塑胶成型基础知识

塑膠射出成型知識塑膠射出成型知識 品保部 2008-05-20 在這日新月異的時代,新的物質不斷被發現､發明,如塑膠 制品的取代竹､木､陶瓷､玻璃等制品,有的代替了金屬制品. 因塑膠在性能上具有質量輕､強度好､易著色､耐酸耐 碱､絕緣及不怕浸蝕的特性,加之可塑性佳,制品可加工成任 意形狀,且具有生產效率高,因而塑膠的用途,被廣泛應用到人 類的日常生活上,有的更被制成機械及電腦資訊零件,而成為 高科技的尖兵.由於不斷的開發與改良,仍成為人類生活上不 可缺少的產物. 前 言 隨著高速飛行器的制造(火箭､導彈等)宇宙航行等方面的 進展,對材料提出愈來愈苛刻的要求,一種材料不但要求某一種 技術性能好,而且要求它同時具備多種優良的技術性能,例如質 量輕､強度高､耐高溫､耐腐蝕性等.宇宙飛船在瞬時高溫的 作用下仍能勝利返回地面就是利用了熱固性塑料的不熔性,這 種塑膠在瞬時高溫的作用下,盡管它的外層燃燒起來,且還要一 層一層地燃燒下去,但由于它是不熔化的,導熱系數小,雖然外 表面的溫度很高,而內部溫度還是較低的,強度也不會變化很多 ,從而完成返回任務. 前 言 (1) 一般稱為盎斯. (2) 噸(TON) (一) 一般稱為盎斯的型式即是以射出機的射出容積來計算,以一 次最大的射出容積計算再除以28.3g即等於多少盎斯,尚須考 慮其螺桿直徑大小而決定其射出量多寡. (二)噸的型式即是關閉模具所需最大壓力之值.一般以噸(TON)表 示,其意義即為成型可能的成型品投影面積上所需之壓力. (三)所謂投影面積,即為成型品在模具移動方向的垂直面上所投影 而得的面積. (四)鎖模力=投影面積*鎖模系數再除以1000 (面積以cm計) 射出機型式區分 (五) 鎖模系數 ABS PS PP PC PA POM 400 300 350 600 400 450 (六)制品投影面積由鎖模力求出后即可決定射出機大小 來上模生產. (七) 例子:如ABS塑膠料制品長42cm寬是30cm來計算鎖模 力決定射出機噸位大小如下:42cm*30cm*400(鎖模系 數)/1000=504(TON) 可用500TON射出機來射出成型. 射出成型機規格計算說明 射出成型機規格計算說明 (一) 鎖模力 指鎖緊模具所需最大力量,一般以噸表示,其作用為當溶融樹脂 材料由射出裝置射入模具時,用以鎖緊模具防止成形品出現毛邊,或 樹脂材料由模穴中漏出. 鎖模力≧成品投影面積×模具內平均壓力.成品投影面積:順著料 方向模具時,制品在模穴內呈現的面積. 模內平均壓力:一般而言由螺桿前端至模具內所產生之壓力損 失約為射膠壓力的1/2~1/3.PP PE及較不嚴格要求之成品其模內平 均壓力約為250~300kg/cm2;ABS PS及要精度之成品約為350~400 kg/cm2;PC與防火ABS及嚴格品質要求取500 kg/cm2. (二)理論射出容積 螺桿達到最大行程時,理論上可射出之塑料容量稱為理論射 出容積,也稱為最大射出容量,通常以立方公分來表示之,一 般以如下公式計算: 理論射出容積(cm3)=π/4×螺桿直徑cm2×射出行程cm 此理論射出容積因塑膠之特性及成型條件不同,而與實際射 出容積有所差異,一般而言實際之射出大約是理論射出容積 的70%~80%. 射出成型機規格計算說明 (三)射出量 射出熔融塑膠料一次的最大重量,通常以克或盎司為單位其計算公式為: 射出量(g)=理論射出容積(cm3) ×熔融塑料密度(g/cm) ×消耗系數. 消耗系數一般採用0.875,常用之塑膠密度如下表: 原料名稱 密度 尼 龍 1.14 ABS 1.05 PC 1.2 PS 1.04 POM 1.425 HIPS 1.05 PMMA 1.19 AS 1.07 PP 0.90 射出成型機規格計算說明 一 .塑膠制品的尺寸精度 塑膠制品的尺寸精度是受各方面因素影響的,而其主要因 素是塑料的收縮率和模具的制造誤差. 