注塑成型概論

注塑成型概論第一頁，共三十頁，2022年，8月28日注塑成型工藝教學(xué)大綱注塑成型概論注塑過程原理注塑工藝參數(shù)分析注塑工藝參數(shù)之間的關(guān)系常用熱塑性塑料的注塑成型注塑成型中的缺陷與解決對策第二頁，共三十頁，2022年，8月28日注塑成型概論1.何謂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(nèi)，經(jīng)由冷卻與固化後，得到成形品的方法。

適用于量產(chǎn)與形狀復(fù)雜產(chǎn)品等成形加工領(lǐng)域。

射出成形工程是以下列六大順序執(zhí)行：

合模注射保壓冷卻開模取出產(chǎn)品重復(fù)執(zhí)行這種作業(yè)流程，就可連續(xù)生產(chǎn)制品。第三頁，共三十頁，2022年，8月28日2.注塑成型機(jī)注塑成型機(jī)可區(qū)分為合模裝置與注射裝置。

合模裝置是開閉模具以執(zhí)行脫模（eject）作業(yè)，而且也有如圖所示的肘桿方式，以及利用油壓缸直接開閉模具的直壓方式。

注射裝置是將樹脂予以加熱融化後再射入模具內(nèi)。此時(shí)，要旋轉(zhuǎn)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(jì)量），經(jīng)過相當(dāng)于所需樹脂量的行程儲(chǔ)藏後再進(jìn)行射出。

當(dāng)樹脂在模具內(nèi)流動(dòng)時(shí)，則控制螺桿的移動(dòng)速度（射出速度），并在填充樹脂後用壓力（保壓力）進(jìn)行控制。當(dāng)達(dá)到一定的螺桿位置或一定射出壓力時(shí)，則從速度控制切換成壓力控制。

第四頁，共三十頁，2022年，8月28日第五頁，共三十頁，2022年，8月28日3.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。雖然沒有圖示記載，但實(shí)際上有幾個(gè)空孔，并用溫水、油、加熱器等進(jìn)行溫度管理。

已溶解的材料是從澆口進(jìn)入模具內(nèi)，再經(jīng)由流道與流道口填充到模槽內(nèi)。接下來則經(jīng)由冷卻工程與開模成型機(jī)脫模桿上的模具脫模板，推頂出成形品。

第六頁，共三十頁，2022年，8月28日第七頁，共三十頁，2022年，8月28日4.成形品成形品是由流入融化樹脂的澆口、導(dǎo)入模槽的流道與產(chǎn)品部份所構(gòu)成。由于一次的成形作業(yè)只能作出一個(gè)產(chǎn)品，因此效率不高。若能利用流道連結(jié)數(shù)個(gè)模槽，就可同時(shí)成形數(shù)個(gè)產(chǎn)品。

此時(shí)，當(dāng)各模槽的流道長度不同時(shí)，就無法同時(shí)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(huì)將流道設(shè)計(jì)成相同長度。

第八頁，共三十頁，2022年，8月28日5.使用回料成形品中的澆口與流道并不屬于產(chǎn)品。因此該部分往往被廢棄，甚至粉碎後再度用作成形專用材料，這就稱為回料。

回料不能單獨(dú)作為成形專用材使用，通常都是配合造粒才能予以使用。由于會(huì)經(jīng)過成形工程，因此可讓樹脂做出各種特性的變化。回料之配方比例的上限為30％左右，若配方比例過高就有可能會(huì)損害到樹脂的原有性質(zhì)。

使用回料時(shí)，請參閱樹脂數(shù)據(jù)庫的再生特性。

第九頁，共三十頁，2022年，8月28日6.成形條件所謂成形條件是指，為了獲得所需的成形品，而利用成型機(jī)的汽缸溫度、射出速度、模具溫度等組合成無數(shù)個(gè)設(shè)定條件。由于可獲得的成形品外觀、尺寸、機(jī)械物性會(huì)因成形條件而異，因此要找出最佳的成形條件，就必須仰賴熟練的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。第十頁，共三十頁，2022年，8月28日注塑成型機(jī)臺(tái)的分類臥式注塑機(jī)立式注塑機(jī)角式注塑機(jī)多轉(zhuǎn)模盤注塑機(jī)第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日注塑的工藝參數(shù)注塑量計(jì)量行程計(jì)量行程(預(yù)塑行程)松退量（防延量）螺桿轉(zhuǎn)速加料背壓料管溫度射出速度高速充填的效果射出壓力保持壓力保壓時(shí)間模溫內(nèi)應(yīng)力熔膠溫度第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日注塑量

注射量是指注塑機(jī)螺桿在注塑時(shí),向模具內(nèi)所注射的熔體量。

注射量=螺桿推進(jìn)容積*ρ*C

ρ為注塑物料密度

C對結(jié)晶型聚合物為0.85,對非結(jié)晶型聚合物為0.93

注塑機(jī)不可用來加工小于注射量1/10或超過注射量70%的制品

第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日計(jì)量行程(預(yù)塑行程)

