注塑缺陷原因和案例分析(培训教材).ppt
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1、1,注塑缺陷原因和案例分析专题研讨会 主办单位:深圳市塑胶行业协会,2,课程目的,为了减少调机的盲目性、降低调机损耗时间及材料浪费,快速解决生产异常,课程条理分明,方法独特实用,旨在提升解决问题的能力,是注塑厂现场注塑技术、生产管理、品质管理、工模制作等部门人员的必学内容。,3,课程背景,注塑不良的问题,很多人都会处理,方法也不止一种,但是您解决问题时,用去多长时间、浪费了多少材料、产生了多少不良品,可是大有不同,有人用了1小时,而有人只需10分钟就解决了,为什么?根本原因在于:没有对这些问题点进行系统分析,找到最终的根源!因此,掌握快速分析问题、解决问题的方法十分重要!,4,课程特色:,一、
2、详细分析注塑不良的形成原因,改善对策二、大量典型案例实际讲解、分析三、讲解最佳工艺参数设定方法四、分析导致注塑不良的相关因素、防止不良产生应注意的问题五、学员自带不良品、现场解决问题六、讲师与学员之间、学员与学员之间进行问题探讨,掌握快速找到问题根源的能力,5,课程内容:,第一章、注塑成型概述1.为什么要研究注塑不良的原因?中国的注塑成型从七十年代开始发展,当时主要是在香港,塑胶业和塑胶机械业曾经占香港整体工业的主要地位。随着中国的改革开放,塑料业得到空前的发展,内地的环境优质弥补了香港资源的不足。现在,塑胶产品正逐渐取代金属制品,塑胶成型行业仍充满潜力。世界市场对塑胶产品的需求有稳定的增长;
3、同时,国内市场经过二十多年的成长,不但可以制造中档、低档的产品和成型机械,而且可以制造出高精度的成型设备和成型产品。,6,塑料成型的方式有很多种,而注塑成型是当前所有塑料成型方式中,生产量最大、技术含量最高的:超过35%的热塑性树脂采用注塑成型加工、超过50%的塑料加工设备是用于注塑成形的,注塑机和注塑制品成了塑料的代名词。,7,2.注塑成型简介,1 定模座班板 2 推杆固定板 3 注塑件 4 熔胶 5 分流梭 6 柱塞 7 原料 8 顶杆 9 型芯,8,螺杆头和止逆阀 回料 射胶,滑套式止逆阀,球形止逆阀,9,螺杆示意图,10,注塑成型是一种注射兼模塑的成型方法,又称注射成型。通用注塑方法是
4、将聚合物组分的粒料或粉料放入注塑机的料筒内,经过加热、压缩、剪切、混合和输送作用,使物料进行均化和熔融,这一过程又称塑化。然后再借助于柱塞或螺杆向熔化好的聚合物熔体施加压力,则高温熔体便通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的低温模腔中,再经冷却定型,就可打开模具,顶出制品,得到具有一定几何形状和精度的塑料制品。注塑成型工艺过程包含三大阶段(准备、注射、制品的后处理),并需要三个条件(热量、压力、时间)和三个硬件(材料、注塑机、模具)有机地结合起来,周期性地重复各个动作。成型工艺五要素:时间、温度、压力、速度、位置。,11,注射时间射胶时间保压时间成型周期预塑时间冷却时间模内冷却时间
5、辅助时间-开模、顶出、取出制件、喷脱模剂、放嵌件、合模等,12,3.生产过程的参数设定1)根据产品结构、使用材料选用不同的速度、压力1.1.对于多柱子、骨位、结构复杂的产品,原则上选用中低速、中低压;1.2.对于深腔而且结构相对简单,极少柱子、骨位的产品,原则上选用中高速、中高压;1.3.使用玻纤、防火,或较脆的工程材料时,原则上选用中低速、中低压;1.4.以上1.1、1.3.类容易粘模的产品,其注射时间应尽量短。,13,2)冷却时间长短的选择2.1.使用玻纤、防火、较脆、容易过火的工程材料时,宜用较短的冷却时间,及较小的射胶残量,甚至需使用“延迟回料”功能;2.2.使用ABS、PC等非结晶性
6、塑料,且未添加填充剂时,需用稍长的冷却时间。3)材料温度的设定原则3.1.一般材料宜用中等的温度成型,如ABS、PS、PP、PE3.2.容易过火或较脆的材料宜用稍低的温度,如POM、PVC3.3.流动性极差的材料宜用稍高的温度,如PC3.4.模具温度低时可适当调高料温来弥补,14,4)怎样确定最合适的冷却时间?4.1.注塑周期=辅助时间+注射时间+保压时间+冷却时间;辅助时间=开模+顶出+取出制件+喷脱模剂+放嵌件+合模等;4.2.冷却时间约占整个注塑周期的60%70%;4.3.冷却时间约与塑料制品厚度的平方成正比:制品厚度增加1倍时,冷却时间增加4倍;4.4.可用公式计算冷却时间、周期;4.
