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注塑成型的工藝條件基礎(chǔ)知識(shí)
注塑件成型是一門(mén)工程技術(shù)，它所涉及的內(nèi)容是將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏貌⒛鼙３衷行阅艿闹破?。注塑件成型的重要工藝條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度，壓力和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間。 一、溫度控制 1、料筒溫度：注射模塑過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和注塑件模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動(dòng)溫度，同一種塑料，由于來(lái)源或牌號(hào)不同，其流動(dòng)溫度及分解溫度是有差別的，這是由于平 均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類型的注射機(jī)內(nèi)的塑化過(guò)程也是不同的，因而選擇料筒溫度也不相同。 2、噴嘴溫度：噴嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的"流涎現(xiàn)象"。噴嘴溫度也不能過(guò)低，否則將會(huì)造成熔料的早凝而將噴嘴堵*，或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能 3、注塑件模具溫度：注塑件模具溫度對(duì)制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。注塑件模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無(wú)、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等）。 二、壓力控制： 注塑件過(guò)程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量。 1、塑化壓力：（背壓）采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力稱為塑化壓力，亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過(guò)液壓系統(tǒng)中的溢流閥來(lái)調(diào)整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的轉(zhuǎn)速都不變，則增加塑化壓力時(shí)即會(huì)提高熔體的溫度，但會(huì)減小塑化的速度。此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應(yīng)在保證制品質(zhì)量?jī)?yōu)良的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過(guò)20公斤/平方厘米。 2、注射壓力：在當(dāng)前生產(chǎn)中，幾乎所有的注射機(jī)的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料所施的壓力（由油路壓力換算來(lái)的）為準(zhǔn)的。注射壓力在注塑件成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力，給予熔料充模的速率以及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)。 三、成型周期 完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間稱成型周期，也稱模塑周期。它實(shí)際包括以下幾部分： 成型周期:成型周期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。因此,在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下,盡量縮短成型周期中各個(gè)有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中,以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要,它們對(duì)制品的質(zhì)量均有決定性的影響。注射時(shí)間中的充模時(shí)間直接反比于充模速率,生產(chǎn)中充模時(shí)間一般約為3-5秒。 注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓力時(shí)間,在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占的比例較大,一般約為20-120秒(特厚制件可高達(dá)5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時(shí)間的多少,對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性有影響,若在以后,則無(wú)影響。