塑料成型工艺与模具设计 教学课件 ppt 作者 杨永顺 第15章

普通高等教育“十二五”规划教材,杨永顺 主编,塑料成型工艺与模具设计,1,第15章 其它注射成型工艺,15.1 热塑性塑料无流道注射成型,15.2 低发泡注射成型,15.3 热固性塑料注射成型,15.4 特种注射成型,15.5 注射成型新工艺,2,15.1 热塑性塑料无流道注射成型,3,普通注射成型方法的缺点： 浇注系统内的塑料熔体冷却时发生固化而成为凝料赘物，这些废料在制品脱模时或脱模后需要将它们去除，不仅浪费注射机的能量和生产用的原材料，也增加了注射成型废料的处理工作，还会使模具结构变得复杂，这些均会导致生产成本提高。,4,简介,工艺特点：对模具的浇注系统采用绝热或加热方法，使其内部的塑料熔体始终保持熔融状态，从而避免产生凝料赘物。 分类： 绝热流道注射模：采用绝热或半绝热措施保护其的热量不被散失，从而使其内部的塑料始终保持熔融状态； 热流道注射模：通过加热措施保证浇注系统内部的塑料始终处于熔融状态。 由于加热方式不同，热流道注射模又可分为内热式和外热式等不同形式。,5,无流道注射成型对塑料的要求： 1）熔融温度范围宽、粘度变化小，对温度变化不敏感，即使在较低温度下也能有较好的流动性，并在高温下不易受热分解和劣化。 2）粘度或流动性对压力变化比较敏感。 3）固化温度和热变形温度比较高。 4）比热容小，能快速冷却固化，快速玻璃化或快速熔融。 所用塑料： 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯等。 表15-1列出了部分常用塑料对无流道注射模的适应性，可供参考。,6,表15-1 部分塑料对无流道注射模的适应性,注：可成型；成型稍有困难；成型有困难；×不能成型。,7,流道的绝热方法： 利用塑料保温性好的特性，将流道的截面尺寸加大，以致靠近流道表壁的塑料熔体会因模温较低而迅速冷凝成一个固体熔体过渡层，从而对流道内层的熔体产生绝热作用，使其热量不易向外散发，并在注射压力作用下具有足够的流动性和充模性能。,8,15.1.2 绝热流道注射模,9,要求： 制品的成型周期不能太长，最好不要超过一分钟，以防流道中的熔体完全凝固。 为了能顺利注射，流道的容积可取制品体积的1/3左右。 主流道、分流道和浇口之间的接合处都要圆滑过渡，以利于塑料熔体的流动，并防止熔体滞留而产生降解、劣化和变色等缺陷。 再次开机时需要清除凝料。下面介绍几种典型的绝热流道注射模。,15.1.2 绝热流道注射模,1.井式喷嘴 主要适于聚乙烯和聚丙烯塑料，对聚苯乙烯和ABS成型稍有困难。 井式喷嘴的一般形式和推荐使用的尺寸如图15-1和表15-2所示。,10,图15-1井式喷嘴 1点浇口2贮料井3主流道杯4井式喷嘴,15.1.2 绝热流道注射模,11,表15-2 井式喷嘴的推荐尺寸,15.1.2 绝热流道注射模,15.1.2 绝热流道注射模,绝热原理： 在喷嘴头部和浇口之间的模具内设置一个主流道杯，杯内开有一个截面较大的锥形贮料井，容积约为制品体积的1/31/2。注射机工作时，塑料熔体进入贮料井后，与井壁接触的熔体迅速处于凝固或半熔融状态，对中部流动的熔体形成一个绝热层，并使这些熔体顺利经过浇口进入模腔。,用途： 浇口附近甚至贮料井内的塑料固化较快，主要适用于成形周期较短的制品（每分钟的注射次数不少于3次）。,15.1.2 绝热流道注射模,井式喷嘴的改进结构： 浮动式井式喷嘴： 每次注射完毕喷嘴向后倒退时，主流道杯在弹簧作用下也将随之后退，这样可以避免因两者脱离而使贮料井内的塑料固化。,13,图15-2改进型井式喷嘴 1弹簧2定位环3主流道杯 4井式喷嘴,15.1.2 绝热流道注射模,主流道杯上带有空气隙的井式喷嘴结构,图15-2改进型井式喷嘴 1弹簧2定位环3主流道杯 4井式喷嘴,井式喷嘴的改进结构：,空气隙在主流道杯和模具之间起绝热层作用，可以减小贮料井内塑料热量向外散发，且增大了喷嘴伸入主流道杯的长度，可增加喷嘴向主流道杯传导的热量。