7、5.也可用常规方法确定冷却时间、周期;4.6.尽可能缩短辅助时间,如开、合模、取产品等时间。,15,常用塑料的热变形温度、模温、成型温度、热传导系数,16,冷却时间t2/(a2)(Tm-Tw)/(Ts-Tw)t 塑件最大厚度(mm)a 塑料的热传导系数(mm2/sec)Tm_ 成型温度()Tw 模具温度()Ts 热变形温度(),17,应用举例:有一种产品,是用材料生产的,其最大胶厚t为2mm,成型温度Tm为270,所用模温Tw为120,计算其冷却时间。,18,计算:从材料手册上可查到PC材料的热传导系数a=0.105 mm2/sec,热变形温度Ts=135;冷却时间=t2/(a2)(Tm-Tw
8、)/(Ts-Tw)=2*2/0.105*3.14*3.14*(270-120)/3.14*(135-120)=3.86ln12.739=3.86*2.545=9.82sec 上式中,如果把t从2增加至4,则计算出的结果为39.32sec,即是原来的4倍左右。,19,4.7冷却时间的简略计算方法:a.模温60 以下时:理论冷却时间=t(1+2t)b.模温60 以上时:理论冷却时间=1.3t(1+2t)(t表示成型品的最大肉厚)。,20,5)辅助时间的计算5.1.开合模时间(T0)=0.013X+3.6T0:开合模时间(sec),X:机台锁模力(ton),21,5.2.射胶时间(Ti)=0.085
9、m+0.5 Ti:射胶时间(sec),m:产品重量(g),22,5.3.保压时间(Ti)=0.6D2+0.3D Ti:保压时间(sec),D:产品最大厚度(mm),23,6)如何对模具进行有效冷却?应根据产品结构、塑料种类、品质要求适当选择冷却方式,不能所有模具都用常温水:模温机:加玻纤(GF)、流动性差、尺寸精度要求高、薄壁胶件、易弯曲变形、易应力开裂、外观要求高的产品;常温水:结晶型塑料,如PE、PP、PA、POM、PBT、PSU(聚砜)、LCP、PTFE等,但在模温高时,结晶度高、制件刚性好、收缩率大;,24,冷冻水:胶件较厚、未添加玻纤的非结晶型塑料,在外观及尺寸要求不高时。另外,乙二
10、醇溶液(不同比例的水加乙二醇)通常用于温度在5 以下时;水温机通常用于温度在5 90时;油温机通常用于温度超过90150 时;电热棒通常用于温度在150 以上时,要特别防止短路、触电。常温水最容量受到环境温度的影响,如冬季、夏季温差可达4060,对制品质量的影响十分明显。,25,7)锁模力与投影面积7.1.平面物体锁模力计算:锁模力=(长宽)in2锁模力常数(一般按2顿/in2计算)7.2.圆型物锁模力计算:(半径cm)23.1416=6.4516=(因为1in2=6.4516 cm2)锁模力常数=所需锁模力(吨),26,第二章、注塑成型材料,1.材料概述:天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所
11、得的无定形有机物质,如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物(煤、石油、天然气等)经化学反应而得到的树脂产物。塑料是指以树脂)或在加工过程中用单体直接聚合)为主要成分,以添加剂为辅助成分,在加工过程中能塑化成型的一类高分子材料。塑料与树脂的主要区分为:树脂为纯聚合物,而塑料是以树脂为主的聚合物制品,当塑料由纯树脂制成时,两个概念通用。,27,塑料常用的添加剂如下:填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、染色剂、固化剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、功能添加剂等。添加剂对塑料制品的影响:可以改善制品的某些物理性能、加工成型性能,但由于添加剂较容易氧化、分解,使熔融塑料有热状态的