影響塑膠制品尺寸精度的因素有下述几個方面: 1.成型材料 塑膠本身的收縮率範圍與塑料的品種､生產廠有關.塑料 本身收縮範圍大,含水分與揮發物,保存不當等,都會影響收 縮的不穩定. 塑膠模具的設計基礎知識 2成型條件 成型時的三大因素(壓力､時間､ 溫度)確定不當,將直接 影響其收縮率. 例如注射壓力高時,塑膠件收縮率小.模具溫度均勻和恆定, 有利于制品收縮率的穩定. 3.塑膠制品的形狀 塑料制品的壁厚､几何形狀､會影響成型收縮率.脫模斜度 的大小則直接影響尺寸精度. 塑膠模具的設計基礎知識 4.模具結構 澆口的尺寸(大則收縮小､小則收縮大),料流方向(與料流方 向平行則收縮大,垂直方向則收縮小),分型面的選擇(由于飛 邊的產生而造成的誤差),以及模具的磨損,而產生的誤差等. 二.脫模斜度 由于塑膠冷卻后要產生收縮,使塑件包住模具型芯,或型腔中 的凸出部份,為便于脫模,并防止塑件表面在脫模時被拉傷等 情況,故在設計塑膠件時一定要考慮有足夠的脫模斜度. 塑膠模具的設計基礎知識 脫模斜度是隨著塑件的形狀､成型材料的種類､模具結 構､模具表面粗糙度和成型零件加工紋向等而變化.一般情 況下脫模斜度為10 ~10 30/較為合適,按實際需要也可以取30/ , 但脫模斜度的取法,往往按實際需要或在塑膠件的尺寸精度 範圍內選取,如對塑膠件沒有防礙時,脫模斜度在許可範圍內 可取大些. 例: 有一箱或蓋 當深度為50mm以下時脫模斜度為30分之一 當深度為100mm以上時脫模斜度為60分之一 當產品為咬花紋時脫模斜度為5至10分之一 塑膠模具的設計基礎知識 三.壁厚及其均勻性 塑膠的成型工藝,對塑件壁厚尺寸有一定的限制,而塑件根據使用要求 以必須有足夠的強度.因此,合理地選擇塑件壁厚是很重要的. 塑件的壁厚過大,不僅會因用料過多而增加成本,且也給工藝帶來一定 的困難,如延長成型時間(硬化時間或冷卻時間),對提高生產效率不利, 容易產生氣泡､縮孔等缺陷;塑件壁厚過小,則熔融塑料在模具型腔中 流動阻力就大,特別是形狀復雜或大型塑件,成型困難,同時因為壁過薄, 塑件強度也差. 在實際生產中,設計塑件時要求壁厚完全均勻一致是不 大可能的,因而要求在厚壁與薄壁交界處避免有銳角,過渡要緩和,厚度 就沿著塑料流動的方向逐漸減小.塑膠件最小壁厚為0.45-0.95mm .一般 塑件壁厚為1.5-2.5mm 大型塑件壁厚為2.4-6.5mm. 塑膠模具的設計基礎知識 四.加強筋 為了確保塑膠制品的強度和剛性,又不致使塑件的壁增厚, 可在塑件的適當部位設置加強筋,它還可以避免塑件的變形, 在某些情況下,加強筋還可以改善塑件成型中的塑料流動情 況. 一般塑件加強筋厚度為壁厚的一半.才不會產生縮水,為 了增加塑件的強度和剛性,寧可增加加強筋的數量,而不增加 其壁厚,但就注意加強筋之間的距離應取壁厚的2倍以上為好, 如不得已時,加強筋的厚度也不能大于壁厚的50-80%. 塑膠模具的設計基礎知識 原料的特性 原料 名稱 收縮 率% 吸水 率% 干燥 溫度℃ 干燥 時間h 熱處理 溫度℃ 熱處理 時間sec 料管 溫度℃ 射嘴 溫度℃ ABS 0.4~0.7 0.2~0.3 80~100 2~4 80~100 16~20 200~230 200~240 PS 0.2~0.8 0.1~0.3 75~85 2h以上 60~70 30~60 180~240 190~260 尼龍 0.35~25 1.5~3.5 80 2~10 130 15 240~300 250~310 PC 0.5~0.7 0.1~0.3 100~120 2~10 125~130 30~40 260~310 280~320 POM 2.0~3.5 0.12~0.25 80~90 2~4 180 30 180~200 190~210 PMMA 0.2~0.9 0.2~0.4 80~100 2~6 75 240~360 180~220 200~230 PP 1.0~3.0 0.01以下 可不進行 150 30~60 200~270 210~280 一.