注射成型的原理、特點、應用及工藝過程
1. 注射成型原理將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機的料斗，在注射機內塑料受熱熔融并使之保持流動狀態，然后在一定壓力下注人閉合的模具，經冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為所需的塑件。2. 注射成型特點注射成型的生產周期短，生產率高，采用注射成型可以生產形狀復雜，尺寸要求高及帶有各種嵌件的塑件，這是其它塑料成型方法都難以達到的；其次，注射成型在生產過程容易實現自動化，如注射、脫模、切除澆口等操作過程都可實現自動化，因而注射成型得到了廣泛的應用。2.1 優點：成型周期短、生產效率高、易實現自動化 、能成型形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件、產品質量穩定、適應范圍廣2.2 缺點：注塑設備價格較高； 注塑模具結構復雜； 生產成本高、生產周期長、不適合于單件小批量的塑件生產。3. 應用除少數熱塑性塑料（氟塑料）外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型方法生產塑件。注射成型不僅用于熱塑性塑料的成型，而且已經成功地應用于熱固性塑料的成型。目前，其成型制品占目前全部塑料制品的20－30％。為進一步擴大注射成型塑件的范圍，還開發了一些專門用于成型有特殊性能或特殊結構要求塑件的專用注射技術．如高精度塑件的精密注射、復合色彩塑件的多色注射、內外由不同物料構成的夾芯塑件的夾芯注射和光學透明塑件的注射壓縮成型等。4. 注射成型工藝過程4.1 成型前準備原料外觀檢驗及工藝性能測定：包括塑料色澤、粒度及均勻性、流動性（熔體指數、粘度）熱穩定性及收縮率的檢驗。塑料預熱和干燥：除去物料中過多的水分和揮發物，以防止成型后塑件表面有缺陷或發生降解，影響塑料制件的外觀和內在質量。 物料干燥的方法：小批量生產，采用烘箱干燥；大批量生產，采用沸騰干燥或真空干燥。料筒清洗：當改變產品、更換原料及顏色時均需清洗料筒。嵌件預熱：減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應力，保證塑件質量。脫模劑的選用：常用脫模劑包括硬脂酸鋅、液態石蠟和硅油。4.2 注射過程加料：將粒狀或粉狀塑料加入注射機的料斗。塑化：通過注射機加熱裝置的加熱，使得螺桿中的塑料原料熔融，成為具有良好的可塑性的塑料熔體 。充模：塑化好的塑料熔體在注射機柱塞或螺桿的推動作用下，以一定的壓力和速度經過噴嘴和模具的澆注系統進入并充滿模具型腔。保壓補縮：從熔體充滿型腔后，在注射機柱塞或螺桿推動下，熔體仍然保持壓力進行補料，使料筒中的熔料繼續進入型腔，以補充型腔中塑料的收縮需要，并且可以防止熔體倒流。澆口凍結后的冷卻：經過一段時間使型腔內的熔融塑料凝固成固體，確保當脫模時塑件有足夠的剛度，不致產生翹曲或變形。脫模：塑件冷卻到一定的溫度,推出機構將塑件推出模外。4.3 塑件后處理后處理原因及作用：由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內的結晶、取向和冷卻不均勻；或由于金屬嵌件的影響或由于塑件的二次加工不當等原因，塑件內部不可避免地存在一些內應力，從而導致塑件在使用過程中產生變形或開裂，因此，應該設法消除。退火處理：將塑件在定溫的加熱液體介質（如熱水、熱油和液體石蠟等）或熱空氣循環烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻至室溫的一種熱處理工藝。a) 溫度：高于使用溫度10°~15°或低于熱變形溫度10°~20°。b) 時間：與塑料品種和塑件厚度有關一般可按每毫米約半小時計算。c) 作用：消除塑件的內應力，穩定塑件尺寸，提高結晶度、穩定結晶結構，從而提高其彈性模量和硬度。調濕處理：將剛脫模的塑件放入加熱介質（如沸水、醋酸鉀溶液）中，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法。（主要用于吸濕性很強且又容易氧化的塑料，如PA）a) 溫度：100~121℃（熱變形溫度高時取上限，反之取下限）。b) 時間：保溫時間與塑件厚度有關，通常取2~9h。c) 目的：消除殘余應力；使制品盡快達到吸濕平衡，以防止在使用過程中發生尺寸變化。5. 注射成型的工藝參數5.1 溫度a) 料筒溫度料筒溫度應在粘流溫度（或熔點）和熱分解溫度 之間。柱塞式料筒溫度高于螺桿式料筒溫度10～20℃。塑料特性：熱敏性塑料如聚甲醛、聚氟乙烯等要嚴格控制料筒的最高溫度和在料筒中的停留時間；增加玻璃纖維的熱塑性塑料由于流動性差而要適當提高料筒溫度。熱固性塑料為防止熔體在料筒時發生早期硬化，料筒溫度趨向取小值。塑件及模具結構：對于薄壁制件料筒溫度高于厚壁制件；形狀復雜或帶有嵌件的制件料筒溫度也應高一些。料筒溫度的分布，一般遵循前高后低的原則，即料筒后段（加料口）溫度最低，噴嘴溫度最高。對螺桿式注射機為防止因螺桿與熔料、熔料與熔料、熔料與料筒之間的剪切摩擦熱而導致塑料熱降解，可使料筒前段溫度略低于中段。判斷料筒溫度是否合適，可采用對空注射法觀察或直接觀察塑件質量的好壞。對空注射時，如果料流均勻、光滑、無泡、色澤均勻則說明料溫合適；如果料流毛糙，有銀絲或變色現象，則說明料溫不合適。b) 噴嘴溫度一般略低于料筒最高溫度，以防止熔料在噴嘴處產生流涎現象。但不能過低，否則熔料在噴嘴處會出現早凝而將噴嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影響塑件的質量。c) 模具溫度模具溫度的高低決定于塑料的特性、塑件尺寸與結構、性能要求及其它工藝條件。模具溫度↑，流動性↑，密度和結晶度↑，收縮率和生產率↓。模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質來控制的；也有靠熔料注入模具自然升溫和自然散熱達到平衡的方式來保持一定的溫度；在特殊情況下，也可用電阻絲和電阻加熱棒對模具加熱來保持模具的定溫。但無論怎樣，對塑料熔體來說，都是冷卻的過程。5.2 壓力（1）塑化壓力（背壓）：指采用螺桿式注射機時，螺桿頂部熔體在螺桿旋轉后退時所受的壓力。塑化壓力增加，熔體的溫度及其均勻性提高、色料的混合均勻并排出熔體中的氣體。但塑化速率降低，延長成型周期。一般操作中，在保證塑件質量的前提下，塑化壓力應越低越好，一般為6MPa左右，通常很少超過20MPa（2）注射壓力：指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。作用：注射時克服熔體流動充模過程中的流動阻力，使熔體具有一定的充模速率；保壓時對熔體進行壓實和防止倒流。大小：取決于注射機的類型、塑料的品種、模具結構、模具溫度、塑件的壁厚及澆注系統的結構和尺寸等。一般情況下：粘度高的塑料注射壓力>粘度低的塑料；薄壁、面積大、形狀復雜塑件注射壓力高；模具結構簡單，澆口尺寸較大，注射壓力較低；柱塞式注射機注射壓力>螺桿式注射機；料筒溫度、模具溫度高，注射壓力較低。5.3 時間完成一次注塑過程所需的時間稱為注塑成型周期。
2023-09-15
