获得强剪切,低转速也会使塑料在机筒内得到较长的塑化时间。因而目前较多地使用了对背压和转速同时进行程序设计的控制。例如:在螺杆计量全行程先高转速、低背压,再切换到较低转速、较高背压,然后切换成高背压、低转速,最后在低背压、低转速下进行塑化,这样,螺杆前部熔料的压力得到大部分的释放,减少螺杆的转动惯量,从而提高了螺杆计量的精确程度。过高的背压往往造成着色剂变色程度增大;预塑机构合机筒螺杆机械磨损增大;预塑周期延长,生产效率下降;喷嘴容易发生流涎,再生料量增加;即使采用自锁式喷嘴,如果背压高于设计的弹簧闭锁压力,亦会造成疲劳破坏。所以,背压压力一定要调得恰当。
随着技术的进步,将小型计算机纳入注塑机的控制系统,采用计算机来控制注塑过程已成为可能。日本制钢所N—PACS(微型电子计算机控制系统)可以做到四个反馈控制(保压调整、模压调整、自动计量调整、树脂温度调整)和四个过程控制(注射速度程序控制、保压检验、螺杆转速程序控制、背压程序控制)。 1.4.4 注塑成型前的准备工作
成型前的准备工作可能包括的内容很多。如:物料加工性能的检验(测定塑料的流动性、水分含量等);原料加工前的染色和选粒;粒料的预热和干燥;嵌件的清洗和预热;试模和料筒清洗等。 1.4.4.1 原料的预处理
根据塑料的特性和供料情况,一般在成型前应对原料的外观和工艺性能进行检测。如果所用的塑料为粉状,如:聚氯乙烯,还应进行配料和干混;如果制品有着色要求,则可加入适量的着色剂或色母料;供应的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物,特别是一些具有吸湿倾向的塑料含水量总是超过加工所允许的限度。因此,在加工前必须进行干燥处理,并测定含水量。在高温下对水敏感的聚碳酸酯的水分含量要求在0.2%以下,甚至0.03%~0.05%,因此常用真空干燥箱干燥。已经干燥的塑料必须妥善密封保存,以防塑料从空气中再吸湿而丧失干燥效果,为此采用干燥室料斗可连续
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地为注塑机提供干燥的热料,对简化作业、保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗 的装料量一般取注塑机每小时用料量的2.5倍。 1.4.4.2 嵌件的预热
注射成型制品为了装配及强度方面的要求,需要在制品中嵌入金属嵌件。注射成型时,安放在模腔中的冷金属嵌件和热塑料熔体一起冷却时,由于金属和塑料收缩率的显著不同,常常使嵌件周围产生很大的内应力(尤其是象聚苯乙烯等刚性链的高聚物更多 显著)。这种内应力的存在使嵌件周围出现裂纹,导致制品的使用性能大大降低。这可以通过选用热膨胀系数大的金属(铝、钢等)作嵌件,以及将嵌件(尤其是大的金属嵌件)预热。同时,设计制品时在嵌件周围安排较大的厚壁等措施。 1.4.4.3 机筒的清洗
新购进的注塑机初用之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换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洗。
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。 1.4.4.4 脱模剂的选用
脱模剂是能使塑料制品易于脱模的物质。硬脂酸锌适用于除聚酰胺外的一般塑料;液体石蜡用于聚酰胺类的塑料效果较好;硅油价格昂贵,使用麻烦,较少用。
使用脱模剂应控制适量,尽量少用或不用。喷涂过量会影响制品外观,对制品的彩饰也会产生不良影响。
1.5 注塑机操作过程注意事项
养成良好的注塑机操作习惯对提高机器寿命和生产安全都大有好处。 1.5.1 开机之前:(1)检查电器控制箱内是否有水、油进入,若电器受潮,切勿开机。应由维修人员将电器零件吹干后再开机。(2)检查供电电压是否符合,一般不应超过±15%。(3)检查急停开关,前后安全门开关是否正常。验证电动机与油泵的转动方向是否一致。(4)检查各冷却管道是否畅通,并对油冷却器和机筒端部的冷却水套通入冷却水。(5)检查各活动部位是否有润滑油(脂),并加足润滑油。(6)打开电热,对机筒各段进行加温。当各段温度达到要求时,再保温一段时间,以使机器温度趋于稳定。保温时间根据不同设备和塑料原料的要求而有所不同。 (7)在料斗内加足足够的塑料。根据注塑不同塑料的要求,有些原料最好先经过干燥。(8)要盖好机筒上的隔热罩,这样可以节省电能,又可以延长电热圈和电流接触器的寿命。 1.5.2 操作过程中:(1)不要为贪图方便,随意取消安全门的作用。(2)注意观察压力油的温度,油温不要超出规定的范围。液压油的理想工作温度应保持在45~50℃之间,一般在35~60℃范围内比较合适。(3)注意调整各行程限位开关,避免机器在动作时产生撞击。
1.5.3 工作结束时:(1)停机前,应将机筒内的塑料清理干净,预防剩料氧化或长期受热分解。(2)应将模具打开,使肘杆机构长时间处于闭锁状态。(3)车间必须备有起吊设备。装拆模具等笨重部件时应十分小心,以确保生产安全。 1.6 注塑制品产生缺陷的原因及其处理方法
在注塑成型加工过程中可能由于原料处理不好、制品或模具设计不合理、操作工没有掌握合适的工艺操作条件,或者因机械方面的原因,常常使制品产生注不满、凹陷、飞边、气泡、裂纹、翘曲变形、尺寸变化等缺陷。
对塑料制品的评价主要有三个方面,第一是外观质量,包括完整性、颜色、光泽等;第二是尺寸和相对位置间的准确性;第三是与用途相应的机械性能、化学性能、电性能等。这些质量要求又根据制品使用场合的不同,要求的尺度也不同。
生产实践证明,制品的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面。但事实上,塑料加工厂的技术人员往往苦于面对用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效
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不大的困难局面。
