华南注塑培训

电动注塑机技术简介,电动注塑机的优点： 全电动注塑机具有节能低噪、高重复精度维修方便、可靠性高等优点，符合近年来国际注塑机发展的趋势。其中：1、精确度高：伺服电机作为动力源，由滚珠丝杠和同步皮带等组成结构简单而效率很高的传动机构。它的重复精度误差是0.01%。2、节省能源：可将工作循环中的减速阶段释放的能量转换为电能再次利用，从而减低了运行成本，比相应的液压驱动注塑机能量降低50%以上，连接的电力设备仅是液压驱动注塑机所需电力设备的25%。3、精密注射控制：使制品接近需要注入原料的极限，熔胶螺杆位置由数字精密控制，减少了背压，大大降低了模腔内张力，特别适合光学元件、医疗器具、食品行业等对精度和洁净度要求高的塑料产品。4、改善环保水平：由于使用能源品种的减少及其优化的性能，污染源减少了，噪音降低了，为工厂的环保工作，提供了更良好的保证。5、降低噪音：其运行噪音值低于70分贝，大约是液压驱动注塑机噪音值的2/3。6、节约成本：此机去除了液压油的成本和引起的麻烦，没有硬管或软喉，无须对液压油冷却，大幅度降低了冷却水成本等。7、生产周期短，例如：在2002年上海国际塑料机械展览会上，日本NISSEI公司展出一台ES200全电动注塑机，其速度快得使人难以致信，一个产品生产周期只须0.63S(秒)，合模时间0.1秒，开模0.13秒，注射0.05秒，加料时间0.25秒，整个周期全自动连续进行，这预示着注塑将向电动，高速方向发展。,多级注塑程序的控制,近代注塑制品，在各个领域得到了广泛的应用，制品形状十分复杂，所使用的聚合物性能差别也很大。即便是同一种材料的制品，由于浇道系统及各部位几何形状不同，不同部位对于充模熔体的流动（速度、压力）提出要求，否则就要影响熔体在这一部位的流变性能或高分子的结晶定向作用，以及制品的表观质量。在一个注射过程中，螺杆向模具推进熔体时，要求实现在不同位置上的有不同注射速度和不同注射压力等工艺参数的控制，称这种注射过程为多级注塑。数字拨码式注塑机比较落后，只有一段或二段射胶、一段保压、一段熔胶的控制程序，对于一些结构复杂、外观质量要求高的产品，很难设定和控制注射速度及其它工艺条件，导致注塑件出现的一些外观缺陷无法通过调校注塑参数的方法来改善。为了满足提高注塑件外观质量的需要，克服上述问题，注塑机制造商开发生产了具有多级射胶、多级保压、多级熔胶功能的注塑机，这是注塑加工行业的一次突破性技术进步。目前，大多数是注射速度进行多级控制的注塑机，通常可以把注射全冲程像图a所示那样分3个或4个区域，并把各区域设置成各自不同的适当注射速度。如图b，就采用了在注射的初期使用低速，模腔充填时使用高速，充填接近终了时再使用低速注射的方法。通过注射速度的控制和调整，可以防止和改善制品外观如毛边、喷射痕、银条或焦痕等各种不良现象。多级注射控制程序可以根据流道的结构、浇口的形式及注塑件结构的不同，来合理设定多段注射压力、注射速度、保压压力和熔胶方式，有利于提高塑化效果、提高产品质量、降低不良率及延长模具/机器寿命。通过多级程序控制注塑成型机的油压、螺杆位置、螺杆转速，能谋求改善成型件的外观不良，改善缩水、翘曲和毛边的对应措施，减少各模每次注射成型件的尺寸不均一。,多级控制的效果,然而，很多注塑技术人员仍然习惯使用过去一段射胶的方法，不懂得如何寻找多段射胶位置和方法，使具有多段射胶功能的机器发挥不了其优势。一、设定多级注射程序的方法：一般的塑件注塑时至少要设定三段或四段射胶才是比较科学的。水口流道为第一段、进浇口处为第二段、产品进胶到90%左右时为第三段、剩余的部分为第四段(亦称末段)。对于结构简单且外观质量要求不高的胶件注塑时，可采用三段射胶的程序。但对结构比较复杂、外观缺陷多、质量要求高的胶件注塑时，需采用四段以上的射胶控制程序。