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注(zhù)塑成型原理
1、以柱塞式注射機為例,注射成型原理如圖4-1所示。首先(xiān)將粒狀或粉狀塑料從注射機的(de)料鬥送入配有加熱裝(zhuāng)置的(de)機筒中進行加熱熔融塑化(huà),使之成為粘流態熔體(tǐ),然後在注(zhù)射機柱塞的高壓推動下,以(yǐ)很高的流速通過(guò)機筒前端的噴嘴注(zhù)入溫度較低的閉合型腔中,經過一段時間的保壓冷(lěng)卻(què)定(dìng)型後,開模分型即(jí)可從型腔(成型塑件的閉合空間)中脫出具有一定形狀和(hé)尺寸的塑件製件(塑件),這(zhè)樣便完成了一個成型周期。
2、注塑成型的特點及應用
注塑成型具有對塑(sù)料品種適應性強(qiáng),可一次(cì)成型形狀(zhuàng)複(fù)雜、尺寸精確、帶有(yǒu)金屬或非(fēi)金屬(shǔ)嵌件的塑料製件,生產效率高,易於實現(xiàn)自動化等(děng)優點(diǎn),是熱塑性(xìng)塑料成型的一(yī)種重要方法。注塑成型工(gōng)藝發展很(hěn)快,除了熱塑性塑料注射成型以外,一些熱固性(xìng)塑料也可以成功地用於注塑成(chéng)型,且具有效率高、產品質量穩定的特點;低反泡塑料(密度為0.2-0.9g/cm3)的注塑成型可以生產(chǎn)緩衝、隔聲、隔熱等性能優良的塑料製件;雙色或多色注射(shè)成型(xíng)可以生產多種顏色、美觀適用的塑料商品。此外,應用熱流(liú)道注射成型工藝在獲得大型塑件、降低或消除澆注係統凝料等方麵具有明顯優點(diǎn)。注射成型還是獲得中空塑料製品型坯的重要工(gōng)藝方法。
3、注射機與注射成型(xíng)係統
注射機是注射成型生產的關鍵設備,注射成型係統(tǒng)是指注射機內直接用於成型(xíng)動作的注射係(xì)統、合模係統以及安裝在(zài)注射機上的模具。
注射機的分類
1. 按規格大小(xiǎo)分類
按注射機裝(zhuāng)置分類
(1)柱塞式
其工作原理見4.1 節 ,這種設備(圖4-1)結構簡單,塑料融化所需(xū)的熱量主要依靠機筒3外部的加熱(rè)器5以熱傳導方式提供,由於塑料導熱性差且機筒壁較厚,同時它在機筒中的運動狀態似層狀流動,從而形成了塑料的外層(靠近機筒(tǒng)內壁)與內層之間存在著較大(dà)的溫差,導致塑化均勻性差。雖然機(jī)筒(tǒng)內設置了分流錐4,增加了塑化效果,但塑化均勻性仍教差,且物料滯留嚴重、壓力損失大,所需注射壓力約為(wéi) 螺杆(gǎn)式的2-3倍,隻適合於小型零件的成(chéng)型。
(2) 螺杆式(shì)
螺杆式注射機以加熱筒和螺杆等(děng)實現(xiàn)成型物料(liào)的塑化及注射,如圖4-2所示(shì)。其(qí)合模、注射、保壓、冷卻及(jí)脫模過程與柱塞(sāi)式注射(shè)機相同,不同的是,螺杆具有塑化及注射兩(liǎng)種功(gōng)能。螺杆旋轉產生強烈的攪拌混合與剪切作用(yòng),塑化均勻,物料滯留少,壓力損(sǔn)失小,成型(xíng)塑件的殘餘應力較小,設備結構簡單,是目前應用較(jiào)廣的機種。
(3) 螺杆預塑(sù)式 螺杆預塑(sù)式注射機以一套機筒和螺(luó)杆進(jìn)行塑化,另一套機筒和柱塞進行注射,如(rú)圖4-3所示。這類注射(shè)機塑(sù)化均(jun1)勻,計量準確,壓力損失小,適合精密成型但物料滯留大,結構複雜。
按外形結構特征分類
(1)臥式注射機
臥式(shì)注射機是注射(shè)機(jī)產品中最基本、最普(pǔ)通的形式,其結構特征(zhēng)是成型物料的注射係統與合模機(jī)構的軸線(xiàn)重(chóng)合並與地麵平行(圖4-2)。其優點(diǎn)是機身較低、穩(wěn)定。加(jiā)料、操作及維修比較方(fāng)便,且製品推出脫模後可(kě)自動墜落,易於實現機械化或自動化,但存在模具拆裝(zhuāng)不方便、安裝嵌件麻煩以及占地麵積大等缺點。
(2)立式注射機
