注塑成型过程和工艺参数讲解

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
0,50
时间 [s]
1,00
实际所需 注射压力 注射压力限定
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20－30％。
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。
型腔位置1
型腔位置2
注射缸
料筒
流道
型腔
注射速度的优化设定: ---- 使注射压力最低
1600 1580 注射压力 [bar]
1560
1540 1520 1500
优化设定 区域
0,1 350 0,12 0,14 280 0,16 0,18 210 0,2 注射时间 [s] 注射速度 [mm/s]
315
Ergotech – 关于机床配置
Ergotech 150/500-440
锁模力
马达
拉杆间距 注射装置 螺杆
泵
根据材料扭矩关系选择合理的预塑马达:
螺杆直径 45 mm, L:D 长径比 20:1
1200 1100 1000 900 800 700
扭矩 [Nm]
600 500 400 300 200 100 0
t
i
各段长度 齿深
压缩比 齿间距
e
10 D
i i
1D
8,4 h
4 mm mm8,4 mm
4 auf 7,3 mm 7,3 mm 8,4auf 到3,5 3,5 mm 3,5 mm 8,4 mm
6D
1D
h
E
1D
4D 3,5 mm
K t 1D
2,4 1D 1D
2.止回阀结构
螺杆头 止回阀座
止回阀环
1. 塑化过程
如图: 熔体波前速度(MFV)和熔体波前面积 (MFA)。
MFV的差异使得塑料分子(以 点表示)以不同方式伸展，导致分子 与纤维取向的差异，从而造成收缩量 的差异或翘曲。
多级注射应用举例
应用一:
注射末端速度v4降低:
(1) 确保切换位置准确 (2) 排气防止焦斑 (3) 避免内压过高
v4 v3 v2 v1
= 60 m L = 1200 mm
g e s
Symbol
E
计量段长度 Einzug 压缩段长度 Kompression Metering 加料段长度 L LE 3,75 D LM 10 D 6,25 L鋘 ge der Zone LK D 符号
Gangsteigung L Stegbreite h Gangtiefe
螺杆直径 mm 22 25 30 35 40 45 50 60 70 80 95 110 130 145 最大料量 D 5,0 5,0 5,0 5,0 4,6 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,2 4,2 4,6 4,5 因子 L : D = 20:1 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,45 1,45 1,45 1,40 1,40 1,30 1,20 1,10 1,10 因子 L : D = 25:1 1,85 1,85 1,85 1,85 1,85 1,80 1,80 1,80 1,75 1,75 1,65 1,55 1,40 1,40
当你采用了正确的螺杆直径,并尽 力进行工艺调试后可能还会有以下 问题出现:
(1) 极短的成型周期下材料塑化不均:
标准三段螺杆
屏障型螺杆
熔体中存在未熔化的固体颗粒
熔体中没有未熔化的固体颗粒
屏障型螺杆
(2) 混料不均匀造成的色差:
长径比 L / D = 20或25的混炼螺杆
熔体在型腔里的流动 – 喷泉状流动
螺杆截面积 (A2) = 30
F2
F1
F1 = p液压 * A1
F2= p螺杆 * A2
P螺杆 = p液压 * A1 / A2 = p液压 * D1² / D2² = 100 * 90 ² / 30² = 900 Bar
1/1
各不同位置压力分布状态
压力, bar
时间 s
液压缸压力 螺杆头压力
浇口
料量; 螺杆转速; 背压; 料筒温度; 模具温度; 锁模力
第七步: 工艺参数控制范围的设定
从注射阶段到保压阶段的切换点
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:
3 4
料筒停留时间的计算
[cm3 ] ´ 材料密度 [g/cm 3] ´因子 最大预塑量 ´ 周期 停留时间 t[s] = 一模产品重 [ g ]
例如: 机器: ET 80 - 310 螺杆直径 35 mm 168cm³x 0,91g/cm³x 1,4 ------------------------------------ x 16,42s = 44s 80g
固化层
熔体流动层
模具型腔
2/4
熔体填充过程
3/4
工艺过程设置
参数设置步骤:
第一步: 根据材料供应商, 预设料筒温度, 模具温度, 背压.
第二步: 预设料量, 注射压力限定, 注射速度, 螺杆转速和冷却时间.
