注射装置专题知识讲座

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1/8/2022,#,注射装置专题知识讲座,注射装置专题知识讲座,第1页,注射装置,2.3,注 射 装 置,2.3.1,注射装置作用及要求,1,、注射装置作用：,1,）塑化,-,均匀加热和塑化物料，并进行准确计量加料；,2,）注射,-,在一定压力和速度下，把已塑化好物料注入模腔内；,3),保压,-,为了确保制品表面平整，内部密实，在注射完成后，在一段时间内仍需对模腔内物料保持一定压力称为保压，以预防物料倒流。保压过程压力普通在,25,30MPa,，有可达实际注射压力,60,80,。,注射装置专题知识讲座,第2页,注射装置,2,、对注射装置要求：,1,）塑化均匀,-,经注射装置塑化后物料应有均匀温度和组分；,2,）在许可范围内，,尽可能,提升塑化能力与注射速度,。,注射装置专题知识讲座,第3页,注射装置,2.3.2,注射装置分类,注射装置通常可分为,柱塞式,与,螺杆式,两类，再细分则有,螺杆挤出式,、,柱塞注射式、往复螺杆式,和,带预塑螺杆柱塞式,等四种。,1,、螺杆挤出式：,利用挤出机螺杆挤出压力往模腔直接注射。仅适用软胶料和形状简单制品。,2,、柱塞注射式：,利用外,加热塑化，柱塞注射。,塑化能力差，不均匀，,排气差，普通用在小,型机台上。,柱塞注射式,注射装置专题知识讲座,第4页,注射装置,3,、往复螺杆式：,螺杆,旋转塑化，,往复注射,。塑,化能力强，混,合均匀，排气,好。多用于中,型和大型机台。,注射装置专题知识讲座,第5页,注射装置,4,、带预塑螺杆柱塞式：,螺杆塑化，柱塞注射。塑化力强，质量好，,注射压力高，计量准,确。多用于橡胶和高,精度制品成型注射。,注射装置专题知识讲座,第6页,注射装置,2.3.3,注射装置组成和动作过程,下面简明介绍柱塞式注射装置和螺杆预塑式注射装置组成和动作过程。,1,、柱塞式注射装置,柱塞式注射装置由,定量加料装置、塑化部件、注射油缸、注射座移动油缸,等组成。,加入料斗中颗粒料，经过定量加料装置，使每次注射所需一定数量塑料落入料室；,当注射油缸活塞推进柱塞前进时，将加料室中塑料推向料筒前端熔融塑化。,熔融塑料在柱塞向前移动时，经过喷嘴注入模具型腔。,注射装置专题知识讲座,第7页,注射装置,依据需要，注射座移动油缸能够驱动注射座做往复移动，使喷嘴与模具接触或分离。,注射装置专题知识讲座,第8页,注射装置,2,、螺杆式注射装置,这是当前应用最广泛一个形式。它由,塑化部件,、,料斗,、,螺杆传动装置,、,注射油缸,、,注射座,以及,注射座移动油缸,等组成。,注射装置专题知识讲座,第9页,注射装置,关于螺杆式注射机工作过程已在概述中介绍过，在此不再叙述。现将螺杆式注射装置结构特点及相关动作介绍以下。,1,）结构特点：,螺杆同时含有塑化和注射两个功效，即,回转塑化、往复注射,。设计时要加以特殊考虑。,2,）塑化特点,螺杆在塑化时伴伴随轴向位移，使,熔料温度形成轴向温差较大，且难以克服,。,注射装置专题知识讲座,第10页,注射装置,3,）与柱塞式相比优点,a,、塑化能力大,。可应用于大型高速注射机；,b,、塑化速率快、均化好,。能够扩充注射成型加工塑料范围；当前绝大多数热塑性塑料都可用来注射成型。,另外，还可直接进行染色和粉状塑料加工；,c,、注射时压力损失小,。在工艺上能够用较低塑化温度和注射压力。,注射装置专题知识讲座,第11页,注射装置,2.3.4,塑化部件,塑化部件是注射装置主要组成个别。下面介绍柱塞式塑化部件和螺杆式塑化部件相关问题。,1,、,柱塞式塑化部件,柱塞式塑化部件由料筒、柱塞、分流梭和加料计量装置组成,1,）柱塞式塑,化部件工,作过程,注射装置专题知识讲座,第12页,注射装置,如上图，注射活塞向前运动时，带动与活塞杆相连计量装置向前移动，将料斗中,物料定量地推落到加料室中,。