第1章注塑成型基础知识资料课件

第1章注塑成型基础知识注塑成型是一种将热塑性塑料或热固性塑料制成各式各样塑料制品的主要成型方法之一，它是学习模流分析的基础。本章主要学习注塑成型方面的基础知识，主要包括：注塑成型原理和工艺、注塑成型所用的注塑机和模具、塑料材料的特性、注塑成型中出现的缺陷以及解决方法等相关知识。1.1注塑成型注塑成型是一种把塑料材料制成复杂形状的产品的成型工艺，整个过程包括塑料的加热，注射塑料到模具，塑料在模具中的冷却及产品的顶出。1.1.1 注塑成型原理注塑成型是加工成型塑料（绝大部分是热塑性塑料）的粒料或粉料的一种方法。它的成型过程是先把材料从贮料室送入加热室，使材料熔融；然后在高压的作用下物料被注射到模具内，并且保持一定的压力直到聚合物充分冷却固化；在冷却和凝固之后，打开模具，取出制品，并在操作上完成一个塑模周期，并不断重复上述周期的生产过程。成型的过程可分为三个阶段：填充阶段，加压阶段，补偿阶段。1填充阶段2加压阶段3补偿阶段1.1.2 塑料的塑化塑料的塑化就是指塑料经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。对于注塑成型而言，塑料的塑化可以说是注塑成型的准备过程，对这一过程的总要求是：塑料在进入模具型腔之前应达到规定的成型温度并能在一定的时间内提供一定数量的熔融塑料，熔融塑料各点温度应均匀一致，不发生或极少发生热分解以保证生产的正常进行。1.2 注塑成型机注塑成型机可以用来将塑料颗粒状或粉状料经熔融、射出、保压、冷却等循环，转变成最终的塑料制品。注塑成型机通常采用锁模吨数或注塑量作为简易的机器规格辨识。可以使用的其它参数还有注塑速率、注塑压力、螺杆直径、模具厚度和导杆间距等等。注塑成型机的主要辅助设备包括塑料干燥机、塑料处理及输送设备、粉碎机、模温控制机、塑件出模的机械手以及塑件后处理加工设备等。1.2 注塑成型机1螺杆式注塑成型机1-喷嘴 2-螺杆头 3-料筒 4-螺杆 5-加热器 6-料斗1.2 注塑成型机2柱塞式注塑成型机1-喷嘴 2-分流梭 3-料筒 4-柱塞 5-加热器 6-料斗1.2 注塑成型机3螺杆塑化柱塞注射式注塑成型机1-喷嘴 2-柱塞 3-第二料筒 4-加热器 5-单向阀 6-连接料筒 7-第一料筒 8-螺杆 9-料斗1.3 注塑成型模具模具可以看作是一座热交换器。通过热交换，使熔融塑料在模穴内凝固成需要的形状及尺寸。注塑模具的结构是由制品的复杂程度和注塑机的形式等因素决定的。1.3.1概述注射模具主要由两部分组成：定模及动模。定模也叫A模或母模；动模也叫B模或公模。开模时动模和定模分离，取出制品。注射时动模和定模闭合形成形腔和浇注系统。根据模具上各个部件所起的作用，可细分为以下几个部分。（1）成型零部件（2）浇注系统（3）导向部分（4）顶出装置（5）分型抽芯机构（6）冷却加热系统（7）排气系统1.3.2 冷流道注塑成型模具采用冷流道注塑成型模具生产的制品脱模后，通常要人为地把浇注系统凝料从制品上切除（点浇口除外），这部分浇口废料经过粉碎、造粒等工序重新加以利用，这样不仅增加了成本，同时浇口废料经过多次加热和冷却可能引起塑料降解、分解。因此，在设计浇注系统时，在不影响制品质量的前提下减少浇道尺寸。冷流道注塑成型模具的普通浇注系统主要由主流道、冷料井、分流道、浇口等几部分组成。1.3.3 热流道或绝流道注塑成型模具热流道内尚未射进模穴的塑料会维持在熔融状态，没有浇注系统废料。热流道系统也称作热歧管系统或无流道成形。常用的热流道系统包括绝热式和加热式两种。1.4 注塑成型过程及工艺条件注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。注射成型的重要工艺条件是影响塑料塑化、流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用时间。1.4.1注塑成型过程注塑成型过程从表面上看有加料、塑化、注射、冷却和脱模等几个步骤，但是从实质上看只有塑化和流动与冷却两个过程。下面就简单介绍一下这两个过程。1塑化过程2流动与冷却过程1.4.2工艺条件在注塑成型中，主要的工艺参数是温度、压力、时间和速度等等，下面将分别介绍这些工艺参数。1.4.2工艺条件1温度控制（1）料筒温度（2）喷嘴温度（3）模具温度1.4.2工艺条件2压力控制（1）塑化压力（也称背压）（2）注射压力（3）保压压力1.4.2工艺条件3时间控制（1）注射时间（2）保压时间（3）冷却时间（4）开模时间1.4.2工艺条件4速度控制（1）螺杆转速（2）注塑速度1.5 注塑常用塑料的主要性质树脂（plastics）一般是指由一种或多种简单的单体（monomers）经由化学聚合反应（polymerization）而成的长链状高分子聚合物（polymers）。