一般注塑知识.docx
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一般注塑知识
注塑成型的原理和工艺过程
将塑料颗粒定量地加入到注塑机的料筒内，通过料筒本身设置好的的温度以及螺杆转动时产生的剪切磨擦作用使塑料逐步熔化呈流动状态，然后在螺杆的推挤下熔融塑料以高压和较快的速度通过射嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中，由于模具的冷却作用使模腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件。
一个完整的注射成型周期由以下几个组成部分:
关模注射保压塑化计量（开始冷却记时）
顶出成型制件开模冷却
常用材料的工艺特性
材料名称
熔融温度
模温
烘料温度
烘料时间
流动性能
缩水率
水口可回收率
ABS+PC
230——310℃
50——90℃
80——100℃
2——4H
一般
0.5——0.7%
20%
PPO
250——300℃
80——100℃
100——120℃
3——4H
较好
0.2——0.7%
25%
ABS
160——260℃
30——80℃
70——80℃
2H
良好
0.3——0.8%
30%
PC
260——315℃
80——120℃
110——125℃
2——4H
较差
0.5——0.7%
20%
PA6.6
260——290℃
70——100℃
75——85℃
2——8H
非常好
0.8——1.3%
10%
POM
160——215℃
80——120℃
70——80℃
1——2H
良好
2.0——2.5%
25%
PS
180——230℃
30——50℃
75——85℃
1——2H
较好
0.2——0.6%
100%
PMMA
170——260℃
50——80℃
80——90℃
3——4H
良好
0.3——0.7%
建议不回收
PP
160——250℃
30——70℃
70——80℃
1——2H
非常好
1.0——2.5%
100%
PBT
210——260℃
60——80℃
110——120℃
3——4H
良好
0.4——0.6%
10~15%
PA6
220——280℃
70——100℃
75——85℃
2——8H
非常好
0.6——1.4%
10%
关于热塑性塑料成型
收缩率
一般宜用如下方法设计模具：
①对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。
②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。
③要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）。
④按实际收缩情况修正模具。
⑤再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。
流动性
按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类：
①流动性好:
尼龙PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP；
②流动性中等:
聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、有机玻璃PMMA、聚甲醛POM、聚苯醚PPO；
③流动性差:
聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚砜PSF、聚芳砜PSU、氟塑料PTFE。
各种塑料的流动性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点：
①温度：
料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，聚苯乙烯（尤其耐冲击型的HIPS）、聚丙烯、尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、聚碳酸酯等塑料的流动性随温度变化较大。
对聚乙烯、聚甲醛，则温度增减对其流动性影响较小。
所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。
②压力：
注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是聚乙烯、聚甲醛较为敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。
③模具结构：
浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如：
