塑料成型基礎(chǔ)精PPT課件

1、第第2 2章章 塑料成型基礎(chǔ)塑料成型基礎(chǔ)本章基本內(nèi)容本章基本內(nèi)容 塑料成型基礎(chǔ)理論塑料成型基礎(chǔ)理論 注射工藝過程及主要成型工藝參數(shù)注射工藝過程及主要成型工藝參數(shù) 塑料的成型特性塑料的成型特性第1頁/共46頁第第2 2章章 塑料成型基礎(chǔ)塑料成型基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)目的與要求學(xué)習(xí)目的與要求 掌握高聚物的三種物理、力學(xué)狀態(tài)及其應(yīng)用。掌握高聚物的三種物理、力學(xué)狀態(tài)及其應(yīng)用。 掌握塑料成型基本理論、注射工藝過程及主要成型工藝參數(shù)。掌握塑料成型基本理論、注射工藝過程及主要成型工藝參數(shù)。 充分了解塑料的成型特性，使塑料成型工藝性與模具結(jié)構(gòu)相匹配。充分了解塑料的成型特性，使塑料成型工藝性與模具結(jié)構(gòu)相匹配。第2頁/共46

2、頁第第2 2章章 塑料成型基礎(chǔ)塑料成型基礎(chǔ)本章重點本章重點 對塑料的特征溫度的理解對塑料的特征溫度的理解 牛頓型流體與非牛頓型流體的區(qū)別牛頓型流體與非牛頓型流體的區(qū)別 注射工藝過程注射工藝過程 對成型工藝條件的選擇和控制對成型工藝條件的選擇和控制第3頁/共46頁第第2 2章章 塑料成型基礎(chǔ)塑料成型基礎(chǔ)本章難點本章難點 對塑料的特征溫度的理解，以及如何使用這些溫度。對塑料的特征溫度的理解，以及如何使用這些溫度。 對成型工藝條件的選擇和控制對成型工藝條件的選擇和控制。第4頁/共46頁第第2 2章章 塑料成型基礎(chǔ)塑料成型基礎(chǔ) 2.1 2.1 塑料成型基礎(chǔ)理論塑料成型基礎(chǔ)理論 2.2 2.2 注射工藝

3、過程及主要成型工藝參數(shù)注射工藝過程及主要成型工藝參數(shù) 2.3 2.3 塑料的成型特性塑料的成型特性 2.4 2.4 思考題思考題第5頁/共46頁2.1 2.1 塑料成型基礎(chǔ)理論塑料成型基礎(chǔ)理論 2.1.1 2.1.1 高聚物的三種物理、力學(xué)狀態(tài)及其應(yīng)用高聚物的三種物理、力學(xué)狀態(tài)及其應(yīng)用 2.1.2 2.1.2 成型加工中塑料受到的應(yīng)力和應(yīng)變成型加工中塑料受到的應(yīng)力和應(yīng)變 2.1.3 2.1.3 塑料熔體的流變性能塑料熔體的流變性能 2.1.4 2.1.4 對塑料粘度的調(diào)節(jié)對塑料粘度的調(diào)節(jié) 2.1.5 2.1.5 分子定向分子定向 2.1.6 2.1.6 熱固性塑料流變學(xué)熱固性塑料流變學(xué)第6頁/

4、共46頁2.1.1 2.1.1 高聚物的三種物理、力學(xué)狀態(tài)及其應(yīng)用高聚物的三種物理、力學(xué)狀態(tài)及其應(yīng)用 塑料的物理狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài) 塑料的物理狀態(tài)與它本身的溫度有關(guān)。如圖2-1所示。A 塑料呈現(xiàn)剛性固體狀，為玻璃態(tài)。C 高聚物呈現(xiàn)柔軟的彈性狀，稱高彈態(tài)。E繼續(xù)升高溫度，分子熱運動能量進一步增大，至能解開分子鏈間的纏結(jié)而發(fā)生整個大分子的滑移，在外力作用下便發(fā)生粘性流動，稱粘流態(tài)。Tb稱為脆化溫度，是高聚物保持高分子力學(xué)特性的最低溫度。Td稱為分解溫度，在溫度高于Td后，高分子主鏈發(fā)生斷裂，這現(xiàn)象稱為降解。圖2-2是結(jié)晶型高聚物的溫度形變曲線。第7頁/共46頁2.1.2 2.1.2 成型