注射量的大小與計(jì)量行程的精度有關(guān)。太小，注射量不夠；太大，使料桶前部每次注射后射出殘量太大,使熔體溫度不均或過熱分解。預(yù)塑后計(jì)量的熔體其縱向溫度和徑向溫度都有溫差，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，預(yù)塑背壓和料桶溫度都將對熔體溫度和溫差有較大影響.第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日松退量（防延量）

1、防延量：螺桿計(jì)量到位后，又直線地倒退一距離，使計(jì)量室的比容變大，內(nèi)壓下降，防止流體從計(jì)量室中流出。

2、防流延還有一目的是注射噴嘴不退后進(jìn)行預(yù)塑時(shí)，降低噴嘴流道系統(tǒng)壓力，降低內(nèi)應(yīng)力，并在開模時(shí)容易抽出水口。

3、防延量大會(huì)使計(jì)量室中挾雜有氣泡，甚至造成成品外觀不良。對粘度大的物料可不設(shè)防延量。

第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日螺桿轉(zhuǎn)速

螺桿轉(zhuǎn)速影響注塑物料在螺桿中運(yùn)送和塑化的熱厲程和剪卻效應(yīng)﹐因此它是影響塑化能力、塑化質(zhì)量和成型周期的重要參數(shù)。螺桿轉(zhuǎn)速越高，塑化能力越強(qiáng)。塑料的熔融，大體是因螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量，因此螺桿轉(zhuǎn)速太快，則有下列影響：1.塑料的熱裂解；2.使螺桿或螺缸磨損加速。

主要優(yōu)點(diǎn)為增加塑化能力，降低塑化時(shí)間。在螺桿直徑較大或螺槽較深時(shí)，如果無法降低背壓，可以增加螺桿轉(zhuǎn)速來提高塑化速度，減少塑化時(shí)間。

當(dāng)計(jì)量后段螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)特別低，以降低慣性沖擊，提高計(jì)量精度，多級(jí)控制有利于消除溫差并提高塑化質(zhì)量。

第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日加料背壓

預(yù)塑時(shí)的背壓表示螺桿在預(yù)塑時(shí)計(jì)量室中壓力。

背壓對熔體溫度影響較大：背壓提高使螺槽中物料密實(shí)，延長物料在螺桿中熱厲程。塑化質(zhì)量也得到改善，過高背壓會(huì)使剪切熱過高，可能會(huì)使物料降解。

背壓在下列狀況是需要的：均一的加熱熔融，尤其是粒子經(jīng)由剪切熱而仍未熔融者。機(jī)械、外觀均一性，對色母粒（色粉）和填充物(玻璃纖維)的均勻分散。去除材料所帶入之空氣朝向進(jìn)料口排出。產(chǎn)生均一的熔融溫度梯度軸，尤其是在有效的螺桿計(jì)量長度被縮短時(shí)。減少殘留的緩沖熔膠在保壓期間因?yàn)榭諝獾南萑攵斐擅磕ｉg之波動(dòng)。

第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日料管溫度

料管溫度指設(shè)定注意事項(xiàng)：

1、是為使滯留于料管及螺桿內(nèi)之冷硬樹脂熔融，以利螺桿之轉(zhuǎn)動(dòng)。

2、熔膠溫度=料管溫度+機(jī)械熱能

所以料管溫度的設(shè)定應(yīng)比該材料所能承受的溫度要低。

3、料管溫度設(shè)定通常分為4段控制(大機(jī)臺(tái)更多)，最好能配合螺桿的進(jìn)料段、壓縮段及計(jì)量段，另外再加上噴嘴分別給予不同的溫度設(shè)定控制，由于熔膠溫度才是絕對的條件，而料管溫度是相對的。所以應(yīng)根據(jù)料流的狀況來設(shè)定料管溫度。

4、注意包膠現(xiàn)象。

第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日射出速度

射出速度之設(shè)定是控制熔膠充填模具之時(shí)間及流動(dòng)模式，他是流動(dòng)過程中之最重要條件。射出速度的調(diào)整正確與否對產(chǎn)品外觀品質(zhì)有絕對的支配。

射出速度設(shè)定的基本原則是配合塑料在模穴內(nèi)流動(dòng)時(shí)，按其流動(dòng)所形成之?dāng)嗝娲笮砩担⑶易袷丞z慢→快→慢﹞而盡量快﹝確認(rèn)外觀有無瑕疵﹞的要領(lǐng)。