型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性，凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。
因此，模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。
成型时则也可控制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。
结晶性
热塑性塑料按其冷凝时有无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如聚甲醛等），无定形料为透明（如有机玻璃等）。
但也有例外情况，如ABS为无定形料但却并不透明。
在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项：
①料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。
②冷却固化时放出热量大，要充分冷却。
③熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。
④冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。
结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。
所以结晶性料应按要求必须控制模温。
⑤各向异性显著，内应力大。
脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。
热敏性塑料及易水解塑料
热敏性系指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。
如聚甲醛POM。
热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。
因此，模具设计、选择注塑机及成型时都应注意，应选用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料。
有的塑料（如聚碳酸酯PC）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，对此必须预先加热干燥。
应力开裂及熔体破裂
有的塑料对应力敏感，成型时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。
为此，除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外，对原料应注意干燥，合理的选择成型条件，以减少内应力和增加抗裂性。
并应选择合理的塑件形状，不宜设置嵌件等措施来尽量减少应力集中。
模具设计时应增大脱模斜度，选用合理的进料口及顶出机构，成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性，消除内应力并禁止与溶剂接触。
当一定融熔体流动速率的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔体破裂，有损塑件外观及物性。
故在选用熔体流动速率高的聚合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注塑速度，提高料温。
热性能及冷却速度
各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。
比热高的塑化时需要热量大，应选用塑化能力大的注塑机。
热变形温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。
热传导率低的塑料冷却速度慢，故必须充分冷却，要加强模具冷却效果。
热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。
比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型，必须选用适当的注塑机及加强模具冷却。
各种塑料按其种类特性及塑件形状，要求必须保持适当的冷却速度。
所以模具必须按成型要求设置加热和冷却系统，以保持一定模温。
当料温使模温升高时应予以冷却，以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，降低结晶度。
