高分子材料成型加工第八章.ppt
第八章 注射成型,注射成型是高分子材料成型加工中一种重要方法。它的特点是成型周期短、生产效率高，能一次成型外形复杂、尺寸精确的制品，成型适应性强，制品种类繁多。而且容易实现生产自动化，应用广泛，几乎所有热塑性塑料及多种热固性塑料和橡胶制品都可用此法成型。属间歇生产，除很大的管、棒、板等型材不能用此法生产。,一、注射机的结构和作用,1、注射机的分类按结构特点分：根据不同注射机结构和塑料在料桶中的塑化形式划分。柱塞式注射机双阶柱塞式注射机螺杆预塑化柱塞式注射机移动螺杆式注射机,按注射机外形特征分：根据注射机的合模装置和注射装置的相对位置进行划分。立式注射机卧式注射机角式注射机按注射机的加工能力分类：反应注射机加工能力的主要参数和锁模力。,有两种表示法：一种是以PS原料为标准，一种是以注射出的容积为标准。按注射机用途分类按合模机构特征进行分类，可分为机械式、液压式和液压机械式注射机。,2、注射机的基本结构柱塞式注射机和移动螺杆式注射机的作用原理大致相同，所不同的是前者用柱塞施加压力，而后者用螺杆。都是由注射系统、锁模系统、液压系统及注射模具等组成。注射系统是注射机的主要部分，其作用是使塑料受热、均匀塑化直至黏流态，并以一定的压力和速度注射入模具型腔，并经,保压补塑而成形。注射螺杆与挤出螺杆在结构上有如下区别：注射螺杆的长径比较小，约在1015之间。注射螺杆压缩比较小，约在22.5间。注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高速化率。折射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴能很好地混合，以防止物料残存在料筒端部而引,起降解。热塑性塑料的注射喷嘴类型很多，结构各异，但使用最普遍的有如下三种形式：通用式喷嘴延伸式喷嘴弹簧针阀式喷嘴上述前两种直通式，后一种喷嘴通道内部设有止回阀。,锁模系统注射成型时，一般是高压注射入模的，为了保持模具严密闭合，要求有足够锁模力。液压传动与电气控制系统目前注射机一般是油泵作为压力来源，通过电气控制系统，可将高低压油泵经压力配制装置送往锁模系统，使模具开启和闭合，或送往注射系统使螺杆前进或退回。,注射模具根据模具上各个部件所应起的作用，可分为以下几个部分：成型零部件浇注系统：主流道、分流道、浇口、冷料井所组成导向零件分型抽芯机构,顶出装置冷却加热系统排气系统注射模具必须与注射机相配合，在设计时要考虑以下几个问题：装配尺寸、注射机允许的最大和最小模具厚度、注射机模板的行程,3、注射剂的工作过程尽管注射机不同，但要完成的工艺内容和基本过程大致是相同的，大致为：加热塑化、注射充模、保压固化和脱模。,二、注射过程原理,热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、注射充模、冷却固化和脱模等几个工序。其中关键是塑化、充模和冷却。1、塑化过程对塑料塑化的要求是：塑料在进入模腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使熔体各点温度尽量均匀一致，而其中的热分解物含量则尽可能少。,塑化质量主要由塑料的受热情况和所受剪切力所确定的。一定的温度是使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件。通过对料筒的加热，使聚合物由固体向液体转变，而剪切作用则是以机械力的方式强化了混合和塑化过程，使熔体温度分布均匀，物料组成和高分子形态也发生改变，趋于均匀。,通常用聚合物在塑化过程中的加热效率E来分析柱塞式注射机内熔体的热均匀性。E值与下列因素有关：增加料筒的长度和传热面积，或延长塑料在料筒内的受热时间和增大塑料的热扩散速率，都能使E值增大。与料筒的塑料层厚度、塑料与料筒表面的温差有关。,还受到塑料温度分布的影响。注射机的生产能力取决于加热料筒的塑化能力和注射成型周期。塑化能力可用下式表示：,2、注射充模过程塑化良好的塑料熔体在柱塞或螺杆的推动下，由料筒前端经喷嘴和模具浇注系统流入型腔而获得型养的过程是注射成型最重要和最复杂的阶段。注射成型周期：塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个,阶段。熔体在模具浇道系统中的流动熔体流过模具浇道系统与流过喷嘴一样，也会出现温度和压力的变化。这种变化还与浇道系统的冷热状态有关。对大多数塑料熔体来说，增大浇道截面积提高冲模式的体积流量有一定的限值，当超过此值时，反而会使体积流量下降。,熔体在模腔中的流动熔体在典型模腔中的流动方式：由轴向浇口进入圆柱形模腔、从扁浇口流入扁形模腔、从圆形浇口流入、从制品平面内的浇口进入矩形截面的模腔。熔体在模腔内的流动类型：主要由熔体通过浇口进入模腔的流速决定，分为快速注射和慢速注射两种极端情况。