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1、注塑工艺中级,Daniel Lee,(1)长径比 L:D=20:1,1.通用三段螺杆,(2)通用三段螺杆哪三个段,(3)通用三段螺杆结构尺寸,符号,压缩段长度,螺杆直径 60 mm,螺杆长 1200 mm,计量段长度,长径比 L:D 20:1,各段长度,齿深,压缩比,齿间距,加料段长度 LE,LK,LM,L,h,K,t,10 D,6 D,4 D,8,4 mm,8,4 到3,5 mm,3,5 mm,2,4,1 D,1 D,1 D,2.止回阀结构,螺杆是如何工作的,1.塑化过程,熔体受到螺杆的挤压沿着止回阀环和螺杆的径向间隙流向料筒前端.随着料筒前端熔体的不断增多压力逐渐增大并且当达到所设定的背压
2、时,螺杆开始后退.背压 是指注射缸阻止螺杆后退的压力,其大小等于螺杆前端熔体内部压力.,背压,螺杆不断后退直到所设定的螺杆停止位置,背压,螺杆不断后退直到所设定的螺杆停止位置,背压,螺杆不断后退直到所设定的螺杆停止位置,背压,螺杆不断后退直到所设定的螺杆停止位置,背压,当到达所设定的螺杆停止位置后,螺杆旋转停止也即预塑停止,在预塑完成之后,螺杆回吸一定量以卸除预塑时熔体内部的压力,预塑停止,回吸,注射时,螺杆以设定的速度前进,止回阀关闭,熔体被注入模具型腔.,预塑停止,射压,2.注射过程,预塑停止,射压,注射时,螺杆以设定的速度前进,止回阀关闭,熔体被注入模具型腔.,预塑停止,射压,注射时,螺
3、杆以设定的速度前进,止回阀关闭,熔体被注入模具型腔.,射压,注射时,螺杆以设定的速度前进,止回阀关闭,熔体被注入模具型腔.,射压,注射时,螺杆以设定的速度前进,止回阀关闭,熔体被注入模具型腔.,当达到转压点时注射结束,保压阶段开始.螺杆在恒定的压力作用下继续前进直到保压结束.转压点 是指由注射速度起主导的注射 阶段到以压力为主导的保压阶段的切换点(螺杆位置,注射时间,或注射压力等),射压,保压时,螺杆以恒定的压力作用在熔体上.当浇口冷却后,保压即结束.从保压结束位置到螺杆前进到顶的位置之间的熔体我们称之为料垫.,保压,3.保压过程,塑料塑化详细过程,塑料在料筒中的熔化状况,计量段,压缩段,加料
4、段,A,B,C,D,E,F,A,B,C,E,D,F,熔体输送过程及原理,材料输送的必要条件:材料和机筒的摩擦力大于材料和螺杆的摩擦力.,问题一:塑化不完全即 熔体中存在未完全熔化的固体颗粒,问题二:材料降解,评价原则一:正确的料筒使用容积,评价原则二:材料在料筒内停留时间,0,ABS,PE,PA,PBT,PET,PC,PC/ABS,PMMA,POM,PP,PPO,PS,PVC-硬,PVC-软,SAN,安全的料筒停留时间,料筒停留时间的警戒区域,有问题的料筒停留时间,13 min,12,11,9,10,5,6,7,8,1,2,3,4,料筒停留时间的计算,例如:机器:ET 80-310 螺杆直径
5、35 mm 168cm x 0,91g/cm x 1,4停留时间 s=-x 16,42s=44s 80g,bild20bar,螺杆的其他方面,分离型螺杆,分离型螺杆工作原理,分离型螺杆,普通三段螺杆,螺杆面,熔池,极短的成型周期下材料塑化不均:,螺杆+混炼段,螺杆+剪切段+混炼段,剪切段 一般放在压缩段和计量段结合处,Maddock 剪切段类型(1),Wendel 剪切段类型(2),混炼段 一般放在螺杆前端和止回阀之间,11.03.2023/Chr.Mehler/9750,混炼段,混料不均匀造成的色差:,熔体在型腔里的流动,熔体流动层,固化层,熔体在型腔里的流动 喷泉状流动,模具型腔,流动中的