当塑料余热不足以使模具保持一定温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在一定温度，以控制冷却速度，保证流动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。
对流动性好，成型面积大、料温不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却交替使用或局部加热与冷却并用。
为此模具应设有相应的冷却或加热系统。
吸湿性
塑料中因有各种添加剂，使其对水分有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必须控制在允许范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。
所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时还需用红外线辐照以防止再吸湿。
关于增强塑料
为了进一步改善热固性及热塑性塑料的力学性能。
常在塑料中加入玻璃纤维（简称玻纤），滑石粉、云母、碳酸钙、高岭土、碳纤维等作为增强材料，以树脂为母体及粘结剂而组成新型复合材料，称为增强塑料（如环氧树脂为母体树脂塑料的增强塑料又称为玻璃钢）。
由于塑料混用玻璃纤维的品种、长度、含量等不同，其工艺性及物性也各不相同。
下面主要介绍注射用的热塑性增强塑料。
热塑性增强塑料
热塑性增强塑料一般由树脂及增强材料组成。
目前常用的树脂主要为尼龙、聚苯乙烯、ABS、AS，聚碳酸酯、线型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。
增强材料一般为无碱玻璃纤维（有长短两种，长纤维料一般与粒料长一致，为2～3毫米，短纤维料长一般小于0.8毫米）经表面处理后与树脂配制而成。
玻纤含量应按树脂比重选用最合理的配比，一般为20%～40%之间。
由于各种增强塑料所选用的树脂不同，玻纤长度、直径，有无含碱及表面处理剂不同其增强效果不一，成型特性也不一。
如前所述增强料可改善一系列力学性能，但也存在一系列缺点：
冲击强度与冲击疲劳强度低（但缺口冲击强度提高）；透明性、焊接点强度也降低，收缩、强度、热膨胀系数、热传导率的异向性增大。
故目前该塑料主要用于小型，高强度、耐热，工作环境差及高精度要求的塑件。
工艺特性
⑴流动性差：
增强塑料熔融指数比普通料低30%～70%故流动性不良，易发生填充不良，熔接不良，玻纤分布不匀等弊病。
尤其对长纤维料更易发生上述缺陷，并还易损伤纤维而影响力学性能。
⑵成型收缩小、异向性明显，成型收缩比未增强料小，但异向性增大沿料流方向的收缩小，垂直方向大，近进料口处小，远处大，塑件易发生翘曲、变形。
⑶脱模不良、磨损大不易脱模，并对模具磨损大，在注射时料流对浇注系统，型芯等磨损也大。
⑷易发生气体：
成型时由于纤维表面处理剂易挥发成气体、必须予以排出，不然易发生熔接不良、缺料及烧伤等弊病。
成型注意事项
为了解决增强塑料上述工艺弊病，在成型时应注意下列事项：
⑴宜用高温、高压、高速注射。
⑵模温宜高（对结晶性料应按要求调节），同时应防止树脂、玻纤分头聚积，玻纤外露及局部烧伤。
⑶保压补缩应充分。
⑷塑件冷却应均匀。
⑸料温、模温变化对塑件收缩影响较大，温度高收缩大，保压及注射压力增大，可使收缩变小但影响较小。
⑹由于增强料刚性好，热变形温度高可在较高温度时脱模，但要注意脱模后均匀冷却。
⑺应选用适当的脱模剂。
⑻宜用螺杆式注射机成型。
模具设计注意事项
⑴塑件形状及壁厚设计特别应考虑有利于料流畅通填充型腔，尽量避免尖角、缺口。
⑵脱模斜度应取大，含玻璃纤维15%的可取1°～2°，含玻璃纤维30%的可取2°～3°。
当不允许有脱模斜度时则应避免强行脱模，宜采用横向分型结构。
⑶浇注系统截面宜大，流程平直而短，以利于纤维均匀分散。
⑷设计进料口应考虑防止填充不足，异向性变形，玻璃纤维分布不匀，易产生熔接痕等不良后果。
进料口宜取薄片，宽薄，扇形，环形及多点形式进料口以使料流乱流，玻璃纤维均匀分散，以减少异向性，最好不采用针状进料口，进料口截面可适当增大，其长度应短。
⑸模具型芯、型腔应有足够刚性及强度。
⑹模具应淬硬，抛光、选用耐磨钢种，易磨损部位应便于修换。
⑺顶出应均匀有力，便于换修。
⑻模具应设有排气溢料槽，并宜设于易发生熔接痕部位。
模温的设定
⑴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调高。
⑵正确的说法，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。
⑶不均匀的模温分布，会导致不均匀的收缩和内应力，因而使成型口易发生变形和翘曲。
⑷提高模温可获得以下效果；
①增加成形品结晶度及较均匀的结构。
②使成型收缩较充分，后收缩减小。
③提高成型品的强度和耐热性。
