材料成形工藝實驗指導書

材料成型工藝實驗教案肖似蹼主編邵陽學院

機械與能源工程系

動力機械實驗室

2010.12

實驗一塑料注射成型工藝實驗實驗室：汽車與材料實驗室教師姓名：肖似蹼課程名稱材料成型工藝授課專業(yè)及班次09機械類（材料）授課內容塑料注塑成型實驗授課方式及學時35分鐘目的要求1、教學目的（1）分析制品成型工藝條件之間的關系，（2）明確制品工藝分配關系和擬定合理的工藝條件（3）查找導致廢品的成型工藝因素，學會調整成型參數(shù)；重點與難點1、教學重點：實驗原理及實驗方法。2、教學難點：實驗原理及數(shù)據(jù)處理。講授內容及時間分配1、實驗目的；（5分鐘）2、實驗原理；（10分鐘）3、實驗系統(tǒng)與設備；（5分鐘）4、實驗步驟方法；（10分鐘）5、注意事項及實驗報告要求；（5分鐘）教具SA1600塑料注射成型機一臺、塑模二幅、專用工具一套，活動扳手試驗二：塑料注射成型工藝實驗一、實驗目的（1）分析制品成型工藝條件之間的關系，（2）明確制品工藝分配關系和擬定合理的工藝條件（3）查找導致廢品的成型工藝因素，學會調整成型參數(shù);二、實驗設備注射成型機注射模游標卡尺三、實驗內容及步驟1、實驗內容（1）觀察典型塑料零件注射加工過程，弄清注射周期各步驟狀況，包括，預塑、注射、保壓、冷卻、開模、推出、取件、合模。在此周期中，冷卻時間與預塑時間的一段重合。（2）觀察模具與注射機的關系。（3）認識注射工藝參數(shù)溫度：注射過程控溫部分及原理，溫度的設定方法及調節(jié)方法、溫度與注射產(chǎn)品質量的影響。壓力：注射過程壓力控制部位及原理，壓力的設定方法及調節(jié)方法、壓力對注射產(chǎn)品質量的影響。時間：注射過程時間控制部位及原理，時間控制的設定方法及調節(jié)方法、時間對注射產(chǎn)品質量的影響。2、實驗步驟（1）開機與調試打開電源，預熱注塑機。同時設定料溫，讓模具試運行，在升溫過程中，通過開、閉模具空頂出模具觀察模具是否安裝、調試停當，同時觀察模具與注塑機關系。（2）閉模動?？焖龠M行閉合，與定模將要接觸時，合模動力系統(tǒng)自動切換成低壓（即試合模壓力）以低速靠攏后，再切換成高壓將模具合緊。（3）注射裝置前移動和注射確認模具合緊后，注射裝置前移，使噴嘴與模具貼合。液壓油進入注射油缸，推動與油缸活塞桿相連接的螺桿，將螺桿頭部均勻塑化的物料以規(guī)定的壓力和速度注入模具型腔，熔料充滿模腔的時間極短。熔體能否充滿模腔與注射壓力、注射速度、料溫密切相關。注射壓力使熔體克服料筒、噴嘴、澆注系統(tǒng)流道，模腔等處流動阻力，以一定的充模速度注射模腔，一經(jīng)注滿，模腔等處的壓力即會迅速增大到最大值，而充模速率迅速下降，熔料受到壓實。在其它工藝條件不變時，注射壓力過高，則熔料在模腔內充填充過量；注射壓力過低，則熔料充模不足，在制品外觀質量和內在性能上都有相應影響。確定注射壓力、注射速度大小時，需考慮原料、制品、模具、注射機、以及其它工藝條件等情況，參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)，分析成型過程及制品外觀，通過實際成型檢驗，最終確定。（四）保壓注射模腔的熔料，由于冷卻作用，物料產(chǎn)生收縮，出現(xiàn)空隙，為此須對熔料保持一定的壓力使之繼續(xù)流入進行補縮、增密。這時，螺桿作用面的壓力為保壓壓力。保壓時螺桿位置將會少許前移。保壓程序中主要控制的工藝條件是保壓壓力和保壓時間。它們對于提高制品密度，穩(wěn)定制品形狀，改善制品質量均有關系。保壓壓力可以等于或低于注射壓力，大小以施行壓實、補縮作用為量度。保壓時間以保持到澆口剛封閉為好。過早卸壓會引起物料倒流，產(chǎn)生制品不足的毛?。欢簳r間過長或保壓壓力過大，過量的填充會使?jié)部谥車纬蓛葢?，易引起開列，還會造成脫模困難。（5）冷卻和預料完成保壓過程，卸除保壓壓力之后，模腔內的塑料還需要一段時間來與模具進行熱交換冷卻定型。該段冷卻時間的長短與塑料的結品性能、狀態(tài)轉變溫度、制品厚度、剛性、模具冷卻效率、模溫等有關。最短冷卻時間應以制品在脫模時，具有抗拒腿頂變形的足夠剛性為限。在保證制品質量的前提下，為獲得良好的設備效率和勞動效率，要盡量減少冷卻時間和其它程序的時間，以求縮短成型周期。影響冷卻過程的重要因素，除了冷卻時間外，還有模溫度控制。