保壓時(shí)間也有最惠值,已知它依賴于料溫,模溫以及主流道和澆口的大小。如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的,通常即以得出制品收縮率波動(dòng)范圍最小的壓力值為準(zhǔn)。冷卻時(shí)間主要決定于制品的厚度,塑料的熱性能和結(jié)晶性能,以及注塑件模具溫等。冷卻時(shí)間的終點(diǎn),應(yīng)以保證制品脫模時(shí)不引起變動(dòng)為原則,冷卻時(shí)間性一般約在30~120秒鐘之間,冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沒(méi)有必要,不僅降低生產(chǎn)效率,對(duì)復(fù)雜制件還將造成脫模困難,強(qiáng)行脫模時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生脫模應(yīng)力。成型周期中的其它時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及連續(xù)化和自動(dòng)化的程度等有關(guān)。 一般的注塑件機(jī)可以根據(jù)以下的程序作調(diào)校： 根據(jù)原料供應(yīng)商的資料所提供的溫度范圍，將料筒溫度調(diào)至該范圍的中間，并調(diào)整模溫。 估計(jì)所需的射膠量，將注塑件機(jī)調(diào)至估計(jì)的最大射膠量的三分之二。調(diào)校倒索(抽膠)行程。估計(jì)及調(diào)校二級(jí)注塑件時(shí)間，將二級(jí)注塑件壓力調(diào)至零。 初步調(diào)校一級(jí)注塑件壓力至注塑件機(jī)極限的一半(50%) ；將注塑件速度調(diào)至最高。 估計(jì)及調(diào)校所需要的冷卻時(shí)間。 將背壓調(diào)至3.5bar。 清除料筒內(nèi)已降解了的樹(shù)脂。 采用半自動(dòng)注塑件模式；開(kāi)始注塑件程序，觀察螺桿的動(dòng)作。 就需要而適當(dāng)調(diào)節(jié)射膠速度和壓力，若要使充模時(shí)間縮短，可以增加注塑件壓力。如前所述，由于十足充模之前會(huì)有一個(gè)過(guò)程，充模最終壓力可以調(diào)至一級(jí)注塑件壓力的100%。壓力最終都要調(diào)得夠高，使可以達(dá)到的最大速度不受設(shè)定壓力限制。若有溢料，可以把速度減低。 每觀察一個(gè)周期之后，便把射膠量及轉(zhuǎn)換點(diǎn)調(diào)節(jié)。設(shè)定程序，使可以在第一級(jí)注塑件時(shí)已能獲得按射膠重量計(jì)算達(dá)到95-98% 的充模。 當(dāng)?shù)谝患?jí)注塑件的注射量、轉(zhuǎn)換點(diǎn)、注塑件速度及壓力均調(diào)節(jié)妥當(dāng)后，便可進(jìn)行第二級(jí)的保壓壓力的調(diào)校程序。 按需要適當(dāng)調(diào)校保壓壓力，但切勿過(guò)份充填模腔。 調(diào)校螺桿速度，確保剛在周期完成之前熔膠已完成，而注塑件周期又沒(méi)有受到限制。 縮短周期時(shí)間予提高生產(chǎn)率 對(duì)大部分的注塑件注塑件加工商來(lái)說(shuō)，注塑件周期可直接影響以下兩個(gè)主要目的：1、每天從機(jī)械中得到更多的制件；2、制件合乎客人的要求。 注塑件周期由以下組成：周期開(kāi)始--螺桿開(kāi)始前進(jìn)，注射； 制件澆口冷卻 螺桿開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)--塑化行程開(kāi)始 螺桿回位完成--螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)停止 如必要的話抽膠發(fā)生 注塑件模具打開(kāi)（可能包括模芯的拉出） 制件充分冷卻便可以頂出 頂出 注塑件模具閉合（可能包括模芯的回位） 注塑件模具閉上--周期重新開(kāi)始。 自動(dòng)注塑件周期是在持續(xù)的相同次序下，同樣的事情一次又一次地重復(fù)。周期有三個(gè)主要部分： 開(kāi)模時(shí)間 ；填充時(shí)間；注塑件模具閉合時(shí)間； 保壓時(shí)間 提高生產(chǎn)力的目標(biāo)是在極短時(shí)間內(nèi)完成所有必要的動(dòng)作，完成頂出，并確保注塑件模具得到保護(hù)（包括拉出和退回滑塊和側(cè)位模芯）。所以，任何，延遲開(kāi)模時(shí)間的注塑件模具或注塑件機(jī)的問(wèn)題必須維修。另外，如每次注射的開(kāi)模時(shí)間都不一樣，制件將亦不一樣。 注塑件填充模腔（由1-2） 以流動(dòng)性較好的材料而言(如Delrin?聚甲醛，Zytel?及Zytel? ST尼龍，及Crastin?、Rynite?聚脂)，這填充時(shí)間應(yīng)占整個(gè)周期1/10至1／8的時(shí)間，填充時(shí)最關(guān)鍵的是快速及穩(wěn)定的螺桿推進(jìn)時(shí)間，及最低和穩(wěn)定的注塑件壓力。 