此注射機(jī)的結構特征是(shì)注射係統與合模機構的軸線重合並與地麵垂(chuí)直,如(rú)圖4-4a所示。該結構具有(yǒu)占地(dì)麵積小(xiǎo)、模具拆(chāi)裝較(jiào)方便(biàn)、安裝嵌件容易、料鬥中的物料能均勻地進入機筒等優點。但製品推出脫模後需要人工取(qǔ)出,不易實現機械化或自動(dòng)化操作。另外,還有機身高、不穩定、加料(liào)不方便、對廠房高度有一定要求等缺點。目前,這類注塑機主要(yào)用(yòng)於生產60cm3 以下的多嵌件製品,其結構也(yě)多為柱塞式(shì),塑化效果不佳。
(3) 直角式(shì)注射機
此注射機的結構特征是(shì)合模(mó)機(jī)構與注射係統的軸線(xiàn)相(xiàng)互垂直。使用和安裝特點介於前麵兩(liǎng)類注射機之間,特(tè)別適用於生產形狀(zhuàng)不(bú)對稱的塑件和使用側澆口的模具。目前國內使用較多的直(zhí)角注射機為沿水平方向合模,沿垂直方向注射,如(rú)圖4-4b所示(shì),合(hé)模機(jī)構采用(yòng)絲杠傳(chuán)動,使(shǐ)用普遍。圖(tú)4-4c為水平方向注射,沿垂直(zhí)方向合模的直角式注射機,用得較少。
此外還有偏心式注塑機、雙機筒注(zhù)射機、雙色(sè)或多色注(zhù)射機(jī)、雙模係(xì)統注(zhù)射機等。
注射機(jī)規格及主要技術參數
目前,注射(shè)機的規格通常用注射容量(liàng)(即注射能力)與鎖模力的大小(xiǎo)來表征。
注射機機筒內的柱塞或(huò)螺杆在一次注射行程中說能注射出(chū)的塑料的理論體積,稱(chēng)為注(zhù)射容(róng)量,是(shì)表征注射機能(néng)力的主參數。
按照國際標準規定,注塑機規格中標稱(chēng)的注射量,需要用定壓條件(注射壓力為100MPa)下的數值表示。注射機在其工作(zuò)過程(chéng)中(zhōng),鎖緊閉合型腔防止(zhǐ)熔(róng)體向外溢出的力稱為鎖模力。鎖模力的大小與注射機允許的成型麵積有關。
注射機的注射(shè)係統
注射係統是注射機工作是直接與成型物料和熔體接觸的(de)零部件,其主要作用是使固體成型物料均(jun1)勻地塑化成熔(róng)體(tǐ),並(bìng)以足夠的壓力和速度將熔體注入模具(jù)型腔。注(zhù)射(shè)係統包括(kuò)加料裝置、機筒、柱塞及分流錐(zhuī)(柱塞式注射機)、螺杆(螺杆(gǎn)式注射機)和噴(pēn)嘴。
(1)加料裝置
也成為料鬥(dòu),通常為倒圓錐形或方錐形金屬容器,安裝(zhuāng)在注(zhù)射機的較高部(bù)位並與機筒相連。
(2)機筒
即成型物(wù)料的塑化室(shì),主要用來加熱熔融物料。
(3)柱塞及分流錐
柱塞及分流錐是安裝在柱塞式注射(shè)機筒內的注射和塑化零部件。柱塞在機筒內做往複直線運動,推(tuī)擠(jǐ)和壓縮(suō)塑料(liào)熔體通過噴嘴注入模具。分流錐是安裝在機(jī)筒前端中心部位的一個分流部件,如圖4-6所示。
其工作原理為:熔料在經過分流錐時,被分劈成薄層,並(bìng)產生收斂流動(dòng),以此縮短了機筒(tǒng)對物料的傳熱距離,提高(gāo)了傳熱效果;同(tóng)時物料在分流錐與機筒的間隙中產生加速運動,剪切作用增強,從而(ér) 生成一定量的摩擦熱(rè)。兩方麵共同(tóng)作用(yòng)提高(gāo)了物料的塑化與均(jun1)衡(héng)效果。設置分流錐後,可以縮(suō)短物料(liào)塑化時 間(jiān),改善塑(sù)料熔體的流動性能和塑件的成 型質量,同時使生產效率有(yǒu)所提(tí)高。
(4)螺杆
是螺杆式注射機的重要部件,通過螺杆在機筒內的旋轉和軸向移動,實現對成型物料的塑化(huà)和注射動作。
(5)噴嘴
安裝在機筒前部,其內部(bù)的噴孔是連接(jiē)機筒(tǒng)和模具(jù)的通道,起引導塑料熔體從機筒進入模具的作用。
注塑機的合模係統
合模係統的作用一是實現(xiàn)模具的開合動作,二是注射時鎖緊模(mó)具,三是開模時推出模內塑件。
