科学地对模具进行分类,对有计划地发展模具工业,系统地研究和开发模具生产技术,研究和制订摸具技术标准.实砚专业比生产,都具有重要的技术经济意义,对研究和制订模具技术标准体系,具有更重要的阶值,是其基础。
模具分类方法很多,过去常使用的有:按模具结构形式分类,如单工序模,复式冲模等;按使用对象分类,如汽车覆盖件模具、电机模具等;按加工材料性质分类,如金属制品用模具,非金属制用模具等;按模具制造材料分类,如硬质合金模具等;按工艺性质分类,如拉深模、粉末冶金模、锻模等。这些分类方法中,有些不能全面地反映各种模具的结构和成形加工工艺的特点,以及它们的使用功能。为此,采用以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象为主的综合分类方法,将模具分为十大类,见表1各大类模具,又可根据模具结构、材料、使用功能以及制模方法等分为若干小类或品种。 序号
模具类型
模具品种
冲裁模(无、少废料冲裁、整修、光洁冲裁、深孔冲裁精冲模等),弯曲模具,拉深模具,单工序模具(冲裁、弯曲、拉深、成形等),复合冲模,级进冲模;汽车覆盖件冲模,组合冲模,电机硅钢片冲模
压塑模具,挤塑模具,注射模具(立式、式、角式注射模具);热固性塑料注射模具,挤出成形模具(管材、簿膜扁平机头等)发泡成形模具,低刀具工具泡注射成形模具,吹塑成形模具等 热室压铸机用压铸模,立式冷室压铸机用压铸模,臣式冷室压铸机用压铸模,全立式压铸机用压铸模,有色金属(锌、铝、铜、镁合金)压铸,黑色金属压铸模
模锻和大型压力机用锻模,螺旋压力机用锻模,平锻机锻模,辊锻模等;各种紧固件冷镦模,挤压模具,拉丝模具,液态锻造用模具等 各种金属零件铸造时采用的金属模型 成形模:
手动模:实体单向压制、实体双向压制手动模;实体浮动压模
机动模:大型截面实体浮动压模,极掌单向压模,套类单向、双向压模,套类浮动压模
6
粉末冶金模具
整形模:
手动模:径向整形模,带外台阶套类全整形模,带球面件整形模等
机动模:无台阶实体件自动整形模,轴套拉杆式半自动整形馍,轴套通过式自动整形模轴套全整形自动模,带外台阶与带外球面轴套全整形自动模等
7 8 9
玻璃制品模具 橡胶成型模具 陶瓷模具
吹一吹法成形瓶罐模具,压一吹法成形瓶罐模具,玻璃器皿用模具等
橡胶制品的压胶模、挤胶模、注射模。橡胶轮胎模,“O”形密封圈橡胶模等
各种陶瓷器皿等制品用的成形金属模具
玻璃制品成形工艺 橡胶压制成形工艺 陶瓷制品成形工艺
适用多品种少批量工业产品用模具,有很高经济价值
成形加工工艺性质及使用对象
1 冲压模具(冲模) 板材冲压成形
2 塑料成型模具
塑料制品成形加黄岩工艺(热固性和热塑性模塑料)
3 压铸模
有色金属与黑色金属压力铸造成形工艺
4 5
锻造成形模具 铸造用金属模具
金属零件成形,采用锻压、挤压 金属浇铸成形工艺
粉末制品压坯的压制成形黄岩艺。主模具电加工设备用于铜基、铁基粉末制品;机械零件,工具材料与制品易热零件等
低熔点合金成形模具,薄板冲模,叠层冲模,硅橡
10 经济模具(简易模具) 胶模,环氧树脂模,陶瓷型精铸模,叠层型腔塑料
模,快速电铸成形模等
模具锻坯下料尺寸的确定方法
模具是由若干个零件按一定规则排列的组合体。模具制造的第一步便是模具零件坯料(俗称模块)的准备。由于模具零件形式、规格、尺寸和性能的多样性,以及市场上材料的供应状态以圆钢居多,因此,由圆钢形式的原材料截取适当长度,通过改锻获得模块坯料的制坯方式应用极其广泛。
但必须解决圆钢直径的选择及其下料长度的确定两个问题。
1、模具零件锻造的目的
模具零件坯料准备时锻造的目的有两个: (1)获得一定的几何形状。
(2)改善材料的组织性能和加工性能。
模具中一般的结构件(如固定板、卸料板等)以第一目的为主,而主要的工作零件(如凸模、凹模等)则两项目的兼有。
通过锻造获得模块坯料几何形状的方法,其灵活性极强。基本可满足模块坯料规格和尺寸多样性的要求,具有节省材料、缩短工时等优点。对于模具中的主要零件,由于其热处理、质量和使用寿命等方面的要求,往往还需要通过锻造来改善原材料的性能。如通过锻造使材料的组织致密、均匀,使其各向异性不明显等。这时的锻造不仅是改变几何形状,更重要的是要注意锻造的方法。如采用纵向镦拔、横向镦拔、三向镦拔和对角线锻造等。
2 锻坯下料尺寸的确定原则
锻坯的原材料一般为圆钢,合理选择圆钢直径和确定下科长度是锻造毛坯过程中的重要环节。其确定原则可归纳如下: (1)体积相等,即锻件毛坯的体积加上锻造过程中金属烧损率应等于原材料(圆钢)的下料体积。
(2)金属烧损率δ即锻造力。热时产生的氧化皮、脱碳层等的损耗率。一般取δ=0.05~0.10。火次增多,锻造不平度大,材料脱碳倾向大时取大值
(3)原材料长径比不能太大,一般取L/D=l.5~2.5,最大不超过3。L/D太大,锻件锻造过程中可能发生弯曲、夹层等缺陷。
(4)计算后的原材料直径必须按国家标准的规格进行圆整,且最好是工厂库房里现存的或市场上供应的规格。 3 锻坯下料尺寸的计算方法
根据以上原则可得出以下计算公式和方法: 首先,按原则(l)可得 V坯= V锻(l+δ)%(l)
式中,V锻是锻造后的模块体积,也就是模具零件的外形尺寸加上加工余量后的体积。V坯是原材料的下料体积。 按原则(3)有L/D=l.5~2.5,即L=(l.5~2.5)D。这里D为一个估计值,设其为D估,其计算按下式进行(省略)。 : 4 结束语
模具零件锻造制坯备料的方式应用广泛。在备料时应注意以下几点:
(1)由于模具零件是单件、小批量生产,生产中以自由锻造为主,必要时配以简单的胎具,因此在计算V坯时,其加工余量的选择应尽量大一点为宜。这样虽然材料略微增加,但从零件的质量和制模周期等因素综合考虑还是合算的。 (2)原材料外表锈蚀严重时,金属的烧损率也应取大一点。
(3)圆钢一般采用锯床切割下料,应避免先锯一缺口,然后打断的操作方法,同时原材料上不应有毛刺等缺陷存在。 (4)原材料为方料或由厚板气割下料时,也可按前面介绍的四项原则计算下料尺寸,这时原则(1)可改为L/A坯=1.5~2.5(A坯为坯料截面的边长
塑料模具设计步骤
1. 接受任务书
成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出,其内容如下:
1. 2. 3. 4.
经过审签的正规制制件图纸,并注明采用塑料的牌号、透明度等。 塑料制件说明书或技术要求。 生产产量。
塑料制件样品。
通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出,模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。 2. 收集、分析、消化原始资料
收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料,以备设计模具时使用。
1. 消化塑料制件图,了解制件的用途,分析塑料制件的工艺性,尺寸精度等技术要求。例如塑料制件
在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么,塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理,熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度,有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析,看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差,能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外,还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
2. 消化工艺资料,分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是
否恰当,能否落实。 成型材料应当满足塑料制件的强度要求,具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途,成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。
3. 确定成型方法 :采用直压法、铸压法还是注射法。
4、选择成型设备
根据成型设备的种类来进行模具,因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说,在规格方面应当了解以下内容:注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等,具体见相关参数。 要初步估计模具外形尺寸,判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。
5. 具体结构方案
(一)确定模具类型:如压制模(敞开式、半闭合式、闭合式)、铸压模、注射模等。 (二)确定模具类型的主要结构
选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备,理想的型腔数,在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状,表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低,生产效率高,模具能连续地工作,使用寿命长,节省劳动力。 影响模具结构及模具个别系统的因素很多,很复杂:
1. 型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数
量及其排列方式。
对于注射模来说,塑料制件精度为3级和3a级,重量为5克,采用硬化浇注系统,型腔数取4-6个;塑料制件为一般精度(4-5级),成型材料为局部结晶材料,型腔数可取16-20个;塑料制件重量为12-16克,型腔数取8-12个;而重量为50-100克的塑料制件,型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数
为24-48个,16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时,就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件,最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。
2. 确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工,排气、脱模及成型操作,塑料制件的表面质量等。 3. 确定浇注系统(主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小)和排气系统(排气的方法、排气槽位置、大
小)。
4. 选择顶出方式(顶杆、顶管、推板、组合式顶出),决定侧凹处理方法、抽芯方式。 5. 决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。
6. 根据模具材料、强度计算或者经验数据,确定模具零件厚度及外形尺寸,外形结构及所有连接、定位、导
向件位置。
7. 确定主要成型零件,结构件的结构形式。
8. 考虑模具各部分的强度,计算成型零件工作尺寸。
以上这些问题如果解决了,模具的结构形式自然就解决了。这时,就应该着手绘制模具结构草图,为正式绘图作好准备。
5. 绘制模具图
要求按照国家制图标准绘制,但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。
在画模具总装图之前,应绘制工序图,并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸,应在图上标写注明“工艺尺寸”字样。如果成型后除了修理毛刺之外,再不进行其他机械加工,那么工序图就与制件图完全相同。 在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。
1. 绘制总装结构图
绘制总装图尽量采用1:1的比例,先由型腔开始绘制,主视图与其它视图同时画出。 模具总装图应包括以下内容:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
模具成型部分结构
浇注系统、排气系统的结构形式。 分型面及分模取件方式。
外形结构及所有连接件,定位、导向件的位置。
标注型腔高度尺寸(不强求,根据需要)及模具总体尺寸。 辅助工具(取件卸模工具,校正工具等)。 按顺序将全部零件序号编出,并且填写明细表。 标注技术要求和使用说明。
模具总装图的技术要求内容:
1. 对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。
2. 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行
度要求,并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。 3. 模具使用,装拆方法。
4. 防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。 5. 有关试模及检验方面的要求。
2.绘制全部零件图
由模具总装图拆画零件图的顺序应为:先内后外,先复杂后简单,先成型零件,后结构零件。
1. 图形要求:一定要按比例画,允许放大或缩小。视图选择合理,投影正确,布置得当。为
了使加工专利号易看懂、便于装配,图形尽可能与总装图一致,图形要清晰。
2. 标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为:先标主要零件尺寸和出模斜