生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于注塑周期本身很短,如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。在调整工艺时最好一次只改变一个条件,多观察几回,如果压力、温度、时间统统一起调的话,很易造成混乱和误解,出了问题也不知道是何道理。调整工艺的措施、手段是多方面的。例如:解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径,要选择出解决问题症结的一、二个主要方案,才能真正解决问题。此外,还应注意解决方案中的辨证关系。比如:制品出现了凹陷,有时要提高料温,有时要降低料温;有时要增加料量,有时要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。
1.6.1 塑料成型不完整
这是一个经常遇到的问题,但也比较容易解决。当用工艺手段确实解决不了时,可从模具设计制造上考虑进行改进,一般是可以解决的。 一、设备方面:
(1)注塑机塑化容量小。当制品质量超过注塑机实际最大注射质量时,显然地供料量是入不敷出的。若制品质量接近注塑机实际注射质量时,就有一个塑化不够充分的问题,料在机筒内受热时间不足,结果不能及时地向模具提供适当的熔料。这种情况只有更换容量大的注塑机才能解决问题。有些塑料如尼龙(特别是尼龙66)熔融范围窄,比热较大,需用塑化容量大的注塑机才能保证料的供应。
(2)温度计显示的温度不真实,明高实低,造成料温过低。这是由于温控装置如热电偶及其线路或温差毫伏计失灵,或者是由于远离测温点的电热圈老化或烧毁,加温失效而又未曾发现或没有及时修复更换。
(3)喷嘴内孔直径太大或太小。太小,则由于流通直径小,料条的比容增大,容易致冷,堵塞进料通道或消耗注射压力;太大,则流通截面积大,塑料进模的单位面积压力低,形成射力小的状况。同时非牛顿型塑料如ABS因没有获得大的剪切热而不能使黏度下降造成充模困难。喷嘴与主流道入口配合不良,常常发生模外溢料,模内充不满的现象。喷嘴本身流动阻力很大或有异物、塑料炭化沉积物等堵塞;喷嘴或主流道入口球面损伤、变形,影响与对方的良好配合;注座机械故障或偏差,使喷嘴与主流道轴心产生倾侧位移或轴向压紧面脱离;喷嘴球径比主流道入口球径大,因边缘出现间隙,在溢料挤迫下逐渐增大喷嘴轴向推开力都会造成制品注不满。
(4)塑料熔块堵塞加料通道。由于塑料在料斗干燥器内局部熔化结块,或机筒进料段温度过高,或塑料等级选择不当,或塑料内含的润滑剂过多都会使塑料在进入进料口缩径位置或螺杆起螺端深槽内过早地熔化,粒料与熔料互相黏结形成“过桥”,堵塞通道或包住螺杆,随同螺杆旋转作圆周滑动,不能前移,造成供料中断或无规则波动。这种情况只有在凿通通道,排除料块后才能得到根本解决。
(5)喷嘴冷料入模。注塑机通常都因顾及压力损失而只装直通式喷嘴。但是如果机筒前端和喷嘴温度过高,或在高压状态下机筒前端储料过多,产生“流涎”,使塑料在未开始注射而模具敞开的情况下,意外地抢先进入主流道入口并在模板的冷却作用下变硬,而妨碍熔料顺畅地进入型腔。这时,应降低机筒前端和喷嘴的温度以及减少机筒的储料量,减低背压压力避免机筒前端熔料密度过大。
(6)注塑周期过短。由于周期短,料温来不及跟上也会造成缺料,在电压波动大时尤其明显。要根据供电电压对周期作相应调整。调整时一般不考虑注射和保压时间,主要考虑调整从保压完毕到螺杆退回的那段时间,既不影响充模成型条件,又可延长或缩短料粒在机筒内的预热时间。 二、模具方面
(1)模具浇注系统有缺陷。流道太小、太薄或太长,增加了流体阻力。主流道应增加直径,流道、分流道应造成圆形较好。流道或较口太大,射力不足;流道、浇口有杂质、异物或炭化物堵塞;流道、浇口粗糙有伤痕,或有锐角,表面粗糙度不良,影响料流不
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畅;流道没有开设冷料井或冷料井太小,开设方向不对;对于多型腔模具要仔细安排流道及浇口大小分配的均衡,否则会出现只有主流道附近或者浇口粗而短的型腔能够注满而其它型腔不能注满的情况。应适当加粗流道直径,使流到流道末端的熔料压力降减少,还要加大离主流道较远型腔的浇口,使各个型腔的注入压和料流速度基本一致。
(2)模具设计不合理。模具过分复杂,转折多,进料口选择不当,流道太狭窄,浇口数量不足或形式不当;制品局部断面很薄,应增加整个制品或局部的厚度,或在填充不足处的附近设置辅助流道或浇口;模腔内排气措施不力造成制件不满的现象是屡见不鲜的,这种缺陷大多发生在制品的转弯处、深凹陷处、被厚壁部分包围着的薄壁部分以及用侧浇口成型的薄底壳的底部等处。消除这种缺陷的设计包括开设有效的排气孔道,选择合理的浇口位置使空气容易预先排出,必要时特意将型腔的困气区域的某个局部制成镶件,使空气从镶件缝隙溢出;对于多型腔模具容易发生浇口分配不平衡的情况,必要时应减少注射型腔的数量,以保证其它型腔制件合格。 三、工艺方面
(1)进料调节不当,缺料或多料。加料计量不准或加料控制系统操作不正常、注塑机或模具或操作条件所限导致注射周期反常、预塑背压偏小或机筒内料粒密度小都可能造成缺料,对于颗粒大、空隙多的粒料和结晶性的比容变化大的塑料如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等以及黏度较大的塑料如ABS应调较高料量,料温偏高时应调大料量。
当机筒端部存料过多时,注射时螺杆要消耗额外多的注射压力来压紧、推动机筒内的超额囤料,这就大大的降低了进入模腔的塑料的有效射压而使制品难以充满。
(2)注射压力太低,注射时间短,柱塞或螺杆退回太早。熔融塑料在偏低的工作温度下黏度较高,流动性差,应以较大压力和速度注射。比如在制ABS彩色制件时,着色剂的不耐高温性了机筒的加热温度,这就要以比通常高一些的注射压力和延长注射时间来弥补。
(3)注射速度慢。注射速度对于一些形状复杂、厚薄变化大、流程长的制品,以及黏度较大的塑料如增韧性ABS等具有十分突出的意义。当采用高压尚不能注满制品时,应可虑采用高速注射才能克服注不满的毛病。