5、加工中塑料受到的應(yīng)力和應(yīng)變成型加工中塑料受到的應(yīng)力和應(yīng)變 只有在受到外力作用而產(chǎn)生應(yīng)變時，塑料才會流動和變形 。 應(yīng)力有三種類型應(yīng)力有三種類型： 剪切應(yīng)力、拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力剪切應(yīng)力、拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力，因而對應(yīng)產(chǎn)生三種應(yīng)變（在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的形狀與尺寸變化叫做應(yīng)變）： 剪切應(yīng)變、拉伸應(yīng)變和壓縮應(yīng)變剪切應(yīng)變、拉伸應(yīng)變和壓縮應(yīng)變。 剪切應(yīng)力對塑料的成型最為重要。 如圖2-32-3第8頁/共46頁2.1.3 2.1.3 塑料熔體的流變性能塑料熔體的流變性能 研究物質(zhì)形變與流動的科學(xué)稱為流變學(xué)研究物質(zhì)形變與流動的科學(xué)稱為流變學(xué) 牛頓型流體牛頓型流體 非牛頓型流體非牛頓型流體第9頁/共46頁2.1.3

6、 2.1.3 塑料熔體的流變性塑料熔體的流變性能能牛頓型流體牛頓型流體 符合下式的流體稱為牛頓型流體： = = （dv/drdv/dr）= = (dr/dv)= (dr/dv)= ? 以切應(yīng)力對剪切速率 ?或者以粘度對剪切速率?作用所得到的曲線稱為流體的流流體的流動（或流變）曲線動（或流變）曲線，它是確定塑料成型加工工藝條件的重要依據(jù)。圖2-42-4 牛頓型流體的的流動曲線特點：圖2-52-5、圖2-62-6第10頁/共46頁2.1.3 2.1.3 塑料熔體的流變性能塑料熔體的流變性能 非牛頓型流體非牛頓型流體 非牛頓型流體包括粘性流體、粘彈性流體和時間依賴性流體。非牛頓型流體包括粘性流體、粘

7、彈性流體和時間依賴性流體。 粘性流體又分為賓哈流體、膨脹性流體和假塑性流體粘性流體又分為賓哈流體、膨脹性流體和假塑性流體. .實際中，幾乎絕實際中，幾乎絕大多數(shù)聚合物熔體和熔液的流動行為都接近于假塑性流體。見圖大多數(shù)聚合物熔體和熔液的流動行為都接近于假塑性流體。見圖- - 第11頁/共46頁2.1.3 2.1.3 塑料熔體的流變性能塑料熔體的流變性能 用于描述假塑性流體定律的是一冪律函數(shù)方程：用于描述假塑性流體定律的是一冪律函數(shù)方程： = = a a ?（a a = K = K ? n-1 n-1） n n流動行為指數(shù)，對牛頓流體流動行為指數(shù)，對牛頓流體n=1,n=1,假塑性流體假塑性流體n

8、n1,n1,n值值 越小則流體的非牛頓性越越小則流體的非牛頓性越強。強。K K流體稠度，流體稠度，k k值越高，流體粘度越大。值越高，流體粘度越大。如圖如圖2-2-第12頁/共46頁2.1.4 2.1.4 對塑料粘度的調(diào)節(jié)對塑料粘度的調(diào)節(jié) 從成型工藝出發(fā)，欲獲得理想的粘度，主要取決于對溫度、剪切速率及壓力 。 1.1.溫度溫度 提高其溫度不超過分解溫度，粘度可下提高其溫度不超過分解溫度，粘度可下降。降。但是,將溫度調(diào)節(jié)，對有的塑料效果頗佳，有的則差。如圖2-92-9 2.2.剪切速率剪切速率 絕大多數(shù)塑料熔體屬于塑性流體，具有表現(xiàn)粘度隨剪切速率或切應(yīng)力的增大而減小的流變性能。與溫度一樣，各種假

9、塑性塑料的粘度對其所受剪切速率發(fā)生改變的敏感性亦不一致。如圖2-102-10、2-112-11 第13頁/共46頁2.1.4 2.1.4 對塑料粘度的調(diào)節(jié)對塑料粘度的調(diào)節(jié) 3.壓力壓力 提高壓力（注射壓力和擠壓壓力）對塑料粘度起增大作用。粘度對壓力的敏感性也因塑料品種而異。成型制品時，應(yīng)注意模具溫度狀況和澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同樣對塑料熔體充模流動粘度發(fā)生重要影響，要真正實現(xiàn)合理的粘度，還必須包括這部分的設(shè)計要合理。第14頁/共46頁2.1.5 2.1.5 分子定向分子定向 1. 1.分子取向機理分子取向機理 塑料中的聚合物大分子、細(xì)而長的纖維狀 填料分子在成型過程中由于受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生分子整齊、平行