6、几种现象,(1)迟滞现象:,*原因:流动总是沿着阻力最小的地方流动!(表现为浇口附近的填充不足),改进:,浇口,浇口,典型的例子:,(2)剪切变稀,*在低速填充时,填充的快慢主要取决于壁厚,*在高速填充时,填充的快慢主要取决于体积,(3)包风现象,-由于壁厚不均产生竞流而包裹模腔内气体的现象,-典型的例子:薄壁处的表面凹陷,工艺参数设定,工艺过程设置,料量;螺杆转速;背压;料筒温度;模具温度;锁模力,1.转压点,切换方式,如何寻找转压点:,在没有保压压力和保压时间的前提下,做填充实验,填满型腔95%-98%.(位置,时间,或压力等).,结晶性塑料和非结晶性塑料的标准型腔压力曲线:,1 压力测量
7、开始,2 型腔填充,3 熔体压缩,4 浇口冷凝,5 脱模,从压力曲线上看转压点:,2.注射压力,注射压力和注射速度的关系,-注射压力是为了达到和维持所设定的注射速度。-设定的注射压力代表了注射过程中压力的上限值。它最终的设定应该大于实际注射压力的2030。如果预设的注射压力限定过于精确，泵就无法根据设置的注射速度进行准确而迅速的调节。在这种情况下，会出现“注射压力受限制”的警告。如果预设的注射压力限定不能满足设定的注射速度（注射速度(V2)太快或注射压力限定太小），就会出现“注射压力超出”的警告。,注射速度/cm/s,机床最大注射压力,设定的注射压力,注射压力超出,注射压力/bar,p1,p2
8、,v2,v1,4/10,从压力曲线上看注射压力设置:,预设注射压力,找出:转压点&注射速度,设定注射压力大于实际射压20-30%,如何设定注射压力,bild83,bild20sepc,P螺杆=p液压*A1/A2=p液压*D1/D2=100*90/30=900 Bar,F1=F2,F1=p液压*A1 F2=p螺杆*A2,P螺杆=?,螺杆头压力和液压缸压力,1/1,各不同位置压力分布状态,注射缸,料筒,流道,型腔,螺杆头压力,浇口,型腔位置1,压力,bar,时间 s,液压缸压力,型腔位置2,3.注射速度,注射速度的优化设定:-使注射压力最低,如果注射速度过快,浇口处波纹,浇口处晕斑,锐边处粗糙,焦
9、斑,如果注射速度太慢:,唱片纹,表面粗糙,多级注射,为什么需要多级注射?,如图:熔体波前速度和熔体波前面积。,多级注射应用举例,4.保压时间,保压阶段,优化的保压时间=浇口冷凝时间,根据产品模重确定保压时间,保压时间太短:,5.保压压力,保压压力,注射压力和壁厚,结晶性塑料和非结晶性塑料的标准型腔压力曲线:,1 压力测量开始,2 型腔填充,3 熔体压缩,4 浇口冷凝,5 脱模,保压压力(不同保压压力设定),型腔压力 MPa,时间s,模腔内残余应力:,从压力曲线上看保压压力设置:,如何寻找合理的保压压力,*分析最大保压和最低保压的范围,并通过可能的模具修改来使他们的范围尽量扩大.,*在最低保压和
10、最高保压之间每隔100bar 或50bar(取决于最低最高保压之间的范围)取值;然后在取的保压压力下各生产2模;研究保压和尺寸或重量之间的关系,最终决定可接受的保压压力Ph或修改模具尺寸.,Ph,保压压力和产品尺寸之间的关系,550,600,650,保压压力 bar,产品尺寸 g,Cavity 1,Cavity 2,Cavity 3,Cavity4,常见材料的一般压力范围,*型腔压力一般约为转压时注射压力的30-40%,故保压压力可初略地设为转压时注射压力的50%,多级保压的应用,关于多级保压的解释:,如图:熔体填充过程,6.冷却时间,冷却时间的估算,冷却时间的标准化设定:,-使脱模温度小于材
