注塑成型工藝基本知識

注塑成型工藝基礎知識一、注塑成型所謂注塑成型（InjectionMolding）是指將已加熱融化的材料噴射注入到模具內，經由冷卻與固化后，得到成形品的方法。也叫射出成型，適用于量產與形狀復雜產品等成形加工領域。二、注塑成形過程是以下列七大順序執(zhí)行成型過程幾個步驟：1、關門2、鎖模3、注射保壓4、冷卻5、開模6、打開安全門7、取出產品。重復執(zhí)行這種作業(yè)流程，就可連續(xù)生產產品。1、關門半自動需開關安全門，全自動安全門設置在關的狀態(tài)。2、鎖模將移動側的移動板前進，使得模具關閉，模具關閉以后確實地把模具鎖緊。3、射出（包括保壓）螺桿快速地往前推進，把熔融之成型材料注入模腔內填充成型，填充之后壓力要必須繼續(xù)保持，這個動作特別取名為“保壓”。在剛充填時模具承受的壓力，一般叫做射出壓或者叫做“一次壓”。4、冷卻（以及下個動作的“可塑化過程”）模腔內之成型材料等待冷卻凝固之過程叫“冷卻”。在這時候射出裝置也準備下次工作，這個過程叫做“可塑化過程”。放在料斗里的成型材料，流入加熱的料管內加熱，是依據螺桿旋轉剪切把原料變成熔融狀態(tài)，螺桿像撥取螺絲的原理一樣，一面轉一面后退，螺桿前端會儲存熔融之成型材料，螺桿旋轉時，抵抗螺桿向后退的壓力稱之為螺桿的“背壓”。5、打開模具將移動側的移動板向后退，模具跟著打開。6、打開安全門安全門打開，這時成型機處于待機狀能。7、取件將成品取出，然后檢視確認模具內未殘留任何物件再關門.以上整個成型作業(yè)叫做一個成型周期。成品是由模具的形狀成型出來。模具是由母模及公模組合成，公母模模仁之間留有空隙，材料在此流入壓縮形成產品。成型材料要流入公母模之前的通路有主流道（SPRUE）流道（RUNNER）閘門（GATE）等。三、射出成型機射出成型機以較大項目來區(qū)分，可分為兩項，鎖模裝置和射出裝置。1、鎖模裝置將模具關閉不被打開，成型材料在模腔內冷卻凝固后，模具才打開然后取出成品等等動作的設備裝置之鎖模裝置。2、射出裝置將成型材料射出，填充到模腔內的設備裝置稱之射出裝置。此兩個裝置組合而成為射出成型機。注射裝置是將樹脂予以加熱融化后再射入模具內。此時，要旋轉螺桿，并如圖所示讓投入到料斗的樹脂停留在螺桿前端（稱之為計量），經過相當于所需樹脂量的行程儲藏后再進行射出。當樹脂在模具內流動時，則控制螺桿的移動速度（射出速度），并在填充樹脂后用壓力（保壓力）進行控制。當達到一定的螺桿位置或一定射出壓力時，則從速度控制切換成壓力控制。四、射出成型機技術參數射出成型機之能力基本上是下述3項規(guī)定來區(qū)分。A鎖模力射出時，模具不被打開之最大鎖模力，以TON數來表示。成型品的投影面積，是指以模具開閉方向垂直此方向的投射影子面積（實際也可說模具之面積）。模具內平均壓力加到投影面積就叫做鎖模力，鎖模力如果是模具的“投影面積乂平均壓力”大于“鎖模力”時模具之公母模就會被推開。鎖模力=投影面積X模具內平均壓力一般而言，模具內平均壓力值在20~45MPa，但對于一些薄壁，高精度的制品，模具內平均壓力值高達60MPa。模腔內平均壓力值（單位kgf/cm2）成品、原料一般制品難成型制品小型且精密的成品PE、PP、PS、ABS300400600PVC、PC、POM、AS400500800B、射出量一次射出之最大重量，一般都是以多少克來表示。C、可塑化能力單位時間內能夠塑化多少量的樹脂，一般都是以多少克來表示。（以PS樹脂為標準）D、所謂開模行程就是指成型機的移動板向后退到底時，移動板與固定板之間的距離.