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塑胶产品注塑成型时的常见问题或缺陷及改善指引
1 填充不足
填充不足表现为注塑件不完整或细节不完全,是因为塑料未完全充满模腔所致。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。造成填充不足的原因很多,涉及的因素可能有注塑机、模具、工艺和原料产品等多个方面。
(1)注塑机
①注塑机塑化容量小,不足以提供足够料量,需要换塑化容量大的机器。当制品质量超过注塑机实际最大注射质量时,显然供料量是不入敷出的。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。
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喷嘴部分堵住,检查嘴孔是否有异物或未熔料,可能是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,容易制冷,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,形成注射力小的状况。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、塑料碳化沉积物等堵塞;喷嘴或主流道入口球面损伤、变形,影响与其的良好配合;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,因边缝出现间隙、在溢料挤迫下逐渐增大喷嘴轴向推开力等都会造成制品注不满。
④检查料斗料量及斗口是否堵塞,塑料熔块是否堵塞加料通道。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料口缩径位置或螺杆起螺端深槽内过早地熔化,料粒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贮料过多,产生“流延”,使塑料在未开始注射而模具敞开的情况下,意外的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贮料量,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,又可延长或缩短粒料在机筒内的预热时间。
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注塑的主要工艺参数
(1)料筒温度
熔料温度是很重要的,所用的射料缸温度只是指导性的。熔胶温度可在射嘴处量度或使用空气喷射法来量度。射料缸的温度设定取决于熔胶温度、螺杆转速、背压、射料量和注塑周期。如果没有加工某一特定级别塑料的经验,应从最低的设定开始。为了便于控制,射料缸分了区,但不是所有都设定为相同温度。如果运作时间长或在高温下操作,应将第一区的温度设定为较低的数值,这将防止塑料过早熔化和分流。注塑开始前,确保液压油、料斗封闭器、模具和射料缸都处于正确温度下。料筒温度一般自后至前逐步升高,以便均匀塑化。
(2)熔料温度
熔体温度对熔体的流动性能起主要作用,塑胶没有具体的熔点,所谓熔点是一个熔融状态下的温度段,塑胶分子链的结构与组成不同,因而对其流动性的影响也不同,刚性分子链受温度影响较明显,如PC、PPS 等,而柔性分子链如PA、PP、PE等流动性通过改变温度并不明显,所以应根据不同的材料来调校合理的注塑温度。
(3)模具温度
有些塑胶料由于结晶化温度高,结晶速度慢,需要较高模温,有些由于控制尺寸和变形,或者脱模的需要,要较高的温度或较低温度,如PC 一般要求60℃以上,而PPS 为了达到较好的外观和改善流动性,模温有时需要160℃以上,因而模具温度对改善产品的外观、变形、尺寸、胶模等方面有不可低估的作用。在模具设计及成型工程的条件设定上,重要的是不仅要维持适合的温度,还要能让其均匀分布。不均匀的模温分布,会导致不均一的收缩和内应力,因而使成型品易产生变形和翘曲。模温的高低会影响塑料在模腔内硬化的速度,太低会使充填较困难以及未适当的收缩(或再结晶)即硬化,使得成型品有较多的充填和热应力的残留;太高则出现毛边及需要较长的冷却时间。模具温度对塑件内在性能和表现质量影响很大,对于表面要求较高的胶件,模温要求较高。
(4)注射压力
熔体克服前进所需的阻力,直接影响产品的尺寸、重量和变形等,不同的塑胶产品所需注塑压力不同,对于像PA、PP 等材料,增加压力会使其流动性显著改善,注射压力大小决定产品的密度,即外观光泽性。它没有固定的数值,而模具填充越困难,注塑压力也增大。射出压力的设定主要是控制油压使其足以推动螺杆达到所设定的射出速度要求。由于每种塑料的特性不同,流动的难易程度也不同,同种材料熔胶温度不同,黏度也会发生变化,产品不同、模具设计、模温不同均会使材料流动形成的阻力改变,要在种种不同状况下维持同一射出速度,就得改变射出压力,使其克服熔胶流动所造成的阻力。射出压力与保持压力不同,射出压力主要影响的是充填阶段,而保持压力影响的却是冷却阶段。对于流动性差的塑料,注射压力要取大值,对于型腔阻力大的薄壁胶料,注射硬度力也要取最大值。
(5)射出速度
射出速度的设定是控制熔胶充填模具的时间及流动模式,是流动过程中的最重要条件。射出速度的调整正确与否对产品外观质量有绝对的支配。射出速度设定的基本原则是配合塑料在模穴内流动时,按其流动所形成的断面大小来升降,并且遵守慢→快→慢的程序而尽量快(确认外观有无瑕疵)的要领。注射速度通过调节单位时间内向注射油缸供油多少来实现,一般来说(在不引起副作用的前提下)尽量使用高射速充模,以保证塑件熔接强度及表观质量,而相对低的压力也使塑件内应力减小,提高了强度。采用高压低速进料的情况可使流速平稳,剪切速度小,塑件尺寸稳定,避免缩水缺陷。