,15.1.2 绝热流道注射模,对防止贮料井内和浇口附近的塑料固化都有作用。,图15-2改进型井式喷嘴 3主流道杯4井式喷嘴,增大喷嘴对贮料井传热面积的井式喷嘴结构,井式喷嘴的改进结构：,15.1.2 绝热流道注射模,2.多模腔绝热流道注射模 类型： 直接浇口式和点浇口式两种。 原理： 增加绝热层，减少流道内热量散失，使其中物料保持熔融状态连续不断地注射模腔。 要求： 为了使流道能对其内部的塑料熔体确实起到绝热作用，其截面尺寸都取得相当大并多用圆形截面，其中分流道直径约取1632mm（成型周期长时取较大值），最大可达74mm。,16,15.1.2 绝热流道注射模,图15-3 直接浇口式多模腔绝热流道注射模 1型芯 2动模 3直接浇口衬套 4分流道板 5固化绝热层6分流道 7定模底板 8浇口套 9冷却水道 10加热圈,17,为了分流道加工和清理方便，模具中一般都要加设一个分流道板，如图15-3中的件4。,为了减少分流道的热损失，除了将分流道板取用较高的温度（通常可为80左右）之外，最好还能在分流道板底部开设一些凹槽，以减小分流道板对模腔部分的热传导面积。,15.1.2 绝热流道注射模,（1）直接浇口式多模腔绝热流道注射模,18,特点：浇口的始端进料口凸进分流道中心，可使附近的塑料处在分流道绝热层的保护之下，以免浇口冻结固化。 注射机工作之前，需要把模具从定模底板7和分流道板4之间打开，检查、清理分流道中的凝料。,15.1.2 绝热流道注射模,在直接浇口衬套周围加设加热圈10，能更好地防止浇口冻结。 为了操作方便，有时也可适当加大分流道直径，并在其中部安装一个加热棒，这样能在成型周期较长时或注射机暂时停车时防止分流道内的熔料冷却固化，而在正常情况下可使加热棒处于非工作状态。 制品脱模后，其上会带有一小段浇口凝料，必须用后加工方法去除。,19,15.1.2 绝热流道注射模,特征：点浇口代替了直接浇口，省去了直接 浇口衬套。 特点：点浇口式绝热流道注射模成型出的制品不带浇口凝料，但浇口容易冻结固化。 用途：只适用于成型周期很短及流动性较好的塑料制品。,20,（2）点浇口式多模腔绝热流道注射模,图15-4 点浇口式多模腔绝热流道注射模 （A清理流道时的情况；B合模状态）,3型芯垫板4脱模板6分流道板8分型面闭合锁板 11固化绝热层12定模底板13流道闭合锁板,15.1.2 绝热流道注射模,21,15.1.2 绝热流道注射模,3.半绝热流道注射模 与绝热流道注射模的结构区别： 浇口始端和分流道之间加设一个加热探针，该探针一直延伸到浇口中心，可以有效地将浇口附近的塑料加热，以保证浇口在较长的注射间歇时间内不发生冻结。 特点： 如果设计合理，它可将注射间歇时间延长到23min。 要求： 加热探针需要的热量并不太大，只要能补充分流道中损失的热量、保证浇口不冻结即可。,22,原理： 在流道内或在其附近设置加热器，强迫浇注系统始终处于高温，从而使浇注系统内的塑料在生产过程中一直保持熔融状态，并能连续不断地注入模腔。 每次开机前只要把浇注系统加热到规定温度，使分流道中的残料熔融后，对空注射出去即可。 特点： 在多模腔热流道注射模中，分流道的压力传递性比较好，可以适当降低注射温度和注射压力，从而减小塑料产生热降解和制品产生残余应力的可能性，故热流道模具比绝热流道模具的应用范围大(参见表15-1)。,分类： 按模腔数量分： 单模腔 多模腔 按加热方式分： 外加热 内加热 热管加热 阀式浇口等。,23,1.单模腔热流道注射模 （1）延伸喷嘴 是一种最简单的热流道 结构特征：是将普通喷嘴加长以后能与模具上的浇口部位直接接触的一种特别喷嘴，其自身可安装加热器，以便补偿喷嘴延长之后的散热量，或在特殊要求下使其温度高于机筒温度。 特点：不易引起浇口冻结固化，可以用它成型所有与点浇口相适应的塑料制品。 用途：只适于单腔模具结构。 