《成形技术基础》PPT课件.ppt

部品制造课成形技术教育---成形技术基础 注塑加工行业的概述 注塑成型加工的流程 注塑原理 所谓热注塑性树脂的注塑,是指将树脂加热熔融后,在一定的压力和速度下使其注入模具内,经冷却定形而得到具有所要求形状/尺寸的成形品的过程.其原理和糖果的成型或金属的铸造没什么不同,但热塑性树脂在成型中,仅仅是把其熔融并使之自然地流入到模具中固化,是不可能制成完好的制品的.这是因为树脂的熔融粘度极高,靠其自然流入到模具中赋予形状是不可能的. 为了使熔融的树脂能充分地流入到模具型腔的各个角落,而获得具有复杂的形状,且其表面上没有缩痕、内部没有空的制品,必须在成型时对溶融树脂加上很高的压力才行.注塑是在料筒中加热树脂使之熔融,对熔融树脂加高压并使之注射到模具中,在模具中使之冷却、固化而成为制品的几个过程组成. 在图a所表示的注塑过程中,树脂将发生种种的变化,首先树脂在料筒中被加热和压缩、然后加脱去夹带的空气边熔融,熔融后的树脂经计量并用高压将其注射入模具中.注射时溶融树脂将急剧地从压缩状态变为膨胀状态,并高速地向模具中流动,在流动中树脂的大分子将随着流动方向取向.树脂进入模具经冷却固化后,将伴随着结晶化过程而产生收缩,因制品在形成过程中受到了较大的注射压力和急速的冷却,所以在大多数的情况下其内部将有内应力的发生. 注塑工艺说明 软化和熔融 注塑机的料筒及螺杆结构,因料筒外部设有圆形加热器,在螺杆的转动下,树脂一边前进一边熔融,最后经喷嘴被注射到模具内.在这个过程中树脂将发生如下变化： 首先树脂从送料段（Ｌ１）进入压缩段（Ｌ２）时,因螺杆槽体积的变小而被压缩并发生脱气,在进入计量段（Ｌ３）前,树脂温度已达到溶融温度而成为熔融体.为了保证制品的质量,树脂就须充分脱气后再熔融,否则树脂如果在进入压缩段就已经溶融的话,其脱气效果将受到很大的影响. 软化和熔融2 在计量段（Ｌ３）也称混炼段,由于螺杆槽深ｈ２更小，树脂将在螺杆旋转过程中受到较强的剪切力的混炼，因而熔融变得更加完全 下列三个有关螺杆的数值,将完全支配树脂脱气和熔融的程度 （１）螺杆的有效长度和直径比（长径比）：Ｌ/Ｄ　２２－２５ （２）螺杆的压缩比：ｈ１/ｈ２　　　２．０－３．０（一般为２．５） （３）螺杆的压缩部分相对长度比：Ｌ１/Ｌ２　　４０％－６０％ 这三个值越大,材料的熔融也就越完全;螺杆旋转时熔融的树脂将被输送至螺杆的前端,与此同时树脂产生的反压力又将使螺杆后退至某一个位置而完成计量过程,然后螺杆将在机械力的作用下前进,使用权其前端的熔融树脂注射到模具中去.在树脂被射入模具前的瞬间内,其熔体将受到急剧的压缩(称之为绝热压缩),有时熔体会因此而发生结晶,使喷嘴口变窄(结晶化较完全,由于其熔点上升而发生固化). 流动 熔体在高压高速下被注射入模具时，往往会发生两种现象：一上在料筒中处于受压熔融树脂会因突然的减压而膨胀，这种急剧地膨胀（称之为绝热膨胀）将引起熔融树脂本身的温度下降（其原理和冷冻机的绝热膨胀相同）。有实例表明，聚碳酸酯的这种温度降可达５０℃,聚甲醛树脂的温度可达３０℃。熔融树脂进入模具并接触到接触到冷壁面时，也将产生急剧的温度下降；二是熔融树脂的大分子将顺着其流动方向发生取向，图ｃ是描述这种现象的模式图。 流动 从图c中可知,熔体在模腔的壁面附近流动极慢,而在模腔的中心部分流动较快,树脂的分子在流动较快的区域中被拉伸和取向。树脂在这样的状态下经冷却固化成为制品后，由于和流动的平行方向及垂直方向产生的收缩率之差，往往会造成制品的变形和翘曲。 赋形和固化 熔融树脂在注射时，经喷嘴进入模具中被赋予形状，并经冷却和固化而成为制品。但熔融树脂被充填到模具中的时间实际上只有数秒钟，要想观察其充填过程是非常困难的。 美国人斯迪文森彩计算机模拟的方法，描绘了有两个浇口的热流道模具成型聚丙烯汽车门时的充填过程，并以此计算出注射时间（即充填时间）、熔接线及所需锁模力等，图ｄ是其模拟所得的模型。 赋形和固化2 从上图中熔体的流动充填状态看，和我们想象的相差不是很大，可能是较正确地反映了汽车门的实际充填过程。 对注射过程的流动模拟已经有了很多种方法（如：FAN法、CAIM模拟系统、Mold Flow模拟系统等等。）现在，人们往往采用这些模拟手段来预测熔融树脂在模具中的充填过程，以期进行更合理的模具设计，选择浇口位置/形式。 熔融树脂被赋予形后就进入了固化过程，在固化过程中发生的主要现象是收缩，固化时因冷却引起的收缩和因结晶化而引起的收缩将同時进行。 图e表示三种不同结晶性的聚乙烯在温度下降时的收缩情况。 赋形和固化3 　 材料在固化过程中其结晶性将对体积收缩产生较大的影响。在表f中给出了各种结晶性和非结晶性聚合物的成型收缩率，对非结晶性聚合物而言，其收缩率