(4)料温过低。机筒前端温度低,进入型腔的熔料由于模具的冷却作用而使黏度过早地上升到难以流动的地步,妨碍了对远端的充模;机筒后段温度低,黏度大的塑料流动困难,阻碍了螺杆的前移,结果造成看起来压力表显示的压力足够而实际上熔料在低压低速下进入型腔;喷嘴温度低则可能是固定加料时喷嘴长时间与冷的模具接触散失了热量,或者喷嘴加热圈供热不足或接触不良造成料温低,可能堵塞模具的入料通道;如果模具不带冷料井,用自锁喷嘴,采用后加料程序,喷嘴较能保持必需的温度;刚开机时喷嘴太冷有时可以用火焰做外加热以加速喷嘴升温。 四 原料方面
塑料流动性差。塑料厂常常使用再生碎料,而再生碎料往往会反映出黏度增大的倾向。实验指出:由于氧化裂解生成的分子断链单位体积密度增加了,这就增加了在机筒和型腔内流动的粘滞性,再生碎料助长了较多气态物质的产生,使注射压力损失增大,造成充模困难。为了改善塑料的流动性,应考虑加入外润滑剂如硬脂酸或其盐类,最好用硅油(黏度300~600cm2/s)。润滑剂的加入既提高塑料的流动性,又提高稳定性,减少气态物质的气阻。 1.6.2 溢料(飞边)
溢料又称飞边、溢边、披锋等,大多发生在模具得分合位置上,如:模具的分型面、滑块的滑配部位、镶件的缝隙、顶杆的孔隙等处。溢料不及时解决将会进一步扩大化,从而压印模具形成局部陷塌,造成永久性损害。镶件缝隙和顶杆孔隙的溢料还会使制品卡在模上,影响脱模。 一 设备方面
(1)机器真正的合模力不足。选择注塑机时,机器的额定合模力必须高于注射成型制
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品纵向投影面积在注射时形成的张力,否则将造成胀模,出现飞边。
(2)合模装置调节不佳,肘杆机构没有伸直,产生或左右或上下合模不均衡,模具平行度不能达到的现象造成模具单侧一边被合紧而另一边不密贴的情况,注射时将出现飞边。
(3)模具本身平行度不佳,或装得不平行,或模板不平行,或拉杆受力分布不均、变形不均,这些都将造成合模不紧密而产生飞边。
(4)止回环磨损严重;弹簧喷嘴弹簧失效;料筒或螺杆的磨损过大;入料口冷却系统失效造成“架桥”现象;机筒调定的注料量不足,缓冲垫过小等都可能造成飞边反复出现,必须及时维修或更换配件。 二 模具方面
(1)模具分型面精度差。活动模板(如中板)变形翘曲;分型面上沾有异物或模框周边有凸出的橇印毛刺;旧模具因早先的飞边挤压而使型腔周边疲劳塌陷。
(2)模具设计不合理。模具型腔的开设位置过偏,会令注射时模具单边发生张力,引起飞边;塑料流动性太好,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等,在熔融态下黏度很低,容易进入活动的或固定的缝隙,要求模具的制造精度较高;在不影响制品完整性的前提下应尽量安置在质量对称中心上,在制品厚实的部位入料,可以防止一边缺料一边带飞边的情况;当制品或其附近有成型孔时,习惯上在孔上开设侧浇口,在较大的注射压力下,如果合模力不足模的这部分 支承作用力不够发生轻微翘曲时造成飞边,如模具侧面带有活动构件时,其侧面的投影面积也受成型压力作用,如果支承力不够也会造成飞边;滑动型芯配合精度不良或固定型芯与型腔安装位置偏移而产生飞边;型腔排气不良,在模的分型面上没有开排气沟或排气沟太浅或过深过大或受异物阻塞都将造成飞边;对多型腔模具应注意各分流道合浇口的合理设计,否则将造成充模受力不均而产生飞边。 三 工艺方面
(1)注射压力过高或注射速度过快。由于高压高速,对模具的张开力增大导致溢料。要根据制品厚薄来调节注射速度和注射时间,薄制品要用高速迅速充模,充满后不再进注;厚制品要用低速充模,并让表皮在达到终压前大体固定下来。
(2)加料量过大造成飞边。值得注意的是不要为了防止凹陷而注入过多的熔料,这样凹陷未必能“填平”,而飞边却会出现。这种情况应用延长注射时间或保压时间来解决。 (3)机筒、喷嘴温度太高或模具温度太高都会使塑料黏度下降,流动性增大,在流畅进模的情况下造成飞边。 四 原料方面
(1)塑料黏度太高或太低都可能出现飞边。黏度低的塑料如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等,则应提高合模力;吸水性强的塑料或对水敏感的塑料在高温下会大幅度的降低流动黏度,增加飞边的可能性,对这些塑料必须彻底干燥;掺入再生料太多的塑料黏度也会下降,必要时要补充滞留成分。塑料黏度太高,则流动阻力增大,产生大的背压使模腔压力提高,造成合模力不足而产生飞边。
(2)塑料原料粒度大小不均时会使加料量变化不定,制件或不满,或飞边。 1.6.3 凹痕(塌坑、瘪形)
因塑料冷却硬化而造成收缩凹陷,主要出现在厚壁位置、筋条、机壳、螺母嵌件的背面等处。
一 设备方面
(1)供料不足。螺杆或柱塞磨损严重,注射及保压时熔料发生漏流,降低了充模压力和料量,造成熔料不足。
(2)喷嘴孔太大或太小。太小则容易堵塞进料通道,太大则将使射力小,充模发生困难。
二 模具方面
(1)浇口太小或流道过狭或过浅,流道效率低、阻力大,熔料过早冷却。浇口也不能
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过大,否则失去了剪切速率,料的黏度高,同样不能使制品饱满。浇口应开设在制品的厚壁部位。流道中开设必要的有足够容量的冷料井可以排除冷料进入型腔使充模持续进行。点浇口、针状浇口的浇口长度一定要控制在1mm以下,否则塑料在浇口凝固快,影响压力传递;必要时可增加点浇口数目或浇口位置以满足实际需要;当流道长而厚时,应在流道边缘设置排气沟槽,减少空气对料流的阻挡作用。
(2)多浇口模具要调整各浇口的充模速度,最好对称开设浇口。
(3)模具的关键部位应有效地设置冷却水道,保证模具的冷却对消除或减少收缩起着很好的效果。
(4)整个模具应不带毛刺且具有可靠的合模密封性,能承受高压、高速、低黏度熔料的充模。 三 工艺方面
(1)增加注射压力,保压压力,延长注射时间。对于流动性大的塑料,高压会产生飞边引起塌坑应适当降低料温,降低机筒前段和喷嘴温度,使进入型腔的熔料容积变化减少,容易冷固;对于高黏度塑料,应提高机筒温度,使充模容易。收缩发生在浇口区域时应延长保压时间。
(2)提高注射速度可以较方便地使制件充满并消除大部分的收缩。
(3)薄壁制件应提高模具温度,保证料流顺畅;厚壁制件应减低模温以加速表皮的固化定型。
