射出成型技術(shù)入門
射出成型簡介 1 射出成形之基本知識。 1．1 射出成形的特征以及組成。 射出成形是將溶融的成形材料以高壓的方式填充到封閉的模具內(nèi)，射出成形的模腔內(nèi)承 受的壓力約400KGF/CM2，大約為400個大氣壓，以這樣高的壓力來制作產(chǎn)品是它的特征， 這是它的優(yōu)點(diǎn)也是它的缺點(diǎn)。也就是說模具 必須制作得相當(dāng)堅(jiān)固，因而模具價格也相當(dāng)昂貴，因此必須大量生產(chǎn)以便與高價的模具 費(fèi)用互相扣抵，例如每批之生產(chǎn)量必須10000PCS以上才合理，換句話說；射出成形的工 作必須以大量生產(chǎn)才行。 成型過程所說幾個步驟： 1. 1關(guān)門 安全門上才開始成型。 1．1．2 鎖模 將移動側(cè)的移動板前進(jìn)，使得模具關(guān)閉，模具關(guān)閉以后確實(shí)地把模具鎖緊。 1．1．3 射出（包括保壓） 螺桿快速地往前推進(jìn)，把熔融之成形材料注入模腔內(nèi)填充成形，填充之后壓力要必須繼 續(xù)保持，這個動作特別取名為“保壓”。在剛充填時模具承受的壓力，一般叫做射出壓或 者叫做“一次壓”。 1．1．4 冷卻（以及下個動作的可塑化工程） 模腔內(nèi)之成形材料等待冷卻凝固之過程叫“冷卻”。在這時候射出裝置也準(zhǔn)備下次工作， 這個過程叫做“可塑化過程”。放在料斗里的成形材料，流入加熱的料管內(nèi)加熱，是依據(jù) 螺桿旋轉(zhuǎn)把原料變成熔融狀態(tài)，螺桿像撥取螺絲的原理一樣，一面轉(zhuǎn)一面后退，螺桿前 端會儲存熔融之成形材料，螺桿旋轉(zhuǎn)時，抵抗螺桿向后退的壓力稱之為螺桿的“背壓”。 1．1．5 打開模具 將移動側(cè)的移動板向后退，模具跟著打開。 1．1．6 打開安全門 安全門打開，這時成形機(jī)處于待機(jī)中之狀能。 1．1．7 取件 將成品取出，然后檢視確認(rèn)模具內(nèi)未殘留任何物件再關(guān)門.以上整個成形作業(yè)叫做一個C YCLE成型。 成品是由模具的形狀成形出來。模具是由母模及公模組合成，公母模模仁之間留有空 隙,材料在此流入壓縮形成產(chǎn)品。成型材料要流入公母模之前的通路有主流道（SPRUE） 流道（RUNNER）閘門（GATE）等。 1．2 射出成形機(jī) 射出成形機(jī)以較大項(xiàng)目來區(qū)分，可分為兩項(xiàng)，鎖模裝置和射出裝置。 1．2．2 鎖模裝置 將模具關(guān)閉不被打開,成形材料在模腔內(nèi)冷卻凝固后，模具才打開然后取出成品等等動作 的設(shè)備裝置之鎖模裝置。 1．2．3 將成形材料射出，填充到模腔內(nèi)的設(shè)備裝置稱之射出裝置。此兩個裝置組合而成為射出 成形機(jī)。 下面繼續(xù)說明射出成形機(jī)的能力，射出成形機(jī)之能力基本上是下述3項(xiàng)規(guī)定來區(qū)分。 A 鎖模力 射出時，模具不被打開之最大鎖模力，以TON數(shù)來表示。 B 射出量 一次射出之重量，一般都是以多少克來表示。 C 可塑化能力 一定的時間內(nèi)能夠熔解多少量的樹脂，一般都是以多少克來表示。 最重要的是鎖模力，成形品的投影面積，是指以模具開閉方向垂直此方向的投射影子面 積（實(shí)際也可說模具之面積）。