(6)时间参数(成型周期)
注射时间和冷却时间是基本组成部分,其长短对注塑件的质量有决定性的影响。充模时间一般不超过10s。保压时间较长,与胶件壁厚有关(壁厚取长时间),以保证最小收缩。冷却时间取决于塑料结晶性、制品料厚、模具温度等因素,视具体情形调整。成型周期如下。
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注塑工艺设定考虑的因素
(1)收缩率热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述,影响热塑性塑料成型收缩的因素如下。
①塑料品种
热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形式的体积变化,内应力强,冻结在塑件内的残余应力大,分子取向性等因素,因此与热固性塑料相比则收缩率较大,收缩率范围宽、方向性明显,另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
②塑件特性
成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差,使塑料内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外,有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向、密度分布及收缩阻力大小等,所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
③进料口形式、尺寸、分布
这些因素直接影响料流方向、分布密度、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)则收缩小,但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
④成型条件
模具温度高,熔融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其对晶体料则因结晶度高,体积变化大,故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关,直接影响到各部分收缩量大小及方向性。另外,保持压力及时间对收缩也影响较大,压力大、时间长的则收缩小,但方向性大。注塑压力高,熔融料黏度差小,层间剪切应力小,脱模后弹性回跳大,故收缩也可适量地减小,料温高、收缩大,但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑料收缩情况。模具设计时根据各种塑料的收缩范围,塑件壁厚、形状、进料口形式尺寸及分布情况,按经验确定塑件各部位的收缩率,再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时,一般宜用如下方法设计模具。
①对塑件外径取较小收缩率,内经取较大收缩率,以留有试模后修正的余地。
②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。
③要后处理的塑件径后处理确定尺寸变化情况(测量时必须在脱模24h 以后)。
④按实际收缩情况修正模具。
⑤再试模并可适当地改变工艺条件,略微修正收缩值以满足塑件要求。
(2)流动性
热塑性塑料流动性大小,一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长度、表观黏度及流动比(流程长度/塑件壁厚)等一系列指数进行分析。分子量小,分子量分布宽,分子结构规整性差;熔融指数高、螺流动长度长、表观黏度小,流动比大的则流动性就好。对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类。
①流动性好PA、PE、PS、PP、CA、聚4 甲基戊烯。
②流动性中等聚苯乙烯系列数值(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚。
③流动性差PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
各种塑料的流动性也因各成型因素而变,主要影响的因素有如下几点:
①温度
料温度高则流动性增大,但不同塑料也各有差异,P S(尤其耐冲击型及MFR 值较高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(如ABS、AS)、PC、CA 等塑料的流动性随温度变化较大。对PE、POM,则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。
②压力
注塑压力增大则熔融料受剪切作用大,流动性也增大,特别是PE、POM 较为敏感,所以成型时宜调节注塑机压力来控制流动性。
③模具结构
浇注系统的形式、尺寸、布置、冷却系统设计、熔融料流动阻力(如型面光洁度、料道截面厚度、型腔形状、排气系统)等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性,凡促使熔融料降低温度,增加流动性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性,选用合理的结构。成型时则也可控制料温、模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。
(3)结晶性