(4)延长制件在模内冷却停留时间,保持均匀的生产周期,增加背压,螺杆前段保留一定的缓冲垫等均有利于减少收缩现象。
(5)低精度制品应及早出模让其在空气中或热水中缓慢冷却,可以使收缩凹陷平缓又不影响使用。
四 原料方面:原料太软易发生凹陷,有效的方法是在塑料中加入成核剂以加快结晶。 五 制品设计方面:制品设计应使壁厚均匀,尽量避免壁厚的变化,象聚丙烯这类收缩很大的塑料,当厚度变化超出50%时,最好用筋条代替加厚的部位。 1.6.4 银纹、气泡和气孔
塑料在充模过程中受到气体的干扰常常在制品表面出现银丝斑纹或微小气泡或制品厚壁内形成气泡。这些气体的来源主要是原料中含有水分或易挥发物质或润滑剂过量,也可能是料温过高塑料受热时间长发生降解而产生降解气。
一 设备方面:喷嘴孔太小、物料在喷嘴处流涎或拉丝、机筒或喷嘴有障碍物或毛刺,高速料流经过时产生摩擦热使料分解。 二 模具方面:
(1)由于设计上的缺陷,如:浇口位置不佳、浇口太小、多浇口制件浇口排布不对称、流道细小、模具冷却系统不合理使模温差异太大等造成熔料在模腔内流动不连续,堵塞了空气的通道。
(2)模具分型面缺少必要的排气孔道或排气孔道不足、堵塞、位置不佳,又没有嵌件、顶针之类的加工缝隙排气,造成型腔中的空气不能在塑料进入时同时离去。 (3)模具表面粗糙度差,摩擦阻力大,造成局部过热点,使通过的塑料分解。 三 工艺方面
(1)料温太高,造成分解。机筒温度过高或加热失调,应逐段减低机筒温度。加料段温度过高,使一部分塑料过早熔融充满螺槽,空气无法从加料口排出。 (2)注射压力小,保压时间短,使熔料与型腔表面不密贴。
(3)注射速度太快,使熔融塑料受大剪切作用而分解,产生分解气;注射速度太慢,不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。
(4)料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力,产生气泡。
(5)用多段注射减少银纹:中速注射充填流道→慢速填满浇口→快速注射→低压慢速
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将模注满,使模内气体能在各段及时排除干净。
(6)螺杆预塑时背压太低、转速太高,使螺杆退回太快,空气容易随料一起推向机筒前端。
四 原料方面
(1)原料中混入异种塑料或粒料中掺入大量粉料,熔融时容易夹带空气,有时会出现银纹。原料受污染或含有有害性屑料时原料容易受热分解。
(2)再生料料粒结构疏松,微孔中储留的空气量大;再生料的再生次数过多或与新料的比例太高(一般应小于20%)
(3)原料中含有挥发性溶剂或原料中的液态助剂如助染剂白油、润滑剂硅油、增塑剂二丁酯以及稳定剂、抗静电剂等用量过多或混合不均,以积集状态进入型腔,形成银纹。 (4)塑料没有干燥处理或从大气中吸潮。应对原料充分干燥并使用干燥料斗。
(5)有些牌号的塑料,本身不能承受较高的温度或较长的受热时间。特别是含有微量水分时,可能发生催化裂化反应。对这一类塑料要考虑加入外润滑剂如硬脂酸及其盐类(每10kg料可加至50g),以尽量降低其加工温度。
五 制品设计方面:壁厚太厚,表里冷却速度不同。在模具制造时应适当加大主流道、分流道及浇口的尺寸。 1.6.5 熔接痕
熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件、孔洞、流速不连贯的区域、充模料流中断的区域而以多股形式汇合时以及发生浇口喷射充模时,因不能完全融合而产生线状的熔接痕。熔接痕的存在极大地削弱了制品的机械强度。克服熔接痕的办法与减少制品凹陷的方法基本相同。
一 设备方面:塑化不良,熔体温度不均,可延长模塑周期,使塑化更完全,必要时更换塑化容量大的机器。 二 模具方面
(1)模具温度过低,应适当提高模具温度或有目的地提高熔接缝处的局部温度。 (2)流道细小、过狭或过浅,冷料井小。应增加流道的尺寸,提高流道效率,同时增加冷料井的容积。
(3)扩大或缩小浇口截面,改变浇口位置。浇口开设要尽量避免熔体在嵌件、孔洞的周围流动。发生喷射充模的浇口要设法修正、迁移或加挡块缓冲。尽量不用或少用多浇口。
(4)排气不良或没有排气孔。应开设、扩张或疏通排气通道,其中包括利用镶件、顶针缝隙排气。 三 工艺方面
(1)提高注射压力,延长注射时间。
(2)调好注射速度:高速可使熔料来不及降温就到达汇合处,低速可让型腔内的空气有时间排出。
(3)调好机筒和喷嘴的温度:温度高塑料的黏度小,流态通畅,熔接痕变细;温度低,减少气态物质的分解。
(4)脱模剂应尽量少用,特别是含硅脱模剂,否则会使料流不能融合。 (5)降低合模力,以利排气。
(6)提高螺杆转速,使塑料黏度下降;增加背压压力,使塑料密度提高。 四 原料方面
(1)原料应干燥并尽量减少配方中的液体添加剂。
(2)对流动性差或热敏性高的塑料适当添加润滑剂及稳定剂,必要时改用流动性好的或耐热性高的塑料。 五 制品设计方面
(1)壁厚小,应加厚制件以免过早固化。
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(2)嵌件位置不当,应以调整。 1.6.6 发脆
制品发脆很大一部分是由于内应力造成的。造成制品发脆的原因很多,主要有: 一 设备方面
(1)机筒内有死角或障碍物,容易促进熔料降解。
(2)机器塑化容量太小,塑料在机筒内塑化不充分;机器塑化容量太大,塑料在机筒内受热和受剪切作用的时间过长,塑料容易老化,使制品变脆。 (3)顶出装置倾斜或不平衡,顶干截面积小或分布不当。 二 模具方面
(1)浇口太小,应考虑调整浇口尺寸或增设辅助浇口。
(2)分流道太小或配置不当,应尽量安排得平衡合理或增加分流道尺寸。 (3)模具结构不良造成注塑周期反常。 三 工艺方面
(1)机筒、喷嘴温度太低,调高它。如果物料容易降解,则应提高机筒、喷嘴的温度。 (2)降低螺杆预塑背压压力和转速,使料稍为疏松,并减少塑料因剪切过热而造成的降解。
(3)模温太高,脱模困难;模温太低,塑料过早冷却,熔接缝融合不良,容易开裂,特别是高熔点塑料如聚碳酸酯等更是如此。