模具厚度只能在開模行程之內側才能安裝進出。鎖模裝置一般地說，可分為直壓式以及曲軸式兩種。五、模具所謂模具（Mold）是指，為了將材料樹脂做成某種形狀，而用來承接射出注入樹脂的金屬制模型。模具主要的結構部件有模架、模腔、流道。六、成形品成形品是由流入融化樹脂的澆口、導入模槽的流道與產品部份所構成。由于一次的成形作業(yè)只能作出一個產品，因此效率不高。若能利用流道連結數個模槽，就可同時成形數個產品。此時，當各模槽的流道長度不同時，就無法同時填充樹脂，而且大部分的模槽尺寸、外觀、物性皆不同，因此通常都會將流道設計成相同長度。七、成形工藝1成型條件以PS原料及成型的范例，射出成型的原則為“熔融”、“注射”、“冷卻”等三個階段。1.1“熔融”的過程1.1.1料管溫度料管的溫度，每一區(qū)須設定在多少溫度是一般的常識（區(qū)分為料管灌嘴，前部、中部、后部）。成型條件中比較重要的是，螺桿前端停滯原料的溫度，成型操作中直接測定是比較困難且無法執(zhí)行，所以以料管前端的溫度當作材料之溫度，料管之溫度由前端開始設定，如果前端分成2部份時把它當作同樣的溫度。材料之溫度，首先參考制造商提供的資料以及模具實際情況來決定，這樣先決定料管前端之溫度，然后再來設定后部之溫度。后部的溫度如果太高的話，成型材料立即軟化在螺桿上后面的原料就無法被加進去，所以后部須比前部降低20°C之溫度。灌嘴的溫度設定，原則上灌嘴的溫度應與料管前端的溫度一樣不可下降，但是如果不下降一點的話，材料會從灌嘴處流漏出來，所以灌嘴的溫度比料管前端溫度降低10C。1.1.2螺桿的回轉速度成型材料是以螺桿回轉來使其熔解，回轉的速度太快時因磨擦過多產生過熱現象，回轉速度太慢時拉長一循環(huán)成型的時間因而使成本提高，基本上以不產生過熱現象轉速快一點來設定。也不要設定太快。1.1.3螺桿的背壓為了防止螺桿快速的后退，必須給螺桿有個壓力，螺桿的背壓太低時，因成型材料熔融時，產生的氣體會使螺桿后退，那么熔融的成型材料量就不穩(wěn)定，如果螺桿的背壓太高時，螺桿后退的速度慢，因而使一個循環(huán)的時間也增長，背壓會使材料的混合達到良好之狀態(tài)，承受背壓的螺桿轉速如果快一點，會使材料之混合更好，但是回轉速不能太快，背壓也不能太高，否則螺桿回轉太快了，會因磨擦過劇而產生過熱現象。螺桿背壓的多少是以壓力表的度數來表示。1.2射出的過程1.2.1射出量是以螺桿后退到所定位置來決定射出量，即指成型材料充填到模具內材料的重量，實際上當螺桿后退到一定的位置后仍然會繼續(xù)向后退一點，就像螺桿向前進到某一位置后也無法完全切斷不讓材料繼續(xù)射出一樣，這種雖然到達所定位置應切斷停止，卻無法切斷停止而繼續(xù)動作的位置，我們叫做墊料。成型品的體積，是墊料量加上螺桿后退到所定位置來決定。通常墊料量大概為5~10mm程度，例如實際料量需60mm時，應設定為65~70mm，因為墊料量為5~10mm。1.2.2射出速度射出速度是由螺桿前進的速度來決定，螺桿前進速度是指根據機臺上已設定的程序，使螺桿由一個位置換到另一個位置，開始時射出速度等于螺桿前進速度，也就是以射出速度來稱呼，成型的原則是，材料尚未冷卻下來前趁早把材料射出去，所以射出速度應愈早愈快愈好，但是因為模具的不同也有無法趁早快速射出的情況，例如射出速度太快時，由閘門射出材料會造成噴痕的不良現象。1.2.3射出壓（一次壓）射出壓就是把成型材料在瞬間內充填到模具腔內的壓力，在許多成型條件中模具的壓力變化是屬于重要的一個。