,加料室内塑料在柱塞作用下，依次,进入料筒前端塑化室,，由,分流梭将物料分成薄层，利于热传导,。,在这一过程中，物料被,压实,，并将所含,气体排出,。依靠料筒加热器提供热量，塑料便逐步实现由,颗粒状态到粘流态,物态改变。,柱塞前进时，料筒和喷嘴间已呈粘流态物料便被,注射到模具型腔,中。,注射装置专题知识讲座,第13页,注射装置,2,）存在问题,a,、,塑化不良和温度不均匀,柱塞式塑化部件最大特点是,加热器,提供热量以热传导方式使塑料熔融塑化。这就使料筒内塑料形成一定,温度梯度,。,另外，塑料在料筒中流动似,层流,。因为塑料是热不良导体。便深入形成了塑料表层（与料筒壁接触处）与塑料芯层之间,较大温差,。,这两种情况最终造成,塑化不良和温度不均匀。,使成型制品存在较大内应力。,注射装置专题知识讲座,第14页,注射装置,b,、塑化能力较低,柱塞式注射量大小主要由料筒塑化能力决定,。所以，提升塑化能力主要依靠增加料筒直径和长度来到达。,但加大料筒直径和长度都会加剧塑化和温度不均现象。,可见柱塞式注射装置塑化能力提升受到限制，故其塑化能力较低，从而限制了机器注射量提升。,柱塞式注射机注射量在,300,克以下,。,注射装置专题知识讲座,第15页,注射装置,3),注射压力损耗大,粒状塑料在柱塞推力作用下，首先被压实成柱，然后被分流梭分开，物料深入受到压缩，这要有一定压力损失。,另外，物料熔融前后，流经料筒、分流梭、喷嘴时要克服一定阻力，也要损失一个别压力。,所以。在注射时即使使用注射压力很高，普通在,70,一,140MPa,之间，不过经过上面一系列损失，到喷嘴处熔料所含有压力仅为柱塞所施加压力,30%-50%,。,注射装置专题知识讲座,第16页,注射装置,4),柱塞移动速度不均匀，影响制品质量,依据注射油缸充入液压油时情况分析，柱塞在注射时应为,等速运动,。,但因为上述阻力存在，柱塞首先对加入加料室塑料进行压实，然后才将压力传到塑化室熔料上，并将熔料注入模腔，所以柱塞即使作等速运动，熔料入模速度也是,先慢后快,。,从而影响熔料在模腔内流动情况以及制品质量。,注射装置专题知识讲座,第17页,注射装置,3,）柱塞式塑化装置主要零部件,柱塞式塑化装置主要零部件有,加热料筒、柱塞、分流梭,等，下面分别叙述。,a,、加热料筒,：,它是一个外部受热、内部受压,高压容器,。,它既要完成对塑料塑化，又要完成对塑料注射，所以对它,耐温、耐腐蚀、耐磨损、含有一定热惯性,等方面要求都与挤出机料筒相同。,自然，其,承受熔体压力要比挤出机料筒高,（挤出机熔体压力多为,3050MPa,，注射机熔体压力可高达,150MPa,）。,注射装置专题知识讲座,第18页,注射装置,b,、加料室,：,加料室应该含有足够落料空间，使散状塑料方便地加入。加料室容积普通取为机器一次注射量散重体积,22.2,倍,。,c,、,加热室,：,为料筒前半部除分流梭,以外内部空间，是对,塑料加热并实现其物态,改变主要个别。,因为塑料受热塑化所需要时间比注射成型循环周期长好几倍，所以加热室容积应比注射量大好几倍。普通为一次注射量,46,倍,。,注射装置专题知识讲座,第19页,注射装置,d,、,柱塞,：,柱塞,主要作用,是把注射油缸压力传递到塑料上，并以较快速度将一定量熔料注射到模腔内。,柱塞所承受,压力在,120180MPa,范围内。,柱塞,行程和直径,依据公称注射量确定。,柱塞常见,40Cr,或,38CrMoAl,制造。,柱塞是一个,表面光洁、硬度较高,圆柱体。其头部做成内圆弧或大锥度,凹面,。,柱塞与料筒配合,要求既不漏料。又能自由地往复运动。,注射装置专题知识讲座,第20页,注射装置,e,、,分流梭,：,在料筒结构和被加工塑料性质以及注射量已定情况下，,塑料受热塑化快慢主要取决于传热面积大小,。,为了缩短塑化时间，提升生产能力，必须,增大传热面积,。,设置各种分流梭目标就是为了增大传热面积。从而,缩短塑化时间，提升塑化能力，改进塑化质量,。