10、排列的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為分子取向分子取向。 如圖2-122-12第15頁/共46頁2.1.5 2.1.5 分子定向分子定向 2. 2.分子定向作用分子定向作用 有定向分子存在將對制品的力學(xué)性能、收縮與變形產(chǎn)生重要影響。第16頁/共46頁2.1.5 2.1.5 分子定向分子定向 3. 3.影響分子定向的因素影響分子定向的因素 定向方向定向方向 在流動取向下，分子方向沿著料流方向平行 排列。料流方向又取決于料流進入型腔的位置即澆口位置，故在型腔一定時影響分子定向方向的因素是澆口位置。 定向程度定向程度 分子定向程度與塑料的類別和塑料制品的壁厚大小有關(guān)。此外，分子定向程度還與注射工藝條件及模具的澆

11、口設(shè)計關(guān)系密切，現(xiàn)將其各項影響及相互關(guān)系歸納列于表2 22 2中。第17頁/共46頁2.1.6 2.1.6 熱固性塑料流變學(xué)熱固性塑料流變學(xué) 熱固性塑料熱固性塑料的流變性與熱塑性塑料的有著本質(zhì)差異，因其粘度是隨分子的交聯(lián)反應(yīng)而發(fā)生變化，在成型熱固性塑料制品過程中的粘度變化是不可逆轉(zhuǎn)的，因此在制訂成型工藝條件和模具設(shè)計時要十分重視對溫度的合理選擇和控制。圖2-132-13 熱固性塑料熱固性塑料制品分子定向現(xiàn)象是無法消除的。為此，在設(shè)計模具對應(yīng)該考慮這樣一個問題：澆口的位置和形狀能左右塑料的流動方向和定向程度，應(yīng)使塑料在模內(nèi)流動所產(chǎn)生的分子取向方向與制品在使用中的受力方向保持一致。第18頁/共46

12、頁2.2 2.2 注射工藝過程及主要成型工藝參數(shù)注射工藝過程及主要成型工藝參數(shù) 2.2.1 2.2.1 注塑工藝過程注塑工藝過程 2.2.2 2.2.2 主要成型工藝參數(shù)主要成型工藝參數(shù)第19頁/共46頁2.2.1 2.2.1 注塑工藝過程注塑工藝過程 （1 1）. .注射前的準(zhǔn)備注射前的準(zhǔn)備 （2 2）注射成型過程）注射成型過程 （3 3）制品的后處理）制品的后處理 圖圖2-142-14第20頁/共46頁2.2.2 2.2.2 主要成型工藝參數(shù)主要成型工藝參數(shù) （1 1）. .溫度溫度 ：料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度、脫模溫度 （2 2）. .壓力壓力：塑化壓力 、注射壓力 、保壓壓力 、模

13、腔壓力 （3 3）. .時間時間：注射時間 、保壓時間 、冷卻時間 模塑周期模塑周期 ：它由注射時間、保壓時間、冷卻時間和輔助時間四部分組成。圖2-152-15表示了它們的關(guān)系。第21頁/共46頁2.32.3塑料的成型特性塑料的成型特性 2.3.1 2.3.1 流動性流動性 2.3.2 2.3.2 收縮性、收縮率、比容和壓縮收縮性、收縮率、比容和壓縮 2.3.3 2.3.3 結(jié)晶性、相容性、熱敏性、固化和熔體破裂結(jié)晶性、相容性、熱敏性、固化和熔體破裂 2.3.4 2.3.4 熔結(jié)痕、內(nèi)應(yīng)力、制品的后處理熔結(jié)痕、內(nèi)應(yīng)力、制品的后處理第22頁/共46頁2.3.1 2.3.1 流動性流動性 1 1

14、、合理選擇流動性、合理選擇流動性 遇到成型形狀復(fù)雜、壁薄或尺寸較大的制品時，產(chǎn)品設(shè)計者應(yīng)考慮在滿足制品使用性能的前提下，優(yōu)先選擇流動性好的塑料來成型。 、 流動性等級流動性等級 測定流動性的方法用標(biāo)準(zhǔn)測試模具（儀器） ，測定值越高，表明流動性越好。人們習(xí)慣引用與塑料流動性相關(guān)的塑料溢料間隙（溢邊值）概念。所謂溢料間隙溢料間隙是指熔體塑料在成型高壓下不得流過的最大間隙值。第23頁/共46頁2.3.2 2.3.2 收縮性、收縮率、比容和壓縮率收縮性、收縮率、比容和壓縮率 、 收縮性和收縮率收縮性和收縮率 造成收縮的因素及各種收縮現(xiàn)象如： (1).熱脹冷縮 (2).塑料品種 (3).成型工藝 收縮率