第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日高速充填的效果

§使塑料流動(dòng)時(shí)，溫度降低較慢，流動(dòng)容易。

§壓力損失較小，模穴內(nèi)壓力分布差異減少。

§增加成品表面光澤，降低結(jié)合線明顯程度及提高其強(qiáng)度；但也增加表面流痕、氣痕和毛邊的機(jī)會(huì)。

§減少充填時(shí)，肉薄部位較易充填，但肉厚部位可能易于凹陷的現(xiàn)象

§增加塑料分子結(jié)構(gòu)的均勻性或結(jié)晶度。

※初期慢速充填的效果

§減少噴痕及澆口部位的焦痕、霧點(diǎn)等瑕疵。

§可使多模穴成形較易獲得流動(dòng)平衡。

※末期減速充填的效果

§增加氣體逃逸的機(jī)會(huì)及避免對其產(chǎn)生絕熱壓縮，可減少流路末端的短射或燒焦。

§保壓的切換較準(zhǔn)確，避免模腔內(nèi)壓太高或過度充填；當(dāng)然成形品質(zhì)﹝精度及變形量﹞也能較穩(wěn)定

第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日射出壓力

射出壓力的設(shè)定主要是控制油壓使足以推動(dòng)螺桿達(dá)到所設(shè)定的射出速度要求。由于每種塑料的特性不同，流動(dòng)的難易程度即不同，同種材料熔膠溫度不同，黏度也會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)品不同、模具設(shè)計(jì)、模溫不同均會(huì)使材料流動(dòng)形成之阻力改變，要在種種不同狀況下維持同一射出速度，就得改變射出壓力，使克服熔膠流動(dòng)所造成之阻力。

射出壓力與保持壓力不同，射出壓力主要影響的是充填階段，而保持壓力影響的卻是冷卻階段。

第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日保持壓力

保持壓力的設(shè)定是為使樹脂在冷卻的過程中不致產(chǎn)生回流，且能繼續(xù)補(bǔ)充因樹脂冷卻收縮而不足的空間，而得到最佳的模具復(fù)制效果。保持壓力設(shè)定過高，易造成毛邊、過度充填澆口附近的應(yīng)力集中等不良現(xiàn)象，保持壓力設(shè)定過低，又易造成收縮太大、尺寸不安定等現(xiàn)象。

保持壓力必須伴隨保壓切換點(diǎn)及保壓時(shí)間設(shè)定方為有效。

保壓不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致：1.凹陷；2.氣泡；3.收縮率增加；4.成形品尺寸變小；5.尺寸的波動(dòng)性變大；6.由于熔膠回流導(dǎo)致內(nèi)層配向。

第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日過大的保壓則會(huì)造成：

1.注道(Sprue)區(qū)域的應(yīng)力；

2.脫模困難；

3.外皮層的拉伸應(yīng)力。

保壓時(shí)間階段逐次降低保壓可（多段保壓）：

1.減少翹曲、降低從澆口到末端的成形品區(qū)域之收縮變異；

2.減少內(nèi)應(yīng)力；

3.減少能源損耗。

第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日保壓時(shí)間

保壓時(shí)間的設(shè)定是為控制保壓產(chǎn)生作用的時(shí)間，保壓時(shí)間設(shè)定不足將使產(chǎn)品發(fā)生尺寸、重量不安定。但保壓時(shí)間設(shè)定太長，又會(huì)影響成形效率。適當(dāng)?shù)谋簳r(shí)間是維持到澆口凝固的時(shí)間即可，同時(shí)保壓大小與保壓時(shí)間的適當(dāng)配合，可使程序式保壓控制發(fā)揮最大效用。

保壓系為了射出終了時(shí)密封注道及因體積收縮的補(bǔ)償，因此保壓必須高于內(nèi)部殘留的壓力。

第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日保壓時(shí)間設(shè)定如果在最大有效保壓時(shí)間之前停止，亦即保壓時(shí)間過短，則可能產(chǎn)生下列之結(jié)果：1.凹陷；2.氣泡；3.重量不足；4.尺寸較?。?.由于熔膠之回流產(chǎn)生內(nèi)部配向。；6.更高的翹曲，尤其在半結(jié)晶性的材料；7.更大尺寸波動(dòng)；8.收縮率增加設(shè)定有效的。

保壓時(shí)間至少須到注道固化，一般約為冷卻時(shí)間的30%即夠。

第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日模溫

在模具設(shè)計(jì)及成型工程的條件設(shè)定上，重要的是不僅維持適合的溫度，還要能讓其均勻分布。不均勻的模溫分布，會(huì)導(dǎo)致不均一的收縮和內(nèi)應(yīng)力，因而使成形品易產(chǎn)生變形和翹曲。

模溫的高低會(huì)影響塑料在模腔內(nèi)硬化的速度，太低會(huì)使充填較困難以及未適當(dāng)?shù)氖湛s(或再結(jié)晶)即硬化，使得成型品有較多的充填和熱應(yīng)力之殘留；太高則容易出現(xiàn)毛邊及需要較長的冷卻時(shí)間。

第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日提高模溫可以獲致以下的效果：

1.增加成形品結(jié)晶度及較均勻的結(jié)構(gòu)。

2.使成形收縮較充分，后收縮減少。

3.提高成形品的強(qiáng)度和耐熱性。

4.減少內(nèi)應(yīng)力殘留、分子配向及變形。

5.減少充填時(shí)的流動(dòng)阻抗，降低壓力損失。

6.使成形品外觀光澤較低。

7.增加成形品發(fā)生毛邊的機(jī)會(huì)。

8.增加近澆口部位和減少遠(yuǎn)澆口部位凹陷的機(jī)會(huì)。

9.減少結(jié)合線明顯的程度。

10.增加冷卻的時(shí)間。

第二十八頁，共三十頁，2022年，8月28日內(nèi)應(yīng)力

注塑制品的內(nèi)應(yīng)力包括兩種