射出殘餘應力: a.殘餘應力是成品在加工成型過程中經曆了非平衡狀態過程所 形成,其內部具有較曆經平衡狀態過程(如極慢之冷卻速率)較 高的能量,因此其有回復至平衡狀態最低能量之潛能.此種潛能 便呈現為成品之殘餘應力. b.殘餘應力分為殘餘流動應力與殘餘熱應力.殘餘應力不利於成 型件之品質,如翹曲､變形､龜裂､光學性質不良等皆可能由 於殘余應力所引起. 一般射出成型產品問題分析 二.殘余流動應力. a. 流動應力主要由流動過程中分子鏈被排向所引起.射出過程 中高分子鏈被拉伸,接近模壁低溫區域,當拉伸之分子鏈溫度低 於其玻璃轉化溫度時即會被凍結住.形成非平衡狀態之排向性 現象,導致非均勻收縮及非等向性機械性質. b. 分子鏈排向與流動方向一致,平行流動方向之機械強度大於 垂直流動方向之機械強度約2倍. 三.如何減低流動應力. a. 在流動充填過程減少剪切應力則可有效的降低流動應力,如 提高模溫､提高料溫､降低射速､避免流動路徑過長、增加 成品厚度等. 一般射出成型產品問題分析 四.殘余熱應力 a. 何謂殘余熱應力?殘余熱應力是一種累積在成品內部的能量,主要由 於成品在成型過程中經曆了非平衡過程(如快速冷卻)被快速凍結住. 此經非平衡狀態之成品具有曆經平衡狀態較高的能量,其有回復至 平衡狀態最低能量之潛能,此種曆經非平衡狀態所被凍結(未被釋放 出)之能量,便呈現為成品之殘余應力. b. 非平衡狀態具有較平衡狀態為高之比容積,因此從非平衡狀態回復 至平衡狀態時會產生體積收縮.比容積之差異性,會表現在殘余熱應 力所引起之收縮位移. c. 理論上,若成型過程完全處於平衡狀態(如極慢速冷卻).則不會有殘 余熱應力產生. 一般射出成型產品問題分析 五.均衡冷卻熱應力 a. 冷卻過程會產生熱應力,冷卻速率愈快熱應力愈大,正負模面 溫度相同則呈現對稱之熱應力分布,此對稱之熱應力沒有力矩產 生,不會導致成品翹曲變形. b. 若成品中有較大之殘余熱應力,當溫度降低時,則在應力集中 之區域有可能發生龜裂. 六.不均衡冷卻熱應力. a. 正負模面溫度不相同時則呈現不平衡冷卻熱應力,此不對之熱 應力分布,將產生力矩作用,導致成品翹曲變形. b. 翹曲方向朝向模面溫度較高之一方. 一般射出成型產品問題分析 七.平面方向的不均勻收縮. a.即使平衡冷卻之殘余熱應力也會導致成品平面方向之不平均勻收 縮,此不均勻收縮也會導致成品微量翹曲. 八.如何減低熱應力 a.在保壓冷卻過程中減低冷卻速率則可有效的降低熱應力,如提高模 溫、提高料溫、增加成品厚度等. b.平衡冷卻(正負模面溫度相同)時,雖然有熱應力存在,但呈現對稱之 熱應力分布,不會產生力矩作用,成品較不會產生翹曲變形. C.若殘余應力大到足以克服成品之剛性,則成品會導致翹曲變形或 龜裂. 一般射出成型產品問題分析 產品不良現象分析與對策 一.凹陷(縮水) 分析: 凹陷是一種收縮之現象,也稱為縮水, 通常發生在成品肋之根部或 膠位較厚之位置,此部位之冷卻效率較差,所以溫度比其它部位較高,因此 體積收縮率也較大.腔膠料不足,射出壓力太小,射出時間太短,澆口太小, 射出速度太慢,保壓不足,原料過熱,模具溫度過高等現象都有可能導致產 品凹陷. 對策:加強肋時應低於壁厚的一半,避免產品膠位厚薄不均勻現象. 增加 入料量,增加射出壓力,加長射出時間,加大入料口,加快射出速度,增加保 壓,降低料管溫度,冷卻模具或加長冷卻時間,增加模具水路,或馬上將產 品浸入水內. 二.結合線 分析:結合線是由兩個不同的流動波前接觸,接觸后會相聚合在一起產生 結合.多澆口系統或流動波前流經分隔區易產生結合線.流動波前因噴泉 效應分子鏈被拉伸排向,因此接觸后分子鏈結合性較差,除了視覺上產生 條紋外,強度也較弱,此處分子鏈被排向性高,也是應力集中處.結合線位置 除了應在外觀不明顯之外緣區外,應盡可能在高溫區,避免在厚度薄之區 域.