12、时间限制、在流动中发生复合组分的分离和沉淀、在高剪切力下,着色剂会凝结或变色、熔融塑料的分解产物对模具有腐蚀作用、玻纤会磨损螺杆、喷嘴和浇口等零件。,28,2.材料的热力学三态,29,1)玻璃态 高分子聚合物的玻璃态存在于TxTf温度范围内。所谓玻璃态,就是在温度较低时大分子所具有的能量很小,大分子链之间的运动不能进行,分子内的链段运动也难以进行,聚合物表现出像玻璃一样的刚硬,故称玻璃态,在外力作用下,塑料能发生可恢复的弹性变形。玻璃化温度Tg是聚合物的一项很重要的参数。Tg愈高愈好,是衡量树脂耐热性的一个指标。,30,常用塑料的玻璃化温度g 值,31,2)高弹态 高分子聚合物的高弹态存在于T
13、g(玻璃化温度)Tf(粘流温度)之间。3)粘流态 高分子聚合物的粘流态存在于TfTd(分解温度)之间。从高弹态转变粘流态的转变温度Tf是一个重要的工艺参数。,32,常用塑料的粘流温度f 值,33,常用结晶塑料的熔点m,34,Tx值:脆化温度,一般作为塑料成型加工的最高温度;Tf值:粘流温度,是塑料以注塑方法加工制件时的最低加工温度;Tg值:玻璃化温度,指非结晶型聚合物由玻璃态(硬脆)向高弹态转化的温度。一般作为塑料制品的最高使用温度。Tm值:熔化温度,指结晶型聚合物从高分子链结构的三维有序态转变为无序的粘流态时的温度。,35,3、材料的粘度(Viscosity)粘度也是聚合物粘流态的一项重要参
14、数,对模塑工艺尤为重要。粘度大的塑料,模塑时难以充满型腔,或需要较高的温度和压力才能完成充型,这就增大了生产工艺的复杂性。当切变速度改变时热塑性聚酯的粘度几乎不变,而聚丙烯树脂(PP)的粘度则随切变速度的增加而急剧下降。,36,热塑性树脂存在这样一种倾向:如果其熔体粘度对温度敏感的话,对切变速度就表现得不敏感;相反,对切变速度敏感的话,对温度就不敏感。唯一例外的树脂是聚苯乙烯(PS),它的熔体粘度不仅对温度敏感,而且对切变速度也敏感。通过实际的注塑来考虑树脂的熔体粘度,会得到很多启发。如聚苯乙烯(PS)之所以是最容易成型加工的树脂,就是因为它能简单地通过提高熔融温度,或通过提高熔融树脂注入到模
15、具时的速度(注射速度)的方法来降低其树脂粘度。,37,4、材料结晶度的含义和结晶的必要条件:在聚合物中分子链具有稳定规整排列者被称为结晶型聚合物,否则为非结晶型或无定型聚合物。在这里,分子链的排列规整是聚合物结晶的必要条件。聚合物的结晶倾向仅是一种内在能力的表现,只有在有利的外部条件下才能结晶,它一般发生在从高温熔体向低温固态的转变过程中。一般情况下,结晶型聚合物具有耐热性和较高的机械强度,而非结晶型聚合物则相反。结晶塑料是不透明的,大部份韧性好,具有良好或优异的耐化学性能。,38,5、常用结晶材料有:PE、PP、PA、POM、PBT、PSU(聚砜)、LCP液晶聚合物、PPS(聚苯硫醚)、CP