模具內(nèi)平均壓力加到投影面積就叫做鎖模力，鎖模力如 果是模具的“投影面積×平均壓力”大于“鎖模力”時模具之公母模就會被推開。 鎖模力=投影面積×模具內(nèi)平均壓力 一般而言，模具內(nèi)所能承受的壓力為400KGF/ Cm2， 因此多以此數(shù)字來計(jì)算鎖模力，但是，鎖模力常會因成形材料及成形品的形狀不同而不 同，差異比較大之參數(shù)如PE、PP、PS、ABS原料，這些原料用來做深度較淺的箱子，其參 數(shù)為300KGF/CM2，若作深度較深的箱子其參數(shù)400 KGF/CM2，若作小型精密高的成品，投影面積大概在10CM2以下時，其參數(shù)600KGF/CM2， PVC、PC、POM、AS、等原料，這些原料用來做深度較淺的箱子，其參數(shù)為400KGF/CM2， 若作深度較深的箱子其參數(shù)500KGF/CM2，若做小型精密高的成品，投影面積大概在10CM 2以下時，其參數(shù)800KGF/CM2。（如表） 模腔內(nèi)平均壓力值 （單位KGF/Cm2） |成品 |淺的箱子 |深的箱子 |小型且精密的成 | |原料 | | |品 | |PE |300 |400 |600 | |PP | | | | |PS | | | | |ABS | | | | |PVC |400 |500 |800 | |PC | | | | |POM | | | | |AS | | | | 現(xiàn)在的射出成型機(jī)，一般說來射出能力都相當(dāng)大，鎖模力如果足夠的話，實(shí)際上在使用 時都沒有什么問題，但是每次在定成形品之射出量時一定要確認(rèn)是否包含了主澆道（SP RUE）流道（RUNNER）全部總合的重量。 可塑化的能力一般來說應(yīng)該沒有什么問題，但是在成形品重量相當(dāng)重且成形的速度又 很快時，如果每一循環(huán)的成形時間設(shè)定得太短時，可塑化的能力就會有不足現(xiàn)象發(fā)生， 這點(diǎn)應(yīng)特別注意。 其他重要的項(xiàng)目有大柱之間隔以及行程，如圖 A B 大柱 所謂大柱，就是射出成形機(jī)支撐移支板及固定板的棒子，模具只能在TIE—BAR之內(nèi)側(cè)才能 安裝進(jìn)出。 D 行程 所謂開模行程，就是指成形機(jī)的移動板向后退到底時，移動板與固定板之間的距離.鎖模 裝置一般地說，可分為直壓式以及曲軸式兩種. 1. 3附帶之設(shè)備 1．3．1模具溫度控制器 模具溫度控制器,是用來冷卻模具而使成形品凝固定形.模具的溫度原則上是公模，母 模分開來控制才較理想，模具溫度控制器的水如果想降低到很低溫度時，例如要5℃，此 時模具溫度控制器就要以冷凍機(jī)來代替。 另外，一般的水到了95℃以上時便無法正常使用，此時模具溫度控制器就必須使用特殊的 耐熱油，有時模具溫度控制器也和電熱棒一起使用。 1．3．2原料干燥機(jī)以及材料供給裝置 通常射出成形機(jī)都裝置有烘干用的料斗，其上裝有鼓風(fēng)的風(fēng)車，烘干用的料斗是為了 使成形原料干燥去水份。 一般的PS、PP等成形用之材料，以烘干用的料斗來烘干已經(jīng)十分足夠的，但是，要求特 別干燥的工程塑膠，高功能的塑膠要成形時，就必須以除濕式熱風(fēng)干燥機(jī)來干燥材料不 可。 1．3．