提高模溫度不僅有助于保持熔體溫度，便于溶體流動，對充模有益，而且可以調整塑料的冷卻速度，使之均勻一致。模具溫度還利于松弛分子取向，減少壁厚或流程長、形狀復雜的制品因補縮不足、收縮不均、內應力高引起的弊病。但是，模溫高與縮短冷卻時間又是相矛盾的。對于結品性塑料，模溫直接影響其結品度和品體構型。塑料在模腔內冷卻定型的溫度上限處成型塑料的玻璃化溫度或熱變形溫度確定。制品在模內冷卻定型的同時，注射機的螺桿在液壓馬達驅動下帶動塑料流動，由于螺桿頭部熔料壓力作用，使螺桿在轉動的同時又向后腿（螺桿后移距離反映出螺桿頭部所積存的熔料體積），當達到成型制品所需的計量值時，螺桿即停止轉動和后移，完成預塑程序，準備再次注射。預塑過程中，螺桿頭部熔料壓力及注射油缸內液壓油回泄阻力分別稱為塑化壓力及背壓。提高背壓，物料受剪切增強，熔料溫度上升，熔料的均化程度改善。但是，螺桿輸送能力減小，和螺桿轉速低時一樣，會延長預塑時間；低背壓與低螺桿轉速下預塑時，因為轉動慣量降低，利于提高螺桿計量和精確度。背壓一般為注射壓力。對于熱穩(wěn)定性差或者熔體粘度低的材料應該選擇較低的背壓。對于熱穩(wěn)定性差或熔體粘度高的材料不適宜選擇過高的螺桿轉速。料筒溫度可以分為二至五段控制，由后段至前段逐漸增加溫度，分布差通常在60攝氏度以內。應避免噴嘴溫度過低，發(fā)生物料凝結阻塞噴嘴現(xiàn)象，或噴嘴溫度過高，出現(xiàn)“流涎”現(xiàn)象。（6）注射裝置后退和開模推出制品預塑過程完成時，為避免噴嘴與模具長時間接觸散熱而形成冷料，可將注射裝置后退，讓噴嘴脫開模具。模腔內物料冷卻定型后，合模裝置即行開模，由推出機構實現(xiàn)制品脫模動作。并準備再次閉模。四、實驗報告1、注射制品名稱、塑料材料、顏色等。2、實驗過程記錄，實驗過程分幾步，每一步做什么工作。3、制品質量測量記錄。4、分析溫度、壓力、時間三要素對塑料產(chǎn)品質量的影響。實驗二：金屬焊接熱烈紋實驗、實驗目的和要求1）了解熱裂紋的一般特征及形成條件;2）掌握魚骨狀裂紋實驗方法。二、氬弧焊機的工作原理氬弧焊機在主回路、輔助電源、驅動電路、保護電路等方面的工作原理是與手弧焊機是相同的。在此不再多敘述，而著重介紹氬弧焊機所特有的控制功能及起弧電路功能。1、手開關控制手開關原理圖如圖氬弧焊機要求氬氣先來后走，而電流則后來先走（相對氣而言），這此都是通過手開關控制實現(xiàn)的。由圖知：當焊機主開關合上后，輔助電源工作，給控制電路提供724V的直流電。手開關未合上時，24V直流電通過電阻R5使Q2導通，CW3525芯片的8腳經(jīng)過T形濾波器（L5、C5組成，抗干擾用）對地短路，此時，CW3525處于封波狀態(tài)，電路無輸出；手開關合上時，24V直流電通過電阻R4R8使Q1導通，Q2基極被拉低而關斷，24V直流電通過電阻R6R7使Q3導通繼電器J3A吸合，使控制氣體供給的電磁閥工作，給焊接供氣。而8腳電位由于緩起動電阻，電容的作用緩慢增長，經(jīng)過一定時間，CW3525開始工作，電路開始輸出功率。這樣，電流就較氣延時供給延時時間由緩起動動阻、容值決定）。電磁閥為氣體供給控制器件，當繼電器J3A合上，電磁閥中的電感線圈獲得電流，產(chǎn)生磁能，把鐵塊吸離氣管管口，氣體通過電磁閥供給焊接。手開關控制電路中，電感線圈L1?L4及C1、C2起到防止干擾而使手開關誤導通的作用。1、手開關合上時，由于Q3導通繼電器J3A吸合，電磁閥打開供氣。輔助電源向電容C17充電。而由于熱敏電阻RT4、RT5的限流，使得于開關不到于因電流過大而損壞；2、焊接結束，手開關斷開后，Q2導通，CW3525的8腳電位被拉低，電路停止輸出，而C17上仍充有電能，它通過R6、R7放電供給Q3導通，保持電磁閥導通延時供氣。實現(xiàn)了焊接對電流、氣體的控制要求。三、實驗裝置及實驗材料：1）TIG355氬弧焊焊機1臺2）試件ly12鋁板55x90x2.5mm1塊3）試件LF21鋁板55x90x2.5mm1塊4）母材同質焊絲，Al-Si5（HS311）焊絲5）氬氣1瓶6）砂輪打磨機1臺7）砂紙四、實驗方法和步驟：1）掌握魚骨狀裂紋實驗方法；2）試驗采用鎢極氬弧焊（TIG），在帶有銅墊板的專用夾具上施焊，焊接方向由A至B。3）裂紋發(fā)生后，隨著拘束度的降低而停止裂紋的擴展，測量焊縫或熱影響區(qū)的裂紋長度（以5個試件的裂紋長度平均值確定），即可評定裂紋敏感性