16、(氯化聚醚或聚氯醚Chlorinated Polyether)、氟塑料(PTFE、PCTFE、PVDF、PVF、FEP、PFA、ETFE、ECTFE),39,非结晶料与结晶料的加工性能比较,40,6.注塑新材料1)木塑复合材料,具有木材的外观和塑料的双重特性,防腐、不易变形、机械性能好、坚硬、持久、耐磨等优点。成型方法有挤出、注射、热压;有取向性、厚度比塑料大,多为异型材、结构复杂,冷却较困难,一般用水冷。2)LCP,中文名称为液晶聚合物。它是一类新型的高分子材料,在熔融态时一般呈现液晶性。这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能。,41,此外,有些液晶聚合物具有某些特殊的功能,如光导液晶聚合
17、物、功能性液晶高分子分离膜及生物性液晶高分子等。一般热致性液晶聚合物具有较好的流动性,易加工成型。其成型产品具有液晶聚合物特有的皮芯结构,树脂本身具有纤维性质,在熔融状态下有高度的取向,故可起到纤维增强的效果。液晶聚合物的主要用途有:高强度、高刚性、耐高温、电绝缘性等十分优良,被用于电子、电气、光导纤维、汽车及宇航等领域。热致液晶聚合物还可与多种塑料制成聚合物共混材料,这些共混材料中液晶聚合物起到纤维增强的作用,可以大大提高材料的强度、刚性及耐热性等。,42,第三章、工艺控制应注意的问题1、控制原则:在变动或调整成型条件前,应先检查机器、模具、材料是否正常、实际生产条件与成型条件表是否相符;然
18、后,最好按照压力-时间-温度顺序进行,不要同时变更两个或两个以上条件,这样才能在排除干扰的前提下,分析判断新设条件的实际作用。,43,2、注射压力控制中应注意的问题:在注射过程中,压力急剧上升,最终达到一个峰值,这个峰值就是通常所说的注射压力。1)实际施用压力应比充满型腔压力高。2)保压压力的作用:第一阶段,先以高速高压注射把料筒内已熔化的塑料充填薄壁制件的模腔约95的体积;第二阶段,以较低的注射压力及注射速度继续充填其余的5未填满的模腔(分子定向)。,44,模腔内的压力变化 下图中,a1为稍短的保压时间,制品的残余应力小;a为正常的保压时间;a2为稍长的保压时间,制品的残余应力大。,45,3
19、)根据制件的形状厚薄选用注射压力。4)背压压力的调节:调节背压阀(节流阀、溢流阀)亦即调节螺杆旋转后退时注射油缸排油的速度,使油缸保持一定的压力,也就是背压压力。背压所代表的是塑料塑化过程所承受的压力,故又称塑化压力;背压压力、回料速度也可以多级控制。5)注射压力和机台螺杆的大小有关。6)多级压力、速度控制注射成型。,46,背压的多级控制和螺杆转速的多级控制,47,48,3、注塑温度控制中一些应注意的问题;1)料筒温度的调节应保证塑料塑化良好,能顺利注射充模又不引起分解。2)塑料熔融温度主要影响加工性能,其次影响制件表面质量和色泽。3)料温与料筒设计形式有关,对螺杆注塑机,温度计指示的温度与实
20、际温度接近或略低1017。4)不同性能的塑料采取不同的温控侧重。,49,5)料温的控制与制件模具有关。6)工艺调试过程应以调节温度为主。7)料筒前端和喷嘴部分的温度对产品的表观质量特别有意义。8)料筒温度的配置,一般都是从进料段到出料段依次递升。9)注意螺杆注射机可能出现的“返胶”故障。,50,4、注塑残余应力 脱模后,制件内部保持的压力与模外空间压力的差值,称为残余应力(即骤冷应力,与构型体积应变、冻结分子取向、模温、制件厚度、注射压力、注射时间、料筒温度等条件有关),51,5、模温的控制1)模温影响成型周期及成形品质,在实际操作当中是由使用材质的最低适当模温开始设定,然后根据品质状况来适当
