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注塑成型的工藝條件基礎知識
注塑件成型是一門工程技術，它所涉及的內容是將塑料轉變?yōu)橛杏貌⒛鼙３衷行阅艿闹破?。注塑件成型的重要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度，壓力和相應的各個作用時間。 一、溫度控制 1、料筒溫度：注射模塑過程需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和注塑件模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動，而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動溫度，同一種塑料，由于來源或牌號不同，其流動溫度及分解溫度是有差別的，這是由于平 均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類型的注射機內的塑化過程也是不同的，因而選擇料筒溫度也不相同。 2、噴嘴溫度：噴嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的"流涎現象"。噴嘴溫度也不能過低，否則將會造成熔料的早凝而將噴嘴堵*，或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能 3、注塑件模具溫度：注塑件模具溫度對制品的內在性能和表觀質量影響很大。注塑件模具溫度的高低決定于塑料結晶性的有無、制品的尺寸與結構、性能要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等）。 二、壓力控制： 注塑件過程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，并直接影響塑料的塑化和制品質量。 1、塑化壓力：（背壓）采用螺桿式注射機時，螺桿頂部熔料在螺桿轉動后退時所受到的壓力稱為塑化壓力，亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過液壓系統(tǒng)中的溢流閥來調整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的轉速都不變，則增加塑化壓力時即會提高熔體的溫度，但會減小塑化的速度。此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應在保證制品質量優(yōu)良的前提下越低越好，其具體數值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過20公斤/平方厘米。 2、注射壓力：在當前生產中，幾乎所有的注射機的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對塑料所施的壓力（由油路壓力換算來的）為準的。注射壓力在注塑件成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔料充模的速率以及對熔料進行壓實。 三、成型周期 完成一次注射模塑過程所需的時間稱成型周期，也稱模塑周期。它實際包括以下幾部分： 成型周期:成型周期直接影響勞動生產率和設備利用率。因此,在生產過程中,應在保證質量的前提下,盡量縮短成型周期中各個有關時間。在整個成型周期中,以注射時間和冷卻時間最重要,它們對制品的質量均有決定性的影響。注射時間中的充模時間直接反比于充模速率,生產中充模時間一般約為3-5秒。 注射時間中的保壓時間就是對型腔內塑料的壓力時間,在整個注射時間內所占的比例較大,一般約為20-120秒(特厚制件可高達5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時間的多少,對制品尺寸準確性有影響,若在以后,則無影響。保壓時間也有最惠值,已知它依賴于料溫,模溫以及主流道和澆口的大小。如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的,通常即以得出制品收縮率波動范圍最小的壓力值為準。冷卻時間主要決定于制品的厚度,塑料的熱性能和結晶性能,以及注塑件模具溫等。冷卻時間的終點,應以保證制品脫模時不引起變動為原則,冷卻時間性一般約在30~120秒鐘之間,冷卻時間過長沒有必要,不僅降低生產效率,對復雜制件還將造成脫模困難,強行脫模時甚至會產生脫模應力。成型周期中的其它時間則與生產過程是否連續(xù)化和自動化以及連續(xù)化和自動化的程度等有關。 