度,再标注配合尺寸,然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸,后标注全部尺寸。
3. 表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角,如标注“其余3.2。”其它粗糙
度符号在零件各表面分别标出。
4. 其它内容,例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求,表面处理、图形比
例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。
3.校对、审图、描图、送晒
自我校对的内容是:
1. 模具及其零件与塑件图纸的关系
模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度,结构等是否符合塑件图纸的要求。 2. 塑料制件方面
塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口,脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足,加工是否简单,成型材料的收缩率选用是否正确。 3. 成型设备方面
注射量、注射压力、锁模力够不够,模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题,注射机的喷嘴与哓口套是否正确地接触。
4. 模具结构方面
1. 分型面位置及精加工精度是否满足需要,会不会发生溢料,开模后是否能保证塑料制件留
在有顶出装置的模具一边。
2. 脱模方式是否正确,推广杆、推管的大小、位置、数量是否合适,推板会不会被型芯卡
住,会不会造成擦伤成型零件。
3. 模具温度调节方面。加热器的功率、数量;冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合
适。
4. 处理塑料制件制侧凹的方法,脱侧凹的机构是否恰当,例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推
杆是否相互干扰。
5. 浇注、排气系统的位置,大小是否恰当。
5. 设计图纸
1. 装配图上各模具零件安置部位是否恰当,表示得是否清楚,有无遗漏
2. 零件图上的零件编号、名称,制作数量、零件内制还是外购的,是标准件还是非标准件,
零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量,模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。
3. 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误,不要使生产者换
算。
4. 检查全部零件图及总装图的视图位置,投影是否正确,画法是否符合制图国标,有无遗漏
尺寸。
6. 校核加工性能
(所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标‘等是否有利于加工) 7. 复算辅助工具的主要工作尺寸
专业校对原则上按设计者自我校对项目进行;但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作安全方面。 描图时要先消化图形,按国标要求描绘,填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签字。
把描好的底图交设计者校对签字,习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查,会签、检查制造工艺性,然后才可送晒。 4.编写制造工艺卡片
由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片,并且为加工制造做好准备。
在模具零件的制造过程中要加强检验,把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后,由检验员根据模具检验表进行检验,主要的是检验模具零件的性能情况是否良好,只有这样才能俚语模具的制造质量。 5.试模及修模
虽然是在选定成型材料、成型设备时,在预想的工艺条件下进行模具设计,但是人们的认识往往是不完善的,因此必须在模具加工完成以后,进行试模试验,看成型的制件质量如何。发现总是以后,进行排除错误性的修模。
塑件出现不良现象的种类居多,原因也很复杂,有模具方面的原因,也有工艺条件方面的原因,二者往往交只在一起。在修模前,应当根据塑件出现的不良现象的实际情况,进行细致地分析研究,找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改变,所以一般的做法是先变更成型条件,当变更成型条件不能解决问题时,才考虑修理模具。 修理模具更应慎重,没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件,就不能再作大的改造和恢复原状。 6.整理资料进行归档
模具经试验后,若暂不使用,则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等,涂上黄油或其他防锈油或防锈剂,关到保管场所保管。
把设计模具开始到模具加工成功,检验合格为止,在此期间所产生的技术资料,例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等,按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦,但是对以后修理模具,设计新的模具都是很有用处的。
常用塑料英语缩略语
英文简称 英文全称 中文全称
ABA Acrylonitrile-butadiene-acrylate 丙烯腈/丁二烯/丙烯酸酯共聚物 ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物 AES Acrylonitrile-ethylene-styrene 丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物
AMMA Acrylonitrile/methyl Methacrylate 丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯共聚物 ARP Aromatic polyester 聚芳香酯
AS Acrylonitrile-styrene resin 丙烯腈-苯乙烯树脂
ASA Acrylonitrile-styrene-acrylate 丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯共聚物 CA Cellulose acetate 醋酸纤维塑料
CAB Cellulose acetate butyrate 醋酸-丁酸纤维素塑料 CAP Cellulose acetate propionate 醋酸-丙酸纤维素 CE Cellulose plastics, general 通用纤维素塑料 CF Cresol-formaldehyde 甲酚-甲醛树脂
CMC Carboxymethyl cellulose 羧甲基纤维素 CN Cellulose nitrate 纤维素 CP Cellulose propionate 丙酸纤维素
CPE Chlorinated polyethylene 氯化聚乙烯
CPVC Chlorinated poly(vinyl chloride) 氯化聚氯乙烯 CS Casein 酪蛋白
CTA Cellulose triacetate 三醋酸纤维素 EC Ethyl cellulose 乙烷纤维素
EMA Ethylene/methacrylic acid 乙烯/甲基丙烯酸共聚物 EP Epoxy, epoxide 环氧树脂
EPD Ethylene-propylene-diene 乙烯-丙烯-二烯三元共聚物 EPM Ethylene-propylene polymer 乙烯-丙烯共聚物 EPS Expanded polystyrene 发泡聚苯乙烯
ETFE Ethylene-tetrafluoroethylene 乙烯-四氟乙烯共聚物 EVA Ethylene/vinyl acetate 乙烯-醋酸乙烯共聚物 EVAL Ethylene-vinyl alcohol 乙烯-乙烯醇共聚物
FEP Perfluoro(ethylene-propylene) 全氟(乙烯-丙烯)塑料 FF Furan formaldehyde 呋喃甲醛
HDPE High-density polyethylene plastics 高密度聚乙烯塑料 HIPS High impact polystyrene 高冲聚苯乙烯 IPS Impact-resistant polystyrene 耐冲击聚苯乙烯 LCP Liquid crystal polymer 液晶聚合物
LDPE Low-density polyethylene plastics 低密度聚乙烯塑料 LLDPE Linear low-density polyethylene 线性低密聚乙烯
LMDPE Linear medium-density polyethylene 线性中密聚乙烯
MBS Methacrylate-butadiene-styrene 甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物 MC Methyl cellulose
MDPE Medium-density polyethylene 中密聚乙烯 MF Melamine-formaldehyde resin 密胺-甲醛树脂 MPF Melamine/phenol-formaldehyde 密胺/酚醛树脂 PA Polyamide (nylon) 聚酰胺(尼龙) PAA Poly(acrylic acid) 聚丙烯酸
PADC Poly(allyl diglycol carbonate) 碳酸-二乙二醇酯· 烯丙醇酯树脂 PAE Polyarylether 聚芳醚
PAEK Polyaryletherketone 聚芳醚酮 PAI Polyamide-imide 聚酰胺-酰亚胺 PAK Polyester alkyd 聚酯树脂 PAN Polyacrylonitrile 聚丙烯腈 PARA Polyaryl amide 聚芳酰胺 PASU Polyarylsulfone 聚芳砜 PAT Polyarylate 聚芳酯
PAUR Poly(ester urethane) 聚酯型聚氨酯 PB Polybutene-1 聚丁烯-[1]
PBA Poly(butyl acrylate) 聚丙烯酸丁酯
PBAN Polybutadiene-acrylonitrile 聚丁二烯-丙烯腈 PBS Polybutadiene-styrene 聚丁二烯-苯乙烯
PBT Poly(butylene terephthalate) 聚对苯二酸丁二酯 PC Polycarbonate 聚碳酸酯
PCTFE Polychlorotrifluoroethylene 聚氯三氟乙烯 PDAP Poly(diallyl phthalate) 聚对苯二甲酸二烯丙酯 PE Polyethylene 聚乙烯
PEBA Polyether block amide 聚醚嵌段酰胺
PEBA Thermoplastic elastomer polyether 聚酯热塑弹性体 PEEK Polyetheretherketone 聚醚醚酮 PEI Poly(etherimide) 聚醚酰亚胺 PEK Polyether ketone 聚醚酮
PEO Poly(ethylene oxide) 聚环氧乙烷 PES Poly(ether sulfone) 聚醚砜
PET Poly(ethylene terephthalate) 聚对苯二甲酸乙二酯 PETG Poly(ethylene terephthalate) glycol 二醇类改性PET PEUR Poly(ether urethane) 聚醚型聚氨酯 PF Phenol-formaldehyde resin 酚醛树脂
PFA Perfluoro(alkoxy alkane) 全氟烷氧基树脂 PFF Phenol-furfural resin 酚呋喃树脂 PI Polyimide 聚酰亚胺
PIB Polyisobutylene 聚异丁烯
PISU Polyimidesulfone 聚酰亚胺砜
PMCA Poly(methyl-alpha-chloroacrylate) 聚α-氯代丙烯酸甲酯 PMMA Poly(methyl methacrylate) 聚甲基丙烯酸甲酯 PMP Poly(4-methylpentene-1) 聚4-甲基戊烯-1 PMS Poly(alpha-methylstyrene) 聚α-甲基苯乙烯 POM Polyoxymethylene, polyacetal 聚甲醛 PP Polypropylene 聚丙烯
PPA Polyphthalamide 聚邻苯二甲酰胺 PPE Poly(phenylene ether) 聚苯醚
PPO Poly(phenylene oxide) deprecated 聚苯醚 PPOX Poly(propylene oxide) 聚环氧(丙)烷 PPS Poly(phenylene sulfide) 聚苯硫醚 PPSU Poly(phenylene sulfone) 聚苯砜 PS Polystyrene 聚苯乙烯 PSU Polysulfone 聚砜