设定几段射胶程序，一定要根据流道的结构、浇口的形式/位置/数量/大小、注塑件结构、产品质量状况及模具的排气效果等因素进行科学分析、合理设定。,二、多级注射位置的选择方法：1、计算重量法总重量=所有胶件部分的重量+流道部分的重量注射时的射胶量即为总重量，一段射胶位置即为流道部分的射胶量；二段射胶位置即为产品走胶90%时的射胶量；三段为末段的射胶量。2、调试观察法根据自己的初步估计，将注射时所找位置点的压力/速度设为零，观察实际走胶的位置，再根据实际情况进行微调，直至找到你要选择的位置。下面以图例说明制品和多级控制程序之间的关系图一是根据工艺条件设置的不同速度，对注射螺杆进行多级速度转换（切换）。图二是基于对制品几何形状分析的基础上选择的多级注塑工艺：由于制品的型腔较深而壁又较薄，使模具型腔形成长而窄的流道，熔体流经这个部位时必须很快地通过，否则易冷却凝固，会导致充不满模腔的危险，在此应设定高速注射。但是高速注射会给熔体带来很大的动能，熔体流到底时会产生很大的惯性冲击，导致能量损失和溢边现象，这时须使熔体减缓流速，降低充模压力而要维持通常所说的保压压力（二次压力，后续压力）使熔体在浇口凝固之前向模腔内补充熔体的收缩，这就对注塑过程提出多级注射速度与压力的要求。 在图二中螺杆计量行程是根据制品用料量与缓冲量来设定的。注射螺杆从位置“97”到“20”是充填制品的薄壁部分，在此阶段设定高速值为10，其目的是高速充模可防止熔体散热时间长而流动终止；当螺杆从位置“20”“15”“2”时，又设定相应的低速5，其目的是减少熔体流速及其冲击模具的动能。 当螺杆在“97”、“20”、“5”的位置时，设定较高的一次注射压力以克服充模阻力，从“5”到“2”时又设定了较低的二次注射压力，以便减小动能冲击。 现代注塑机还具有多级预塑和多级保压功能。,热流道,气辅注塑技术广泛应用,码模力度的估算方法,机房在上模时对码仔螺丝施加多大的力度非常重要，合适的力度可保证模具安全生产，又可保护机板螺牙和码模螺丝牙。1、估算依据（1）模具因受码仔压力作用贴合在机板上，而码模螺丝则因外力作用下拧紧产生拉力（Qp）作用于码仔上，在码仔与模板，以及模板与定位机板上产生静摩擦力F来克服模具自重产生的向下的作用力（G）；（2）要使模具不产生向下滑移，则要求FKsG（1） 假设各个码模螺丝所需的预紧力均为Qp，螺丝压在码仔中部位置，螺丝数目为4个，考虑有时单边落模安全起见则：,式中：f-接合面间摩擦系数（0.100.16） i-接合面（图中为i=2） Ks-防滑系数（Ks=1.11.3） Qp-螺丝所需的预紧力。,(4)根据计算得知，作用在螺丝上的力矩T和螺丝的预紧力Qp（拉力）有如下关系：TQpd （3） 式中：T-作用在螺丝上的力矩 d-螺丝直径由（2）、（3）式整理得：则:T0.4Gd (4) 而T = F L F0.4Gd/L,式中:L-水喉通(即套筒)的有效长度；G-模具自重；d-码模螺丝直径；F-垂直作用在套筒上的力。,2、估算公式Fmin=0.4 Gd/L，一般d为定值，有三种规格：M16、M20、M24；根据不同长度的水喉通，以及不同重量的模具可粗略估算出需施加的最小码模力。（附表）注：表中F为垂直作用在套筒上的最小力度，L为水喉通长度，G为模具重量。 当用M16螺丝时（220T以下机台）：（F单位：Kg）,备注：据统计220T及以下吨位啤机，一般所啤模具重量在800kg以下。 当用M20螺丝时（265以上吨位机台）：（F单位：Kg）, 当用M24螺丝时（850吨位机台专用）：（F单位：Kg）,锁模压力,背压的形成、作用与调校,一、 背压的形成 在塑料熔融、塑化过程中，熔料不断移向料筒前端（计量室内），且越来越多，逐渐形成一个压力，推动螺杆向后退。为了阻止螺杆后退过快，确保熔料均匀压实，需要给螺杆提供一个反方向的压力，这个反方向阻止螺杆后退的压力称为 背压 。 背压亦称塑化压力，它的控制是通过调节注射油缸之回油节流阀实现的。