在這里我們說的射出壓即為螺桿向前推的油壓壓力。對射出成型機來說，射出壓與射出速度是有互相關聯的，也就是說射出壓力不高時，射出速度也無法達到快速的情況。新作的模具第一次試模時，應以中壓中速為益，這是為了避免不小心因射出壓太高而使模具損壞。模具內壓力一般為400Kgf/cm2，壓力太高除了會產生毛邊之外也會使模具受到損害，所以切記壓力不可調得太高，但是壓力太低了材料無法在模具各角落都充填得到。1.2.4模具溫度模具溫度因模具水路位置不同會有所不同，模具溫度的設定的程序，開始把模具溫度控制器的水溫設定，然后母模與公模分別使用模具溫度控制器，水溫之溫度設定開始時與模具溫度一樣，母模及公模開始時一樣溫度。模具溫度高的時候，成型品冷卻慢，但成型材料流動性較好但會使循環(huán)時間長，所以模具溫度不要太高。1.3保壓的工程1.3.1保壓切換（二次壓切換）為使成型材料于模具內完全地充填，成型機必須于瞬間內給予射出壓力，然后保壓維持一段時間這樣的過程叫做射出成型保壓切換過程。如果射出壓不變地保持一段時間，這樣會在“入水”附近承受有害的壓力以至會有變形及破裂情形發(fā)生，也就是射出壓力太高。但是射出壓力不高，材料又無法在模具各處充填完全，像這種狀況就必須想個辦法來解決。我們以保壓切換位置來說明，何時射出壓（一次壓）轉換成保壓（二次壓），保壓切換是設定螺桿前進位置的基本，當螺桿后退到所設定之位置，其與保壓切換位置間距即為螺桿前進量，也就是射出量，射出量如果不夠的話，射出壓是不會上升，當一次壓與二次壓在轉換時，想要求螺桿前進在某預定的位置立即停止將辦不到，因為螺桿會繼續(xù)前進一點，保壓切換位置就是一次壓完結之后切換掉使螺桿停止，但是螺桿仍然繼續(xù)走的位置。二次壓完了之后，螺桿位置在墊料的位置上，保壓切換位置比墊料大一點，通常比5mm大一點。1.3.2保壓（二次壓）在這里保壓首先以射出壓之1/2來調整，然后觀察產品，再調高直到射出壓之80%程度為止。有的成型機，可以用程序來調整，保壓隨著時間的延長而漸減，開始時一樣的一次壓壓力，太高時閘門周圍因不合理的壓力影響會變形以及破裂現象發(fā)生，但是壓力太低成型品的尺寸每次變化相當大，或者欠肉或者會膠線等成型不良的情形發(fā)生。1.3.3保壓時間保壓的原則是，維持成型材料在模具冷卻到無法再流動為止，但因閘門有封堵的作用，所以如果閘門冷卻凝固后，保壓的效果就無作用，維持保壓的時間如果太短，壓力就放掉，這樣保壓的效果就會消失，成品會有欠肉縮水等不良情況發(fā)生。1.4冷卻的過程1.4.1冷卻時間冷卻時間是指保壓時間完了之后到模具打開為止所設定的時間，成型材料在模具內冷卻，然后由模具取出必須不變形而且堅固才行，冷卻時間如果設定太長會使成型的循環(huán)時間變長。模具的溫度低會使冷卻時間縮短，如果冷卻時間太短了會使模具內取出的成型品變形。但是實際成型時，在冷卻的這段時間內，也正在為下次成型做可塑化過程，也就是螺桿一面回轉一面往后退到所設定的位置，這段時間的長短，應可包含在冷卻時間內，如果可塑化的時間比冷卻時間長的話，成型的冷卻時間就會浪費，這時為了要避免此浪費，可以把螺桿之回轉以及螺桿的背壓調整，也就是回轉數提高或者降低背壓這樣可以縮短可塑化的時間。冷卻時間是成型循環(huán)時間中最長的時間，如果能把冷卻時間縮短可以降低成本費用。