PTFE Polytetrafluoroethylene 聚四氟乙烯 PUR Polyurethane 聚氨酯
PVAC Poly(vinyl acetate) 聚醋酸乙烯 PVAL Poly(vinyl alcohol) 聚乙烯醇
PVB Poly(vinyl butyral) 聚乙烯醇缩丁醛 PVC Poly(vinyl chloride) 聚氯乙烯
PVCA Poly(vinyl chloride-acetate) 聚氯乙烯醋酸乙烯酯 PVDC Poly(vinylidene chloride) 聚(偏二氯乙烯) PVDF Poly(vinylidene fluoride) 聚(偏二氟乙烯) PVF Poly(vinyl fluoride) 聚氟乙烯
PVFM Poly(vinyl formal) 聚乙烯醇缩甲醛 PVK Polyvinylcarbazole 聚乙烯咔唑
PVP Polyvinylpyrrolidone 聚乙烯吡咯烷酮
S/MA Styrene-maleic anhydride plastic 苯乙烯-马来酐塑料 SAN Styrene-acrylonitrile plastic 苯乙烯-丙烯腈塑料 SB Styrene-butadiene plastic 苯乙烯-丁二烯塑料 Si Silicone plastics 有机硅塑料
SMS Styrene/alpha-methylstyrene plastic 苯乙烯-α-甲基苯乙烯塑料 SP Saturated polyester plastic 饱和聚酯塑料
SRP Styrene-rubber plastics 聚苯乙烯橡胶改性塑料
TEEE Thermoplastic Elastomer,Ether-Ester 醚酯型热塑弹性体
TEO Thermoplastic Elastomer, Olefinic 聚烯烃热塑弹性体 TES Thermoplastic Elastomer, Styrenic 苯乙烯热塑性弹性体 TPEL Thermoplastic elastomer 热塑(性)弹性体 TPES Thermoplastic polyester 热塑性聚酯
TPUR Thermoplastic polyurethane 热塑性聚氨酯 TSUR Thermoset polyurethane 热固聚氨酯 UF Urea-formaldehyde resin 脲甲醛树脂
UHMWPE Ultra-high molecular weight PE 超高分子量聚乙烯 UP Unsaturated polyester 不饱和聚酯
VCE Vinyl chloride-ethylene resin 氯乙烯/乙烯树脂
VCEV Vinyl chloride-ethylene-vinyl 氯乙烯/乙烯/醋酸乙烯共聚物 VCMA Vinyl chloride-methyl acrylate 氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物
VCMMA Vinyl chloride-methylmethacrylate 氯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物 VCOA Vinyl chloride-octyl acrylate resin 氯乙烯/丙烯酸辛酯树脂 VCVAC Vinyl chloride-vinyl acetate resin 氯乙烯/醋酸乙烯树脂
VCVDC Vinyl chloride-vinylidene chloride 氯乙烯/偏氯乙烯共聚物
塑料注射成型机的维护与保养
注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品,被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性,生产能力较高,并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天,注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位,从而成为目前塑料机械中增长最快,生产数量最多的机种之一。
我国塑料加工企业星罗其布,遍布全国各地,设备的技术水平参差不齐,大多数加工企业的设备都需要技术改造。这几年来,我国塑机行业的技术进步十分显著,尤其是注塑机的技术水平与国外名牌产品的差距大大缩小,在控制水平、产品内部质量和外观造型等方面均取得显著改观。选择国产设备,以较小的投入,同样也能生产出与进口设备质量相当的产品。这些为企业的技术改造创造了条件。
要有好的制品,必须要有好的设备。设备的磨损和腐蚀是一种自然规律,人们掌握了这种规律,就可以预防或减少设备的磨损和腐蚀,延长设备的使用周期,保证设备的完好率。
为加强塑料机械的使用、维护和管理工作,我国有关部门已制订了有关标准和实施细则,要求各设备管理部门和生产企业对设备的管理和使用做到“科学管理、正确使用、合理润滑、精心维护、定期保养、计划检修,提高设备完好率,使设备经常处于良好状态。
本文撰写了注塑机维护、保养的有关知识和技术资料可供设备管理部门和生产企业的管理人员和技术人员参考。
塑料注射成型技术是根据压铸原理从十九世纪末二十世纪初发展起来的,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。该法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料(约占塑料总量的1/3)。 1.1 注塑成型机的工作原理
注塑机的工作原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱塞)的推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。
注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模,进行下一个循环。 1.2 注塑机的结构
注塑机根据 塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机;按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压—机械(连杆)式;按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。
(1)卧式注塑机:这是最常见的类型。其合模部分和注射部分处于同一水平中心线上,且模具是沿水平方向打开的。其特点是:机身矮,易于操作和维修;机器重心低,安装较平稳;制品顶出后可利用重力作用自动落下,易于实现全自动操作。目前,市场上的注塑机多采用此种型式。
(2)立式注塑机:其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上,且模具是沿垂直方向打开的。因此,其占地面积较小,容易安放嵌件,装卸模具较方便,自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下,必须用手取下,不易实现自动操作。立式注塑机宜用于小型注塑机,一般是在60克以下的注塑机采用较多,大、中型机不宜采用。
(3)角式注塑机:其注射方向和模具分界面在同一个面上,它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小,但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机。
(4)多模转盘式注塑机:它是一种多工位操作的特殊注塑机,其特点是合模装置采用了转盘式结构,模具围绕转轴转动。这种型式的注塑机充分发挥了注射装置的塑化能力,可以缩短生产周期,提高机器的生产能力,因而特别适合于冷却定型时间长或因安放嵌件而需要较多辅助时间的大批量塑制品的生产,但因合模系统庞大、复杂,合模装置的合模力往往较小,故这种注塑机在塑胶鞋底等制品生产中应用较多。
一般注塑机包括注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等部分。
注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提,而为满足成型的要求,注射必须保证有足够的压力和速度。同时,由于注射压力很高,相应地在模腔中产生很高的压力(模腔内的平均压力一般在20~45MPa之间,见表1),因此必须有足够大的合模力。由此可见,注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。 1.4 注塑机的操作 1.4.1注塑机的动作程序
喷嘴前进→注射→保压→预塑→倒缩→喷嘴后退→冷却→开模→顶出→退针→开门→关门→合模→喷嘴前进。
1.4.2注塑机操作项目:注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制柜操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择,料筒各段温度及电流、电压的监控,注射压力和背压压力的调节等。1.4.2.1注射过程动作选择:
一般注塑机既可手动操作,也可以半自动和全自动操作。
手动操作是在一个生产周期中,每一个动作都是由操作者拨动操作开关而实现的。一般在试机调模时才选用。
半自动操作时机器可以自动完成一个工作周期的动作,但每一个生产周期完毕后操作者必须拉开安全门,取下工件,再关上安
全门,机器方可以继续下一个周期的生产。
全自动操作时注塑机在完成一个工作周期的动作后,可自动进入下一个工作周期。在正常的连续工作过程中无须停机进行控制和调整。但须注意,如需要全自动工作,则(1)中途不要打开安全门,否则全自动操作中断;(2)要及时加料;(3)若选用电眼感应,应注意不要遮闭了电眼。
实际上,在全自动操作中通常也是需要中途临时停机的,如给机器模具喷射脱模剂等。
正常生产时,一般选用半自动或全自动操作。操作开始时,应根据生产需要选择操作方式(手动、半自动或全自动),并相应拨动手动、半自动或全自动开关。
半自动及全自动的工作程序已由线路本身确定好,操作人员只需在电柜面上更改速度和压力的大小、时间的长短、顶针的次数等等,不会因操作者调错键钮而使工作程序出现混乱。
当一个周期中各个动作未调整妥当之前,应先选择手动操作,确认每个动作正常之后,再选择半自动或全自动操作。 1.4.2.2预塑动作选择
根据预塑加料前后注座是否后退,即喷嘴是否离开模具,注塑机一般设有三种选择。(1)固定加料:预塑前和预塑后喷嘴都始终贴进模具,注座也不移动。(2)前加料:喷嘴顶着模具进行预塑加料,预塑完毕,注座后退,喷嘴离开模具。选择这种方式的目的是:预塑时利用模具注射孔抵助喷嘴,避免熔料在背压较高时从喷嘴流出,预塑后可以避免喷嘴和模具长时间接触而产生热量传递,影响它们各自温度的相对稳定。(3)后加料:注射完成后,注座后退,喷嘴离开模具然后预塑,预塑完再注座前进。该动作适用于加工成型温度特别窄的塑料,由于喷嘴与模具接触时间短,避免了热量的流失,也避免了熔料在喷嘴孔内的凝固。
注射结束、冷却计时器计时完毕后,预塑动作开始。螺杆旋转将塑料熔融并挤送到螺杆头前面。由于螺杆前端的止退环所起的单向阀的作用,熔融塑料积存在机筒的前端,将螺杆向后迫退。当螺杆退到预定的位置时(此位置由行程开关确定,控制螺杆后退的距离,实现定量加料),预塑停止,螺杆停止转动。紧接着是倒缩动作,倒缩即螺杆作微量的轴向后退,此动作可使聚集在喷嘴处的熔料的压力得以解除,克服由于机筒内外压力的不平衡而引起的“留涎”现象。若不需要倒缩,则应把倒缩停止开关调到适当位置,让预塑停止开关被压上的同一时刻,倒缩停止开关也被压上。当螺杆作倒缩动作后退到压上停止开关时,倒缩停止。接着注座开始后退。当注座后退至压上停止开关时,注座停止后退。若采用固定加料方式,则应注意调整好行程开关的位置。
一般生产多采用固定加料方式以节省注座进退操作时间,加快生产周期。 1.4.2.3注射压力选择
注塑机的注射压力由调压阀进行调节,在调定压力的情况下,通过高压和低压油路的通断,控制前后期注射压力的高低。 普通中型以上的注塑机设置有三种压力选择,即高压、低压和先高压后低压。高压注射是由注射油缸通入高压压力油来实现。由于压力高,塑料从一开始就在高压、高速状态下进入模腔。高压注射时塑料入模迅速,注射油缸压力表读数上升很快。低压注射是由注射油缸通入低压压力油来实现的,注射过程压力表读数上升缓慢,塑料在低压、低速下进入模腔。先高压后低压是根据塑料种类和模具的实际要求从时间上来控制通入油缸的 压力油的压力高低来实现的。
为了满足不同塑料要求有不同的注射压力,也可以采用更换不同直径的螺杆或柱塞的方法,这样既满足了注射压力,又充分发挥了机器的生产能力。在大型注塑机中往往具有多段注射压力和多级注射速度控制功能,这样更能保证制品的质量和精度。 1.4.2.4 注射速度的选择
一般注塑机控制板上都有快速—慢速旋钮用来满足注射速度的要求。在液压系统中设有一个大流量油泵和一个小流量泵同时运行供油。当油路接通大流量时,注塑机实现快速开合模、快速注射等,当液压油路只提供小流量时,注塑机各种动作就缓慢进行。
1.4.2.5 顶出形式的选择
注塑机顶出形式有机械顶出和液压顶出二种,有的还配有气动顶出系统,顶出次数设有单次和多次二种。顶出动作可以是手动,也可以是自动。
顶出动作是由开模停止限位开关来启动的。操作者可根据需要,通过调节控制柜上的顶出时间按钮来达到。顶出的速度和压力亦可通过控制柜面上的开关来控制,顶针运动的前后距离由行程开关确定。 1.4.2.6 温度控制
以测温热电偶为测温元件,配以测温毫伏计成为控温装置,指挥料筒和模具电热圈电流的通断,有选择地固定料筒各段温度和模具温度。表5列出了一些塑料的成型加工温度范围,可供参考。