11、料玻璃化温度以下10C,并且尽量短.,务实的冷却时间可由试验得出,!,7.锁模力的计算,如何检验锁模力大小是否合理,锁模力大小和模板移动距离之间的关系,推荐的模板移动的最大距离,锁模力计算,*1.1,优化的锁模力,*注意:不是产品越大,锁模力就越大,常见材料的模腔压力范围,模腔压力传感器,直接压力温度传感器,间接压力传感器,直接压力传感器,直接模腔压力传感器,8.螺杆转速和背压,bild20bar,螺杆转速设定:,原则:尽量的慢.太快容易造成熔体过度剪切从而破裂降解,塑化不均,卷入气体等缺陷底线:使预塑时间略短于冷却时间.,原则:推荐使用材料供应商提供的背压.倾向于大的螺杆背 压 目标:减小熔
12、体塑化时的轴向差异,减少气体,塑使化均匀.,-背压太小:塑化不均;气泡;冷料;混色不均;塑化时间不稳等-背压太大:材料降解;螺杆磨损加剧;预塑时间长;流涎;塑化时间不稳等,背压设定:,多级预塑的一般设置:,1.塑化开始时背压逐步增加:防止过度摩擦造成材料分解.,2.塑化结束时螺杆转速降低:提高计量精度.,不同材料都有最大螺杆转速的限制:,建议的材料背压,9.模具温度,模具温度高:强度,刚度高;收缩大;光洁度好;残 余应力低;熔解痕强度高.,-模具温度低:韧性好;收缩小;透明性好;熔接痕.,温度平衡,QF=QTM+QU+QL,注塑过程中的模具温度平衡,*注塑过程中模具温度呈周期性变化,不平衡的模
13、腔温度 32,0 C 到 129,6 C(t 90,4 C),(1)不平衡的冷却导致不必要的冷却时间加长,!一般模腔型腔壁的温度差必须=/t 5,0 C 对于精密产品必须=/t 2.0 C,优化的冷却系统分布,均匀的温度分布(t=5,0 C),优化区域,结果比较,优化前:长的冷却时间高的废品率生产稳定前的废品数-25 模,优化后:冷却时间下降-35%废品率下降 0,5%生产稳定前的废品数 3 模每个产品成本下降 18%模具成本增加+20%,(2)不平衡的冷却导致产品翘曲,模具温度的影响,(3)模具温度设定参考:,生产中应避免的2种情况:,型腔温度差T=12,3 K,1.接头漏水,漏水时:,型腔
14、温差 T=1,8 K,不漏水:,2.水管长而杂乱,比较!,10.料桶温度,(1)熔体温度:,料桶温度分布设定,注意:料桶温度分布的设定和料量的使用是相关的.,料桶温度设定 PS,ABS,料桶温度设定 PA 6,PA 6.6,(2)料筒下料口温度,太低:塑料易在料筒里面干性摩擦 从而使螺杆过度磨损;另外也 会加重螺杆加料段及压缩段 的工作负担,塑料来不及熔化,从而造成下料不畅甚至堵塞 料桶.,太高:塑料在料筒里面过早熔融 形成表面融化层,从而造成 材料结块,下料不畅.,下料口温度 PA,ABS,材料干燥,材料未充分干燥:,干燥后和未充分干燥的熔体比较,成型周期优化,注塑周期,工艺过程控制,型腔压
15、力和模塑产品特性:注射阶段,压力 bar,s,注射阶段,机器参数:注射速度 熔体温度 模具温度,质量特性:表观 表面分子定向 结晶性,型腔压力和模塑产品特性:压缩阶段,压力 bar,时间 s,机器参数:转压点 熔体温度 模具温度,质量特性:收缩和尺寸 飞边 重量,压缩阶段,型腔压力和模塑产品特性:保压阶段,压力 bar,时间 s,机器参数:保压压力/时间 模具温度 锁模力,质量特性:尺寸/收缩 变形 凹陷/缩孔 内部分子定向,保压阶段,参数范围的制定,当产品有问题时,从模塑工艺过程到产品质量,注塑工艺过程,原材料,环境,模塑产品,-密度-分子量-结晶度-.,-温度-湿度-.,-温度-压力-时间-.,-几何结构-表观-物理特性-.,+,+,?,影响模塑过程的因素,m,问题(8):,1.什么是背压,;什么是转压点,2.简述预塑,注射,和保压过程中螺杆和止回阀的工作状态,3.注射和保压有什么区别,4.如何设定转压点,注射压力,注射速度,保压时间,保压压力,冷却时间,5.如何校验锁模力的大小,6.什么是注射速度;为什么要使用多级注射;在哪些情况下可能要使用多级注射,7.如何设定料筒温度,模具温度;须注意什么,8.如何设定工艺参数控制范围,谢谢大家,