④减少内应力残留、分子配向及变形。
⑤减少充填时的流动阻抗，降低压力损失。
⑥使成形品外观较具光泽。
⑦增加成型品发生毛边的机会。
⑧增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会。
⑨减少结合线明显的程度
⑩增加冷却时间。
计量及可塑化
⑴在成型加工法,射出量的控制（计量）以及塑料的均匀熔融（可塑化）是由射出机的可塑化机构（Plasticizingunit）来担任的。
①加热筒温度（BarrelTemperature）
虽然塑料的熔融，大约有60--85%是因为螺杆的旋转所产生的热能，但是塑料的熔融状态仍然受加热筒温度的影响，尤以靠近喷嘴前区的温度--前区的温度过高时易发生滴料及取出制件时牵丝的现象。
②螺杆转速（screwspeed）
A.塑料的熔融，大体是因螺杆的旋转所产生的热量，因此螺杆转速太快，则有下列影响：
a.塑料的热分解。
b.玻纤（加纤塑料）减短。
c.螺杆或加热筒磨损加快。
B.转速的设定，可以其圆周速的大小来衡量：
圆周速=n（转速）*d（直径）*π（圆周率）
通常，低粘度热安定性良好的塑料，其螺杆杆旋转的圆周速约可设定到1m/s上下，但热安定性差的塑料，则应低到0.1左右。
C.在实际应用当中，我们可以尽量调低螺杆转速，使旋转进料在开模前完成即可。
③背压（BACKPRESSURE）
A.当螺杆旋转进料时，推进到螺杆前端的熔胶所蓄积的压力称为背压，在射出成型时，可以由调整射出油压缸的退油压力来调节，背压可以有以下的效果：
a.熔胶更均匀的熔解。
b.色剂及填充物更加均匀的分散。
c.使气体由落料口退出。
d.进料的的计量准确。
B.背压的高低，是依塑料的粘度及其热安定性来决定，太高的背压使进料时间延长，也因旋转剪切力的提高，容易使塑料产生过热。
一般以5--15kg/cm2为宜。
④松退（SUCKBACK，DECOMPRESSION）
A.螺杆旋转进料开始前，使螺杆适当抽退，可以使模内前端熔胶压力降低，此称为前松退，其效果可防止喷嘴部的熔胶对螺杆的压力，多用于热流道模具的成型。
B.螺杆旋转进料结束后，使螺杆适当抽退，可以使螺杆前端熔胶压力降低，此称为后松退，其效果可防止喷嘴部的滴料。
C.不足之处，是容易使主流道（SPRUE）粘模；而太多的松退，则能吸进空气，使成型品发生气痕。
安定成型的参数设定
1、事前确认及预备设定
⑴确认材料干燥、模温及加热筒温度是否被正确设定并达到可加工状态。
⑵检查开闭模及顶出的动作和距离设定。
⑶射出压力（P1）设定在最大值的60%。
⑷保持压力（PH）设定在最大值的30%。
⑸射出速度（V1）设定在最大值的40%。
⑹螺杆转速（VS）设定在约60RPM。
⑺背压（PB）设定在约10kg/cm2。
⑻松退约设定在3mm。
⑼保压切换的位置设定在螺杆直径的30%。
例如φ100mm的螺杆，则设定30mm。
⑽计量行程比计算值稍短设定。
⑾射出总时间稍短，冷却时间稍长设定。
2、手动运转参数修正
⑴闭锁模具（确认高压的上升），射出座前进。
⑵以手动射出直到螺杆完全停止，并注意停止位置。
⑶螺杆旋退进料。
⑷待冷却后开模取出成型品。
⑸重复⑴--⑷的步骤，螺杆最终停止在螺杆直径的10%--20%的位置，而且成型品无短射、毛边及白化，或开裂等现象。
3、半自动运转参数的修正
⑴计量行程的修正[计量终点]将射出压力提高到99%，并把保压暂调为0，将计量终点S0向前调到发生短射，再向后调至发生毛边，以其中间点为选择位置。
⑵出速度的修正把PH回复到原水准，将射出速度上下调整，找出发生短射及毛边的个别速度，以其中间点为适宜速度[本阶段亦可进入以多段速度对应外观问题的参数设定]。
⑶保持压力的修正上下调整保持压力，找出发生表面凹陷及毛边的个别压力，以其中间点为选择保压。
⑷保压时间[或射出时间]的修正逐步延长保持时间，直至成型品重量明显稳定为明适选择。
⑸冷却时间的修正逐步调降冷却时间，并确认下列情况可以满足：
1、成型品被顶出、夹出、修整、包装不会白化、凸裂或变形。
2、模温能平衡稳定。
⑹塑化参数的修正
①确认背压是否需要调整；
②调整螺杆转速，使计量时间稍短于冷却时间；
③确认计量时间是否稳定，可尝试调整加热圈温度的梯度。
④确认喷嘴是否有滴料、主流道是否发生猪尾巴或粘模，成品有无气痕等现象，适当调整喷嘴部温度或松退距离。
⑺多段保压与多段射速的活用
①一般而言，在不影响外观的情况下，注射应以高速为原则，但在通过浇口间及保压切换前应以较低速进行；
②保压应采用逐步下降，以避免成型品内应力残留太高，使成型品容易变形。
实用小贴士：
●模具与注塑机的良好匹配
a.模具定位圈标准化和通用性;
b.过胶咀的球石半径与射咀球石半径的配合要标准化和通用性;
c.过胶咀孔径与射咀孔径的配合要合理;
d.