3粉碎機(jī)（澆道用） 澆道，流道的粉碎機(jī)，主要是用來粉碎模具之澆道與流道，使粉碎后之粉碎料能再度 使用之機(jī)器。粉碎后的澆道流道再回料斗中使用，要注意再生料不可放入太多，一般多 在20%以內(nèi)才可。 1．3．4熱膠道控制器 能有效的調(diào)節(jié)流道溫度來控制成品，節(jié)省原料，品質(zhì)穩(wěn)定，成型周期短效率高但價格 昂貴，易損壞。 1. 塑膠的基本知識 2. 1塑膠的種類以及用途 塑膠是從石油中提煉出來，經(jīng)過人工復(fù)合而成，具有高分子量的有機(jī)物并具有可塑性 。 塑膠的優(yōu)點(diǎn)有：一次即可成形成品、具有高速率生產(chǎn)性、任何形狀都可制作、外觀美 麗、產(chǎn)品的質(zhì)量輕。因有上述的特點(diǎn)所以塑膠產(chǎn)品品質(zhì)良好，可大量制造以及價格便宜 。塑膠也有其缺點(diǎn)：耐熱性差、剛性很低易脆化、不耐油、易燃燒，特別是抗熱性，與 金屬相比較時，塑膠的抗熱性非常差。 塑膠若以較大項(xiàng)來分類時，可分為兩大類： 一是熱可塑性塑膠——加熱時變較，冷卻后變堅(jiān)固，可反復(fù)回收使用。 一是熱固化塑膠——加熱時變較，冷卻后變堅(jiān)固再加熱也無變化，不可回收使用。 熱可塑性塑膠：其分子構(gòu)造如表，所見的長形線狀，當(dāng)加熱時會移動變軟，冷卻后則形 成不會移動的堅(jiān)固物體。 熱固化塑膠：開始時短的線狀會移動的，但加熱時，會互相邊連結(jié)成網(wǎng)目狀，變成不可 移動的堅(jiān)固物體，冷卻后也無法恢復(fù)成原料的狀態(tài)。 塑膠的分子構(gòu)造 熱可塑性塑膠 熱固化性塑膠 線狀 網(wǎng)目狀 目前，常常使用的塑膠有熱可塑膠性塑膠及熱固化塑膠，它們可用下表之方式來分類 塑膠的分類 |熱可塑性塑膠 |熱固化性塑膠 | |PE PC |尿素樹脂 | |PS |環(huán)氧樹脂 | |PP |多元脂 | |ABS | | 熱可塑性塑膠又可分為結(jié)晶性塑膠以及非結(jié)晶性塑兩大類 結(jié)晶性及非結(jié)晶性 |結(jié)晶性塑膠 |非結(jié)晶性塑膠 | |規(guī)則性高之分子 |規(guī)則性低之分子 | |PE |PS | |PA |PVC | |POM |PC ABS | 結(jié)晶性塑膠是分子排列規(guī)則較高。 非結(jié)晶性塑膠是分子排列成無定形的構(gòu)造所有叫非結(jié)晶性塑膠。 結(jié)晶性塑膠及非結(jié)晶性塑膠成形時，其收縮率相當(dāng)大，結(jié)晶性塑膠中PE的收縮率為2.5% 、PP為1.6%、POM為1.7%，如果其數(shù)值如下表，從此資料可以知道非結(jié)晶性塑膠比結(jié)晶性 塑膠其射出成形之產(chǎn)品可以達(dá)到較高之精密度。 成形收縮率的例子（%） |結(jié)晶性塑膠 |非結(jié)晶性塑膠 | |PE 收縮率 2.5% |PS 收縮率 0.4% | |PP 收縮率 1.6% |PVC 收縮率 0.3% | |POM 收縮率 1.7% |PC 收縮率 0.6% | 選擇塑膠材料，除了要注意成品之外觀尺寸的精密度、強(qiáng)度以及耐熱性、耐藥品性、耐 天候性等之因素外，成形的難易度、價格的總成本等等因素皆須去確認(rèn)與估算。 選擇塑膠的參考表 |1．