预塑化螺杆注塑机注射油缸后部都设有 背压阀 ，调节螺杆旋转后退时注射油缸泄油的速度，使油缸保持一定的压力（如下图所示）；全电动机的螺杆后移速度（阻力）是由 AC伺服阀控制的。 二、适当调校背压的好处 1、 能将炮筒内的熔料压实，增加密度，提高射胶量、制品重量和尺寸的稳定性。 2、可将熔料内的气体“ 挤出 ”，减少制品表面的气花、内部气泡、提高光泽均匀性。 减慢螺杆后退速度，使炮筒内的熔料充分塑化，增加色粉、色母与熔料的混合均匀度，避免制品出现 混色 现象。 3、减慢螺杆后退速度，使炮筒内的熔料充分塑化，增加色粉、色母与熔料的混合均匀度，避免制品出现 混色 现象。 4、适当提升背压，可改善制品表面的缩水和产品周边的走胶情况。 5、能提升熔料的温度，使熔料塑化质量提高，改善熔料充模时的流动性，制品表面无冷胶纹。三、背压太低时，易出现下列问题 1、背压太低时，螺杆后退过快，流入炮筒前端的熔料密度小（较松散），夹入空气多。 2、会导致塑化质量差、射胶量不稳定，产品重量、制品尺寸变化大。 3、制品表面会出现缩水、气花、冷料纹、光泽不匀等不良现象。 4、产品内部易出现气泡，产品周边及骨位易走不满胶。,四、 过高的背压 ,易出现下列问题 1、炮筒前端的熔料压力太高、料温高、粘度下降,熔料在螺杆槽中的逆流和料筒与螺杆间隙的漏流量增大,会降低塑化效率(单位时间内塑化的料量).2、对于热稳定性差的塑料(如:PVC、POM等)或着色剂，因熔料的温度升高且在料筒中受热时间增长而造成热分解，或着色剂变色程度增大，制品表面颜色/光泽变差。3、背压过高，螺杆后退慢，预塑回料时间长，会增加周期时间，导致生产效率下降。4、背压高，熔料压力高，射胶后喷嘴容易发生 熔胶流涎 现象，下次射胶时，水口流道内的冷料会堵塞水口或制品中出现冷料斑。5、在啤塑过程中，常会因背压过大，喷嘴出现 漏胶 现象，浪费原料并导致射嘴附近的发热圈烧坏。6、预塑机构和螺杆筒机械磨损增大。 五、背压的调校 注塑背压的调校应视原料的性能、干燥情况、产品结构及质量状况而定，背压一般调校在 3-15kg/cm 3 。当产品表面有少许气花、混色、缩水及产品尺寸、重量变化大时，可适当增加背压。当射嘴出现漏胶、流涎、熔料过热分解、产品变色及回料太慢时可考虑适当减低背压。 背压 是注塑成型工艺中控制熔料质量及产品质量的重要参数之一，合适的背压对于提高产品质量有着重要的作用，不可忽视！,注塑件周边白线的形成及改善,1、白线的形成1.1 白线的微观解释：高聚物在拉伸应力作用下，由于应力集中而产生的空化条纹状形变区，这些条纹平面区强烈地反射可见光，使材料表面形成一片银白色光泽，俗称白线。1.2 白线的特点：a. 平均密度低于本体密度（受拉后体积增大）；b. 退火后可回缩或消失，若恶化严重时则变成裂纹。1.3 本体（未受拉状态）、白线、裂纹图解如下：1.4 常见白线的位置:a. 产品分型面附近b. 碰穿位周边c. 周边止口位d. 胶件尖角、夹水纹处1.5 形成白线的几种情况及原因分析：a. 锁模力不足b. 前模大镶件分型面发生永久变形c. 胶件周边残余应力过大d. 产品内应力集中处受环境因素作用1.5.1锁模力不足产生白线分析锁模力不足指模具锁紧力（F锁）F内,此阶段模具处于锁紧状态,进入ab段, F锁F内,，模具有锁紧趋势，此时后模腔表面受到三个力作用，即F内、F锁、F支，（F支为熔体因渐渐冷却而产生对后模腔表面的一个支持力，此力随时间的变化关系，,所以当F锁 F内+F支时,模具要合紧,胶件受压缩,由于周边有一定的脱模斜度,所以整个周边此时受到一个沿锁模方向的拉应力,而分型面处胶件最薄弱(因有披峰而存在尖角),故白线往往出现在图示尖角附近,如下图(五)。1.5.2前模大镶件分型面发生永久变形产生白线分析 模具大镶件长期受压，甚至有时实际锁模力超过其所能随的最大压力，则导致大镶件的永久性变形，根据模具结构，往往凹模易变形，如图六。