热塑性塑料按其冷凝时是否出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型(又称无定形)塑料两大类。所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由自由移动(完全处于无次序状态)变成停止自由运动,按略微固定的位置,并有使分子排列成为正规模型倾向的一种现象。作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁、塑件的透明性而定,一般结晶型塑料为不透明或半透明(如POM 等),无定形塑料为透明(如PMMA 等)。在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项。
①料温上升到成型温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。
②冷却回化时放出热量大,要充分冷却。
③熔融态与固态的密度差大,成型收缩大,易发生缩孔、气孔。
④冷却快,结晶度低,收缩小,透明度高。结晶度与塑件壁厚有关,壁厚则冷却慢,结晶度高,收缩大,物性好。所以结晶型塑料应按要求必须控制模温。
⑤各向异性显著,内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化的倾向,处于能量不平衡状态,易发生变形、翘曲。
⑥结晶化温度范围窄,易发生未熔料未注入模具或堵塞进料口。
(4)热敏性塑料及易水解塑料
热敏性是指某些塑料对热较为敏感,在高温下受热时间较长,或进料口截面过小,剪切作用大时,料温增高易发生变色、降解、分解的倾向,具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、POM、聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物,特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此,模具设计选择注塑机及成型时都应注意,应选用螺杆式注塑机,浇注系统截面宜大,模具和料筒应镀铬,不得有滞料,必须严格控制成型温度,也可在塑料中加入稳定剂,减弱其热敏性能。有的塑料(如PC)即使含有少量水分,但在高温、高压下也会发生分解,这种性能称为易水解性,对此必须预先加热干燥。
(5)应力开裂及熔体破裂
有的塑料对应力敏感,成型时易产生内应力并质脆易裂,塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此,除了在原料内加入添加剂提高抗开裂性外,对原料应注意干燥,合理地选择成型条件,以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状,不宜设置嵌件等措施来尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度,选用合理的进料口及顶出机构,成型时应适当地调节料温、模温、注塑压力及冷却时间,尽量避免塑件过与冷脆时脱模,成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性,消除内应力并禁止与溶剂接触。当一定流动速率的聚合物熔体,在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后,熔体表面发生明显横向的裂纹称为熔体破裂,有损塑件外观及物性。故在选用熔体流动速率高的聚合物时,应增大喷嘴、浇道、进料口截面,减少注塑速度,提高料温。
(6)热性能及冷却速度
各种塑料有不同的比热容、热导率、热变形温度等热性能。比热容高的塑化时需要热量大,应选用塑化能力大的注塑机。热变形温度高,塑料的冷却时间短,脱模早,但脱模后要防止冷却变形。热导率低的塑料冷却速度慢(如离子聚合物等冷却速度极慢),故必须充分冷却,要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热容低、导热率高的塑料。比热容大、导热率低、热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型,必须选用适当的注塑机及加强模具冷却。各种塑料按其种类特性及塑件形状要求,必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按成型要求设置加热和冷却系统,以保持一定模温。当模温升高时应予以冷却,以防止塑件脱模后变形,缩短成型周期,降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定温度时,则模具应设有加热系统,使模具保持在一定温度,以控制冷却速度,保证流动性,改善填充条件,或用以控制塑件使其缓慢冷却,防止厚壁塑件内外冷却不均匀及提高结晶度等。对流动性好、成型面积大、料温不均的则按塑件成型情况,有时需加热或冷却交替使用或局部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。
(7)吸湿性
塑料中因有各种添加剂,使其对水分有不同的亲疏程度,所以塑料大致可分为吸湿、黏附水分及不吸水也不易黏附水分两种,料中含水量必须控制在允许范围内,否则在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用,使树脂起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热,在使用时防止再吸湿。
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注塑机的操作要领