,3、增密与保压过程,1、增密过程充模流动结束后，熔体进入模腔的快速流动虽已停止。这时压力并未最大，会进一步压实使成型物增密。2、保压过程压实结束后柱塞或螺杆不立即退回，而必须在最大前进位置上再停留一段时间，使成型物在一定压力下进一步冷却,三、注射成型工艺及工艺条件,成型工艺流程成型前准备包括原材料的预处理、料筒的清洗、嵌件的预热、脱模剂的选用注射成型过程包括加料、塑化、注射充模、保压、冷却固化和脱模几个工序。制品后处理大致包括：热处理、调湿处理、整修,2、注射成型工艺条件的选择 注射成型工艺最重要的条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用时间。温度：注射成型过程需要控制的温度包括料筒温度、喷嘴温度和模具温度，前两者关系到塑料的塑化和流动，后者关系到塑料的流动和冷却成型。,压力：注射过程中的压力包括塑化压力和注射压力，是影响塑料塑化、充模和成型的重要因素。时间:完成一次注射成型所需的全部时间称为注射成型周期，它包括注射时间、冷却时间及其他辅助时间。,四、橡胶注射成型,橡胶注射成型是将胶料通过注射机进行加热，然后在压力作用下从机筒进入密闭的模型中，经热压硫化而成为制品的生产方法。橡胶注射室在模压法和移模法生产基础上发展起来的。模压法是使用平板硫化机生产模型制品的方法，设备简单，更换产品方便，但模压法存在劳动强度大、自动化程度低、废品率较高等特点，尤其是生产,形状复杂，胶层较厚的金属骨架制品时，困难较大，故发展了移模工艺，该法胶料流动性好，产品较均匀致密，特别是对某些形状较复杂的制品，所得产品的质量优于普通模压法，然而该法劳动强度较大，生产率低。橡胶注射成型具有工序简单，机械化，自动化程度高，劳动强度小，成型周期短，,生产效率高，产品质量稳定，废品少，制品机械性能优异等优点。1、注射成型设备橡胶注射机的加热冷却装置的作用是保证机筒和模腔中的胶料达到注射工艺和硫化所要求的温度。由于胶料塑化温度较低，为防止胶料在机筒中停留较长时间而烧焦，通常机筒用水和油作加热介质，而注射模则用电或蒸汽加热。,模型系统是橡胶注射成型设备的重要主成部分，其包括模台、模具和合模装置，他对制品的生产效率、外观、质量和胶料消耗量等有重要的影响。模具本身要经受住高温高压，因此需要特殊的钢材制作。注射过程及原理橡胶注射成型与塑料注射成型工艺相似，在橡胶注射成型过程中，胶料主要经历了,塑化注射和热压硫化两个阶段。注射阶段黏度下降，流动性增加；热压硫化阶段中胶料通过胶料而硬化。胶料加热硫化过程一般经历四个阶段：胶料预热阶段交联度增加阶段交联度最高阶段网状结构降解阶段,五、热固性塑料注射成型,热固性塑料以其优良的耐热性、电性能和物理性能，具有广泛的应用范围。但热固性塑料一直依靠压缩模型成型，成型工艺复杂，生产效率差，模具易损坏，劳动强度大，产品质量不稳定，从而发展了热固性塑料注射成型工艺。1、热固性塑料注射成型原理料筒内塑化温度必须严格控制，温度低时,物料的流动性差,料筒的温度尽可能均一，所含固化物应尽可能少，流动性应满足从料筒中顺利挤出。2、热固性塑料熔体在充模过程中的流动充模的流动过程中也是熔体进一步塑化的过程，其黏度显著降低，故进入模腔后有良好的充模能力。3、热固性塑料在模腔内的固化,实质上固化反应为缩聚反应，故注射机应满足能将这些反应副产物及时排除模腔的要求。二、热固性塑料注射机的结构特征与热塑性注射机的结构特征基本相同，结构形式有螺杆式与柱塞式两种，长径比一般1416，压缩比A为0.81.2,六、反应注射成型,反应注射成型是一种将两种具有化学活性的低相对分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入密闭模具内进行聚合、交联固化等化学反应形成制品的工艺方法。，可用来成型发泡制品和增强制品。1、反应注射成型工艺特点反应注射直接采用液态单体和各种添加剂作为成型原料而不用配置好的原料，不经,热塑化即注入模腔从而省去了操作简化了过程。二是原料黏度低流动性好，有利于降低成型设备和模具的造价，而且适宜生产大型及形状复杂的产品，反应速度快，成型周期短。RIM成型设备组成蓄料系统计量和输送系统,混合系统混合头的混合阀芯在油压控制下进行操作有再循环、调合及调合过程反应注射成型的工艺控制流程两组份物料的储存加热、计量、在高压下碰撞混合、注射充模、聚合交联过程、脱模、后交联,七、气体辅助注射成型,工艺过程：塑料充模阶段、切换延迟阶段、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、冷却开模阶段设备：注射机、气辅装置、气体喷嘴成型方法：标准成型法、副腔成型法、熔体回流法、,活动型芯法。注射特点：优点：注射应力低、制品翘曲变形小、表面质量提高、可成型壁厚差异较大的制品、制品的刚度和强度提高、可通过气体的穿透使制品中空、减轻质量、缩短成型周期。,