使用之溫度范圍大概為多少 | |2．會不會有油（藥品）附著在成品上 | |3．是否在屋外面使用？ | 首先討論使用之溫度范圍大概在多少度這個問題，一般成形品使用在—20℃到+65℃，若超 出這個范圍之外使用時，必須選用特殊之材料。 再來討論油及藥品附著之問題，一般塑膠制品是以不會附著到油及藥品之條件來使用， 如果有須使用在會附著油及藥品時，PS、AS、ABS、PC等類原料不可使用這時須使用PP、 POM、PA等原料。 再來討論屋外使用之狀況，一般塑膠制品是以室內(nèi)使用為主，如果必須用在屋外時，則 須使用耐候性級數(shù)高原料。 表9 代表性的塑膠及其特性 |塑膠 |價格 |精度 |特征 |耐熱 |耐油 |耐候 | |PP | | |很薄肉厚也可成形 | | | | |POM | | |高剛性耐磨擦 | | | | |PS | | |成形容易透明也可 | | | | |ABS | | |韌性及流動性好 | | | | |PC | | |韌性及透明性很好 | | | | 代表“優(yōu)秀” 代表“普通” 代表“差” 上表說明 PP 價格便宜，肉薄時也能成形耐熱性普通，耐油性很好，精度差耐候性差，耐候性差。 POM剛性強(qiáng)磨擦系數(shù)小耐熱性耐油性很好，耐候性差價格貴，精度度無法達(dá)到很精密 為其特征。 PS 價格便宜，精密度高，成形容易，也能達(dá)到透明度之要求，但是反面來說耐熱性，耐油 性耐候性都不好。 ABS可以達(dá)到高精密度，韌性好物性佳是它的特征，但耐熱性普通。 PC 非常地強(qiáng)韌，透明性耐熱性也都很好。 各種塑膠材料的用途 代表性的塑膠用途一覽表 |PP |塑膠桶、洗衣機(jī)槽、自動車（汽車）| | |之擋板 | |POM |錄影機(jī)之齒輪 含油軸座 | |PS |電視機(jī)前殼 日光燈之蓋子 | |ABS |電話機(jī) 汽車之內(nèi)裝板 | |PC |照相機(jī)本體 CD殼子 手機(jī)本體 | PP 用在塑膠桶、洗衣機(jī)水糟、自動車之擋板等地方，是因?yàn)槠淠退幮约叭彳浶院谩?POM 用在VTR之齒車、含油軸座，是因?yàn)槠淠晚g性及搞磨擦性高。 PS 用來作電視機(jī)之前殼、汽車之內(nèi)裝板，是因?yàn)槠渫庥^性良好以及具有韌性之優(yōu)點(diǎn)。 PC 用來作照相機(jī)手機(jī)本體是因?yàn)榫芏雀呒绊g性強(qiáng)，用來作CD殼子，是利用其透明性好之 優(yōu)點(diǎn)。 射出成形技術(shù)入門 1 成形條件 以PS原料及成形的范例，射出成形的原則為“熔解”“注射”“冷卻”等三個階段。 1. 1“熔解”的工程 1. 1料管溫度 料管的溫度，每一區(qū)須設(shè)定在多少溫度是一般的常識（區(qū)分為料管灌嘴，前部、中部 、后部）。 成形條件中比較重要的是，螺桿前端停滯原料的溫度，成形操作中直接測定是比較困難 且無法執(zhí)行，所以以料管前端的溫度當(dāng)作材料之溫度，料管之溫度由前端開始設(shè)定，如 果前端分成2部份時把它當(dāng)作同樣的溫度。 材料之溫度，首先參考制造商提供的資料以及模具實(shí)際情況來決定，這樣先決定料管前 端之溫度，然后再來設(shè)定后部之溫度。后部的溫度如果太...
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