塑料一般是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。有时树脂也被人们常称为塑料。1.5.1概述塑料材料分子链的结构、规模大小等都直接影响塑料的化学性质与物理性质。塑料材料的化学性质与物理性质还受到加工过程和热历吏的影响。例如，同种塑料材料熔胶的黏滞性（即流动阻力）随着分子量的增加而增加，随着加工温度和上升而降低。同种塑料材料的玻璃化温度、耐热性、耐冲击性随着分子量增加而提高。1.5.1概述1按使用特性分类通用塑料工程塑料特种塑料1.5.1概述2按加工方法分类根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。1.5.1概述3按理化特性分类热塑性塑料热固性塑料1.5.2 热塑性塑料热塑料性塑料是指在一定温度范围内能进行多次加热软化和冷却固化的一类塑料。热塑料性塑料种类很多，下面介绍几种常见的热塑料性塑料。1HDPE高密度聚乙烯2LDPE低密度聚乙烯3PP聚丙烯4PP-R聚丙烯无规共聚物5PS聚苯乙烯6PVC聚氯乙烯7ABS丙烯睛、丁二烯和苯乙烯树脂三元聚合物8PC聚碳酸酯9PA聚酰胺或尼龙1.5.3 热固性塑料热固性塑料，在加热时会软化，随后分子间发生化学键结，形成高度联接的网状结构。热固性塑料具有较好的机械强度、强高的使用温度和较佳的尺寸稳定性。许多热固性塑料是工程塑料。1PF酚醛塑料2MF，UF氨基塑料1.6 常见制品缺陷及产生原因注塑成型加工过程是一个涉及模具设计与制造、原材料特性与原材料预处理方法、成型工艺、注塑机操作等多方面因素，并且与加工环境条件、制品冷却时间、后处理工艺密切相关的复杂加工流程。同时，注塑成型加工过程中所用的塑料原料多种多样，模具设计的种类和形式也是各不相同。1.6.1 飞边飞边（Molding Flash）又称披缝、溢料、溢边等，大多发生在模具分合面上，如模具的分型面、滑块的滑配部位、顶杆的孔隙、镶件的缝隙等处。飞边缺陷分析及排除方法：1.设备缺陷2.模具缺陷3.工艺条件设置不当1.6.2 气泡或真空泡气泡或真空泡（Bubbles）缺陷，是塑料中的水分或气体留在塑料熔体中就变成的气泡，或者是由于成型制品的体积收缩不均引起厚壁部分产生了空洞，形成真空泡。气泡或真空泡的出现会使得制品充填不满、表面不平等缺陷。气泡或真空泡（Bubbles）缺陷分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当3.原料不符合使用要求1.6.3 凹陷及缩痕（Sink Mark）凹陷及缩痕（Sink Mark）是由于缺料注射引起的局部内收收缩造成的。注塑制品表面产生的凹陷是注塑成型过程中的一个常见问题。凹陷一般是由于塑料制品壁厚不均引起的，它可能出现在外部尖角附近或者壁厚突变处。产生凹陷的根本原因是材料的热胀冷缩。凹陷及缩痕（Sink MarK）缺陷分析及排除方法：1.设备缺陷2.模具缺陷3.工艺条件设置不当4.原料不符合成型要求5.塑件形体结构设计不合理1.6.4 翘曲变形（Warping）翘曲变形（Warping）是注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状和结构。它是塑料制品成型加工中常见的缺陷之一。影响注塑制品翘曲变形的因素有很多，如模具的结构、塑料材料的热物理性能、注塑成型过程的工艺条件均对制品翘曲变形都有不同程度的影响。翘曲变形（Warping）缺陷成因分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当3.原料不符合成型要求1.6.5 裂纹及白化（craze crack）裂纹及白化是塑料制品注塑成型中较常见的一种缺陷，其产生的主要原因是由于应力所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力。裂纹及白化（craze crack）注塑缺陷分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当1.6.6 欠注（Short Shot）欠注又叫短射、充填不足、充不满、欠料，俗称欠注，指料流末端出现部分不完整现象或一模多腔中一部分填充不满，特别是薄壁区或流动路径的末端区域。产生短注的主要原因是流动过程中阻力过大，造成熔体流动不好。这些因素都在可能造成欠注。欠注（Short Shot）缺陷成因分析及排除方法：1.设备问题2.模具缺陷3.工艺条件设置不当4.原料不符合成型要求5.