在模具的四个方向都要设置吊模孔;
吊模扁担或吊环能让模具平稳起吊;
e．模具上的运水接头在上下模具时尽量免拆装。
●模具在生产中体现的高效性
a.所有模具在设计时都要考虑自动化生产；
b.水口最小化；
c.有效均衡的冷却系统；
d.型腔、型芯的钢材保证足够的硬度。
●实用的模具保养计划：
a.生产过程中的模具日保养；
b.3-5万啤全面保养；
c.生产前的模具检查及清油准备。
常见的产品缺陷与模具的相关性：
产品缺陷模具相关性
1．披锋模具磨损
2．烧焦模具排气不良
3．阴阳色模具排气不良
4．缺胶模具胶位太薄或排气不良或入水口太大
5．拖伤导柱磨损或倒扣
6．尺寸偏差模具金属尺寸不到位
7．粘模脱模角度不良或模具磨损
8．熔合线冷运水槽、离胶料熔合位太近
9．变形冷却系统不良或顶出机构不平衡
１、充填不足（shortshot）
溶融之塑料经射入模穴中，尚未灌满时即已冷却硬化，此种欠料之现象称之为充填不足。
■由机床引起的原因及对策
原 因
对 策
1.射出能力不足
机台射出部能力确认
2.射出压力太低
提高压力
3.原料温度低,流动性差
确认加热缸温度及提高射出压力
4.原料供给量不足
增加料量
5.射出速度慢
提高射速
6.射出喷嘴部阻力大
确认孔径及电热能力
7.螺杆进料不良
手动进料
8.原料落下因难
确认清除原料团，降低入料口温度
9.螺杆射出逆流
更新checkring（逆止环）
■由模具引起的原因及对策
原 因
对 策
1.汤口设计不平均
重新计算与修正
2.汤口\流道\浇口设计过小
重新计算及加大尺寸
3.冷料储井阻塞
清除阻塞部位
4.排气不良
追加逃气设计
5.模温低
减少冷却水温、水量
6.成品肉厚太薄
检查排气性或增加肉厚设计
7.热料道阻塞未通
检查电路及温度并检修
8.模具冷却不当
确认水路系统并修改之
■由原料引起的原因及对策
原 因
对 策
1.材料本身流动性差
确认或材料变更
2.润滑处理不当
修正使用部位及量的多少
3.离喷过多
降低使用量
２、毛边（flash）
塑胶料流出动静模之接合面，形成芒刺壮之现象，称之为毛边。
■由机床引起的原因及对策
原 因
对 策
1.射出压力大
降低压力
2.开模压力不足
重新调整增加
3.射出供料量太多
降低射出供料量
4.原料温度高，流动性过佳
降低原料加热温度
5.保压时是过长
压低保压时间
6.射出速度太快
降低射出速度
7.机台动静模板平行度欠佳
利用长度规测量平长度、调整
■由模具引起的原因及对策
原 因
对 策
1.公母模接合不良
确认平行度及合模线、调整
2.合模面附着异物
清除异物
3.模具之投影面积太大
重新计算机台能力或换机
4.模具老旧破损
修补破损部位
5.热浇道温度设定过高
调整适当的温度
■由原料引起的原因及对策
原 因
对 策
1.材料本身的粘度低，流动性良
降低成型温度、模具温度或变更材质
３、缩水（sinkmark）:
此种现象在成型品表常会发现到，其发生之主要原因系原料在准却过程中，体积向肉厚的中心部逐渐收缩，而造成成品表面的凹陷状况。
特别是肉厚特别大的部位，其表面更加明显。
■由机床引起的原因及对策
原 因
对 策
1.射速太慢
提高射出速度
2.射压偏低
提高射出压力
3.保压时间不足
增加保压时间
4.原料供应量不足
增加原料供应量
5.原料温度偏高
降低原料加热温度
6.射出喷嘴太长或孔径太小
更换短喷嘴或增大喷嘴孔径
7.射出喷嘴与模具汤口未吻合
重新校正中心度及圆弧度
8.射出喷嘴部温度低
提高喷嘴温度
9.开模太早、冷却不足
增加冷却时间
10.热流道温度低
提高热流道之温度
11.射出时原料产生逆流
螺杆逆止环更换
■由模具引起的原因及对策
原 因
对 策
1.模具温度太高
增加冷却水路或降低水路
2.模具温度不一局部过高
确认水路循环系统或增减
3.汤口或流道细小
重新计算及修改汤口或流道
4.模穴有特别厚肉的部位
增加厚肉部位之流道
5.肉厚设计不均一或不适当
依肉厚比例修正
■由原料引起的原因及对策
原 因
对 策
1.原料流动性太好
修正成型条件配合或变更村质或规格级数
2.原料收缩率太高
４、流道痕（flowmark）
熔融的原料射入模穴后，以进料点为中心，呈现年轮状纹路的现象。
■由机床引起的原因及对策
原 因
对 策
1.原料温度低,流动性不够
提高原料加热温度
2.射出速度
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