料筒电热圈一般分为二段、三段或四段控制。电器柜上的电流表分别显示各段电热圈电流的大小。电流表的读数是比较固定的,如果在运行中发现电流表读数比较长时间的偏低,则可能电热圈发生了故障,或导线接触不良,或电热丝氧化变细,或某个电热圈烧毁,这些都将使电路并联的电阻阻值增大而使电流下降。
在电流表有一定读数时也可以简单地用塑料条逐个在电热圈外壁上抹划,看料条熔融与否来判断某个电热圈是否通电或烧毁。1.4.2.7 合模控制
合模是以巨大的机械推力将模具合紧,以抵挡注塑过程熔融塑料的高压注射及填充模具而令模具发生的巨大张开力。
关妥安全门,各行程开关均给出信号,合模动作立即开始。首先是动模板以慢速启动,前进一小短距离以后,原来压住慢速开关的控制杆压块脱离,活动板转以快速向前推进。在前进至靠近合模终点时,控制杆的另一端压杆又压上慢速开关,此时活动板又转以慢速且以低压前进。在低压合模过程中,如果模具之间没有任何障碍,则可以顺利合拢至压上高压开关,转高压是为了伸直机铰从而完成合模动作。这段距离极短,一般只有0.3~1.0mm,刚转高压旋即就触及合模终止限位开关,这时动作停止,合模过程结束。
注塑机的合模结构有全液压式和机械连杆式。不管是那一种结构形式,最后都是由连杆完全伸直来实施合模力的。连杆的伸直过程是活动板和尾板撑开的过程,也是四根拉杆受力被拉伸的过程。
合模力的大小,可以从合紧模的瞬间油压表升起之最高值得知,合模力大则油压表的最高值便高,反之则低。较小型的注塑机是不带合模油压表的,这时要根据连杆的伸直情况来判断模具是否真的合紧。如果某台注塑机合模时连杆很轻松地伸直,或“差一点点”未能伸直,或几副连杆中有一副未完全伸直,注塑时就会出现胀模,制件就会出现飞边或其它毛病。 1.4.2.8 开模控制
当熔融塑料注射入模腔内及至冷却完成后,随着便是开模动作,取出制品。开模过程也分三个阶段。第一阶段慢速开模,防止制件在模腔内撕裂。第二阶段快速开模,以缩短开模时间。第三阶段慢速开模,以减低开模惯性造成的冲击及振动。 1.4.3 注塑工艺条件的控制
目前,各注塑机厂家开发出了各式各样的程序控制方式,大致有:注射速度控制、注射压力控制、注入模腔内塑料充填量的控制、螺杆的背压和转速等塑炼状态的控制。实现工艺过程控制的目的是提高制品质量,使机器的效能得到最大限度的发挥。 1.4.3.1 注射速度的程序控制
注射速度的程序控制是将螺杆的注射行程分为3~4个阶段,在每个阶段中分别使用各自适当的注射速度。例如:在熔融塑料刚开始通过浇口时减慢注射速度,在充模过程中采用高速注射,在充模结束时减慢速度。采用这样的方法,可以防止溢料,消除流痕和减少制品的残余应力等。
低速充模时流速平稳,制品尺寸比较稳定,波动较小,制品内应力低,制品内外各向应力趋于一致(例如将某聚碳酸脂制件浸入四氯化碳中,用高速注射成型的制件有开裂倾向,低速的不开裂)。在较为缓慢的充模条件下,料流的温差,特别是浇口前后料的温差大,有助于避免缩孔和凹陷的发生。但由于充模时间延续较长容易使制件出现分层和结合不良的熔接痕,不但影响外观,而且使机械强度大大降低。
高速注射时,料流速度快,当高速充模顺利时,熔料很快充满型腔,料温下降得少,黏度下降得也少,可以采用较低的注射压力,是一种热料充模态势。高速充模能改进制件的光泽度和平滑度,消除了接缝线现象及分层现象,收缩凹陷小,颜色均匀一致,对制件较大部分能保证丰满。但容易产生制品发胖起泡或制件发黄,甚至烧伤变焦,或造成脱模困难,或出现充模不均的现象。对于高黏度塑料有可能导致熔体破裂,使制件表面产生云雾斑。
下列情况可以考虑采用高速高压注射:(1)塑料黏度高,冷却速度快,长流程制件采用 低压慢速不能完全充满型腔各个角落的;(2)壁厚太薄的制件,熔料到达薄壁处易冷凝而滞留,必须采用一次高速注射,使熔料能量大量消耗以前立即进入型腔的;(3)用玻璃纤维增强的塑料,或含有较大量填充材料的塑料,因流动性差,为了得到表面光滑而均匀的制件,必须采用高速高压注射的。
对高级精密制品、厚壁制件、壁厚变化大的和具有较厚突缘和筋的制件,最好采用多级注射,如二级、三级、四级甚至五级。1.4.3.2 注射压力的程序控制
通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力(保压)或三次以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当,对于防止模内压力过高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致,那麽制品的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下,决定制品尺寸的最重要参数是保压压力,影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如:在充模结束后,保压压力立即降低,当表层形成一定厚度时,保压压力再上升,这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品,消除塌坑和飞边。
保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的50%~65%,即保压压力比注射压力大约低0.6~0.8MPa。由于保压压力比注射压力低,在可观的保压时间内,油泵的负荷低,固油泵的使用寿命得以延长,同时油泵电机的耗电量也降低了。 三级压力注射既能使制件顺利充模,又不会出现熔接线、凹陷、飞边和翘曲变形。对于薄壁制件、多头小件、长流程大型制件的模塑,甚至型腔配置不太均衡及合模不太紧密的制件的模塑都有好处。 1.4.3.3 注入模腔内塑料填充量的程序控制
采用预先调节好一定的计量,使得在注射行程的终点附近,螺杆端部仍残留有少量的熔体(缓冲量),根据模内的填充情况进一步施加注射压力(二次或三次注射压力),补充少许熔体。这样,可以防止制品凹陷或调节制品的收缩率。 1.4.3.4 螺杆背压和转速的程序控制
高背压可以使熔料获得强剪切,低转速也会使塑料在机筒内得到较长的塑化时间。因而目前较多地使用了对背压和转速同时进行程序设计的控制。例如:在螺杆计量全行程先高转速、低背压,再切换到较低转速、较高背压,然后切换成高背压、低转速,最后在低背压、低转速下进行塑化,这样,螺杆前部熔料的压力得到大部分的释放,减少螺杆的转动惯量,从而提高了螺杆计量的精确程度。过高的背压往往造成着色剂变色程度增大;预塑机构合机筒螺杆机械磨损增大;预塑周期延长,生产效率
下降;喷嘴容易发生流涎,再生料量增加;即使采用自锁式喷嘴,如果背压高于设计的弹簧闭锁压力,亦会造成疲劳破坏。所以,背压压力一定要调得恰当。
随着技术的进步,将小型计算机纳入注塑机的控制系统,采用计算机来控制注塑过程已成为可能。日本制钢所N—PACS(微型电子计算机控制系统)可以做到四个反馈控制(保压调整、模压调整、自动计量调整、树脂温度调整)和四个过程控制(注射速度程序控制、保压检验、螺杆转速程序控制、背压程序控制)。 1.4.4 注塑成型前的准备工作
成型前的准备工作可能包括的内容很多。如:物料加工性能的检验(测定塑料的流动性、水分含量等);原料加工前的染色和选粒;粒料的预热和干燥;嵌件的清洗和预热;试模和料筒清洗等。 1.4.4.1 原料的预处理
根据塑料的特性和供料情况,一般在成型前应对原料的外观和工艺性能进行检测。如果所用的塑料为粉状,如:聚氯乙烯,还应进行配料和干混;如果制品有着色要求,则可加入适量的着色剂或色母料;供应的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物,特别是一些具有吸湿倾向的塑料含水量总是超过加工所允许的限度。因此,在加工前必须进行干燥处理,并测定含水量。在高温下对水敏感的聚碳酸酯的水分含量要求在0.2%以下,甚至0.03%~0.05%,因此常用真空干燥箱干燥。已经干燥的塑料必须妥善密封保存,以防塑料从空气中再吸湿而丧失干燥效果,为此采用干燥室料斗可连续地为注塑机提供干燥的热料,对简化作业、保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗 的装料量一般取注塑机每小时用料量的2.5倍。 1.4.4.2 嵌件的预热
注射成型制品为了装配及强度方面的要求,需要在制品中嵌入金属嵌件。注射成型时,安放在模腔中的冷金属嵌件和热塑料熔体一起冷却时,由于金属和塑料收缩率的显著不同,常常使嵌件周围产生很大的内应力(尤其是象聚苯乙烯等刚性链的高聚物更多 显著)。这种内应力的存在使嵌件周围出现裂纹,导致制品的使用性能大大降低。这可以通过选用热膨胀系数大的金属(铝、钢等)作嵌件,以及将嵌件(尤其是大的金属嵌件)预热。同时,设计制品时在嵌件周围安排较大的厚壁等措施。 1.4.4.3 机筒的清洗
新购进的注塑机初用之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注塑机机筒进行清洗或拆洗。
清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。清洗料一般用塑料原料(或塑料回收料)。对于热敏性塑料,如聚氯乙稀的存料,可用低密度聚乙烯、聚苯乙烯等进行过渡换料清洗,再用所加工的新料置换出过渡清洗料。 1.4.4.4 脱模剂的选用
脱模剂是能使塑料制品易于脱模的物质。硬脂酸锌适用于除聚酰胺外的一般塑料;液体石蜡用于聚酰胺类的塑料效果较好;硅油价格昂贵,使用麻烦,较少用。
使用脱模剂应控制适量,尽量少用或不用。喷涂过量会影响制品外观,对制品的彩饰也会产生不良影响。 1.5 注塑机操作过程注意事项
养成良好的注塑机操作习惯对提高机器寿命和生产安全都大有好处。
1.5.1 开机之前:(1)检查电器控制箱内是否有水、油进入,若电器受潮,切勿开机。应由维修人员将电器零件吹干后再开机。(2)检查供电电压是否符合,一般不应超过±15%。(3)检查急停开关,前后安全门开关是否正常。验证电动机与油泵的转动方向是否一致。(4)检查各冷却管道是否畅通,并对油冷却器和机筒端部的冷却水套通入冷却水。(5)检查各活动部位是否有润滑油(脂),并加足润滑油。(6)打开电热,对机筒各段进行加温。当各段温度达到要求时,再保温一段时间,以使机器温度趋于稳定。保温时间根据不同设备和塑料原料的要求而有所不同。 (7)在料斗内加足足够的塑料。根据注塑不同塑料的要求,有些原料最好先经过干燥。(8)要盖好机筒上的隔热罩,这样可以节省电能,又可以延长电热圈和电流接触器的寿命。
1.5.2 操作过程中:(1)不要为贪图方便,随意取消安全门的作用。(2)注意观察压力油的温度,油温不要超出规定的范围。液压油的理想工作温度应保持在45~50℃之间,一般在35~60℃范围内比较合适。(3)注意调整各行程限位开关,避免机器在动作时产生撞击。
1.5.3 工作结束时:(1)停机前,应将机筒内的塑料清理干净,预防剩料氧化或长期受热分解。(2)应将模具打开,使肘杆机构长时间处于闭锁状态。(3)车间必须备有起吊设备。装拆模具等笨重部件时应十分小心,以确保生产安全。 1.6 注塑制品产生缺陷的原因及其处理方法
在注塑成型加工过程中可能由于原料处理不好、制品或模具设计不合理、操作工没有掌握合适的工艺操作条件,或者因机械方面的原因,常常使制品产生注不满、凹陷、飞边、气泡、裂纹、翘曲变形、尺寸变化等缺陷。
对塑料制品的评价主要有三个方面,第一是外观质量,包括完整性、颜色、光泽等;第二是尺寸和相对位置间的准确性;第三是与用途相应的机械性能、化学性能、电性能等。这些质量要求又根据制品使用场合的不同,要求的尺度也不同。
生产实践证明,制品的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面。但事实上,塑料加工厂的技术人员往往苦于面对用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效不大的困难局面。
生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于注塑周期本身很短,如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。在调整工艺时最好一次只改变一个条件,多观察几回,如果压力、温度、时间统统一起调的话,很易造成混乱和误解,出了问题也不知道是何道理。调整工艺的措施、手段是多方面的。例如:解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径,要选择出解决问题症结的一、二个主要方案,才能真正解决问题。此外,还应注意解决方案中的辨证关系。比如:制品出现了凹陷,有时要提高料温,有时要降低料温;有时要增加料量,有时要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。 1.6.1 塑料成型不完整
这是一个经常遇到的问题,但也比较容易解决。当用工艺手段确实解决不了时,可从模具设计制造上考虑进行改进,一般是可以解决的。 一、设备方面:
(1)注塑机塑化容量小。当制品质量超过注塑机实际最大注射质量时,显然地供料量是入不敷出的。若制品质量接近注塑机实际注射质量时,就有一个塑化不够充分的问题,料在机筒内受热时间不足,结果不能及时地向模具提供适当的熔料。这种情况只有更换容量大的注塑机才能解决问题。有些塑料如尼龙(特别是尼龙66)熔融范围窄,比热较大,需用塑化容量大的注塑机才能保证料的供应。
(2)温度计显示的温度不真实,明高实低,造成料温过低。这是由于温控装置如热电偶及其线路或温差毫伏计失灵,或者是由于远离测温点的电热圈老化或烧毁,加温失效而又未曾发现或没有及时修复更换。