塑件结构设计不合理1.6.7 银纹（Silver Streaks）银纹（Silver Streaks）是由于塑料中的空气和水蒸气挥发，或者其它塑料混入分解而烧焦，在塑料制品表面形成的喷溅状的痕迹。银纹（Silver Streaks）缺陷成因分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当3.原料不符合成型要求1.6.8 流痕（Flow Mark）流痕（Flow Mark）是指塑件在浇口附近波浪形的表面缺陷。产生流痕主要原因是塑件温度分布不均匀或塑料熔体冷却太快。塑料熔体在浇口附近产生乱流、在浇口附近产生冷料或者在保压阶段没有补充足够的塑料也会产生流痕。流痕（Flow Mark）缺陷分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当3.原料不符合成型要求1.6.9 熔接痕（Weld Lines）熔接痕（Weld Lines）是熔融塑料在型腔中遇到嵌件、孔洞、流速不连贯的区域、充模料流中断的区域或多个浇口进料，发生多股熔体的汇合时，非常容易发生熔接痕的现象。熔接痕不仅使得塑件的外观质量受到影响，而且使塑件的力学性能受到不同程度的影响。熔接痕缺陷分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当3.原料不符合成型要求4.塑件结构设计不合理1.6.10 变色（Color Change）变色（Color Change）又称色泽不均（color streaks）是指注塑后的制品与标准颜色不同。变色及色泽不均故障分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当3.原料不符合成型要求1.6.11 表面光泽不良（Lusterless）光泽不良（Low Gloss）是指表面昏暗没有光泽，是透明制品的则透明性低下，造成光泽不良的原因很多，其他的一些注塑缺陷也是造成光泽不良的原因。表面光泽不良（Lusterless）缺陷分析及排除方法：1.模具故障2.成型条件控制不当3.成型原料不符合使用要求1.6.12 黑斑（Black Specks）黑斑（Black Specks）是制品表面出现的暗色或暗色条纹。黑斑（Black Specks）缺陷分析及排除方法：1.设备故障2.模具故障3.成型条件控制不当4.原料不符合成型要求1.6.13 脱模不良（Die Adhesion）脱模不良（Die Adhesion）通常是浇口料未同制品一起脱模以及不正常的操作而引起的制品粘模现象。无论浇口料黏模流道，还是制品粘在模腔上，造成脱模不良的根源可能是注塑设备故障引起的，也可能是注塑工艺不当引起的。脱模不良（Die Adhesion）缺陷成因分析及解决办法：1.模具故障2.工艺条件控制不当3.原料不符合使用要求1.6.14 尺寸不稳定（Unstable Gauge）尺寸不稳定（Unstable Gauge）是指在相同的注塑机和成型工艺条件下，每一批塑料制品之间或每模生产的各型腔塑料制品之间，塑件的尺寸发生变化。产品尺寸的变化是由于设备、注塑条件不合理及物料性能有变化等原因造成的。尺寸不稳定（Unstable Gauge）注塑缺陷分析及排除方法：1.设备故障2.模具故障3.工艺条件设置不当4.成型原料选用不当1.6.15 喷射（Jetting）喷射又叫喷射痕、喷射流涎，是指在制品的浇口处出现的流线。当塑料熔体高速流过喷嘴、流道和浇口等狭窄区域后，突然进入相对高的、相对较宽的小阻力区域后，熔融物料会沿着流动方向如蛇一样弯曲前进，与模具表面接触后迅速冷却而不能与后续进入型腔的熔融物料很好地融合，就在制品上造成了明显的流纹。喷嘴流涎故障分析及排除方法：1.设备缺陷2.模具缺陷3.工艺条件设置不当4.成型原料选用不当1.6.16 表面剥离（delamination）表面剥离（delamination）是指塑料制品表面的层剥离塑料。表面剥离注塑缺陷分析及排除方法：1.模具缺陷2.工艺条件设置不当3.成型原料选用不当1.6.17 鱼眼（fish eyes）鱼眼（fish eyes）是一种塑件表面的瑕疵，是未熔化的塑料被压挤到模穴内，呈现在塑件表面的瑕疵。鱼眼注塑缺陷分析及排除方法：1.工艺条件设置不当2.成型原料选用不当1.7本章小结本章主要学习了Moldflow模流分析所需要的一些基本的专业知识，包括注塑机的知识、注塑模具的知识、塑料成型加工工艺的知识、塑料材料的知识和常见制品缺陷及产生原因方面的知识。本章学习的重点和难点是掌握塑料成型加工工艺的理论知识和实践经验，常见制品缺陷、产生原因和解决方法等方面的知识和经验。下一章将介绍模流分析软件及其安装。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。