,锁模力足够情况分析：正常啤货情况下，F锁F内max,在整个充填过程中,模具处于锁紧状态,产品周边没有受到一个沿锁模方向的拉应力,且无披峰产生。故不会因锁模力原因而产生白线，如上图四。,1.5.3 胶件周边残余应力过大(超过大气压力)产生白线分析脱模过程中,胶件外层从残余应力下突然进入大气压力,塑件内层挤压外层(因残余应力作用),在脱模的一瞬间,暴露在大气压中的胶件部位迅速膨胀。如右图（八）胶件e处受到极大的拉应力，所以此处易出现白线。白线之处往往是受力较大或比较薄弱的地方。1.5.4产品内应力集中处受环境因素作用应力集中处是产品最薄弱的环节(如尖角,熔接不好,高度取向等),其受化学物质、光照、浸湿、溶剂等作用，高分子链容易被破坏（收缩或断裂），因而易产生白线或裂纹。2、 白线的改善2.1 锁模力不足2.1.1 加大锁模力，防止模具胀开。2.1.2 加多撑头，使后模板不变形，避免产品碰穿位出现白线。2.2 前模大镶件分型面发生永久变形2.2.1 提高材料冲击强度，使胶件能承受较大的形变。生产中HIPS 470胶件产生白线较多，ABS T700极少。2.2.2 提高模具钢材强度，使其能够承受所要求锁模力。2.2.3 适当升高模温，加大高聚物分子间距离，使胶件压缩程度增大。2.3 胶件周边残余应力过大2.3.1 调整入水，使产品入水趋于平衡，避免局部物料过饱现象，使产品密度均匀。,2.3.2 产品合格基础上，减少保压、背压、调节好保压切换点，避免胶件过饱。2.3.3 改进产品设计，避免尖角。如下图（九）2.4 产品内应力集中处受环境因素作用2.4.1 充填时防止冷胶进入模腔,避免入水处内应力.2.4.2 避免胶件暴晒、浸湿、接触溶剂等。2.4.3 对薄壁产品，其填充速度不宜太快，熔体流程不宜太长，避免胶件内部分子链高度取向，导致较大的内应力。3、 实例分析实验胶件：30-07780-100-000中壳物 料：HIPS 470+P0059（兰）机 型：C20# J150E主要设置参数：IP1=60% IP2=80% IP3=50% HP1=25% HP2=30%V1=15% V2=40% V3=20% F锁=120TS0=105mm S1=95mm S2=30mm S3=25mm (SS=18.3mm)以上参数啤出的产品为合格产品（表面无缺陷，周边和碰穿孔无白线）。A、 将锁模力依次下降至110T、100T、95T、90T，其它参数不变，结果产品周边和碰穿孔白线随锁模力的下降而加大。B、提高保压压力，即HP1从25%升至35%，HP2从30%升至45%。其它设置参数与合格产品相同，结果啤出的产品周边出现明显白线。C、 调节保压切换点，即S3从25mm降至此21mm，其它设置参数与合格产品相同，结果啤出的产品周边也出现明显白线。,模温对PC制品内应力的影响,当塑料熔体进入快速冷却的模腔时，制品表面的降温速率远比内层快，表层迅速地冷却而固化，由于凝固的塑料导热性差，制品内部凝固很缓慢，当浇口封闭时，不能对中心冷却收缩进行补料，那么，内层会因收缩处于拉伸状态，而表层则处于相反状态的压应力，这种应力在开模后来不及消除而留在制品里，我们称之为残余应力或内应力。在注塑制品中内应力有三种：骤冷应力，冻结分子取向，体积应变。 在此，我们仅就模温对PC制品的内应力做试验：,在上面图中：模温30，实验结果严重开裂，不合格。射胶时间3.5S，射胶压力90MPa射胶时间2.5S，射胶压力130MPa射胶时间2.5S，射胶压力90Mpa上述图例中，只是改变射胶时间和射胶压力而已（模温度905）。从实验得知：是由于过量充填的情况下，在浇口处形成较大的内应力，在四氯化碳溶液中浸泡90S（室温20）有很轻微的白点，内应力较已有明显改善。