(3)喷嘴内孔直径太大或太小。太小,则由于流通直径小,料条的比容增大,容易致冷,堵塞进料通道或消耗注射压力;太大,则流通截面积大,塑料进模的单位面积压力低,形成射力小的状况。同时非牛顿型塑料如ABS因没有获得大的剪切热而不能使黏度下降造成充模困难。喷嘴与主流道入口配合不良,常常发生模外溢料,模内充不满的现象。喷嘴本身流动阻力很大或有异物、塑料炭化沉积物等堵塞;喷嘴或主流道入口球面损伤、变形,影响与对方的良好配合;注座机械故障或偏差,使喷嘴与主流道轴心产生倾侧位移或轴向压紧面脱离;喷嘴球径比主流道入口球径大,因边缘出现间隙,在溢料挤迫下逐渐增大喷嘴轴向推开力都会造成制品注不满。
(4)塑料熔块堵塞加料通道。由于塑料在料斗干燥器内局部熔化结块,或机筒进料段温度过高,或塑料等级选择不当,或塑料内含的润滑剂过多都会使塑料在进入进料口缩径位置或螺杆起螺端深槽内过早地熔化,粒料与熔料互相黏结形成“过桥”,堵塞通道或包住螺杆,随同螺杆旋转作圆周滑动,不能前移,造成供料中断或无规则波动。这种情况只有在凿通通道,排除料块后才能得到根本解决。
(5)喷嘴冷料入模。注塑机通常都因顾及压力损失而只装直通式喷嘴。但是如果机筒前端和喷嘴温度过高,或在高压状态下机筒前端储料过多,产生“流涎”,使塑料在未开始注射而模具敞开的情况下,意外地抢先进入主流道入口并在模板的冷却作用下变硬,而妨碍熔料顺畅地进入型腔。这时,应降低机筒前端和喷嘴的温度以及减少机筒的储料量,减低背压压力避免机筒前端熔料密度过大。
(6)注塑周期过短。由于周期短,料温来不及跟上也会造成缺料,在电压波动大时尤其明显。要根据供电电压对周期作相应调整。调整时一般不考虑注射和保压时间,主要考虑调整从保压完毕到螺杆退回的那段时间,既不影响充模成型条件,又可延长或缩短料粒在机筒内的预热时间。 二、模具方面
(1)模具浇注系统有缺陷。流道太小、太薄或太长,增加了流体阻力。主流道应增加直径,流道、分流道应造成圆形较好。流道或较口太大,射力不足;流道、浇口有杂质、异物或炭化物堵塞;流道、浇口粗糙有伤痕,或有锐角,表面粗糙度不良,影响料流不畅;流道没有开设冷料井或冷料井太小,开设方向不对;对于多型腔模具要仔细安排流道及浇口大小分配的均衡,否则会出现只有主流道附近或者浇口粗而短的型腔能够注满而其它型腔不能注满的情况。应适当加粗流道直径,使流到流道末端的熔料压力降减少,还要加大离主流道较远型腔的浇口,使各个型腔的注入压和料流速度基本一致。
(2)模具设计不合理。模具过分复杂,转折多,进料口选择不当,流道太狭窄,浇口数量不足或形式不当;制品局部断面很薄,应增加整个制品或局部的厚度,或在填充不足处的附近设置辅助流道或浇口;模腔内排气措施不力造成制件不满的现象是屡见不鲜的,这种缺陷大多发生在制品的转弯处、深凹陷处、被厚壁部分包围着的薄壁部分以及用侧浇口成型的薄底壳的底部等处。消除这种缺陷的设计包括开设有效的排气孔道,选择合理的浇口位置使空气容易预先排出,必要时特意将型腔的困气区域的某个局部制成镶件,使空气从镶件缝隙溢出;对于多型腔模具容易发生浇口分配不平衡的情况,必要时应减少注射型腔的数量,以保证其它型腔制件合格。 三、工艺方面
(1)进料调节不当,缺料或多料。加料计量不准或加料控制系统操作不正常、注塑机或模具或操作条件所限导致注射周期反常、预塑背压偏小或机筒内料粒密度小都可能造成缺料,对于颗粒大、空隙多的粒料和结晶性的比容变化大的塑料如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等以及黏度较大的塑料如ABS应调较高料量,料温偏高时应调大料量。
当机筒端部存料过多时,注射时螺杆要消耗额外多的注射压力来压紧、推动机筒内的超额囤料,这就大大的降低了进入模腔的塑料的有效射压而使制品难以充满。
(2)注射压力太低,注射时间短,柱塞或螺杆退回太早。熔融塑料在偏低的工作温度下黏度较高,流动性差,应以较大压力
和速度注射。比如在制ABS彩色制件时,着色剂的不耐高温性了机筒的加热温度,这就要以比通常高一些的注射压力和延长注射时间来弥补。
(3)注射速度慢。注射速度对于一些形状复杂、厚薄变化大、流程长的制品,以及黏度较大的塑料如增韧性ABS等具有十分突出的意义。当采用高压尚不能注满制品时,应可虑采用高速注射才能克服注不满的毛病。
(4)料温过低。机筒前端温度低,进入型腔的熔料由于模具的冷却作用而使黏度过早地上升到难以流动的地步,妨碍了对远端的充模;机筒后段温度低,黏度大的塑料流动困难,阻碍了螺杆的前移,结果造成看起来压力表显示的压力足够而实际上熔料在低压低速下进入型腔;喷嘴温度低则可能是固定加料时喷嘴长时间与冷的模具接触散失了热量,或者喷嘴加热圈供热不足或接触不良造成料温低,可能堵塞模具的入料通道;如果模具不带冷料井,用自锁喷嘴,采用后加料程序,喷嘴较能保持必需的温度;刚开机时喷嘴太冷有时可以用火焰做外加热以加速喷嘴升温。 四 原料方面
塑料流动性差。塑料厂常常使用再生碎料,而再生碎料往往会反映出黏度增大的倾向。实验指出:由于氧化裂解生成的分子断链单位体积密度增加了,这就增加了在机筒和型腔内流动的粘滞性,再生碎料助长了较多气态物质的产生,使注射压力损失增大,造成充模困难。为了改善塑料的流动性,应考虑加入外润滑剂如硬脂酸或其盐类,最好用硅油(黏度300~600cm2/s)。润滑剂的加入既提高塑料的流动性,又提高稳定性,减少气态物质的气阻。 1.6.2 溢料(飞边)
溢料又称飞边、溢边、披锋等,大多发生在模具得分合位置上,如:模具的分型面、滑块的滑配部位、镶件的缝隙、顶杆的孔隙等处。溢料不及时解决将会进一步扩大化,从而压印模具形成局部陷塌,造成永久性损害。镶件缝隙和顶杆孔隙的溢料还会使制品卡在模上,影响脱模。 一 设备方面
(1)机器真正的合模力不足。选择注塑机时,机器的额定合模力必须高于注射成型制品纵向投影面积在注射时形成的张力,否则将造成胀模,出现飞边。
(2)合模装置调节不佳,肘杆机构没有伸直,产生或左右或上下合模不均衡,模具平行度不能达到的现象造成模具单侧一边被合紧而另一边不密贴的情况,注射时将出现飞边。
(3)模具本身平行度不佳,或装得不平行,或模板不平行,或拉杆受力分布不均、变形不均,这些都将造成合模不紧密而产生飞边。
(4)止回环磨损严重;弹簧喷嘴弹簧失效;料筒或螺杆的磨损过大;入料口冷却系统失效造成“架桥”现象;机筒调定的注料量不足,缓冲垫过小等都可能造成飞边反复出现,必须及时维修或更换配件。 二 模具方面
(1)模具分型面精度差。活动模板(如中板)变形翘曲;分型面上沾有异物或模框周边有凸出的橇印毛刺;旧模具因早先的飞边挤压而使型腔周边疲劳塌陷。
(2)模具设计不合理。模具型腔的开设位置过偏,会令注射时模具单边发生张力,引起飞边;塑料流动性太好,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等,在熔融态下黏度很低,容易进入活动的或固定的缝隙,要求模具的制造精度较高;在不影响制品完整性的前提下应尽量安置在质量对称中心上,在制品厚实的部位入料,可以防止一边缺料一边带飞边的情况;当制品或其附近有成型孔时,习惯上在孔上开设侧浇口,在较大的注射压力下,如果合模力不足模的这部分 支承作用力不够发生轻微翘曲时造成飞边,如模具侧面带有活动构件时,其侧面的投影面积也受成型压力作用,如果支承力不够也会造成飞边;滑动型芯配合精度不良或固定型芯与型腔安装位置偏移而产生飞边;型腔排气不良,在模的分型面上没有开排气沟或排气沟太浅或过深过大或受异物阻塞都将造成飞边;对多型腔模具应注意各分流道合浇口的合理设计,否则将造成充模受力不均而产生飞边。 三 工艺方面
(1)注射压力过高或注射速度过快。由于高压高速,对模具的张开力增大导致溢料。要根据制品厚薄来调节注射速度和注射时间,薄制品要用高速迅速充模,充满后不再进注;厚制品要用低速充模,并让表皮在达到终压前大体固定下来。 (2)加料量过大造成飞边。值得注意的是不要为了防止凹陷而注入过多的熔料,这样凹陷未必能“填平”,而飞边却会出现。这种情况应用延长注射时间或保压时间来解决。
(3)机筒、喷嘴温度太高或模具温度太高都会使塑料黏度下降,流动性增大,在流畅进模的情况下造成飞边。 四 原料方面
(1)塑料黏度太高或太低都可能出现飞边。黏度低的塑料如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等,则应提高合模力;吸水性强的塑料或对水敏感的塑料在高温下会大幅度的降低流动黏度,增加飞边的可能性,对这些塑料必须彻底干燥;掺入再生料太多的塑料黏度也会下降,必要时要补充滞留成分。塑料黏度太高,则流动阻力增大,产生大的背压使模腔压力提高,造成合模力不足而产生飞边。
(2)塑料原料粒度大小不均时会使加料量变化不定,制件或不满,或飞边。 1.6.3 凹痕(塌坑、瘪形)
因塑料冷却硬化而造成收缩凹陷,主要出现在厚壁位置、筋条、机壳、螺母嵌件的背面等处。
一 设备方面
(1)供料不足。螺杆或柱塞磨损严重,注射及保压时熔料发生漏流,降低了充模压力和料量,造成熔料不足。 (2)喷嘴孔太大或太小。太小则容易堵塞进料通道,太大则将使射力小,充模发生困难。 二 模具方面
(1)浇口太小或流道过狭或过浅,流道效率低、阻力大,熔料过早冷却。浇口也不能过大,否则失去了剪切速率,料的黏度高,同样不能使制品饱满。浇口应开设在制品的厚壁部位。流道中开设必要的有足够容量的冷料井可以排除冷料进入型腔使充模持续进行。点浇口、针状浇口的浇口长度一定要控制在1mm以下,否则塑料在浇口凝固快,影响压力传递;必要时可增加点浇口数目或浇口位置以满足实际需要;当流道长而厚时,应在流道边缘设置排气沟槽,减少空气对料流的阻挡作用。 (2)多浇口模具要调整各浇口的充模速度,最好对称开设浇口。
(3)模具的关键部位应有效地设置冷却水道,保证模具的冷却对消除或减少收缩起着很好的效果。 (4)整个模具应不带毛刺且具有可靠的合模密封性,能承受高压、高速、低黏度熔料的充模。 三 工艺方面
(1)增加注射压力,保压压力,延长注射时间。对于流动性大的塑料,高压会产生飞边引起塌坑应适当降低料温,降低机筒前段和喷嘴温度,使进入型腔的熔料容积变化减少,容易冷固;对于高黏度塑料,应提高机筒温度,使充模容易。收缩发生在浇口区域时应延长保压时间。
(2)提高注射速度可以较方便地使制件充满并消除大部分的收缩。
(3)薄壁制件应提高模具温度,保证料流顺畅;厚壁制件应减低模温以加速表皮的固化定型。
(4)延长制件在模内冷却停留时间,保持均匀的生产周期,增加背压,螺杆前段保留一定的缓冲垫等均有利于减少收缩现象。
(5)低精度制品应及早出模让其在空气中或热水中缓慢冷却,可以使收缩凹陷平缓又不影响使用。 四 原料方面:原料太软易发生凹陷,有效的方法是在塑料中加入成核剂以加快结晶。
五 制品设计方面:制品设计应使壁厚均匀,尽量避免壁厚的变化,象聚丙烯这类收缩很大的塑料,当厚度变化超出50%时,最好用筋条代替加厚的部位。 1.6.4 银纹、气泡和气孔
塑料在充模过程中受到气体的干扰常常在制品表面出现银丝斑纹或微小气泡或制品厚壁内形成气泡。这些气体的来源主要是原料中含有水分或易挥发物质或润滑剂过量,也可能是料温过高塑料受热时间长发生降解而产生降解气。
一 设备方面:喷嘴孔太小、物料在喷嘴处流涎或拉丝、机筒或喷嘴有障碍物或毛刺,高速料流经过时产生摩擦热使料分解。二 模具方面:
(1)由于设计上的缺陷,如:浇口位置不佳、浇口太小、多浇口制件浇口排布不对称、流道细小、模具冷却系统不合理使模温差异太大等造成熔料在模腔内流动不连续,堵塞了空气的通道。
(2)模具分型面缺少必要的排气孔道或排气孔道不足、堵塞、位置不佳,又没有嵌件、顶针之类的加工缝隙排气,造成型腔中的空气不能在塑料进入时同时离去。
(3)模具表面粗糙度差,摩擦阻力大,造成局部过热点,使通过的塑料分解。 三 工艺方面
(1)料温太高,造成分解。机筒温度过高或加热失调,应逐段减低机筒温度。加料段温度过高,使一部分塑料过早熔融充满螺槽,空气无法从加料口排出。
(2)注射压力小,保压时间短,使熔料与型腔表面不密贴。
(3)注射速度太快,使熔融塑料受大剪切作用而分解,产生分解气;注射速度太慢,不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。
(4)料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力,产生气泡。
(5)用多段注射减少银纹:中速注射充填流道→慢速填满浇口→快速注射→低压慢速将模注满,使模内气体能在各段及时排除干净。
(6)螺杆预塑时背压太低、转速太高,使螺杆退回太快,空气容易随料一起推向机筒前端。 四 原料方面
(1)原料中混入异种塑料或粒料中掺入大量粉料,熔融时容易夹带空气,有时会出现银纹。原料受污染或含有有害性屑料时原料容易受热分解。
(2)再生料料粒结构疏松,微孔中储留的空气量大;再生料的再生次数过多或与新料的比例太高(一般应小于20%) (3)原料中含有挥发性溶剂或原料中的液态助剂如助染剂白油、润滑剂硅油、增塑剂二丁酯以及稳定剂、抗静电剂等用量过多或混合不均,以积集状态进入型腔,形成银纹。
(4)塑料没有干燥处理或从大气中吸潮。应对原料充分干燥并使用干燥料斗。
(5)有些牌号的塑料,本身不能承受较高的温度或较长的受热时间。特别是含有微量水分时,可能发生催化裂化反应。对这
一类塑料要考虑加入外润滑剂如硬脂酸及其盐类(每10kg料可加至50g),以尽量降低其加工温度。 五 制品设计方面:壁厚太厚,表里冷却速度不同。在模具制造时应适当加大主流道、分流道及浇口的尺寸。 1.6.5 熔接痕
熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件、孔洞、流速不连贯的区域、充模料流中断的区域而以多股形式汇合时以及发生浇口喷射充模时,因不能完全融合而产生线状的熔接痕。熔接痕的存在极大地削弱了制品的机械强度。克服熔接痕的办法与减少制品凹陷的方法基本相同。
一 设备方面:塑化不良,熔体温度不均,可延长模塑周期,使塑化更完全,必要时更换塑化容量大的机器。 二 模具方面
(1)模具温度过低,应适当提高模具温度或有目的地提高熔接缝处的局部温度。