15、受工藝條件（壓力、溫度、時間）的影響很大 ) (4).模具結(jié)構(gòu) (5).塑件結(jié)構(gòu) 注注: :由于收縮率與塑件結(jié)構(gòu)有關(guān)由于收縮率與塑件結(jié)構(gòu)有關(guān), ,所以設(shè)計模所以設(shè)計模具時，需根據(jù)模塑收縮率來計算型腔的尺寸。具時，需根據(jù)模塑收縮率來計算型腔的尺寸。 、比容和壓縮率、比容和壓縮率 比容比容是單位重量的松散塑料所占有的體積。壓縮率壓縮率是松散塑料的體積與同重量塑料的體積之比。用它們可計算出每模塑料需要的注射量（cm3）或模具加料腔的容積尺寸。注射量是決定設(shè)備的主要條件。第24頁/共46頁2.3.3 2.3.3 結(jié)晶性、揮發(fā)物含量、相容性、結(jié)晶性、揮發(fā)物含量、相容性、熱敏性、固化和熔體破裂熱敏性、固化

16、和熔體破裂 、結(jié)晶性、結(jié)晶性 結(jié)晶性即指聚合物分子能做空間規(guī)則排列生成結(jié)晶的能力。聚合物的結(jié)晶性與它們的結(jié)晶度能力大小有關(guān)。 、揮發(fā)物含量、揮發(fā)物含量 塑料中的揮發(fā)物包括水、氯、空氣、甲醛等低分子物質(zhì) 、相容性、相容性 、熱敏性、熱敏性 熱敏性系指塑料的熱穩(wěn)定性差的性能。 、固化、固化 6 6 、熔體破裂、熔體破裂第25頁/共46頁2.3.4 2.3.4 熔結(jié)痕、內(nèi)應(yīng)力、制品的后處理熔結(jié)痕、內(nèi)應(yīng)力、制品的后處理 、熔結(jié)痕、熔結(jié)痕 減少熔結(jié)痕 可選用流動性較好的塑料，或增加澆口數(shù)量，縮短流程，以較快時間充模；適當(dāng)提高料溫或模溫等；增強模具排氣措施；改變澆口位置使熔結(jié)痕產(chǎn)生在塑件的次要部位；盡量不

17、用脫模劑等。 、內(nèi)應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)力 產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的一個重要因素是注射及補料時的剪切應(yīng)力。減少應(yīng)力措施減少應(yīng)力措施：注射壓力不宜取得過高，使用較高的料溫和模溫，保壓時間要適度，可采取降壓保壓方法，成型后將制品進行熱處理 。 、制品的后處理（熱處理）、制品的后處理（熱處理） （1）退火處理 （2）調(diào)溫處理 第26頁/共46頁 1. 1.塑料有哪幾種物理力學(xué)狀態(tài)？塑料有哪幾種物理力學(xué)狀態(tài)？ （答案答案） 2.2.何為分子定向？何為分子定向？ （答案答案） 3.3.收縮率的影響因素有哪些？收縮率的影響因素有哪些？ （答案答案） 4.4.塑料的成型特性有哪些？塑料的成型特性有哪些？ （答案答案）思考題思考題第

18、27頁/共46頁、塑料的物理力學(xué)狀態(tài)有：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)、塑料的物理力學(xué)狀態(tài)有：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)、分子定向是指：塑料中的聚合物大分子、細(xì)而長的纖維狀填料分子在成型、分子定向是指：塑料中的聚合物大分子、細(xì)而長的纖維狀填料分子在成型過程中由于受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生分子整齊、平行排列的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為分過程中由于受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生分子整齊、平行排列的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為分子取向。子取向。第28頁/共46頁、收縮率的影響因素有：壓力、溫度、時間、收縮率的影響因素有：壓力、溫度、時間、塑料的成型特性有：流動性、收縮性和收縮率、比容和壓縮率、結(jié)晶性、塑料的成型特性有：流動性、收縮性和收縮率、比容和壓縮率、結(jié)晶性、揮發(fā)物含量、相容性、熱敏性、固化、熔體破裂、熔結(jié)痕、內(nèi)應(yīng)力、制品的后處揮發(fā)物含量、相容性、熱敏性、固化、熔體破裂、熔結(jié)