(4)型腔型芯要有适当的脱模斜度。型芯难脱模时,要提高型腔温度,缩短冷却时间;型腔难脱时,要降低型腔温度,延长冷却时间。
(5)尽量少用金属嵌件,象聚苯乙烯这类脆性的冷热比容大的塑料,更不能加入嵌件注塑。
四 原料方面
(1)原料混有其它杂质或掺杂了不适当的或过量的溶剂或其它添加剂时。
(2)有些塑料如ABS等,在受潮状况下加热会与水汽发生催化裂化反应,使制件发生大的应变。
(3)塑料再生次数太多或再生料含量太高,或在机筒内加热时间太长,都会促使制件脆裂。
(4)塑料本身质量不佳,例如分子量分布大,含有刚性分子链等不均匀结构的成分占有量过大;或受其它塑料掺杂污染、不良添加剂污染、灰尘杂质污染等也是造成发脆的原因。
五 制品设计方面
(1)制品带有容易出现应力开裂的尖角、缺口或厚度相差很大的部位。 (2)制品设计太薄或镂空太多。 1.6.7 变色
造成变色的原因也是多方面的,主要有: 一 设备方面
(1)设备不干净。灰尘或其它粉尘沉积在料斗上使物料受污染变色。 (2)热电偶、温控仪或加热系统失调造成温控失灵。
(3)机筒中有障碍物,易促进塑料降解;机筒或螺槽内卡有金属异物,不断磨削使塑料变色。 二 模具方面
(1)模具排气不良,塑料被绝热压缩,在高温高压下与氧气剧烈反应,烧伤塑料。 (2)模具浇口太小。
(3)料中或模内润滑剂、脱模剂太多。必要时应定期清洁料筒,清除比塑料耐热性还差的抗静电性等添加剂。
(4)喷嘴孔、主流道及分流道尺寸太小。
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三 工艺方面
(1)螺杆转速太高、预塑背压太大。 (2)机筒、喷嘴温度太高。
(3)注射压力太高、时间过长,注射速度太快使制品变色。 四 原料方面
(1)物料被污染。
(2)水分及挥发物含量高。 (3)着色剂、添加剂分解。 1.6.8黑斑或黑液
造成这种缺陷的原因主要是在设备和原料方面: 一 设备方面
(1)机筒中有焦黑的材料。 (2)机筒有裂痕。
(3)螺杆或柱塞磨损。 (4)料斗附近不清洁。 二 模具方面
(1)型腔内有油。
(2)从顶出装置中渗入油。 三 原料方面:
(1)原料不清洁。 (2)润滑剂不足。 1.6.9 烧焦暗纹 一 设备方面:
注射热敏性塑料后,机筒未清洗干净或喷嘴处有料垫导致注射开始时排气不畅。 二 模具方面: (1)排气不良。
(2)浇口小或浇口位置不当。
(3)型腔局部阻力大,使料流汇合较慢造成排气困难。 三 工艺方面:
(1)机筒、喷嘴温度太高。
(2)注射压力或预塑背压太高。
(3)注射速度太快或注射周期太长。 四 原料方面:
(1)颗粒不均,且含有粉末。 (2)原料中挥发物含量高。
(3)润滑剂、脱模剂用量过多。 1.6.10 光泽不好 一 设备方面: (1)供料不足。
(2)换料时机筒未清洗干净。 二 模具方面:
(1)浇口太小或流道太细。 (2)型腔表面粗糙度差。 (3)排气不良或模温过低。 (4)没有冷料井。 三 工艺方面:
(1)机筒加热不均匀、机筒温度过高或过低。
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(2)喷嘴太小或预塑背压太低。 (3)注射速度过大或过小。 (4)塑化不均匀。 四 原料方面:
(1)原料未干燥处理。 (2)含有挥发性物质。
(3)助剂或脱模剂用量过多。
1.6.11 脱模困难(浇口或塑件紧缩在模具内) 一 设备方面:顶出力不够。 二 模具方面:
(1)脱模结构不合理或位置不当。 (2)脱模斜度不够。
(3)模温过高或通气不良。 (4)浇道壁或型腔表面粗糙。
(5)喷嘴与模具进料口吻合不服帖或喷嘴直径大于进料口直径。 三 工艺方面:
(1)机筒温度太高或注射量太多。
(2)注射压力太高或保压及冷却时间长。 四 原料方面:润滑剂不足。 1.6.12 翘曲变形 一 模具方面:
(1)浇口位置不当或数量不足。
(2)顶出位置不当或制品受力不均匀。 二 工艺方面:
(1)模具、机筒温度太高。
(2)注射压力太高或注射速度太快。 (3)保压时间太长或冷却时间太短。
三 原料方面:酞氰系颜料会影响聚乙烯的结晶度而导致制品 变形。
四 制品设计方面:
(1)壁厚不均,变化突然或壁厚过小。 (2)制品结构造型不当。 1.6.13 尺寸不稳定 一 设备方面:
(1)加料系统不正常。
(2)背压不稳或控温不稳。 (3)液压系统出现故障。 二 模具方面:
(1)浇口及流道尺寸不均。 (2)型腔尺寸不准。 三 工艺方面:
(1)模温不均或冷却回路不当而致模温控制不合理。 (2)注射压力低。
(3)注射保压时间不够或有波动。 (4)机筒温度高或注射周期不稳定。 四 原料方面:
(1)换批生产时,树脂性能有变化。
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(2)物料颗粒大小无规律。 (3)含湿量较大。
(4)更换助剂对收缩律有影响。 1.6.14 龟裂汽白
一 模具方面:顶出机构不佳。 二 工艺方面:
(1)机筒温度低或模具温度低。 (2)注射压力高。 (3)保压时间长。 三 原料方面:
(1)润滑剂、脱模剂不当或用量太多。 (2)牌号、品级不适用。
四 制品设计方面:制品设计不合理,导致局部应力集中。 1.6.15 分层剥离 一 工艺方面:
(1)机筒、喷嘴温度低。 (2)背压低。
(3)对于PVC塑料,注射速度过快或模具温度低亦可能造成分层剥离。 二 原料方面:
(1)原料污染或混入异物。 (2)不同塑料混杂。 1.6.16 肿胀和鼓泡
有些塑料制品在成型脱模后,很快在金属嵌件的背面或在特别厚的部位出现肿胀和鼓泡,这是由于未完全冷却硬化的塑料在内压力的作用下释放气体膨胀造成。解决措施: (1)降低模温,延长开模时间。
(2)降低料的干燥温度及加工温度;降低充模速率;减少成型周期;减少流动阻力。 (3)提高保压压力和时间。
(4)改善制品壁面太厚或厚薄变化大的状况。 1.6.17 生产缓慢
(1)塑料温度高,制品冷却时间长。应降低机筒温度,减少螺杆转速或背压压力,调节好机筒各段温度。
(2)模具温度高,影响了定型,又造成卡、夹制件而停机。要有针对性地加强水道的冷却。
(3)模塑时间不稳定。应采用自动或半自动操作。