(2)流道细小、过狭或过浅,冷料井小。应增加流道的尺寸,提高流道效率,同时增加冷料井的容积。
(3)扩大或缩小浇口截面,改变浇口位置。浇口开设要尽量避免熔体在嵌件、孔洞的周围流动。发生喷射充模的浇口要设法修正、迁移或加挡块缓冲。尽量不用或少用多浇口。
(4)排气不良或没有排气孔。应开设、扩张或疏通排气通道,其中包括利用镶件、顶针缝隙排气。 三 工艺方面
(1)提高注射压力,延长注射时间。
(2)调好注射速度:高速可使熔料来不及降温就到达汇合处,低速可让型腔内的空气有时间排出。
(3)调好机筒和喷嘴的温度:温度高塑料的黏度小,流态通畅,熔接痕变细;温度低,减少气态物质的分解。 (4)脱模剂应尽量少用,特别是含硅脱模剂,否则会使料流不能融合。 (5)降低合模力,以利排气。
(6)提高螺杆转速,使塑料黏度下降;增加背压压力,使塑料密度提高。 四 原料方面
(1)原料应干燥并尽量减少配方中的液体添加剂。
(2)对流动性差或热敏性高的塑料适当添加润滑剂及稳定剂,必要时改用流动性好的或耐热性高的塑料。 五 制品设计方面
(1)壁厚小,应加厚制件以免过早固化。 (2)嵌件位置不当,应以调整。 1.6.6 发脆
制品发脆很大一部分是由于内应力造成的。造成制品发脆的原因很多,主要有: 一 设备方面
(1)机筒内有死角或障碍物,容易促进熔料降解。
(2)机器塑化容量太小,塑料在机筒内塑化不充分;机器塑化容量太大,塑料在机筒内受热和受剪切作用的时间过长,塑料容易老化,使制品变脆。
(3)顶出装置倾斜或不平衡,顶干截面积小或分布不当。 二 模具方面
(1)浇口太小,应考虑调整浇口尺寸或增设辅助浇口。
(2)分流道太小或配置不当,应尽量安排得平衡合理或增加分流道尺寸。 (3)模具结构不良造成注塑周期反常。 三 工艺方面
(1)机筒、喷嘴温度太低,调高它。如果物料容易降解,则应提高机筒、喷嘴的温度。 (2)降低螺杆预塑背压压力和转速,使料稍为疏松,并减少塑料因剪切过热而造成的降解。
(3)模温太高,脱模困难;模温太低,塑料过早冷却,熔接缝融合不良,容易开裂,特别是高熔点塑料如聚碳酸酯等更是如此。
(4)型腔型芯要有适当的脱模斜度。型芯难脱模时,要提高型腔温度,缩短冷却时间;型腔难脱时,要降低型腔温度,延长冷却时间。
(5)尽量少用金属嵌件,象聚苯乙烯这类脆性的冷热比容大的塑料,更不能加入嵌件注塑。 四 原料方面
(1)原料混有其它杂质或掺杂了不适当的或过量的溶剂或其它添加剂时。
(2)有些塑料如ABS等,在受潮状况下加热会与水汽发生催化裂化反应,使制件发生大的应变。 (3)塑料再生次数太多或再生料含量太高,或在机筒内加热时间太长,都会促使制件脆裂。
(4)塑料本身质量不佳,例如分子量分布大,含有刚性分子链等不均匀结构的成分占有量过大;或受其它塑料掺杂污染、不良添加剂污染、灰尘杂质污染等也是造成发脆的原因。
五 制品设计方面
(1)制品带有容易出现应力开裂的尖角、缺口或厚度相差很大的部位。 (2)制品设计太薄或镂空太多。 1.6.7 变色
造成变色的原因也是多方面的,主要有: 一 设备方面
(1)设备不干净。灰尘或其它粉尘沉积在料斗上使物料受污染变色。 (2)热电偶、温控仪或加热系统失调造成温控失灵。
(3)机筒中有障碍物,易促进塑料降解;机筒或螺槽内卡有金属异物,不断磨削使塑料变色。 二 模具方面
(1)模具排气不良,塑料被绝热压缩,在高温高压下与氧气剧烈反应,烧伤塑料。 (2)模具浇口太小。
(3)料中或模内润滑剂、脱模剂太多。必要时应定期清洁料筒,清除比塑料耐热性还差的抗静电性等添加剂。 (4)喷嘴孔、主流道及分流道尺寸太小。 三 工艺方面
(1)螺杆转速太高、预塑背压太大。 (2)机筒、喷嘴温度太高。
(3)注射压力太高、时间过长,注射速度太快使制品变色。 四 原料方面 (1)物料被污染。 (2)水分及挥发物含量高。 (3)着色剂、添加剂分解。 1.6.8黑斑或黑液
造成这种缺陷的原因主要是在设备和原料方面: 一 设备方面
(1)机筒中有焦黑的材料。 (2)机筒有裂痕。 (3)螺杆或柱塞磨损。 (4)料斗附近不清洁。 二 模具方面 (1)型腔内有油。 (2)从顶出装置中渗入油。 三 原料方面: (1)原料不清洁。 (2)润滑剂不足。 1.6.9 烧焦暗纹 一 设备方面:
注射热敏性塑料后,机筒未清洗干净或喷嘴处有料垫导致注射开始时排气不畅。 二 模具方面: (1)排气不良。
(2)浇口小或浇口位置不当。
(3)型腔局部阻力大,使料流汇合较慢造成排气困难。 三 工艺方面:
(1)机筒、喷嘴温度太高。 (2)注射压力或预塑背压太高。 (3)注射速度太快或注射周期太长。 四 原料方面:
(1)颗粒不均,且含有粉末。 (2)原料中挥发物含量高。 (3)润滑剂、脱模剂用量过多。 1.6.10 光泽不好
一 设备方面: (1)供料不足。
(2)换料时机筒未清洗干净。 二 模具方面:
(1)浇口太小或流道太细。 (2)型腔表面粗糙度差。 (3)排气不良或模温过低。 (4)没有冷料井。 三 工艺方面:
(1)机筒加热不均匀、机筒温度过高或过低。 (2)喷嘴太小或预塑背压太低。 (3)注射速度过大或过小。 (4)塑化不均匀。 四 原料方面: (1)原料未干燥处理。 (2)含有挥发性物质。 (3)助剂或脱模剂用量过多。
1.6.11 脱模困难(浇口或塑件紧缩在模具内) 一 设备方面:顶出力不够。 二 模具方面:
(1)脱模结构不合理或位置不当。 (2)脱模斜度不够。 (3)模温过高或通气不良。 (4)浇道壁或型腔表面粗糙。
(5)喷嘴与模具进料口吻合不服帖或喷嘴直径大于进料口直径。 三 工艺方面:
(1)机筒温度太高或注射量太多。 (2)注射压力太高或保压及冷却时间长。 四 原料方面:润滑剂不足。 1.6.12 翘曲变形 一 模具方面:
(1)浇口位置不当或数量不足。 (2)顶出位置不当或制品受力不均匀。 二 工艺方面:
(1)模具、机筒温度太高。 (2)注射压力太高或注射速度太快。 (3)保压时间太长或冷却时间太短。
三 原料方面:酞氰系颜料会影响聚乙烯的结晶度而导致制品 变形。
四 制品设计方面:
(1)壁厚不均,变化突然或壁厚过小。 (2)制品结构造型不当。 1.6.13 尺寸不稳定 一 设备方面: (1)加料系统不正常。 (2)背压不稳或控温不稳。 (3)液压系统出现故障。 二 模具方面:
(1)浇口及流道尺寸不均。 (2)型腔尺寸不准。 三 工艺方面:
(1)模温不均或冷却回路不当而致模温控制不合理。 (2)注射压力低。
(3)注射保压时间不够或有波动。 (4)机筒温度高或注射周期不稳定。 四 原料方面:
(1)换批生产时,树脂性能有变化。 (2)物料颗粒大小无规律。 (3)含湿量较大。
(4)更换助剂对收缩律有影响。 1.6.14 龟裂汽白
一 模具方面:顶出机构不佳。 二 工艺方面:
(1)机筒温度低或模具温度低。 (2)注射压力高。 (3)保压时间长。 三 原料方面:
(1)润滑剂、脱模剂不当或用量太多。 (2)牌号、品级不适用。
四 制品设计方面:制品设计不合理,导致局部应力集中。 1.6.15 分层剥离 一 工艺方面:
(1)机筒、喷嘴温度低。 (2)背压低。
(3)对于PVC塑料,注射速度过快或模具温度低亦可能造成分层剥离。 二 原料方面:
(1)原料污染或混入异物。 (2)不同塑料混杂。 1.6.16 肿胀和鼓泡
有些塑料制品在成型脱模后,很快在金属嵌件的背面或在特别厚的部位出现肿胀和鼓泡,这是由于未完全冷却硬化的塑料在内压力的作用下释放气体膨胀造成。解决措施: (1)降低模温,延长开模时间。
(2)降低料的干燥温度及加工温度;降低充模速率;减少成型周期;减少流动阻力。 (3)提高保压压力和时间。
(4)改善制品壁面太厚或厚薄变化大的状况。 1.6.17 生产缓慢
(1)塑料温度高,制品冷却时间长。应降低机筒温度,减少螺杆转速或背压压力,调节好机筒各段温度。 (2)模具温度高,影响了定型,又造成卡、夹制件而停机。要有针对性地加强水道的冷却。 (3)模塑时间不稳定。应采用自动或半自动操作。
(4)机筒供热量不足。应采用塑化能力大的机器或加强对料的预热。 (5)改善机器生产条件,如油压、油量、合模力等。 (6)喷嘴流涎。应控制好机筒和喷嘴的温度或换用自锁式喷 嘴。
(7)制件壁厚过厚。应改进模具,减少壁厚。 2.注射系统
注射系统是注塑机的心脏部分,其作用是保证定时、定量地把物料加热塑化,然后以一定的压力和尽快的速度把相当于一次注射量的熔融塑料注入模腔内,注射完毕还要有一段保压时间以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料,使制品密实和防止模腔内物料反流。因此,注射装置必须保证塑料均匀塑化,并有足够的注射压力和保压压力。能满足这些要求的注射装置主要有柱塞式、柱塞—螺杆式、螺杆式等。
塑料中常用透明原料的特性及注塑工艺
由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易。成本低等优点,因此在现代工业和日用产品中,越来越多用塑料代替玻璃,特
别应用于光学仪器和包装工业方面,发展尤为迅速。但是由于要求其透明性要好,耐磨件要高,抗冲击韧件要好,因此对塑料的成份,注塑整个过程的工艺,设备,模具等,都要作出大量工作,以保证这些用于代替玻璃的塑料(以下简称透明塑料),表面质量良好,从而达到使用的要求。
目前市场上一般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(即俗称亚加力或有机玻璃,代号PMMA)、聚碳酸酯(代号PC)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(代号PET)、透明尼龙。AS(丙烯睛一苯 乙烯共聚物)、聚砜(代号PSF)等, 其中我们接触得最多的是PMMA、PC和PET三种塑料,由于篇幅有限,下面就以这三种塑料为例,讨论透明塑料的特性和注塑工艺。 一、透明塑料的性能
透明塑料首先必须有高透明度, 其次要有一定的强度和耐磨性,能抗冲击,耐热性要好,耐化学性要优, 吸水率要小,只有这样才能在使用中,能满足透明度的要求而长久不变,下面列出表l,比较一下 PMMA、PC和PET的性能。 表1:透明塑料性能比较
密度 抗拉强度 缺口冲击
2
(g/am) (MPa) (J/m2) 1.18 1.20 1.37
75 66 165
1200 1900 1030
透明度
(%) 92 90 86
变形温
允许含水度
量
(℃)95 137 120
0.04 0.02 0.03
抗化学性 良 良 优
性能 PMMA PC PET
收缩率 0.5 0.6 2
耐磨性 差 中 良
注:(1)因品种繁多,这只是取平均值,实际不同品种数据有异。 (2)PET数据(机械方面)为经拉伸后的数据。
从表1数据可知PC是较理想的选择, 但主于其原料价贵和注塑工艺较难,所以仍以选用PMMA为主,(对一般要求的制品),而RET由于要经过拉伸才能得到好的机械性能,所以多在包装、容器中使用。 二、透明塑料注塑过程中应注意的共同问题
透明塑料由于透光率要高,必然要求塑料制品表面质量要求严格,不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷,因而在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品的设计,都要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。 其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差,因此为保证产品的表面质量,往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整,使注塑料时既能充满 模,又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。
下面就其在原料准备、对设备和模具要求、注塑工艺和产品的原料处理几方面,谈谈应注意的事项。
(一)原料的准备与干燥 由于在塑料中含有任何一点杂质,都可能影响产品的透明度,因此和储存、运输、加料过程中,必须注意密封,保证原料干净。特别是原料中含有水分,加热后会引起原料变质,所以一定要干燥,并在注塑时,加料必须使用干燥料斗。还要注意一点的是干燥过程中,输入的空气最好应经过滤、除湿,以便保证不会污染原料。其干燥工艺如表2,
表2,透明塑料的干燥工艺:
工艺 PMMA PC PET
干燥温度
干燥时间(h)料层厚度(mm)
(℃) 70~80 120~130 140~180
2~4 >6 3~4
30~40 <30
采用热风循环干燥 采用连续干燥加料装置为
备注
佳
(二)机筒、螺杆及其附件的清洁
为防止原料污染和在螺杆及附件凹陷处存有旧料或杂质,特别热稳定性差的树脂存在,因此在使用前、停机后都应用螺杆清洗剂清洗干净各件,使其不得粘有杂质,当没有螺杆清洗剂时,可用PE、PS等 树脂清洗螺杆。 当临时停机时,为防止原料在高温下 停留时间长,引起解降,应将干燥机和机筒温度降低,如 PC、PMMA等机筒温度都要降至 160℃以下。(料斗温度对于 PC应降至100℃以下)
(三)在模具设计上应注意的问题(包括产品的设计)
为了防止出现回流动不畅,或冷却不均造成塑料成型不良,产生表面缺陷和变质, 一般在模具设计时,应注意以下几点。
a)壁厚应尽量均匀一致,脱模斜度要足够大;
b)过渡部分应逐步。圆滑过渡,防止有尖角。锐边产生,特别是PC产品一定不要有缺口; c)浇口。流道尽可能宽大、粗短,且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置,必要时 应加冷料井; d)模具表面应光洁,粗糙度低(最好低于0.8);
e)排气孔。槽必须足够,以及时排出空气和熔 体中的气 体; f)除 PET外, 壁厚不要太薄,一般不得小于lmm。 (四)注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求)