第三步: 找出转压点, 实际注射压
力.同时优化注射速度
同时优化
第四步: 找出保压时间. 第五步: 找出保压压力 第六步: 优化冷却时间
转压点
应用二:
壁厚处速度v2降低:
v4
v3 v1 v2
(1) 使壁厚处流动平稳 (2) 可形成较硬的表层
转压点
应用三:
v3
通过浇口处速度v2降低:
v4 v2
v1
(1) 使浇口处流动平稳 (2) 防止喷射,浇口斑纹 (3) 防止浇口附近飞边
转压点
v2 v3 v4 v1
应用四:
流道填充速度v1降低:
转压点
机床最大注射压力 注射压力 / bar p2 设定的注射压力 p1
注射压力超出
v1
v2
注射速度 / cm³ /s
从压力曲线上看注射压力设置:
正确的注射压力设置
1800 1600 10 % 1400 1200 压力 [bar] 140 120 压力 [bar] 1400 注射压力限制 1200 1000 800 600 400 200 0 0 1 2 3 4 时间 [s] 5 6 7 120 140 实际注射压力 + 10 % 180
问题二: 材料降解
请确认:
您是否使用了正确的 螺杆直径
评价原则一: 正确的料筒使用容积
0 0
0,5 10
1 20
2 40
3 Hale Waihona Puke Baidu0
4 80
5 螺杆直径的辈数 ( D ) 100 占最大料筒容积百分比 ( % )
ABS PE PA PET,PBT PC PC/ABS PMMA POM PP PPO PS PVC-硬 PVC-软 SAN
[ s]
停留时间 [s] =
bild20bar
最大预塑量 可从这里获得
各种塑料在熔融状态下的密度
各塑料在熔融状态下的密度 g /cm3
ABS
SAN PS PPO PA 6 PA 6.6 PC PC/ABS LD-PE HD-PE PP PET PBT PMMA CA
近似等于 g /cm3 0,96
螺杆头压力 型腔压力 螺杆行程
注射压力设置太小
1800 1600 160
螺杆头压力 型腔压力 螺杆行程
180 160
800
600 400 200 0 0 1 2 3 4 时间 [s] 5 6 7
80
60 40 20 0
80 60 40 20 0
4/10
螺杆行程 [mm]
1000
100
螺杆行程 [mm]
(1) 使进胶平衡(尤其是对于非平衡浇口) (2) 防止冷料进入 (3) 防止流道高压,流道产生飞边
浇口
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
29,9
29,8
29,7
29,6
245
175
如果注射速度过快
浇口处波纹
浇口处晕斑
锐边处粗糙
焦斑
如果注射速度太慢:
唱片纹
表面粗糙
多级注射
理想的填充模式:
在整个注射过程中，熔体以一固定的波前速度(MFV)同时 到达模腔的每一个角落 .
波前速度
容积流动率 =
熔体波前速度(MFV) × 熔体波前面积(MFA) (其中: 熔体流动率 = 设定的注射速度)
射压
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
转压点(即开始保压)
3.保压过程
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.
Bild 23
PA
PET / PBT
PP/PE
PS
POM
PMMA
ABS PC/ABS
PC
PVC硬
1. 通用三段螺杆
(1) 长径比 L : D = 20 : 1
20 D
D
(2) 通用三段螺杆哪三个段
计量段 压缩段 加料段
(3) 通用三段螺杆结构尺寸
L
M
L
K
L
e
E
E
t
螺杆直径 60 mm 螺杆长 1200 mm 长径比 L : D 20 : 1
100
预设注射压力
找出: 转压点&注射速度
注意: 始终保持所预设的 注射压力大于实际射压
获取实际注射压力
设定注射压力大于实际射压20 -30%
bild83
bild20sepc
螺杆头压力和液压缸压力
P螺杆 =
? F1 = F2
P液压 = 100 bar
液压缸活塞截面面积 (A1) = 90
射压
回吸 预塑停止
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
预塑停止
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
预塑停止
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.
型腔压力 MPa 1 – 压力测量开始 2 – 型腔填充
4
3 – 熔体压缩
4 – 浇口冷凝
结晶性塑料
非结晶性塑料
5 – 脱模
2 1
时间 s
5
从压力曲线上看转压点:
转压太早
1800 1600 1400 1200 压力 [bar] 1000 800 600 400 200 0 0 1 2 3 时间 [s] 4 5
安全区域 警戒区域 有问题区域
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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 min
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
保压
转压点(即保压开始) 保压结束 螺杆前进到顶
塑料塑化详细过程
熔体前进方向
被动面
主动面
熔化池
塑料在料筒中的熔化状况
F
E
D
C
B
A
计量段
压缩段
加料段
F
E
D
C
B
A
主动面 被动面
熔体的前进方向
计量段
压缩段
加料段
在塑化过程中 :
问题一: 塑化不完全即 熔体中存在未完全 熔化的固体颗粒
熔体中有未完全 熔化的固体颗粒
螺杆头压力 型腔压力 螺杆行程
转压太迟
180 160 140 120 螺杆行程 [mm] 100 80 60 40 20 0
压力 [bar]
1800
1600
螺杆头压力.
180
160
模腔压力 螺杆行程
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0,00
140 120 100 80 60 40 20 0 1,50 螺杆行程 [mm]
0,95
0,97 0,95 0,96 0,98 0,98 1,02 0,99 0,76 0,78 0,76 1,13 1,13 1,06 1,08
1,00
0,76
1,10
PVC - 软
POM PA 6 + GF PVC – 硬
1,12
1,19 1,19 1,24
1,19 1,24
不同螺杆直径和长径比下因子的选择
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
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
回吸
回吸 预塑停止
2. 注射过程
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.