,注射装置专题知识讲座,第21页,注射装置,4,）加料计量装置,依据注射要求，,每次从料斗进入加料室塑料，应该与每次从加热料筒中注射到模腔内塑料数量相等,，这么才能控制塑料在料筒内加热时间，即塑化时间，预防塑化室内粒料区变动，使工艺过程稳定。,当前使用方法，有,容积定量,和,重量定量,两种。,容积加料,用体积计量；,重量加料,是按重量计量一个方法，因为装置复杂，应用较少。,当前最通用是,容积加料方法,。,注射装置专题知识讲座,第22页,注射装置,2,、螺杆式塑化部件,1,）螺杆式塑化部件工作过程,a,、与挤出机相同之处,螺杆由料斗中攫取物料后，在螺杆旋转下，物料沿着螺杆向前输送，在输送过程中，物料在外热和物料各层之间剪切热作用下，由固态转变为粘流态。,b,、,与挤出机不一样之处,a),挤出过程是相对稳定、连续过程,。,这是因为挤出机螺杆较长。固体床破碎很迟，从而维持了相对稳定熔融状态，在整个螺杆长度上，熔融过程实际上是可控。,注射装置专题知识讲座,第23页,注射装置,B,）注射过程是一个非稳定熔融间歇过程。,在注射机中，螺杆时转时停，边旋转边后退（因而使螺杆实际工作长度逐步缩短），故不能象熔融理论所揭示那样维持稳定熔融过程。,当螺杆停顿转动时，熔膜增厚，而固体床则对应减薄，而且当注射时螺槽中要产生强烈横流和反流，强烈横流会把固体床从螺棱后面推向推力面。,这些原因促使了,固体床更早解体,，因而注射机中物料熔融过程是一个比挤出机更为复杂过程。,注射装置专题知识讲座,第24页,注射装置,2,）螺杆式主要塑化部件,螺杆式主要塑化部件包含螺杆、螺杆头、料筒、注射喷嘴等。,a,、,螺杆,注射螺杆型式也有,渐变螺杆、突变螺杆,两大类。,注射机中还使用一个,通用螺杆,。因为在注射成型中，经常更换塑料品种，拆螺杆比较频繁，既花劳力又影响生产，故有时虽备有多根螺杆，但普通情况下不予更换，而用调整工艺条件（温度、螺杆转数、背压）来满足不一样物料要求。,通用螺杆特点,是压缩段长度介于渐变螺杆、突变螺杆之间，约（,23,）,D,，以适应结晶性和非结晶性塑料加工需要。即使螺杆,适应性扩充,了，但其,塑化效率低，单耗大,，使用性能比不上专用螺杆。,注射装置专题知识讲座,第25页,注射装置,螺杆直径与行程,螺杆直径应从确保,注射量和塑化能力,这两个方面来确定。,一次最大注射量是依据螺杆直径与最大行程决定。直径与行程之间有一定百分比关系。,行程过长,会使螺杆有效长度缩短太多，影响塑化均匀性。,行程过短,也不好，为保持一定注射量就得增加螺杆直径，也要对应增大注射油缸直径。,普通,螺杆行程与直径之比,R=2,4,，常取,3,左右,。注射量小或长径比小螺杆其,R,较小，即螺杆直径较大，以增加强度和刚度。,注射装置专题知识讲座,第26页,注射装置,螺距、螺棱宽、径向间隙,注射螺杆普通含有恒定螺距，且,螺距与螺杆直径相等,，这时螺旋角等于,17,40,螺杆,棱顶宽度普通为直径,10%,。,螺杆与料筒间隙,是一个主要参量。间隙过大，将会使塑化能力下降，注射时回流增加，过小，又会增加机械制造困难和螺杆功率消耗。依据实际情况，普通为,（,0.0020.005,）,D,。,注射装置专题知识讲座,第27页,注射装置,螺杆长径比,注射机螺杆长径比（,L,D,）普通比挤出机螺杆短,。这是因为注射机螺杆仅作预塑之用，塑化时出料稳定性对制品质量影响很小，而且塑化所经历时间比挤出机长，而且喷嘴对物料还起到塑化作用，故,L/D,有必要象挤出机那样大。,注射机螺杆长径比过去多为,1518,，现在加长到,20,。,L,D,加大后，塑化效果好，温度均匀，混炼效果好。但从制造角度看，希望效果好而短螺杆，因为,短螺杆制造轻易，也能够缩短注射机机身，减轻注射机重量，清理螺杆也方便,。,注射装置专题知识讲座,第28页,注射装置,螺槽深度和压缩比,注射机螺杆计量段螺槽深度,h3,是螺杆主要参数之一。普通,比挤出机螺杆深,1520%,，约为（,0.040.07,）,D,（小直径取大值）。,注射机螺杆压缩比普通比挤出机螺杆为