(4)机筒供热量不足。应采用塑化能力大的机器或加强对料的预热。 (5)改善机器生产条件,如油压、油量、合模力等。
(6)喷嘴流涎。应控制好机筒和喷嘴的温度或换用自锁式喷 嘴。
(7)制件壁厚过厚。应改进模具,减少壁厚。 2.注射系统
注射系统是注塑机的心脏部分,其作用是保证定时、定量地把物料加热塑化,然后以一定的压力和尽快的速度把相当于一次注射量的熔融塑料注入模腔内,注射完毕还要有一段保压时间以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料,使制品密实和防止模腔内物料反流。因此,注射装置必须保证塑料均匀塑化,并有足够的注射压力和保压压力。能满足这些要求的注射装置主要有柱塞式、柱塞—螺杆式、螺杆式等。 怎样计算所需的锁模力吨数?
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注塑机中的注射单元起着放大压力的作用。当塑胶被射出射咀时,2000磅/平方英寸的液压油压可能会产生20000-50000磅/平方英寸的压力。
这个放大了的压力一旦进入了模具,就会从各方向作用于模具的投射面积,产生第二次放大。从下式可以简便地计算出作用于模具并力图撑开模具的力有多大: 压力(lb/in2) x 投射面积(in2) = 力(lb)
锁模力吨数必须足够大,才能抵御这个力图撑开模具的力。吨数的计算方法是:每美国吨相应于2000磅力,而每公吨相应于2200磅力。例: 塑胶压力 = 16000 lb/in2 最大油压 = 2000 lb/in2 最大注射压力 = 32000 lb/in2 锁模力吨数 = 200tons = 200 x 2000lb = 400000 lb
模塑制件的投射面积 = 2 in x 3 in 有四个模腔,总投射面积 = 24 in2
总压力 = 24 in2 x 16000 lb/in2 = 384000 lb < 400000 lb
备注:384000磅指的是在无压力降情况的力。压力降可能高达50%(尼龙最少),可见上述的计算式留有相当的馀地。
介绍注塑机
注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品,被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性,生产能力较高,并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天,注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位,其生产总数占整个塑料成型设备的20%--30%,从而成为目前塑料机械中增长最快,生产数量最多的机种之一。据有关资料统计,1996--1998年我国出口注塑机8383台(套),进口注塑机42959台(套),其中1998年我国注塑机产量达到20000台,其销售额占塑机总销售额的42.9%。注塑机的工作原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱塞)的推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模,进行下一个循环。注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑
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化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模,进行下一个循环。 一般注塑机包括注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等部分。
注射装置:它的主要作用是使塑料均匀地塑化成熔融状态,并以足够的压力和速度将熔料注射入模具中。它主要由塑化部件(机筒、螺杆或柱塞、喷嘴等)、料斗、计量装置、螺杆传动装置(顶轴、油马达等)、注射油缸、注射座移动油缸等组成。
合模装置:它是保证成型模具可靠的闭合和实现启闭模动作以及取出制品的部件。由于熔料以很高的压力注入模腔中,为了锁紧模具而不致使制品产生飞边或影响制品质量,就要对模具施加足够的锁紧力(即合模力)。合模装置主要包括固定模板、移动模板、后墙板、连接前后模板用的拉杆、合模油缸、顶出油缸、调模装置等组成。
液压系统和电气控制系统:它是保证注塑机按工艺过程预定的要求(如压力、速度、温度、时间等)和动作程序准确有效的进行工作而设置的动力和控制系统。
一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是:首先将粒状或粉状塑料加入机筒内,并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态,然后机器进行合模和注射座前移,使喷嘴贴紧模具的浇口道,接着向注射缸通人压力油,使螺杆向前推进,从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间和压力保持(又称保压)、冷却,使其固化成型,便可开模取出制品(保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料,以及保证制品具有一定的密度和尺寸公差)。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提,而为满足成型的要求,注射必须保证有足够的压力和速度。同时,由于注射压力很高,相应地在模腔中产生很高的压力(模腔内的平均压力一般在20~45MPa之间,见表1),因此必须有足够大的合模力。由此可见,注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。
注塑机的动作程序
喷嘴前进→注射→保压→预塑→倒缩→喷嘴后退→冷却→开模→顶出→退针→开门→关门→合模→喷嘴前进。
注塑机操作项目:注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制柜操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择,料筒各段温度及电流、电压的监控,注射压力和背压压力的调节等
