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注塑成型又称注射模塑成型,它 是一种注射兼模塑的成型方法。注塑成型方法的优点是生产 速度快、效率高,操作可实 现自动化,花色品种多,形状可以由简到繁,尺寸可以由大到小,而且制品尺寸精确,产品易更新换代,能成形状复杂的制件,注塑成型 适用于大量生产与形状复杂产品等成型加工领域。

 

在一定温度下,通过螺杆搅拌完全熔融的塑料材料,用高压射入模腔,经冷却固化后,得到成型品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。
 

 

注塑过程
 
 

 

温度控制

 

注塑成型设备和模具

⒈料筒温度:

注射模塑过程需要控制 的温度 有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化 和流动,而后一种温度主要是影响塑料的 流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度,同一种塑料,由于来源或牌号不同,其流动温度及分解温度是有差别的,这是由于平均分子 量和分子量分布不同所致,塑料在不同类型的注射机内的塑 化过程也是不同的,因而选择料筒温度也不相同。

 

⒉喷嘴温度:

喷嘴温度通 常是略低于料筒最高温度的,这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发 生的"流涎现象"。喷嘴温度也不能过低,否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵塞,或者由于早凝料注入 模腔而影响制品的性能。

 

⒊模具温度:

模具温度对制品的 内在性能和表观质量影响很大。 模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求,以 及其它工艺条件(熔料温度、注射速度及 注射压力、模塑周期等)。

 

压力控制
 

 

注塑过程中压力包括塑 化压力和注射压力两种,并直接影响 塑料的塑化和制 品质量。

 

⒈塑化压力:

(背压) 采用螺杆式注射机时,螺杆 顶部熔料在 螺杆转动后退时所受到的 压力称为塑化压力,亦称背压。这种压力的大小是可以 通过液压系统中的溢流阀来调整的。

 

在注射中,塑化压力的 大小是随螺杆的设计、制品质量的要求以及塑料的种类不同而需要改变的,如果说这些情况和 螺杆的转速都 不变,则增加塑化压力会加强剪切作用,即会提高熔体的温度,但会减 小塑化的效率,增大逆流和漏 流,增加驱动功率。

 

此外,增加塑化压力常能使熔体的温度均 匀,色料的混合均匀 和排出熔体中的气体。一般操作中,塑化压力的决定应 在保证制品质量优良 的前提下越 低越好,其具体数值是随所用的塑料的品种而异的,但通常很少超过20公斤/平方厘米。

 

⒉注射压力:

在当前生产中,几乎所 有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料

所施的压力(由油路压力换算来的)为准的。注射压力在注塑成 型中所起的作用是,克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力,给予熔料充模的速率以及对熔  料进行压实。

 

 

成型周期

 

完 成一次注射模 塑过程所需的时间 称成型周期,也称模塑周期。它实际包括以下几部分:


注塑成型周期

成型周期:成型周 期直接影响劳动生产率和设 备利用率。因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中,以注射时间和冷却 时间最重要,它们对制品的质量均有决定性的影响。

 

注射时间 中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充 模时 间 一般约为3-5秒。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般约为20-120秒(特厚制件可高达5~10分钟)。

 

在浇口处熔料封冻之前, 保压时间的多少,对制品尺寸准 确性有影响,若在以后,则无影响。保压时 间也有最惠值,已知它依赖于料温,模温以及主流道 和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正 常的,通常即以得出制品收缩率波动 范围最小的压力值为准。

 

冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热 性能和结晶性能,以及模具温等。冷却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原则,冷却时间性 一般约在30~120秒钟之间,冷却时间过长没有必 要, 不仅降低生产效率,对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时 甚至会产生脱模 应力。 成型 周期中的其它时间则与生产过 程是否连续化和自动 化以及连续化和自 动化的程度等 有关。

 

参数
 
 

 

⒈注塑压力

注塑 压力是由注塑系统的液压系统提供的。液压缸的压力 通过注塑 机螺杆传递到塑料熔体上, 塑料熔体在压力的推 动下,经注塑机的喷嘴进入模具的竖流道(对于部分模具来说也是主流道)、主流道、分流道,并经浇口进入模具型腔, 这个过程即为注塑过 程,或者称之为 填充过程。压力的存 在是为了克服熔体流动过程 中的阻力,或者反过来说,流动过程中存在的阻力需要注塑机的压力来抵消,以保证填充过程顺利进行。

 

在注塑过程中,注塑机喷嘴 处的压力 最高,以克服熔体全程中的流动阻力。其后, 压力沿着流动长度往熔体最 前端波前处逐步降低,如果模腔 内部排气良 好,则熔体前  端最后的压力就是大气压。

 

影响熔体填充压力的因素很多,概括起来有3类:

⑴材料因素,如塑料的类型、粘度等;

⑵结构性因素,如浇注系统的类型、数目和位置,模具的型腔形状以及制品 的 厚 度等;

⑶成型的工艺要素。

 

⒉注塑时间

这里所说的注塑时间是指塑料熔体充满型腔所需要的时间,不包括模具开、合等辅助时间。尽管注塑时 间很短,对于成型周期的影响也很小,但是注塑时间的调 整对于浇 口、流道和型腔的压力控制有着很大 作用。合理的注塑时间有助于熔体理想填充,而 且对于提高制 品的表面质量以及减小尺寸公差有着非常重要的意义。

 

注塑时间要远远低 于冷却时间,大约为冷却时间的1/10~1/15,这个规 律可 以作为预 测塑件全部成型时间的依据。在作 模流分析时,只有当熔体完全是由螺杆旋转推 动 注满型腔的情况下,分析结果中的注塑时间才等于工艺条件中设定的注 塑时间。如果在型腔充满前发生螺杆的保压切 换,那么分析结 果将大于工 艺条件的设定。

 

⒊注塑温度

注塑温度是影响注 塑压力的重要因素。注塑机料筒有5~6个加热段,每种原料都有 其合适的加工 温度( 详细的加工温度可以参阅材料供应商提供的数据)。注塑温度必须控制在一定的范 围内。

 

温度太低,熔料塑化不良,影响成型件的质量,增加工艺难度;温度太高,原料容易分解。在实际的注塑成型过程中,注塑温度往往比料筒温度高,高出的数值与注塑速率和材料的性能有 关,最高可达30℃。这是由于熔料通过注料 口时受 到剪切而产生很高的热量造成的。 在作 模流分 析时可以通过两种方式来补偿这种差值,一种是 设法测量熔料对空注塑时的温 度,另一种是建模时将射嘴也包含进去。

 

⒋保压压力与时间

在注塑过程将近 结束时,螺杆停止旋转,只是向前推进,此时注塑 进入保压 阶段。保压 过程中注塑 机的喷嘴不断向型腔补料,以填充由于制件收缩而空出的 容积。如果型腔充满后不进行保压,制 件大约会收缩25%左右,特别是筋处由于收缩过大而形成收缩痕迹。保压压力一般为充填最大压力的85%左右,当然要根据实际情 况来确定。

 

⒌背压

背压是指螺杆反转后 退 储料时所需要克服的压力。采用高背压有利于色料的分散 和塑料的融 化,但却同时延长了螺杆回缩时间,降低了塑料纤维的长度,增加了注塑机的压力,因此背压 应该 低一些,一般不超过注塑 压力的20%。注塑泡沫塑料时,背压应该比气 体形成的压力高,否则螺杆会被推出料筒。有些注塑机可以 将背压编程,以补偿熔化期间螺杆长度的缩减,这样会降低输 入热量,令温度下降。不过由于这种变化的 结果 难以估计,故不易对机器作出相应 的调 整。

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