注塑成型對合模係統(tǒng)最基本的要求(qiú)是:合模時為模具提(tí)供(gòng)可靠的鎖模力(lì),以免(miǎn)模具在塑料熔體的壓力(lì)作用下(xià)沿(yán)分型麵脹開,使製(zhì)品產生分邊,影響精度。
目前,注射機上使用的合模係統結構可大體分為液壓式和液壓—機械式兩大類。
(1)液壓式
一般采用大直徑活塞和液壓缸進行模具的開合動作。優點是運動機構簡單(dān),能夠適應不同模具的閉合高度,隨時都可達到最大壓(yā)力並保壓(yā);缺點是鎖模(mó)力大時液壓缸體積龐大,能量消耗大,係統的剛(gāng)性較差。
(2)液壓—機械式
以液壓力驅動曲肘連杆機構進行開合模(mó)動(dòng)作,具有自鎖功能(圖4-2)。 鎖模(mó)剛性大,產品不易出飛邊;模具(jù)的開(kāi)合時間比較短,並有緩衝作用,可以獲得較佳的合模運動方式;但結構複雜,機械部分容易(yì)磨損,需要經常保養。
注射成型工藝
注射成型的生產工(gōng)藝流程如圖4-7所示,按其先後順(shùn)序包括:成型前的準備、注射過程、塑件後處理等,下麵分別(bié)討論。
1.成型前的準備
為使注射過(guò)程順利進行和保(bǎo)證塑料製(zhì)件(jiàn)質量,一般在注射之前要進行(háng)一(yī)些必要(yào)的準備工作。如(rú)對原料的外觀(如(rú)色(sè)澤、顆粒大小及均勻度)與工藝性能(流動性、熱穩定性、收縮性)進行檢驗和測定,判斷原料的各項(xiàng)性能與要求的(de)參數是否相符;
對原料的各項性能與要求的參數是否相符;對原料進行染色(sè);進行含水量(liàng)檢測,對於某些易吸濕的塑料(如聚酰胺、ABS等)進行充分幹燥,以防產品表麵出現銀(yín)絲、斑紋、氣泡和(hé)降解等(děng)缺陷;成型不同種類塑料前或發現塑料中有分解現象(xiàng)時,應對機筒進行清洗(xǐ);
在(zài)成型帶有嵌件(jiàn)的塑件時,應對嵌件進(jìn)行預熱,以防嵌件周圍的塑料因(yīn)應(yīng)力而開裂;對(duì)脫模困(kùn)難的塑件,應選好(hǎo)脫模劑。由於注射原料的種類、形態、塑件的結構、有無嵌(qiàn)件以及使(shǐ)用要求(qiú)的不同,各種塑件成型前的準(zhǔn)備工作也(yě)不完(wán)全一樣。
2.注(zhù)射過程
注射過程一般(bān)包(bāo)括加料、塑化、注射充型和脫模幾個(gè)步驟(zhòu)。
1)加料
由於(yú)注射成型是一個間歇的生產過程,因而需定量加(jiā)料以保(bǎo)證操作(zuò)穩定、塑料塑化均勻,最終獲得(dé)良好(hǎo)的塑件。加料過多、受熱時間過長等容易引起物料的熱降解,並增加(jiā)注射(shè)機的功率損耗;加料過少,機筒(tǒng)內缺少傳壓介質,型腔中塑料熔體壓力降低,難於補(bǔ)縮(即補壓),容易引起(qǐ)塑件(jiàn)出現收縮、凹陷、空洞等缺陷(xiàn)。
2)塑化
對(duì)機筒中的塑料進行加熱,使其由固(gù)態(tài)(顆粒狀或粉狀)轉變成粘流(liú)態並具有良好可塑性的過程稱為塑化。決定塑化質(zhì)量的主要因素是物料的受熱情況(kuàng)和所受到的剪切作用。
對塑料塑化的要求是:塑料熔體在進入型腔之前要充分塑化,既要達到規定(dìng)的成型溫度,又要熔體溫度均勻(yún)一致,還(hái)要使熱分解物的含量(liàng)達到最(zuì)小值,並能提供(gòng)足夠(gòu)的(de)熔融塑料以保證加速了塑料的塑化,同時還強化了塑料(liào)的混合(hé)效果(guǒ),使其擴(kuò)展到聚合物分子的水(shuǐ)平(而不僅是靜態的熔融),它使塑料熔體的溫度分布、物料組成和(hé)分子形態都發生了改變,並趨於更加均勻。因而螺(luó)杆式注射機(jī)的塑化效果比(bǐ)柱塞式注射機好得多。
3)注射充型
注射充型指用柱塞或螺杆推動塑化(huà)後的塑料(liào)熔體快速充滿模(mó)具型腔,並使熔體在壓力下冷卻凝固定型的過程。注射過程(chéng)可分為充模、保(bǎo)壓、倒流和澆口凍結(jié)後的冷(lěng)卻等幾個階段。
【本文標簽】 模(mó)具注塑加工 精密注塑加工 注塑(sù)件加工
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