高溫熔接其強度約降低15%~25%,低溫熔接其強度約降低了50%.模具 與料管溫度較低,射出壓力太小,射出速度太慢,澆口位置不當, 模具排氣不 良,產品膠位太薄. 對策:增加產品膠位厚度,增加料管與模具溫度, 增加模具排氣.提高射出壓 力與速度,重新更改模具進膠口位置. 產品不良現象分析與對策 三.短射(缺膠) 分析:短射是塑膠熔膠無法填滿整個模穴內部之現象.或因射 出機射壓不足或模穴內形成之包封無適當的排氣孔排出而形 成.另外是模具的溫度與料管的溫度太低,射出時間太短,射出 速度不夠快,或進膠口太小,膠位太薄等原因造成. 對策:增加產品厚度,增加流道直徑,適當的安排澆口位置使流 動盡量平衡.增加射出壓力與速度,增加模具排氣,提高模具與 料管溫度,增加射出時間. 產品不良現象分析與對策 四.毛邊 分析:當射出壓力大於模具鎖模壓力時,模具分模面密合不良 造成產品溢料毛邊.在參數調整方面有射出壓力大,射出速度 太快,射出時間長,模具與料管溫度過高等, 或機器鎖模之哥 林柱受力不均勻.都會造成產品毛邊. 對策:更換鎖模力較大之機台生產,或調整射出參數,如降低射 出壓力與速度,減短射出時間,降低模具溫度與料管溫度.對哥 林柱受力不均勻現象進行調整. 產品不良現象分析與對策 五.噴流(氣紋) 分析:當塑膠料高速通過澆口,而沒有與模壁接觸 則會形成噴泉流,表面留下噴流痕(氣紋).料管溫 度與模具溫度太低.澆口太小,產品膠位厚度不均 勻. 對策:降低射出速度,加大澆口,提高料管與模具溫 度,如必要時可重新選擇進膠位置或方式. 產品不良現象分析與對策 六.料花(銀條) 分析:當塑膠原料未完全干燥時,導熔膠內有水氣形成,當熔膠 射出時由於波前噴泉效應,這些氣泡會流至表面而破裂,以致 成品表面沿塑料流動方向呈現銀色條紋狀(料花).加料轉速 太快,松退太長,粉碎料顆粒太大等.在加料過程中容易帶入空 氣,嘵口太小,模具厚薄不均,射出速度太快,都會造成料花現 象. 對策:按原料出廠規定要求提前烘干原料,降低射出速度與加 料轉速,縮短松退位置,加大背壓,水口料不可粉碎太大顆粒, 要與原料配比使用,加大模具進膠口.如必要時對產品厚薄可 進行修改模具. 產品不良現象分析與對策 七.黑點(異色) 分析:料內含有雜質,料管逆流環磨損,料管溫度過高,料管內 有死角,子母頭螺牙處原料碳化,模具破損有鐵屑附在模具 表面. 對策:除去料內雜質,檢查逆流環是否磨損,降低料管溫度,清 洗干淨料管,拆子母頭進行清除碳化物, 對模具磨損處進行 修模處理,如必要時可進行對料管與螺桿進行拋光. 產品不良現象分析與對策 八.變形 分析:塑膠制品太熱時托模,模具溫度太高或溫度不 均勻,保壓過度,產品切面厚薄不均勻. 對策:延長成型周期,降低模具溫度或調整模具冷卻 水路,使模具冷卻均勻.降低射出壓力,縮短保壓時間, 降低保壓壓力與速度,調整射出時間,減小背壓. 產品不良現象分析與對策 九.頂白(白化) 分析:頂白是因塑膠表面受到集中外力作用導致接近或超過 樹脂彈性極限時塑膠表面會呈現白化.常發生在頂出部位.產 品在頂出過程中受力不均勻或頂出時有些部位因斜度不夠, 磨擦太大.模具溫度過高,產品射出太飽模,通常會造成頂白. 對策:對模具頂出阻力太大部位進行拋光增加斜度,或再增加 頂針使產品頂出均勻.降低射出壓力與速度,縮短射出時間,減 小保壓,降低模具溫度. 產品不良現象分析與對策 十.燒焦 分析:當熔膠射出時,在模穴內局部區域由於摩擦熱導致塑膠 溫度高於其劣化溫度,則材料會燒焦現象,燒焦之原因是因模 穴內形成包封,而排氣孔設計不當,模具冷卻系統設計不良,射 出速度太快,進膠口位置設計不當,模具溫度過高,水口料使用 太多. 對策:更改進膠口位置使射出時不會出現包封,增加模具排氣, 調整模具冷卻水路,降低射出速度.降低模具溫度,減少水口料 的使用比例. 產品不良現象分析與對策 想想就是这样：182391728@163.com