工艺要求：每次注射完毕后，可使喷嘴稍稍离开模具，以尽量减少喷嘴向模具传导热量。,24,结构： 头部为半球形的通用式延伸喷嘴。 可以固定在注射机上与不同模具配用。 为了使模具上的点浇口尽量短小并兼顾浇口套的强度，喷嘴的头部形状以半球形为宜。,25,图15-5 通用式延伸喷嘴 1型芯 2型腔板 3点浇口套 4延伸喷嘴 5加热圈,1.单模腔热流道注射模（1）延伸喷嘴,头部与模具之间留有一定面积的碗状间隙，注射时塑料熔体在充模之前首先会填充这个间隙，形成一个塑料绝热层。 在这种喷嘴结构中，还可以在喷嘴与模具之间加设一个聚四氟乙烯垫片，不仅能强化绝热作用，还可以防止注射时漏料。,图15-6 带绝热层的延伸喷嘴,26,1.单模腔热流道注射模（1）带绝热层的延伸喷嘴,图15-7 单腔热流道注射模 1绝热板 2加热器,根据具体情况，浇口直径可取0.82mm。,27,1.单模腔热流道注射模 （2）点浇口式单模腔热流道注射模,2.外加热式多模腔热分流道注射,图15-8 热流道板结构 1加热器孔 2分流道 3热流道喷嘴安装孔,28,特征： 在模内设有可用加热器加热的热流道板，所有的分流道均置于其中。在热流道板中，加热器设在分流道之外，所以属于外加热式。,为了便于开设浇口，热分流道和浇口之间，往往都要设置一个起过渡作用的热流道喷嘴，如图15-10中的零件5。,29,2.外加热式多模腔热分流道注射,1定模板（型腔板）3浇口衬套4浇口衬套固定板 5热流道喷嘴6胀圈 7热流道板8加热器孔 9定距螺钉10定模底板 11流道密封钢球 12螺塞 13定距螺钉 14支承块,图15-10 点浇口式多模腔热流道注射模,（1）为加工方便，分流道最好采用圆形截面，直径取515mm，分流道内表壁应光滑，转折处要圆滑过渡。分流道两端需采用细牙螺塞和铜制密封垫圈(或聚四氟乙烯密封垫圈)堵住，以免塑料熔体泄漏。,30,热流道板设计要点：,（2）热流道板通常安装在定模底板和定模型板之间，工作温度为200260。为保证效率，要求热流道板能在1小时内由常温升到200，所需加热器功率可按热流道板的质量计算。 p=mq 式中，q为单位质量模具加热至规定温度时所需的电功率,（3）热流道板应选用比热容小和热传导率高的材料 通常可采用50钢、镍铬钢或高强度的铜合金。 对于大型制品可使用不锈钢管作为分流道，而在其周围用铜铸成热流道板的形状。,31,图15-9 装有加热器的热流道喷嘴 1定模板 2热流道喷嘴 3加热器锥形体 4内加热器 5电源接头6加热器锥形头 7冷却水道,热流道板与其它模具零件之间应使用石棉水泥板或空气间隙隔开，以减少热量损失。 为尽量缩小浇口与热流道板之间的温差，以防浇口在注射间歇中冻结，可以采用铍青铜制造热流道喷嘴，或在热流道喷嘴内安装锥形加热器，或在浇口附近采取加热措施。,设计热流道板时还应注意热膨胀问题，设计时必须预留一定的膨胀间隙，或采用其它措施来补偿，否则模具将会在膨胀力作用下变形、破坏或出现其它问题。,32,3.内加热式多模腔热流道注射模 特征： 所有流道和热流道喷嘴、浇口部分均采用内加热方式（加热器安装在流道中央部位）。 特点： 1）流道中的塑料熔体可以阻止加热器直接向分流道板或模具本身散热，能大幅度降低加热能量损失，提高加热效率； 2）模具和绝热流道注射模相似，均依靠流道内的塑料对模具其它部分发挥绝热作用；,33,1、5、9管式加热器 2分流道锥体 3分流道板 4热流道喷嘴锥体6定模底板 7定位环 8浇口套 10主流道锥体 11浇口板12热流道喷嘴 13型芯 14凹模板,图15-11 全部内加热式多模腔热流道注射模,34,3）流道内部设有加热器，不管注射间歇时间有多长，都不会存在浇口冻结的危险，也不必打开分流道板清除流道中的凝料赘物。,35,概念：发泡率在5倍以下，密度为0.21.0g/cm3的塑料称为低发泡塑料或结构发泡塑料，有时也称为合成木材。 在某些塑料中加入一定量的发泡剂