當(dāng)螺桿向前推進(jìn)將溶體由料管經(jīng)噴咀，豎流道，橫流通，澆口，再射入模腔，當(dāng)中會(huì)遇到阻力。這阻力是由噴咀直徑、流道尺寸、澆口大小、產(chǎn)品厚度，以及注塑件模具排氣設(shè)計(jì)所影響。 流動(dòng)阻力應(yīng)在注塑件模具內(nèi)改善及減少，以達(dá)至填充平衡及穩(wěn)定。否則由于填充不均勻而導(dǎo)致不同模腔所注塑件的制品尺寸不同，強(qiáng)度不足，或外觀不良。 保壓時(shí)間（2-3） 當(dāng)注塑件結(jié)晶形材料時(shí)，保壓時(shí)間是最重要的一段過(guò)程。這段時(shí)間是由熔體填充模腔99％開(kāi)始至澆口凝固為終止。模件的強(qiáng)度及韌性都是決定于注塑件后有否保持壓力到熔體上直至部件／澆口凝固。保持壓力時(shí)亦要預(yù)先保留一小段的熔膠位置在螺桿前。這保壓的一段就是防止熔體凝固收縮后的空洞，或澆口位置的弱處等導(dǎo)致模件強(qiáng)度不足的關(guān)鍵。 冷卻時(shí)間（4-7） 當(dāng)熔體進(jìn)入模腔，碰到金屬表面時(shí)，熔體冷卻的步驟就己經(jīng)開(kāi)始。由于聚甲醛,尼龍，及聚碳等半結(jié)晶材料的凝固溫度很高，所以需要冷卻的時(shí)間便很少。若以一般模件來(lái)說(shuō)，在熔膠完成后，模件應(yīng)該已經(jīng)有足夠的冷卻時(shí)間。如果在頂出模件時(shí)發(fā)現(xiàn)出問(wèn)題的話，可慢慢將冷卻時(shí)間延長(zhǎng)，直至問(wèn)題解決為止。 開(kāi)模時(shí)間（8-11） 注塑件模具開(kāi)放的時(shí)間是整個(gè)周期的重要部份，特別是對(duì)有裝嵌件的注塑件模具更是如此，甚至在比較標(biāo)準(zhǔn)的注塑件模具中，注塑件模具開(kāi)放時(shí)間也經(jīng)常高過(guò)整個(gè)周期的20％。 影響開(kāi)模的因素： 第一項(xiàng)要考慮的是注塑件模具的速度和移動(dòng)距離，注塑件模具在打開(kāi)并頂出制件過(guò)程中移動(dòng)的距離應(yīng)減少以免浪費(fèi)移動(dòng)時(shí)間，當(dāng)然，注塑件模具移動(dòng)必須在注塑件模具再次關(guān)閉前足以讓制件順利脫離注塑件模具，所以，讓制件脫模所需移動(dòng)距離愈短，則其所花的的間愈少，當(dāng)注塑件成型機(jī)處于良好狀態(tài)，從高速打開(kāi)到低速頂出的轉(zhuǎn)換能夠相當(dāng)平穩(wěn)。設(shè)備需要一些保養(yǎng)以完成這些速度上的變化，但是這些花費(fèi)可以從模塑時(shí)間減少，節(jié)省時(shí)間而得到多倍的回報(bào)。為了達(dá)到最少的注塑件模具移動(dòng)時(shí)間，調(diào)整減速限制開(kāi)關(guān)，以便預(yù)出過(guò)程中注塑件模具不會(huì)過(guò)于接觸或破壞制件，并優(yōu)化行程的高速段。再者，適當(dāng)?shù)闹芷谛缘谋ｐB(yǎng)以確保這減速每次能重復(fù)。產(chǎn)生鎖模壓力時(shí)間在整個(gè)注塑件模具開(kāi)放時(shí)間中是另一個(gè)阻延，這個(gè)時(shí)間可能經(jīng)過(guò)機(jī)械磨損和液壓閥失效的影響，因此周期性的機(jī)械保養(yǎng)可以保持良好的操作狀態(tài)。 注意： 縮短注塑件模具打開(kāi)行程到所必需的最小，以便制件和流道脫落 排除任何使頂出困難的因素，像頂針周?chē)娘w邊(披鋒) 縮短頂出行程到所必需的最小值 用最快的開(kāi)模和閉模速度，同時(shí)要適當(dāng)慢慢地中止和閉合以防止損壞注塑件模具 尋找所有閉模和產(chǎn)生鎖模壓力中的阻延，它們表示機(jī)械或液壓閥的故障 在注塑件模具中大量的裝嵌件活動(dòng)也增長(zhǎng)注塑件模具開(kāi)放時(shí)間。稍加考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)(減少倒扣)就往往能使頂出動(dòng)作自動(dòng)化或半自動(dòng)化進(jìn)行 若這延誤是由注塑件模具損耗所導(dǎo)致，理應(yīng)修理注塑件模具，以減低延誤。 養(yǎng)成良好的注塑件機(jī)操作習(xí)慣 養(yǎng)成良好的注塑件機(jī)操作習(xí)慣對(duì)提高機(jī)器壽命和生產(chǎn)安全都大有好處。 1 開(kāi)機(jī)之前： （1）檢查電器控制箱內(nèi)是否有水、油進(jìn)入，若電器受潮，切勿開(kāi)機(jī)。應(yīng)由維修人員將電器零件吹干后再開(kāi)機(jī)。 （2）檢查供電電壓是否符合，一般不應(yīng)超過(guò)±15%。 （3）檢查急停開(kāi)關(guān)，前后安全門(mén)開(kāi)關(guān)是否正常。驗(yàn)證電動(dòng)機(jī)與油泵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否一致。 （4）檢查各冷卻管道是否暢通，并對(duì)油冷卻器和機(jī)筒端部的冷卻水套通入冷卻水。 （5）檢查各活動(dòng)部位是否有潤(rùn)滑油（脂），并加足潤(rùn)滑油。 （6）打開(kāi)電熱，對(duì)機(jī)筒各段進(jìn)行加溫。當(dāng)各段溫度達(dá)到要求時(shí)，再保溫一段時(shí)間，以使機(jī)器溫度趨于穩(wěn)定。保溫時(shí)間根據(jù)不同設(shè)備和塑料原料的要求而有所不同。 （7）在料斗內(nèi)加足足夠的塑料。根據(jù)注塑件不同塑料的要求，有些原料最好先經(jīng)過(guò)干燥。 （8）要蓋好機(jī)筒上的隔熱罩，這樣可以節(jié)省電能，又可以延長(zhǎng)電熱圈和電流接觸器的壽命。 2 操作過(guò)程中： （1）不要為貪圖方便，隨意取消安全門(mén)的作用。 （2）注意觀察壓力油的溫度，油溫不要超出規(guī)定的范圍。液壓油的理想工作溫度應(yīng)保持在45~50℃之間，一般在35~60℃范圍內(nèi)比較合適。 （3）注意調(diào)整各行程限位開(kāi)關(guān)，避免機(jī)器在動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生撞擊。 3 工作結(jié)束時(shí)： （1）停機(jī)前，應(yīng)將機(jī)筒內(nèi)的塑料清理干凈，預(yù)防剩料氧化或長(zhǎng)期受熱分解。 （2）應(yīng)將注塑件模具打開(kāi)，使肘桿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間處于閉鎖狀態(tài)。 （3）車(chē)間必須備有起吊設(shè)備。裝拆注塑件模具等笨重部件時(shí)應(yīng)十分小心，以確保生產(chǎn)安全。 注塑件機(jī)使用中的一些知識(shí) 一、背壓的功用 背壓的應(yīng)用可以確保螺桿在旋轉(zhuǎn)復(fù)位時(shí)，能產(chǎn)生足夠的機(jī)械能量，把塑料熔化及混合。背壓還有以下的用途： 把揮發(fā)性氣體，包括空氣排出射料缸外； 把附加劑（例如色粉、色種、防靜電劑、滑石粉等） 和熔料均勻地混合起來(lái)； 使流經(jīng)螺桿長(zhǎng)度的熔料均勻化； 提供均勻穩(wěn)定的塑化材料以獲得精確的成品重量控制。 所選用的背壓數(shù)值應(yīng)是盡可能地低（例如4-15bar,或58-217.5psi），只要熔料有適當(dāng)?shù)拿芏群途鶆蛐?，熔料?nèi)并沒(méi)有氣泡、揮發(fā)性氣體和未完全塑化的塑料便可以。背壓的利用使注塑件機(jī)的壓力溫度和熔料溫度上升。上升的幅度和所設(shè)定背壓數(shù)值有關(guān)。較大型的注塑件機(jī)（螺桿直徑超過(guò)70mm/2.75in）的油路背壓可以高至25-40bar(362.5-580psi)。但需要注意，太高的背壓引起在射料筒內(nèi)的熔料溫度過(guò)高，這情況對(duì)于熱量很敏感的塑料生產(chǎn)是有破壞作用的。 而且太高的背壓亦引起螺桿過(guò)大和不規(guī)則的越位情況，使射膠量極不穩(wěn)定。越位的多少是受著塑料的黏彈性特性所影響。熔料所儲(chǔ)藏的能量愈多，螺桿在停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生突然的向后跳動(dòng)，一些熱塑性塑料的跳動(dòng)現(xiàn)象較其他的塑料厲害，例如LDPE、HDPE、PP、EVA、PP/EPDM合成物和PPVC，比較起GPPS、HIPS、POM、PC、PPO-M和PMMA都較易發(fā)生跳動(dòng)現(xiàn)象。 為了獲得最佳的生產(chǎn)條件，正確的背壓設(shè)定至為重要，這樣，熔料可以得到適當(dāng)?shù)幕旌希輻U的越位范圍亦不會(huì)超過(guò)0.4mm(0.016in)。 二、注塑件模具的開(kāi)合 一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)注塑件機(jī)所用的注塑件模具開(kāi)合時(shí)間比引用的時(shí)間要慢（約100-359%），這個(gè)差別與注塑件模具的重量、大小和復(fù)雜性有關(guān)，也和注塑件模具的安全保護(hù)（在開(kāi)合的操作中防止注塑件模具受損）有關(guān)。 典型的注塑件模具開(kāi)合時(shí)間如下（tcm:注塑件機(jī)引用的時(shí)間單位）： 傳統(tǒng)的雙板注塑件模具：1-2tcm 復(fù)合注塑件模具（包括側(cè)模芯和旋出裝置的使用）和多板注塑件模具：2-3.5tcm 如注塑件模具開(kāi)合的時(shí)間比實(shí)際運(yùn)作的時(shí)間多15%，那么便需要修改注塑件模具或使用另一臺(tái)注塑件機(jī)來(lái)縮短時(shí)間。較新型注塑件機(jī)能提供更快的開(kāi)合速度，使用低注塑件模具開(kāi)合（注塑件模具傳感）壓力，以啟動(dòng)鎖模力合緊注塑件模具。 注塑件機(jī)操作員經(jīng)常沒(méi)有注意某一特定注塑件機(jī)的機(jī)板速度或時(shí)間，而以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)定注塑件模具開(kāi)合時(shí)間，這樣往往會(huì)令運(yùn)作時(shí)間長(zhǎng)。在一個(gè)十秒的運(yùn)作上減少一秒，便立即獲得10%的改善，這個(gè)改善往往就是構(gòu)成盈利和虧損的差別。
