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注塑成型的工艺流程

发布时间:2021-04-25浏览:1045次
  注塑成型工艺流程主要包括塑化—合模—注射—保压—冷却定型—开模取出制品等过程,上述过程循环进行,如下图所示,注塑生产即可以连续进行。
 
上述工艺过程中,关键的环节包括以下部分。
 
  (1)塑料的塑化
 
  塑化与流动是注射模塑前的准备过程,对它的主要要求有:达到规定的成型温度;温度、组分应均匀一致并能在规定的时间内提供足够数量的熔融塑料;分解物控制在较低限度。
 
  塑化螺杆在预塑时,一边后退一边旋转,把塑料熔体从均化段的螺槽中向前挤出,使之集聚在螺杆头部的空间里,形成熔体计量室并建立起熔体压力,此压力称为预塑背压。螺杆旋转时正是在背压的作用下克服系统阻力才后退的,后退到螺杆所控制的计量行程为止,这个过程叫做塑化过程。
 
  塑料从料筒加料口到喷嘴由于热历程不同,物料也有三种聚集态:入口处的玻璃态,喷嘴及计量室处为黏流态,中间为高弹态。与之相对应的螺杆也分为固体输送段、均化段和压缩段。物料在螺槽中的吸热取决于传热过程,在此过程螺杆的转速起着重要作用,物料的热能来源主要是机械能转换和料筒的外部加热。采用不同背压和螺杆转数可改善塑化质量。
 
  (2)熔体充填
 
  塑料在注塑机料筒内加热、塑化达到流动状态后,螺杆将熔体经浇注系统注入模具的型腔,该过程称为熔体充填过程。
 
  充填是整个注射过程的关键步骤,时间从模具闭合开始算起,到模具型腔充填到大约95%为止。理论上,充填时间越短,成型效率越高,但是实际中,成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。
 
  高速充填。高速充填时剪切率较高,塑料由于剪切变稀的作用而存在黏度下降的情形,使整体流动阻力降低;局部的黏滞加热影响也会使固化层厚度变薄。因此在流动控制阶段,充填行为往往取决于待充填的体积大小。即在流动控制阶段,由于高速充填,熔体的剪切变稀效果往往很大,而薄壁的冷却作用并不明显,于是速率的效用占了上风。
 
  低速充填。热传导控制低速充填时,剪切率较低,局部黏度较高,流动阻力较大。由于热塑料补充速率较慢,流动较为缓慢,使热传导效应较为明显,热量迅速为冷模壁带走。加上较少量的黏滞加热现象,固化层厚度较厚,又进一步增加壁部较薄处的流动阻力。
 
  由于喷泉流动的原因,在流动波前面的塑料高分子链排向几乎平行流动波前。因此两股塑料熔体在交汇时,接触面的高分子链互相平行;加上两股熔体性质各异(在模腔中滞留时间不同,温度、压力也不同),造成熔体交汇区域在微观上结构强度较差。在光线下将零件摆放适当的角度用肉眼观察,可以发现有明显的接合线产生,这就是熔接痕的形成机理。熔接痕不仅影响塑料外观,同时由于微观结构的松散,易造成应力集中,从而使得该部分的强度降低而发生断裂。
 
  3)保压
 
  保压阶段的作用是持续施加压力,压实熔体,增加塑料密度(增密),以补偿塑料的收缩行为。在保压过程中,由于模腔中已经填满塑料,背压较高。在保压压实过程中,注塑机螺杆仅能慢慢地向前作微小移动,塑料的流动速度也较为缓慢,这时的流动称为保压流动。由于在保压阶段,塑料受模壁冷却固化加快,熔体黏度增加也很快,因此模具型腔内的阻力很大。在保压的后期,材料密度持续增大,塑件也逐渐成型,保压阶段要一直持续到浇口固化封口为止,此时保压阶段的模腔压力达到最高值。
 
  在保压阶段,由于压力相当高,塑料呈现部分可压缩特性。在压力较高区域,塑料较为密实,密度较高;在压力较低区域,塑料较为疏松,密度较低,因此造成密度分布随位置及时间发生变化。保压过程中塑料流速极低,流动不再起主导作用;压力为影响保压过程的主要因素。保压过程中塑料已经充满模腔,此时逐渐固化的熔体作为传递压力的介质。模腔中的压力借助塑料传递至模壁表面,有撑开模具的趋势,因此需要适当的锁模力进行锁模。胀模力在正常情形下会微微将模具撑开,对于模具的排气具有帮助作用;但胀模力过大,易造成成型品毛边、溢料,甚至撑开模具。因此在选择注塑机时,应选择具有足够大锁模力的注塑机,以防止胀模现象并能有效进行保压。
 
  4)冷却定型
 
  在注塑成型模具中,冷却系统的设计非常重要。这是因为成型塑料制品只有冷却固化到一定刚性,脱模后才能避免塑料制品因受到外力而产生变形。由于冷却时间占整个成型周期约70%~80%,因此设计良好的冷却系统可以大幅缩短成型时间,提高注塑生产率,降低成本。设计不当的冷却系统会使成型时间拉长,增加成本;冷却不均匀更会进一步造成塑料制品的翘曲变形。
 
  根据实验,由熔体进入模具的热量大体分两部分散发,一部分有5%经辐射、对流传递到大气中,其余95%从熔体传导到模具。塑料制品在模具中由于冷却水管的作用,热量由模腔中的塑料通过热传导经模架传至冷却水管,再通过热对流被冷却液带走。少数未被冷却水带走的热量则继续在模具中传导,至接触外界后散溢于空气中。
 
  注塑成型的成型周期由合模时间、充填时间、保压时间、冷却时间及脱模时间组成。其中以冷却时间所占比重最大,大约为70%~80%。因此冷却时间将直接影响塑料制品成型周期长短及产量大小。脱模阶段塑料制品温度应冷却至低于塑料制品的热变形温度,以防止塑料制品因残余应力导致的松弛现象或脱模外力所造成的翘曲及变形。
 
  (5)制品脱模
 
  制品脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节,即利用人工或机械的方式,将塑料件从模具上脱出。虽然制品已经冷固成型,但脱?;故嵌灾破返闹柿坑泻苤匾挠跋?,脱模方式不当,可能会导致制品在脱模时受力不均,顶出时引起制品变形等缺陷。脱模的方式主要有两种:顶杆脱模和脱料脱模。设计模具时要根据制品的结构特点选择合适的脱模方式,以保证制品质量。

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