为了减少内应力和表面质量缺陷,在注塑工艺方面应注意以下几方面的问题。 a)应选用专用螺杆、带单独温控射咀的注塑机;
b)注射温度在塑料树脂不分解的前提下,宜用较高注射湿度;
c)注射压力:一般较高,以克服熔料粘度大的缺陷,但压力太高会产生内应力造 成脱模因难和变形; d)注射速度:在满足充模的情况下, 一般宜低,最好能采用慢—快—慢多级注 射;
e)保压时间和成型周期:在满足产品充模,不产生凹陷、气泡的情况下;宜尽量短,以尽量减低熔料在机筒停留时间; f)螺杆转速和背压:在满足塑化质量的前提下,应尽量低,防止产生解降的可 能;
g)模具温度:制品的冷却好坏,对质量影响极大,所以模温一定要能精确控制其 过程,有可能的话,模温宜高一些好。 (五)其他方面的问题
由于为要防上表面质量恶化,一般注塑时尽量少用脱模剂;当用回用料时不得大于 20%。
对于除PET外,制品都应进行后处理, 以消除内应力,PMMA应在70-80T热风循环干燥4小时; PC应在清洁空气、甘油。 液体石腊等加热 110-135℃,时间按产品而定,最高需要10多小时。而PET必须经过双向拉伸的工序,才能得到良好机械性能。
三、透明塑料的注塑成型工艺
(一)透明塑料的工艺特性:除了以上的共同问题,透明塑料亦各有一些工艺特 性,现分述如下:
1、PMMA 的工艺特性 PMMA粘度大,流动性稍差,因此必须高料温、高注射压力注塑才行,其中注射温度的影响大于注
射压力, 但注射压力提高,有利于改善产品的收缩 率。 注射温度范围较宽,熔融温度为 160℃,而分解温度达270℃,因此料温调节范围宽,工艺性较好。故改善流动性,可从注射温度着手。 冲击性差,耐磨性不好,易划花,易脆裂,故应提高模温,改善冷凝过程,去克服这些缺陷。 2、PC的工艺特性
PC粘度大,融料温度高,流动性差, 回此必须以较高温度注塑(270-320T之 间),相对来说料温调节范围较窄,工艺性不如PMMA。注射压力对流动性影响较小,但因粘度大,仍要较大注射压力,相应为了防止内应力产生,保压时间要尽量短。 收缩率大,尺寸稳定,但产品内应力大,易开裂,所以宜用提高温度而不是压力去改善流动性,并且从提高模具温度,改善 模具结构和后处理去减少开裂的可能。当注射速度低时,浇口处易生波纹等缺陷,放射咀温度要单独控制,模具温度要高,流道、浇口阻力要小。 3、PET的工艺特性
PET成型温度高,且料温调节范围窄(260-300℃),但熔化后,流动性好,故工艺性差,且往往在射咀中要加防延流装置。 机械强度及性能注射后不高,必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。 模具温度准确控制,是防止翘曲。变形的重要因素,因此建议采用热流道模具。模具温度高,否则会引起表面光泽差和脱模困难。 综上所述,我们可以列出在塑工艺参数表(表3),供大家注射时参考。
表3透明塑料注塑成型工艺参数表:
温度(℃)
射嘴 均化段 压缩段 加料段 模具 PMMA PC PET
四、透明塑料件的缺陷和解决办法
由于篇幅关系,这里只讨论影响产品透明度的缺陷,其他缺陷请参考产品说明书或其他资料·。其缺陷大概有以下几项:
(一)银纹:由充模和冷凝过程中,内应力各向异性影响,垂直方向产生的应力,使树脂发生流动上取向,而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹,当其扩展后,可能使产品出现裂纹。 除了在注塑工艺和模具上注意外(见表4,最好产品作退火处理。如PC料可加热到 160℃以上保持 3- 5分钟,再自然冷却即可。
(二)气泡:主于树脂内的水气 和其他气体排不出去,(在模具冷凝过程中)或因充模不足,冷凝表面又过快冷凝而形成“真空泡”。其克服方法见表4。
(三)表面光泽差:主于模具粗糙度大,另一方面冷凝过早,使树脂不能复印模具表面的状态,所有这些都使其表面产生微小凹凸不平,而使产品失去光泽。其克服方法见表4。
(四)震纹:是指从直浇口为中心形成的密集波纹,其原因因熔体粘度过大,前端料已在型腔冷凝,后来料又冲破此冷凝面,而使表面出现震纹。其克服方法见表4。
(五)泛白、雾晕:主要由于在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引起的。其克服方法见表4。
(六)白烟、黑点:主要由于塑料在机筒内,因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成的。其克服方法见表4。 为了使清楚地说明克服这些缺乏所摄 取的措施,列出表4供大家参考。 表四:透明产品的缺陷和克服方法:
克服方法\\缺陷 树脂原料有杂质或污染
银纹 清除杂质、污染 气泡
表面光泽差
震纹 泛白、雾晕 白烟、黑点
清除杂质、清除杂质、污污染 染
180-200 190-210 200-230 180-200 40-90 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140
压力(MPa)
注射 保压 背压 70-150 40-60 14.5-40 80-150 40-70 6-14.7 86-120 30-50 4.85
转速
(rpm)螺杆 20-4020-6020-70
工艺参数 树脂原料干燥 融料温度 注射压力 注射速度 注射时间 保证压力 生产周期 背压压力 螺杆转速 浇注系统
干燥要充
干燥要充分
分 降低、控保证塑化再制精确 降低 增加 调整合适 减少
增加 增加 增加
增加 增加 增加
干燥要充分
增加,
降低、控制
特别射尽量降低料温 精确
嘴
调整合适、不
增加 增加
变质 增加 增加
减少 增加
减少料在机筒内停留时间
合理,尽量短
粗
排气孔够位置
对
模具温度 冷却时间 模具排气 射嘴、流道、
浇口
合理
合理(尺
壁厚部分加设置布局合(尺寸
寸及布
及布浇口 理
局)
局)
调整适当, 增加 增加
略增
增加
增加
排气孔够排气孔够位位置对 置对
加冷料
井改善料流
料流畅、不料流畅、不
畅、不不能堵塞 塞 塞
塞
增加
增加
注射量
我国模具工业发展到今天确实取得了长足的进步,但大型、精密、长寿命模具仍然与国外先进水平有较大的差距,本文就模具的寿命及与之相关连的失效问题谈一点意见。
1.我国与国外在模具寿命上的比较
序号 1
模具类别
压铸模:锌锡压铸模 铝压铸模 铜压铸模
黑色金属压铸模 塑料注射模:非淬火钢模 淬火钢模 冲模:合金钢制冲模总寿命 硬质合金制冲模总寿命
锻模:普通锻模
精锻模 玻璃模
国内水平 20-30万次 20万次 1万次 1500次 10-30万次 50-100万次 100-400万次 1-2亿次
100-300万次/刃磨一次
1万次左右 0.5-1万次 10-30万次
国外水平 100-300万次 100万次 10万次 1-2万次 10-60万次 200-500万次 500-1000万次 2-3亿次 500-1000万次/刃磨
一次 2.5万次 1-1.5万次 30-60万次
2
3
4 5
2.模具损伤的基本形成
为提高模具寿命,经对已失效的模具进行分析,模具损伤的形式主要有:塑性变形、磨损、疲劳及冷热疲劳、断裂及开裂、腐蚀。模具在服役过程中可能同时出现多种损坏形式,各种损伤之间又相互渗透、相互促进,各自发展,直到用模具生产出来的产品为废品,则模具失效。要提高模具寿命(服役寿命)必须对导致模具损伤的原因及各种影响因素进行认真分析,制定克服的办法和措施。
3.影响模具失效的因素: (1)模具结构 (2)模具材料
(3)冷热加工的制造工艺
A、锻造 B、热处理 C、切削加工 D、磨削加工、电加工 (4)模具工作条件
磨削加工对模具寿命的影响未引起人们的充分重视,由于不正确的磨削工艺,造成工件表面烧伤、磨削裂纹、磨削痕及磨削应力,这是后续工序及模具在服役期间的机械疲劳,冷热疲劳产生裂纹的萌生源,严重影响其工作寿命。
(1)磨削时,砂轮与工件为弧面接触,砂轮切削时工件产生塑性变形及砂轮与工件间剧烈的摩擦阻力,从而在砂轮与工件间形成大小相等,方向相反的磨削力,同时由于表层材料塑性变形时使工件材料内部金属分子之间产生相对移对,形成内摩擦而发热,砂轮和工件之间外摩擦也产生热量,这种磨削热在磨削区会产生局部瞬时达1000℃的高温,而砂轮是不易传热的,所以80%的热传入工件和磨屑,而金属在固态下随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格,发生金相组织的转变,在磨削淬硬钢时,冷却充分,表面层产生二次淬火,部分残余奥氏体转变为马氏体,而马氏体比容较大,比容增加,表面产生压应力,如果磨削冷却不好,或不用冷却液,表面产生回火,发生马氏体转变,表面产生拉应力(如γ-Fe转变为α-Fe时铁的体积会膨胀1%),这些应力(残余应力可达到500-1000MPa即500-1000kg/mm 2),如果超过材料的屈服极限时,便产生磨削裂纹,另外热处理淬火后模具未立即回火,淬火温度过高,有网状碳化,回火后未回火马氏体或残余奥氏体过多,在磨削时都会产生相变,发生应
力使工件表层产生裂纹。磨削裂纹是一种很细的表面裂纹,它多与磨削方向垂直,有时也呈网状,其深度在0.03mm以内。
(2)磨削时不正确的磨削和热处理工艺,在磨削后,引起工件表面退火、烧伤、磨削裂纹和残余应力,致使工件变形。模具疲劳失效的主要原因是应力集中和循环载荷。而模具正常是在高强度和低塑料状态下服役,模具在循环载有作用下,微裂纹扩长最后导致疲劳失效。
(3)减少磨削缺陷的措施。产生磨削裂纹和残余应力的因素很多,主要从工艺系统中找。
首先是合理选择磨削用量,而磨削深度,是影响磨削热的主要因素,提高工件与砂轮的速度也可减少切削热的发生,其次是合理选择和修整砂轮,采用白刚玉的砂轮较好,它的性能硬而脆,且易产生新的切削刃,因此切削力小磨削热就小,在粒度上使用中等粒度,如46号60号较好,在砂轮硬度上采用中软和软(ZR 1、ZR 2和R 1、R 2),即粗粒度、低硬度的砂轮自励性好方可降低切削热。在磨削中还要注意勤于修整砂轮,保持磨削刃的锋利。再有就是合理使用冷却润滑液,发挥冷却,洗涤,润滑的三大作用,保持冷却润滑清洁,从而控制磨削热的增加,使磨削热在允许范围内,这样防止了工件热变形。第四方面要将热处理后的淬火应力降低到最低限度,因为淬火应力、网状碳化组织在磨削力的作用下,组织产生相变极易使工件产生裂纹。对于高精度模具为了消除磨削的残余应力在磨削后应进行低温时效处理以提高韧性。 总之模具在制造时要充分重视磨削工序,将磨削微裂纹和残余应力降低最低限度,用以提高模具的使用寿命。
注塑成型各种缺陷的现象及解决方法
-、龟裂
龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,产生的主要原因是由于应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。
(-)残余应力引起的龟裂
残余应力主要由于以下三种情况,即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为 在充填过剩的情况下产生的龟裂,其解决方法主要可在以下几方面入手:
(1)由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂最主要产生在直浇口附近,则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。
(2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。
(3)一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高温度。但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的产生。
(4)注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。
(5)非结晶性树脂,如 AS树脂、 ABS树脂、 PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予以注意。
脱模推出时,由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙,使推出力过大,产生应力,有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。只要仔细观察龟裂产生的位置,即可确定原因。
在注射成型的同时嵌入金属件时,最容易产生应力,而且容易在经过一段时间后才产生龟裂,危害极大。这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力,而且随着时间的推移,应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。为预防由此产生的龟裂,作为经验,壁厚7”与嵌入金属件的外径
通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件,而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小,比较适合嵌入件。
另外,成型前对金属嵌件进行预热,也具有较好的效果。 (二)外部应力引起的龟裂
这里的外部应力,主要是因设计不合理而造成应力集中,特别是在尖角处更需注意。由图2-2可知,可取R/7”一0.5~0.7。
(三)外部环境引起的龟裂
化学药品、吸潮引起的水降解,以及再生料的过多使用都会使物性劣化,产生龟裂。
二、充填不足
充填不足的主要原因有以下几个方面:
i. ii. iii.
树脂容量不足。 型腔内加压不足。 树脂流动性不足。 排气效果不好。
iv.