21、调高。2)模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度,在模具设计及成形工程的条件设定上,重要的是不仅维持适当的温度,还要能让其均匀的分布。3)不均匀的模温分布,会导致不均匀的收缩和内应力,因而使成型品易发生变形和翘曲。,52,4)提高模温的好处:a.加成形品结晶度及较均匀的结构。b.使成型收缩较充分,后收缩减小。c.提高成型品的强度和耐热性。d.减少内应力残留、分子配向及变形。e.减少充填时的流动阻抗,降低压力损失。f.使成形品外观较具光泽及良好。g.减少远浇口部位的缩水机会。,53,4)提高模温的坏处:a.增加成型品发生毛边的机会。b.增加近浇口部位的缩水机会。c.减少结合线的明显程度。d.增加
22、冷却时间。,54,6.做好试模和模具保养工作1)试模的目的:1.1.检查模具在制造上存在的缺陷,并查明原因加以排除;1.2.对模具设计的合理性进行评定并对成形工艺条件进行探索,这将有益于模具设计和成形工艺水平的提高。试模的结果是要保证以后生产的顺利。,55,2)试模注意事项2.1.确定使用的材料品牌、等级、型号2.2.确定模具编号正确、机型大小、射咀孔径、长度、螺杆直径2.3.检查模具唧嘴、顶针、镶件、滑块(行位)、弹簧、螺丝等配件是否漏装、反装2.4.召集设计、项目负责人到现场,并用之前的成形条件表调机,特别是最近一次试模或生产的。,56,2.5.水口料配比一致2.6.选用成形工艺a.多级分
23、段控制射胶b.找准射胶位置、保压切换位置:一出二个以上的产品,必须确认进胶是否平衡c.有问题时,要找出原因和变化规律2.7.模温的设定、测量、记录2.8.装上运水试模,57,第四章、注塑不良的成因及对策1.不良分析的步骤:1)检查设备,包括注塑机、炮筒、料桶、模温机、运水等等2)检查周边的环境影响,如灰尘污染等3)检查材料4)检查模具是否正常5)检查工艺参数是否正常6)调整工艺参数或其他故障7)修理模具或机器,58,2.“不良品的界定与处理”1)什么是“良品”、什么是“不良品”?2)加工后可以使用吗?3)真的有必要加工吗?4)可以修模解决吗?5)“不良品”如何确认、如何处理?,59,3.“消灭
24、”严重不良的产品1)利用统计图表,统计出当月不良率最高的前10个产品2)每人每月负责解决2个有严重不良的产品3)后续跟踪统计不良率4)运用适当的奖励措施,60,4.不良现象的观察以及原因如何有把握地观察到不良现象?首先观察其外观是否与标准一致?不良品首先多由外观显现出来,如果外观没有问题,再检查尺寸,外观与尺寸都没有问题时,再确认产品强度。在成形现场作外观检查时,应以标准样本以及限度样本比照方式来判断。,61,缩水(也称凹陷):现象:主要出现在厚壁位置、筋条、机壳、螺母嵌件的背面等处。原因:1.供料不足。螺杆或螺杆头磨损严重,注射及保压时熔料发生逆流,降低了充模压力和料量,造成熔料不足。2.喷
25、嘴孔太大或太小。太小则容易堵塞进料通道,太大则将使注射压力变小,充模发生困难。,62,3.浇口太小或流道过狭或过浅,流道效率低、阻力大,熔料过早冷却。4.浇口过大,材料失去了剪切速率,材料的黏度高,同样不能使制品饱满。5.浇口未开设在制品的厚壁部位。6.模具的冷却系统设置不合理。7.注射、保压压力过小。8.注射速度过低。9.模温过低。10.射胶残量过小或没有残量。11.原料太软。,63,对策:1.检查成型工艺卡与机台参数是否相符2.检查模温,如产品是因胶位过厚而缩水,应降低此处的模温;如产品是因胶位过薄而缩水,则应提高此处的模温3.适当增加保压压力,或延迟保压4.对于胶位过薄的产品,尽量用提高
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