1.4.2成型循環(huán)（CYCLETIME）成型循環(huán)是一個成品生產出來到另外一個成品生產出來的時間，在成型機上可以用“定時”來設定為多少時間，在成型如果安全門打開的時間過長，比所定的循環(huán)時間還長時，警報器會叫起來，如果安全門打開的時間很短，但是成型循環(huán)所定之時間還未到達，下次成型動作也無法開始，為了使產品的尺寸不會有變化起見，每次成型循環(huán)（CYCLE）之時間要一定。如果依照一般原則，充填時間應該較短較好，充填的時間是可以用射出速度及射出壓來調整，為了使模具各個位置都能充分填滿材料，射出壓高一點比較好而且也有必要，但是射出壓應立即換成保壓，為的是使閘門附近不會承受到不必要壓力。射出壓是以成型機的射出壓及保壓切換位置以及射出速度來調整，保壓是以成型機的保壓以及保壓時間來調整，一般地，保壓大概是射出壓的1/2程度，成型機所說的保壓，實際也是模具內壓力會漸漸的下降，這是因為成型材料會漸漸地冷卻下來變堅固而引起的結果。5成型條件的平衡因成型條件操作有時會有滿足這個條件，但無法滿足那個條件，所以實際成型時，成型條件的平衡相當重要。就以PS在成型時，會有毛邊，欠肉，會膠，不好脫模的例子來說明，射出壓（一次壓）太低時，雖然易于脫模不易產生毛邊，但是產生欠肉及會膠的狀況，反過來說，射出壓（一次壓）太高時，雖然欠肉，會膠不易發(fā)生，但毛邊易發(fā)生，脫模困難。像這樣達到這個要求，相對地就無法達到別個要求，如果僅以射出壓的調高或調低來解決，會有困難的。實際的成型條件是料管之溫度調低、模具溫度調高、射出速度要快、射出壓（一次壓）要低、保壓（二次壓）要高、保壓時間要長，以上述原則實際來試試看，試后再以樣品來參考，調整不好再調，調到整個條件都平衡才來定成型條件。不良現象的觀察以及原因如何有把握地觀察到不良現象？首先觀察其外觀是否與標準一致？不良品首先多由外觀顯現出來，如果外觀沒有問題，再檢查尺寸，外觀與尺寸都沒有問題時，再以強度來確認看看。在成型現場作外觀檢查時，須以標準樣本以及限度樣本比照方式來判斷。以尺寸不良的例子來說明一般不良的原因，有下列3個因素（其他不良項目也可以此方式來考慮）。2.1.1成型材料的不穩(wěn)定昨天沒有發(fā)生不良，但今天卻發(fā)生不良，這種狀況以成型材料的不穩(wěn)定引起之成份較大，所以每批的成型材料有變化時，一定要先調整成型品的成型條件。2.1.2模具的精確度大低（模具的誤差）主要是，因工作的精確度不好引起。有些模具第一次開始生產時就有毛邊，所以新的模具一定要在量產前，就要把所有尺寸檢查完成不可。其次是，成型收縮率的設定不對。新的模具、新的成型機、或者新的材料在生產時，一定要連續(xù)生產到一定的數目，然后量尺寸，例如，生產100個，把成品尺寸標出來，當其中心值與設計數值不一樣時，可能是成型收縮率設定不對，成型收縮率，會因成型材料、成型機、模具、成型品的形狀、成型條件而有不一樣。使用時精確度不好。模具靜止時，檢查結果精確度很高，但是成型時，因壓力及溫度的變化，影響模具的結構因而降低其精確度。這是因為成型機之動作而引起成型之不良，所以在模具設計的階段就要將模具的目標，設定在高精密及高剛性上，此點很重要。磨損及破損之情形發(fā)生時。如有毛邊產生時，應立即送去修理，另外在閘門地方因磨耗而使得材料之流動狀況有變動，也會使尺寸產生變化，所以模具須每日檢查及定期檢查。2.1.3成型條件的變化（成型的變化）成型條件，因成型機的不同而會有異，成型條件是指溫度、壓力、時間、速度、位置等，雖然成型機表上刻度定在同樣之位置，實際的成型條件也會不一樣，不會一樣的原因也有外在因素。成型現場的室溫如果能控制一