对塑料制品的评价主要有三个方面,第一是外观质量,包括完整性、颜色、光泽等;第二是尺寸和相对位置间的准确性;第三是与用途相应的机械性能、化学性能、电性能等。这些质量要求又根据制品使用场合的不同,要求的尺度也不同。制品的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面。但事实上,塑料加工厂的技术人员往往苦于面对用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效不大的困难局面。
生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于注塑周期本身很短,如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。在调整工艺时最好一次只改变一个条件,多观察几回,如果压力、温度、时间统统一起调的话,很易造成混乱和误解,出了问题也不知道是何道理。调整工艺的措施、手段是多方面的。例如:解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径,要选择出解决问题症结的一、二个主要方案,才能真正解决问题。此外,还应注意解决方案中的辨证关系。比如:制品出现了凹陷,有时要提高料温,有时要降低料温;有时要增加料量,有时要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。
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注塑工艺的新发现——注射压缩成型技术
注射压缩成型(Injection Compression Moulding/ICM)是传统注塑成型的一种高级形式。 它能增加注塑零件的流注长度/壁厚的比例;采用更小的锁模力和注射压力;减少材料内应力;以及提高加工生产率。
注射压缩成型适用于各种热塑性工程塑胶制作的产品,如:大尺寸的曲面零件,薄壁、微型化零件,光学镜片,以及有良好抗袭击特性要求的零件。
注射压缩成型的主要特点与传统注塑过程相比较,注射压缩成型的显著特点是,其模具型腔空间可以按照不同要求自动调整。例如,它可以在材料未注入型腔前,使模具导向部分有所封闭,而型腔空间则扩大到零件完工壁厚的两倍。另外,还可根据不同的操作方式,在材料注射期间或在注射完毕之后相应控制型腔空间的大小,使之与注射过程相配合,让聚合物保持适当的受压状态,并达到补偿材料收缩的效果。
根据注塑零件的几何形状、表面质量要求、以及不同的注塑设备条件,有四种注射收缩防护司可供选择。
它们是:顺序式;共动式;呼吸式和局部加压式。 顺序式ICM(Seq-ICM)
顺序式注射压缩成型过程,其注射操作和模具型腔的推合是顺序进行的。开始时,模具导引部分略有闭合,并有一个约为零件壁厚两倍的型腔空间。而当树脂注入模具型腔后,即推动模具活动部分直至完全闭合,并使聚合物在型腔内受到压缩。在此过程中,由于从完成注入到开始压缩会有一个聚合物流动暂停和静止的瞬间,其可能会在零件表面形成一个流线痕迹,其可见程度取决于聚合物材料的颜色,以及零件成型时的纹理结构和材料种类。 该种方式的操作过程。可以采用曲柄杆式设备来进行这种ICM。 共动式ICM(Sim-ICM)
与顺序式ICM相同,共动式ICM开始、时模具导引部分也是略有闭合的,不同的是在材料开始注入型腔的同时,模具即开始推合施压。而挤料螺杆和模具型腔在共同运动期间,可能会有一个的S2或S2的延迟。由于聚合物流动前方一直保持着稳定的流动状态,它不会出现如Seq-ICM过程的暂停和表面的流线痕迹。
由于上述两种方式都在操作开始时留有较大的型腔空间,而在熔融聚合物注入型腔尚未遇到方向压力之时,它可能因为重力作用而首先流入型腔的较低一侧,并可以能因暂时处于未承受压力状态而出现不希望有的泡沫。而且,零件壁厚越大,型腔空间也会越大,而流注长度的延长也会增加模具完全闭合的时间周期,这些都可能会使上述现象加剧。 呼吸式ICM(Breath-ICM)
采用呼吸式ICM,模具在注射开始时即处于完全闭合状态。因此,聚合物一经注入即会保持在受压状态。这就克服了前述两种方式可能出现的潜在问题。在聚合物向型腔注入时,模具也逐渐拉开并形成较大的型腔空间,而型腔内的聚合物即始终保持在一定压力之下。而当材料接近满型腔时,模具已开始反向推合,直至完全闭合,使聚合物进一步压缩并达到零件所需求的完工厚度。 上述模具扩展型腔间的运动,可借助于射入型腔内聚合物所传出的注射压力或预置的注塑机运动程序来实现。 局部加压式ICM(Select-/Com-ICM)
采用局部加压式或称行压式ICM时,模具将完全处于闭合状态。有一个内置的行压头在聚合物注射时或注射完毕后,从型腔的某个局部位置压向型腔,以使零件的较大实体部位局部受压并被压薄。
这种局部加压,可通过注塑设备或单独的液压装置预设内置行头程序来进行控制。 注塑件与模具的设计
注射压缩成型适于注塑有曲面外型的零件,如手提电脑外壳,小汽车尾门,汽车仪表板,以及较为平坦的汽车挡泥板等。 要选择好被注零件的入口及流住通道位置,使之达到填充型腔的良好效果。一些商用注塑填充程序可用来探测推挤力和注射压力。为塑胶制定的一些标准规则也可以利用,如加强肋/壁厚的厚度比例,以及一些组合技术等。
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要注意使模具伸出的导向刃轨和导向芯部以及型腔。有严密的公差配合,以防聚合物渗漏溢出型腔。要有一个带逆止开关的喷嘴,用以防止聚合物回流入注塑机。也可以在模具上安装一个带逆止阀的热注喷头代替上述喷嘴。
对于有通孔的零件,应当使固定在模具一侧的锁钉穿入另一侧模具并有良好的滑动配合,以防模具型腔运动迫使销子松动或被卡死。另外,由于在ICM注塑过程中,型腔压力比传统注塑时要低,所以模具结构不必像传统注塑时那样坚实笨重。 注塑设备