作为改善措施,主要可以从以下几个方面入手:
1)加长注射时间,防止由于成型周期过短,造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。 2)提高注射速度。 3)提高模具温度。 4)提高树脂温度。 5)提高注射压力。
6)扩大浇口尺寸。一般浇口的高度应等于制品壁厚的1/2~l/3。 7)浇口设置在制品壁厚最大处。
8)设置排气槽(平均深度0.03mm、宽度3~smm)或排气杆。对于较小工件更为重要。 9)在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的(约smm)缓冲距离。 10)选用低粘度等级的材料。 11)加入润滑剂。 三、皱招及麻面
产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同,只是程度不同。因此,解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较差的树脂(如聚甲醛、PMMA树脂、聚碳酸酯及PP树脂等)更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。 四、缩坑
缩坑的原因也与充填不足相同,原则上可通过过剩充填加以解决,但却会有产生应力的危险,应在设计上注意壁厚均匀,应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。 五、溢边
对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型条件上,则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方法:
1)降低注射压力。 2)降低树脂温度。 4)选用高粘度等级的材料。 5)降低模具温度。 6)研磨溢边发生的模具面。 7)采用较硬的模具钢材。 8)提高锁模力。
9)调整准确模具的结合面等部位。 10)增加模具支撑柱,以增加刚性。
ll)根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。 六、熔接痕
熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生 的。一般情况下,主要影响外观,对涂装、电镀产生影响。严重时,对制品强度产生影响 (特别是在纤维增强树脂时,尤为严重)。可参考以下几项予以改善:
l)调整成型条件,提高流动性。如,提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速 度等。
2)增设排气槽,在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。 3)尽量减少脱模剂的使用。
4)设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处,成型后再予以切断去除。
5)若仅影响外观,则可改变烧四位置,以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等,予以修饰。 七、烧伤
根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤,采取的解决办法也不同。 1)机械原因,例如,由于异常条件造成料筒过热,使树脂高温分解、烧伤后注射到制品
中,或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树脂的滞流,分解变色后带入制品,在制品中带有黑褐色的烧伤痕。这时,应清理喷嘴、螺杆及料筒。
2)模具的原因,主要是因为排气不良所致。这种烧伤一般发生在固定的地方,容易与第 一种情况区别。这时应注意采取加排气槽反排气杆等措施。
3)在成型条件方面,背压在300MPa以上时,会使料筒部分过热,造成烧伤。螺杆转速
过高时,也会产生过热,一般在40~90r/min范围内为好。在没设排气槽或排气槽较小时,注射速度过高会引起过热气体烧伤。 八、银线
银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此,一般应在比树脂热变形温度低10~15C的
条件下烘干。对要求较高的PMMA树腊系列,需要在75t)左右的条件下烘干4~6h。特别是在使用自动烘干料斗时,需要根据成型周期(成型量)及干燥时间选用合理的容量,还应在注射开始前数小时先行开机烘料。 ‘另外,料简内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时,例如聚苯乙烯 。和 ABS树脂、 AS树脂,聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。 九、喷流纹
喷流纹是从浇口沿着流动方向,弯曲如蛇行一样的痕迹。它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。因此,扩大烧四横截面或调低注射速度都是可选择的措施。另外,提高模具温度,也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率,这对防止在充填初期形成表面硬化皮,也具有良好的效果。 +、翘曲、变形
注射制品的翘曲、变形是很棘手的问题。主要应从模具设计方面着手解决,而成型条件的调整效果则是很有限的。翘曲、变形的原因及解决方法可参照以下各项:
1)由成型条件引起残余应力造成变形时,可通过降低注射压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。
2)脱模不良引起应力变形时,可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。
3)由于冷却方法不合适,使冷却不均匀或冷却时间不足时,可调整冷却方法及延长冷却时间等。例如,可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。
4)对于成型收缩所引起的变形,就必须修正模具的设计了。其中,最重要的是应注意使制品壁厚一致。有时,在不得已的情况下,只好通过测量制品的变形,按相反的方向修整模具,加以校正。收缩率较大的树脂,~般是结晶性树脂(如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET树脂等)比非结晶性树脂(如PMMA树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂及AS树脂等)的变形大。另外,由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性,变形也大。 十一、气泡
根据气泡的产生原因,解决的对策有以下几个方面:
1)在制品壁厚较大时,其外表面冷却速度比中心部的快,因此,随着冷却的进行,中心部的树脂边收缩边向表面扩张,使中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决方法主要有:
a)根据壁厚,确定合理的浇口,浇道尺寸。一般浇口高度应为制品壁厚的50%~60%。 b)至浇口封合为止,留有一定的补充注射料。 C)注射时间应较浇口封合时间略长。 d)降低注射速度,提高注射压力, e)采用熔融粘度等级高的材料。
2)由于挥发性气体的产生而造成的气泡,解决的方法主要有: a)充分进行预干燥。
b)降低树脂温度,避免产生分解气体。
3)流动性差造成的气泡,可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。 十二、白化
白化现象最主要发生在ABS树脂制品的推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。可采用降低注射压力,加大脱模斜度,增加推杆的数量或面积,减小模具表面粗糙度值等方法改善,当然,喷脱模剂也是一种方法,但应注意不要对后续工序,如烫印、涂装等产生不良影响。
塑料收缩率和模具尺寸
设计塑料模时,确定了模具结构之後即可对模具的各部分进行详细设计,即确定各模板和零件的尺寸,型腔和型芯尺寸等。这时将涉及有关材料收缩率等主要的设计参数。因而只有具体地掌握成形塑料的收缩率才能确定型腔各部分的尺寸。即使所选模具结构正确,但所用参数不当,就不可能生产出品质合格的塑件。 塑料收缩率及其影响因素
热塑性塑料的特性是在加热後膨胀,冷却後收缩,当然加压以後体积也将缩小。 在注塑成形过程中,首先将熔融塑料注射入模具型腔内,充填结束後熔料冷却固化,从模具中取出塑件时即出现收缩,此收缩称为成形收缩。塑件从模具取出到稳定这一段时间内,尺寸仍会出现微小的变化,一种变化是继续收缩,此收缩称为後收缩。另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而出现膨胀。例如尼龙610含水量为3%时,尺寸增加量为2%;玻璃纤维增强尼龙66的含水量为40%时尺寸增加量为0.3%。但其中起主要作用的是成形收缩。 目前确定各种塑料收缩率(成形收缩+後收缩)的方法,一般都推荐德国国家标准中DIN16901的规定。即以23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成形後放置24小时,在温度为23℃,相对湿度为50±5%条件下测量出的相应塑件尺寸之差算出。
收缩率S由下式表示: S={(D-M)/D}×100%(1) 其中:S-收缩率; D-模具尺寸; M-塑件尺寸。
如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为 D=M/(1-S) 在模具设计中为了简化计算,一般使用下式求模具尺寸:
D=M+MS(2)
如果需实施较为精确的计算,则应用下式: D=M+MS+MS2(3)
但在确定收缩率时,由於实际的收缩率要受众多因素的影响也只能使用近似值,因而用式(2)计算型腔尺寸也基本上满足要求。在制造模具时,型腔则按照下偏差加工,型芯则按上偏差加工,便於必要时可作适当的修整。
难於精确确定收缩率的主要原因,首先是因各种塑料的收缩率不是一个定值,而是一个范围。因为不同工厂生产的同种材料的收缩率不相同,即使是一个工厂生产的不同批号同种材料的收缩率也不一样。因而各厂只能为用户提供该厂所生产塑料的收缩率范围。其次,在成形过程中的实际收缩率还受到塑件形状,模具结构和成形条件等因素的影响。下面对这些因素的影响作一介绍。 塑件形状
对於成形件壁厚来说,一般由於厚壁的冷却时间较长,因而收缩率也较大,如图1所示。 对一般塑件来说,当熔料流动方向L尺寸与垂直於熔料流方向W尺寸的差异较大时,则收缩率差异也较大。 从熔料流动距离来看,远离浇口部分的压力损失大,因而该处的收缩率也比靠近浇口部位大。 因加强筋、孔、凸台和雕刻等形状具有收缩抗力,因而这些部位的收缩率较小。 模具结构
浇口形式对收缩率也有影响。用小浇口时,因保压结束之前浇口即固化而使塑件的收缩率增大。 注塑模中的冷却回路结构也是模具设计中的一个关键。冷却回路设计得不适当,则因塑件各处温度不均衡而产生收缩差,其结果是使塑件尺寸超差或变形。在薄壁部分,模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。 成形条件
料筒温度:料筒温度(塑料温度)较高时,压力传递较好而使收缩力减小。但用小浇口时,因浇口固化早而使收缩率仍较大。对於厚壁塑件来说,即使料筒温度较高,其收缩仍较大。
补料:在成形条件中,尽量减少补料以使塑件尺寸保持稳定。但补料不足则无法保持压力,也会使收缩率增大。 注射压力:注射压力是对收缩率影响较大的因素,特别是充填结束後的保压页号335压力。在一般情况下,压力较大的时因材料的密度大,收缩率就较小。
注射速度:注射速度对收缩率的影响较小。但对於薄壁塑件或浇口非常小,以及使用强化材料时,注射速度加快则收缩率小。
模具温度:通常模具温度较高时收缩率也较大。但对於薄壁塑件,模具温度高则熔料的流动阻抗小,*]而收缩率反而较小。
成形周期:成形周期与收缩率无直接关系。但需注意,当加快成形周期时,模具温度、熔料温度等必然也发生变化,从而也影响收缩率的变化。在作材料试验时,应按照由所需产量决定的成形周期进行成形,并对塑件尺寸进行检验。用此模具进行塑料收缩率试验的实例如下。 注射机:锁模力70t 螺杆直径Φ35mm 螺杆转速80rpm 成形条件:最高注射压力178MPa 料筒温度230(225-230-220-210)℃ 240(235-240-230-220)℃ 250(245-250-240-230)℃ 260(225-260-250-240)℃ 注射速度57cm3/s 注射时间0.44~0.52s 保压时间6.0s 冷却时间15.0s 模具尺寸和制造公差
模具型腔和型芯的加工尺寸除了通过D=M(1+S)公式计算基本尺寸之外,还有一个加工公差的问题。按照惯例,模具的加工公差为塑件公差的1/3。但由於塑料收缩率范围和稳定性各有差异,首先必须合理化确定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就可能出现大量尺寸超差的废品。 为此,各国对塑料件的尺寸公差专门制订了国家标准或行业标准。中国也曾制订了部级专业标准。但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响,因而可供塑料模具行业参考。 关於塑件的尺寸公差和允许偏差
为了合理地确定不同收缩特性材料所成形塑件的尺寸公差,让标准引入了成形收缩差△VS这一概念。 △VS=VSR_VST(4)
式中: VS-成形收缩差 VSR-熔料流动方向的成形收缩率 VST-与熔料流动垂直方向的成形收缩率。
根据塑料△VS值,将各种塑料的收缩特性分为4个组。△VS值最小的组是高精度组,以此类推,△VS值最大的组为低精度组。 并按照基本尺寸编制了精密技术、110、120、130、140、150和160公差组。并规定,用收缩特性最稳定的塑料成形塑件的尺寸公差可选用110、120和130组。用收缩特性中等稳定的塑料成形塑件的尺寸公差选用120、130和140。如果用这类塑料成形塑件的尺寸公差选用110组时,即可能出大量尺寸超差塑件。用收缩特性较差的塑料成形塑件的尺寸公差选用130、140和150组。用收缩特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差选用140、150和160组。 在使用此公差表时,还需注意以下各点。 表中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接标注偏差的公差是用於对塑件尺寸标注公差的公差带。其上、下偏差可设计人员自行确定。例如公差带为0.8mm,则可以选用以下各种上、下偏差构成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每一公差组中均有A、B两组公差值。其中A是由模具零件组合形成的尺寸,增加了模具零件对合处不密合所形成的错差。此增加值为0.2mm。其中B是直接由模具零件所决定的尺寸。 精密技术是专门设立的一组公差值,供具有高精度要求塑件使用。 在此用塑件公差之前,首先必须知道所使用的塑料适用哪几个公差组。 模具的制造公差
德国国家标准针对塑件公差制订了相应模具制造公差的标准DIN16749。该表设4种公差。不论何种材料的塑件,其中不注明尺寸公差尺寸的模具制造公差均使用序号1的公差。具体公差值由基本尺寸范围确定。 不论何种材料塑件中等精度尺寸的模具制造公差为序号2的公差。不论何种材料塑件较高精度尺寸的模具制造公差为序号3的公差。精密技术相应的模具制造公差为序号4的公差。
可以合理地确定各种材料塑件的合理公差和相应的模具制造公差,这不仅给模具制造带来方便,还可以减少废品,提高经济效期益。
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容