一般的注塑件機可以根據以下的程序作調校： 根據原料供應商的資料所提供的溫度范圍，將料筒溫度調至該范圍的中間，并調整模溫。 估計所需的射膠量，將注塑件機調至估計的最大射膠量的三分之二。調校倒索(抽膠)行程。估計及調校二級注塑件時間，將二級注塑件壓力調至零。 初步調校一級注塑件壓力至注塑件機極限的一半(50%) ；將注塑件速度調至最高。 估計及調校所需要的冷卻時間。 將背壓調至3.5bar。 清除料筒內已降解了的樹脂。 采用半自動注塑件模式；開始注塑件程序，觀察螺桿的動作。 就需要而適當調節(jié)射膠速度和壓力，若要使充模時間縮短，可以增加注塑件壓力。如前所述，由于十足充模之前會有一個過程，充模最終壓力可以調至一級注塑件壓力的100%。壓力最終都要調得夠高，使可以達到的最大速度不受設定壓力限制。若有溢料，可以把速度減低。 每觀察一個周期之后，便把射膠量及轉換點調節(jié)。設定程序，使可以在第一級注塑件時已能獲得按射膠重量計算達到95-98% 的充模。 當第一級注塑件的注射量、轉換點、注塑件速度及壓力均調節(jié)妥當后，便可進行第二級的保壓壓力的調校程序。 按需要適當調校保壓壓力，但切勿過份充填模腔。 調校螺桿速度，確保剛在周期完成之前熔膠已完成，而注塑件周期又沒有受到限制。 縮短周期時間予提高生產率 對大部分的注塑件注塑件加工商來說，注塑件周期可直接影響以下兩個主要目的：1、每天從機械中得到更多的制件；2、制件合乎客人的要求。 注塑件周期由以下組成：周期開始--螺桿開始前進，注射； 制件澆口冷卻 螺桿開始轉動--塑化行程開始 螺桿回位完成--螺桿轉動停止 如必要的話抽膠發(fā)生 注塑件模具打開（可能包括模芯的拉出） 制件充分冷卻便可以頂出 頂出 注塑件模具閉合（可能包括模芯的回位） 注塑件模具閉上--周期重新開始。 自動注塑件周期是在持續(xù)的相同次序下，同樣的事情一次又一次地重復。周期有三個主要部分： 開模時間 ；填充時間；注塑件模具閉合時間； 保壓時間 提高生產力的目標是在極短時間內完成所有必要的動作，完成頂出，并確保注塑件模具得到保護（包括拉出和退回滑塊和側位模芯）。所以，任何，延遲開模時間的注塑件模具或注塑件機的問題必須維修。另外，如每次注射的開模時間都不一樣，制件將亦不一樣。 注塑件填充模腔（由1-2） 以流動性較好的材料而言(如Delrin?聚甲醛，Zytel?及Zytel? ST尼龍，及Crastin?、Rynite?聚脂)，這填充時間應占整個周期1/10至1／8的時間，填充時最關鍵的是快速及穩(wěn)定的螺桿推進時間，及最低和穩(wěn)定的注塑件壓力。 當螺桿向前推進將溶體由料管經噴咀，豎流道，橫流通，澆口，再射入模腔，當中會遇到阻力。這阻力是由噴咀直徑、流道尺寸、澆口大小、產品厚度，以及注塑件模具排氣設計所影響。 流動阻力應在注塑件模具內改善及減少，以達至填充平衡及穩(wěn)定。否則由于填充不均勻而導致不同模腔所注塑件的制品尺寸不同，強度不足，或外觀不良。 保壓時間（2-3） 當注塑件結晶形材料時，保壓時間是最重要的一段過程。這段時間是由熔體填充模腔99％開始至澆口凝固為終止。模件的強度及韌性都是決定于注塑件后有否保持壓力到熔體上直至部件／澆口凝固。保持壓力時亦要預先保留一小段的熔膠位置在螺桿前。這保壓的一段就是防止熔體凝固收縮后的空洞，或澆口位置的弱處等導致模件強度不足的關鍵。 冷卻時間（4-7） 當熔體進入模腔，碰到金屬表面時，熔體冷卻的步驟就己經開始。由于聚甲醛,尼龍，及聚碳等半結晶材料的凝固溫度很高，所以需要冷卻的時間便很少。若以一般模件來說，在熔膠完成后，模件應該已經有足夠的冷卻時間。如果在頂出模件時發(fā)現出問題的話，可慢慢將冷卻時間延長，直至問題解決為止。 開模時間（8-11） 注塑件模具開放的時間是整個周期的重要部份，特別是對有裝嵌件的注塑件模具更是如此，甚至在比較標準的注塑件模具中，注塑件模具開放時間也經常高過整個周期的20％。 影響開模的因素： 第一項要考慮的是注塑件模具的速度和移動距離，注塑件模具在打開并頂出制件過程中移動的距離應減少以免浪費移動時間，當然，注塑件模具移動必須在注塑件模具再次關閉前足以讓制件順利脫離注塑件模具，所以，讓制件脫模所需移動距離愈短，則其所花的的間愈少，當注塑件成型機處于良好狀態(tài)，從高速打開到低速頂出的轉換能夠相當平穩(wěn)。設備需要一些保養(yǎng)以完成這些速度上的變化，但是這些花費可以從模塑時間減少，節(jié)省時間而得到多倍的回報。為了達到最少的注塑件模具移動時間，調整減速限制開關，以便預出過程中注塑件模具不會過于接觸或破壞制件，并優(yōu)化行程的高速段。再者，適當的周期性的保養(yǎng)以確保這減速每次能重復。產生鎖模壓力時間在整個注塑件模具開放時間中是另一個阻延，這個時間可能經過機械磨損和液壓閥失效的影響，因此周期性的機械保養(yǎng)可以保持良好的操作狀態(tài)。 