由于ICM的推挤力夹紧和送料螺杆的运动与传统注塑的相应操作有所不同,所以必须给注塑机增加一些软件功能。为了获得如Sim-ICM和Breath-ICM的模具与螺杆同时运动,液压式注塑机的液流量必须提高。另外,在采用液压主注塑设备用于Seq-ICM时,可以利用传统注塑用于锁模的液压阀,来实现模具的推挤运动。
大多数液压式注塑设备都可用于大型零件的注射压缩成型。但对于型腔的闭合运动应当使用预先编好的压力程序来控制,否则将会遇到一些麻烦。
要注意保持模具型腔的运动是线性的,因为非线性的模具运动会出现聚合物流动的暂时效应,从而导致零件表面光泽出现异样外貌。
由于ICM能有比传统注塑更长的流注长度和更低的锁紧力与注射压力,它可以使用比传统注塑更小的设备来生产大型零件。
对Noryl GTX9进行的试验表明,在有相同壁厚和零件几何外形条件下,ICM要比采用传统注塑减少百分之七十五的锁模力,以及降低百分之三十的注射压力。而对采用Sim-ICM制作车体嵌板的试验则表明,当模具采用浇注道和零件壁厚为1.5mm时,其流注长度可比传统注塑增长百分之二百。
另外,锁模力的减少在很大程度上还取决于模具在何时闭合,锁模得过快或者过于迟缓都会增加注射压力和锁模力。 结语
注射压缩成型已成功地应用多年了,其操作也相对比较容易。只要有合适的设计规范,以及采用恰当的材料和工艺,它完全可能适用现有的注塑设备加上对软件进行某些调整来实现操作。 ICM与传统注塑相比,其优势在于有较大的流注长度壁厚比例;锁模力和注射压力可以减少,并在更小的注塑设备上制作大型零件;它还有较低的材料内应力,并在光的折射上获得良好的效果,因此适于制作一些光学产品,如CDs,DVSs和眼用镜片等。
注塑新工艺之一气体辅助注塑系统
把高压氮气经气辅主控制器(分段压力控制系统)直接注射入模腔内塑化塑料里,使塑件内部膨胀而造成中空,但仍然保持产品表面和外形完整无缺。 优点
1。节省塑料原料,节省率可高达百分之四十。 2。缩短产品生产周期时间。
3。降低注塑机的锁模压力,可高达百分之六十。 4。提高注塑机的工作寿命。
5。降低模腔内的压力,使模具的损耗减少和提高模具的工作寿命。 6。对某些塑料产品,模具可采用铝质金属材料。
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7。降低产品的内应力,使产品不变形。 8。解决和消除产品表面缩痕问题。 9。简化产品繁复的设计。 10。降低注塑机的耗电量。
11。降低注塑机和开发模具的投资成本。 12。降低生产成本。 气体辅助注塑周期
注塑期──以定量塑化塑料充填入模腔内。所需塑料份量要通过实验找出来,以保证在充氮期间,气体不会把成品表面冲破及能有一理想的充氮体积。
充气期──可以注射期中或后,不同时间注入气体,气体注入的压力必需大于注塑压力,以达至产品成中空状态。
气体保压期──当成品内部被气体充填后,气体作用于成品中空部分的压力就成为保压压力,可大大减低成品的缩水及变形率。
脱模期──随着冷却周期完成,模具的气体压力降至大气压力,成品由模腔内顶出。 备注──根据不同机器的设备及注塑技术的要求,充气期可由螺杆行程或接点触发。气体辅助注塑技术
1、封闭式气体注射方法:
* 是把气体直接注入模腔内,使塑料成品中空的方法。
无需采用活阀,只是通过简单模具加工,把气辅气嘴装在模具中。
* 在同一模具上,可有单一或多个注入气体的地方,这视乎同产品的需要,慕求令产品有良好效果和提供产品设计师有较大的灵活性。
* 气体是被模具内的塑料所封闭,气体压力是受我司气辅主系统来控制,以确保气体不会冲破成品的表面。
2、可从注塑机的射嘴进气方法:
可在注塑机上安装一个特制封闭注气射嘴。 3、表面气体成形方法:
在全球的气辅注塑设备供应商中,只有气体辅助注塑有限公司才提供这种专利技术。
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气体辅助注塑系统
气体辅助注塑有限公司的气体辅助注塑系统P.P.C.3000是采用先进的美国摩托罗拉公司的68000位元微型处理器,配合RISC-BASED输入和输出介面,并以闭环方式来控制气体的升压,使气体在注射期间的压力提升速度更快和更精确。这系统是符合欧洲CE国际标准。气体辅助注塑有限公司的气辅主控制系统,大致可分为下列型号: ①型号 PPC3000 FX-1/2 ②型号 PPC3000 PILOT-1/2 ③型号 PPC3000 SF-1/2/3/4 ④型号 CPC3000 PILOT-1/2 ⑤型号 CPC3000 SF-1/2/3/4 P.P.C.3000 分段压力控制
由多个阶段组成:其中包括高压及低压保压
* 注射氮气压力的升降是经由压力传感器监察,并以闭环方式控制 * 所有功能皆由微型处理器及P.L.C.操控
* 以螺杆电子位移行程触发气体注射过程--第一段
连接压缩空气到氮气生产机后,所生产出来的氮气纯度可达98%或以上。 从氮气生产机制造出来的氮气便进入低压储存器,其储存量由220至490升不等。 低压氮气经电控阀门和过滤器进入氮气增压器,氮气便会被氮气增压器增压至350bar。 高压氮气经过过滤器进入高压储存器内,其储存量由42至168升不等。 高压氮气直接与气辅主系统连接。
经由气辅主系统控制注入模具内的氮气压力和时间。
(注:A.D.I.气动增压器是附加设备,若客户采用氮气瓶才需加装在气辅主系统内。) 成本效益计算
节省塑料:采用气辅注塑技术,使产品成为中空,塑料节省可高达50巴仙。 塑料产品的生产周期时间缩短:因塑料产品的重量降低,使塑化时间和产品的冷却时间相对地降低,达致整个生产周期时间也缩短,最高可达30巴仙。
降低投资注塑机的成本:因气辅系统能提供高压的气体作为保压作用,因此,注塑机的锁模压力可大大减少,最高可降低达60巴仙。
降低投资制造模具的成本:可避免以往传统制造模具的繁复技术和设计,使模具制造时间可缩短,对某些产品而言,可用铝金属来制造模具。另因锁模压力降低,相对模具的磨损也减少。
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降低注塑机的耗电量:因注塑机的锁模压力下降和产品的生产周期时间缩短,减少耗电量成本。
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