是在射胶时间和射胶压力方面做了调整，前提是保证外观质量，实验结果OK。,塑胶中常用透明原料的特性及注塑工艺,由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易。成本低等优点，因此在现代工业和日用产品中，越来越多用塑料代替玻璃，特别应用于光学仪器和包装工业方面，发展尤为迅速。但是由于要求其透明性要好，耐磨件要高，抗冲击韧件要好，因此对塑料的成份，注塑整个过程的工艺，设备，模具等，都要作出大量工作，以保证这些用于代替玻璃的塑料（以下简称透明塑料），表面质量良好，从而达到使用的要求。目前市场上一般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯（即俗称亚加力或有机玻璃，代号PMMA）、聚碳酸酯（代号PC）、聚对苯二甲酸乙二醇脂（代号PET）、透明尼龙。AS（丙烯睛一苯乙烯共聚物）、聚砜（代号PSF）等， 其中我们接触得最多的是PMMA、PC和PET三种塑料，由于篇幅有限，下面就以这三种塑料为例，讨论透明塑料的特性和注塑工艺。 一、透明塑料的性能 透明塑料首先必须有高透明度， 其次要有一定的强度和耐磨性，能抗冲击，耐热性要好，耐化学性要优， 吸水率要小，只有这样才能在使用中，能满足透明度的要求而长久不变，下面列出表l，比较一下 PMMA、PC和PET的性能。表1：透明塑料性能比较,透明塑胶件的缺陷和解决方法,其缺陷大概有以下几点： （一）银纹：由充模和冷凝过程中，内应力各向异性影响，垂直方向产生的应力，使树脂发生流动上取向，而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹，当其扩展后，可能使产品出现裂纹。除了在注塑工艺和模具上注意外（见表，最好产品作退火处理。如pc料可加热到160以上保持35分钟，再自然冷却即可。（二）气泡：主于树脂内的水气和其他气体排不出去，（在模具冷凝过程中）或因充模不足，冷凝表面又过快冷凝而形成“真空泡”。其克服方法见表。（三）表面光泽差：主于模具粗糙度大，另一方面冷凝过早，使树脂不能复印模具表面的状态，所有这些都使其表面产牛微小凹凸不平，而使产品失去光泽。其克服方法见表。（四）震纹：是指从直浇口为中心形成的密集波纹，其原因因熔体粘度过大，前端料已在型腔冷凝，后来料又冲破此冷凝面，而使表面出现震纹。其克服方法见表。（五）泛白。雾晕：主要由于在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引起的。其克服方法见表。（六）白烟。黑点：主要由于塑料在机筒内，因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成的。其克服方法见表。为了使清楚地说明克服这些缺乏所摄取的措施，列出表供大家参考。表四：透明产品的缺陷和克服方法：,注：（1）因品种繁多，这只是取平均值，实际不同品种数据有异。（2）PET数据（机械方面）为经拉伸后的数据。 从表1数据可知PC是较理想的选择， 但主于其原料价贵和注塑工艺较难，所以仍以选用PMMA为主，（对一般要求的制品），而RET由于要经过拉伸才能得到好的机械性能，所以多在包装、容器中使用。二、透明塑料注塑过程中应注意的共同问题 透明塑料由于透光率要高，必然要求塑料制品表面质量要求严格，不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷，因而在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品的设计，都要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差，因此为保证产品的表面质量，往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑料时既能充满 模，又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。 