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打开电热控制系统,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在料斗内加入足够的塑料。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,这样既可以节省电能,又可以延长电热圈和电流接触器的寿命。
操作过程中:
①不要为了贪图方便,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。
操作结束时:
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。
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注塑机的结构及工作原理
一、注塑机的工作原理
注塑成型机简称注塑机
注塑成型是利用塑料的热物理性质,把物料从料斗加入料筒中,料筒外由加热圈加热,使物料熔融,在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆,物料在螺杆剪切的双重作用下逐渐塑化,熔融和均化,当螺杆旋转时,物料在落槽摩擦力及剪切力的作用下,把已熔融的物料推到螺杆头部,与此同时,螺杆在物料的反作用下后退,使螺杆头部形成储料空间,完成塑化过程,然后螺杆在注射油缸活塞推理的作用下,以高速、高压,将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中,型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后,模具在合模机构的作用下,开启模具,并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。
二、注塑机的组成结构分析
注塑机根据属注射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种,主要由注射部件、合模部件、机架、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成。
目前,常见的注塑装置有单缸形式和双缸型式。
塑化部件有柱塞式和螺杆式两种。塑料在旋转螺杆的连续推动过程中,实现物理状态的变化,最后呈熔融状态而被注入模腔。因此,塑化部件是完成均匀塑化,实现定量注射的核心部件。
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注塑机如何进行日常维护保养
注塑机日常维护保养主要分为三个部分对机器进行检查:1.使用前的检查.2.使用中的检查.3.使用后的检查.只要严格按照以上步骤对注塑机进行检查,不但能提高注塑机的生产效率,还能延长注塑机的使用寿命。
方法/步骤
一、 使用前的检查分为以下几步
首先,检查油箱内油量确定在油量标准内.然后对室热与油温的检查.室内低温状态下应预热油液.室内高温,要作散热处理.最后对压力表的检查,是否摆动严重,能否回零位及里程状态.
二、 使用中的检查分为以下几步
1.启动时溢流阀调至最低压力.
2.检查和调节溢流阀的调节压力,是否连续均匀升降,一切正常后再调至设定压力.
3.油泵\油壳\电磁铁的检查,油温20度-50度算正常,泵壳温度比室温高10度-30度也算正常.
4.漏油情况检查.
5.噪声振动检查.
6.压力表检查.
7.电气元件工作情况,安全装置可靠程度检查.
8.各机柱\油缸元件的紧固螺帽螺丝是否松动.
三、使用后也就是停机后的检查
1.油箱油面的检查
2.检查各液压元件
3.各阀手柄位置应恢复到“卸压”“停止”“后退”等位置。
4.检查控制开关按钮以及电气元件是否松动,动作灵敏程度.
5.机柱与含油轴承活动连接运动部位加注润滑油.
6.关掉电源,做好安全工作
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何为双色注塑成型,如何进行成型?
所谓双色注塑成型,是指将两种不同色泽的塑料注入同一模具的成型方法。它能使塑件出现两种不同的颜色,并能使塑件呈现有规则的图案或无规则的云纹状花色,以提高塑件的实用性和美观性。
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如果保证模具批量生产出的产品不出现披锋和断差?
首先模具选材很重要,硬度高的材料是首选,当然好的材料成本高;其次模具加工工艺同样重要,应该选择慢走丝的决不能使用快走丝,虽然加工成本会高一些,但对品质的保证是无可替代的。这就是为何有的模具30万次不变形不出披锋的秘密所在。当然,这也是为何同样的模具会出现不同报价的原因所在。联升精密公司追求做精密模具,品质保证是基本前提,我们不参与价格战,我们做品牌模具。
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为何一次成型的双色模具要比二次成型的包胶模具贵很多?
双色模具的难点在于,要做出来两个完全一模一样的后模出来,要达到这个结果,需要在模具的加工工艺和加工精度方面比单色模具更高一个档次,并且当其中一个地方需要修改的时候,都要对两个后模要同时修改。而二次成型单色模就不存在这个问题,仅需要单独修改即可。同时做两件东西和同时做两件一模一样的东西,大家都可想想难度和功夫差异很大。
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塑胶产品缩水是怎么回事?
除了工艺调整可在一定范围内解决部分缩水问题外,很重要的是客户产品图纸出来后,模具工程师要结合产品结构,对结构性缩水问题结构改善,从根源上杜绝产品缩水。这也是同样的产品,为何有的模具开发出来表面质量很好的根本原因。联升精密公司在这方面拥有丰富的经验和工程师团队。