注意： 縮短注塑件模具打開行程到所必需的最小，以便制件和流道脫落 排除任何使頂出困難的因素，像頂針周圍的飛邊(披鋒) 縮短頂出行程到所必需的最小值 用最快的開模和閉模速度，同時要適當慢慢地中止和閉合以防止損壞注塑件模具 尋找所有閉模和產生鎖模壓力中的阻延，它們表示機械或液壓閥的故障 在注塑件模具中大量的裝嵌件活動也增長注塑件模具開放時間。稍加考慮產品設計(減少倒扣)就往往能使頂出動作自動化或半自動化進行 若這延誤是由注塑件模具損耗所導致，理應修理注塑件模具，以減低延誤。 養(yǎng)成良好的注塑件機操作習慣 養(yǎng)成良好的注塑件機操作習慣對提高機器壽命和生產安全都大有好處。 1 開機之前： （1）檢查電器控制箱內是否有水、油進入，若電器受潮，切勿開機。應由維修人員將電器零件吹干后再開機。 （2）檢查供電電壓是否符合，一般不應超過±15%。 （3）檢查急停開關，前后安全門開關是否正常。驗證電動機與油泵的轉動方向是否一致。 （4）檢查各冷卻管道是否暢通，并對油冷卻器和機筒端部的冷卻水套通入冷卻水。 （5）檢查各活動部位是否有潤滑油（脂），并加足潤滑油。 （6）打開電熱，對機筒各段進行加溫。當各段溫度達到要求時，再保溫一段時間，以使機器溫度趨于穩(wěn)定。保溫時間根據不同設備和塑料原料的要求而有所不同。 （7）在料斗內加足足夠的塑料。根據注塑件不同塑料的要求，有些原料最好先經過干燥。 （8）要蓋好機筒上的隔熱罩，這樣可以節(jié)省電能，又可以延長電熱圈和電流接觸器的壽命。 2 操作過程中： （1）不要為貪圖方便，隨意取消安全門的作用。 （2）注意觀察壓力油的溫度，油溫不要超出規(guī)定的范圍。液壓油的理想工作溫度應保持在45~50℃之間，一般在35~60℃范圍內比較合適。 （3）注意調整各行程限位開關，避免機器在動作時產生撞擊。 3 工作結束時： （1）停機前，應將機筒內的塑料清理干凈，預防剩料氧化或長期受熱分解。 （2）應將注塑件模具打開，使肘桿機構長時間處于閉鎖狀態(tài)。 （3）車間必須備有起吊設備。裝拆注塑件模具等笨重部件時應十分小心，以確保生產安全。 注塑件機使用中的一些知識 一、背壓的功用 背壓的應用可以確保螺桿在旋轉復位時，能產生足夠的機械能量，把塑料熔化及混合。背壓還有以下的用途： 把揮發(fā)性氣體，包括空氣排出射料缸外； 把附加劑（例如色粉、色種、防靜電劑、滑石粉等） 和熔料均勻地混合起來； 使流經螺桿長度的熔料均勻化； 提供均勻穩(wěn)定的塑化材料以獲得精確的成品重量控制。 所選用的背壓數值應是盡可能地低（例如4-15bar,或58-217.5psi），只要熔料有適當的密度和均勻性，熔料內并沒有氣泡、揮發(fā)性氣體和未完全塑化的塑料便可以。背壓的利用使注塑件機的壓力溫度和熔料溫度上升。上升的幅度和所設定背壓數值有關。較大型的注塑件機（螺桿直徑超過70mm/2.75in）的油路背壓可以高至25-40bar(362.5-580psi)。但需要注意，太高的背壓引起在射料筒內的熔料溫度過高，這情況對于熱量很敏感的塑料生產是有破壞作用的。 而且太高的背壓亦引起螺桿過大和不規(guī)則的越位情況，使射膠量極不穩(wěn)定。越位的多少是受著塑料的黏彈性特性所影響。熔料所儲藏的能量愈多，螺桿在停止旋轉時，產生突然的向后跳動，一些熱塑性塑料的跳動現象較其他的塑料厲害，例如LDPE、HDPE、PP、EVA、PP/EPDM合成物和PPVC，比較起GPPS、HIPS、POM、PC、PPO-M和PMMA都較易發(fā)生跳動現象。 為了獲得最佳的生產條件，正確的背壓設定至為重要，這樣，熔料可以得到適當的混合，而螺桿的越位范圍亦不會超過0.4mm(0.016in)。 二、注塑件模具的開合 一般來說，大多數注塑件機所用的注塑件模具開合時間比引用的時間要慢（約100-359%），這個差別與注塑件模具的重量、大小和復雜性有關，也和注塑件模具的安全保護（在開合的操作中防止注塑件模具受損）有關。 典型的注塑件模具開合時間如下（tcm:注塑件機引用的時間單位）： 傳統(tǒng)的雙板注塑件模具：1-2tcm 復合注塑件模具（包括側模芯和旋出裝置的使用）和多板注塑件模具：2-3.5tcm 如注塑件模具開合的時間比實際運作的時間多15%，那么便需要修改注塑件模具或使用另一臺注塑件機來縮短時間。較新型注塑件機能提供更快的開合速度，使用低注塑件模具開合（注塑件模具傳感）壓力，以啟動鎖模力合緊注塑件模具。 注塑件機操作員經常沒有注意某一特定注塑件機的機板速度或時間，而以個人經驗來設定注塑件模具開合時間，這樣往往會令運作時間長。在一個十秒的運作上減少一秒，便立即獲得10%的改善，這個改善往往就是構成盈利和虧損的差別。