下面就其在原料准备、对设备和模具要求、注塑工艺和产品的原料处理几方面，谈谈应注意的事项。（一）原料的准备与干燥 由于在塑料中含有任何一点杂质，都可能影响产品的透明度，因此和储存、运输、加料过程中，必须注意密封，保证原料干净。特别是原料中含有水分，加热后会引起原料变质，所以一定要干燥，并在注塑时，加料必须使用干燥料斗。还要注意一点的是干燥过程中，输入的空气最好应经过滤、除湿，以便保证不会污染原料。其干燥工艺如表2，表2，透明塑料的干燥工艺：,（二）机筒、螺杆及其附件的清洁为防止原料污染和在螺杆及附件凹陷处存有旧料或杂质，特别热稳定性差的树脂存在，因此在使用前、停机后都应用螺杆清洗剂清洗干净各件，使其不得粘有杂质，当没有螺杆清洗剂时，可用PE、PS等 树脂清洗螺杆。 当临时停机时，为防止原料在高温下 停留时间长，引起解降，应将干燥机和机筒温度降低，如 PC、PMMA等机筒温度都要降至 160以下。（料斗温度对于 PC应降至100以下）,（三）在模具设计上应注意的问题（包括产品的设计）为了防止出现回流动不畅，或冷却不均造成塑料成型不良，产生表面缺陷和变质， 一般在模具设计时，应注意以下几点。 a）壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大;b）过渡部分应逐步。圆滑过渡，防止有尖角。锐边产生，特别是PC产品一定不要有缺口;c）浇口。流道尽可能宽大、粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时 应加冷料井；d）模具表面应光洁，粗糙度低（最好低于0.8）；e）排气孔。槽必须足够，以及时排出空气和熔 体中的气 体；f）除 PET外， 壁厚不要太薄，一般不得小于lmm。 （四）注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求） 为了减少内应力和表面质量缺陷，在注塑工艺方面应注意以下几方面的问题。a）应选用专用螺杆、带单独温控射咀的注塑机;b)注射温度在塑料树脂不分解的前提下，宜用较高注射湿度；c）注射压力：一般较高，以克服熔料粘度大的缺陷，但压力太高会产生内应力造 成脱模因难和变形；d）注射速度：在满足充模的情况下， 一般宜低，最好能采用慢-快-慢多级注 射；e）保压时间和成型周期：在满足产品充模，不产生凹陷、气泡的情况下；宜尽量短，以尽量减低熔料在机筒停留时间；f）螺杆转速和背压：在满足塑化质量的前提下，应尽量低，防止产生解降的可 能；g）模具温度：制品的冷却好坏，对质量影响极大，所以模温一定要能精确控制其 过程，有可能的话，模温宜高一些好。（五）其他方面的问题由于为要防上表面质量恶化，一般注塑时尽量少用脱模剂；当用回用料时不得大于 20。对于除PET外，制品都应进行后处理， 以消除内应力，PMMA应在7080T热风循环干燥4小时； PC应在清洁空气、甘油。 液体石腊等加热 110135，时间按产品而定，最高需要10多小时。而PET必须经过双向拉伸的工序，才能得到良好机械性能。三、透明塑料的注塑成型工艺（一）透明塑料的工艺特性：除了以上的共同问题，透明塑料亦各有一些工艺特 性，现分述如下： 1、PMMA 的工艺特性 PMMA粘度大，流动性稍差，因此必须高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度的影响大于注射压力， 但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。 注射温度范围较宽，熔融温度为 160，而分解温度达27