注塑制品（精选4篇）
注塑制品 篇1
注塑成型是我国塑料工业使用范围较广的一种成型方法。随着社会的发展, 人们对产品质量的要求越来越高, 这也促使着我们要不断地研究以提高注塑技术来获得高质量的产品, 而在现实生产中, 注塑制品往往还存在着很多缺陷, 下面就注塑制品中一些常见的缺陷问题进行分析和讨论。
一.制品翘曲变形分析
注塑制品发生翘曲变形、弯曲、扭曲现象是注塑生产中常见的缺陷之一, 表现形式通常如图1、2所示;这些现象的发生主要是由于塑料成型时流动方向的收缩率比垂直方向的大, 使制件各向收缩率不同而翘曲, 但由于注射充模时不可避免地在制件内部残留有较大的内应力而引起翘曲。所以从根本上说, 塑件与模具的结构设计决定了制件的翘曲倾向, 通过改变注射工艺条件来控制这种现象是不太可靠的, 最终解决问题必须从模具设计和改良着手。
发生翘曲变形原因分析与改进措施:
(一) 制件与模具结构设计方面:
1.制件的壁厚设计不均匀导致冷却不均匀产生较大内应力而翘曲。应把壁厚设计改为均匀设计或者增加制件壁厚抗翘曲, 也可设计加强筋来增强制件抗翘曲变形的能力。
2.模具浇注系统与冷却系统设计不合理。模具冷却系统的设计要使模具型腔各部分温度均匀, 浇注系统要使料流对称流入, 避免收缩率因取向不同而产生翘曲, 可适当加粗较难成型部份的分流道、主流道, 尽量消除型腔内的压力差、温度差。
3.制件结构设计不合理。制件厚薄的过渡区及转角处应有足够大的圆角半径, 要有良好的脱模性, 可增加脱模斜度, 对模具型腔表面进行抛光, 顶出系统要保持平衡。
(二) 塑料方面:
1.一般结晶型比非结晶型塑料出现的翘曲变形机会多, 可根据制件的具体使用要求来合理选择抗翘曲性能较好的结晶型塑料来成型。
(三) 成型工艺控制方面:
1.注射压力太高, 保压时间太长, 熔料速度太快会造成内应力增加而出现翘曲变形, 应适当降低注射压力, 缩短保压时间。
2.模具温度过高, 冷却速度较慢, 使脱模时的制件过热而出现顶出变形, 应适当降低模具温度或设计冷却系统来增加冷却速度。
3.在保证注射量满足的前提下减少螺杆转速和降低塑化压力来限制内应力的产生或脱模后对制品进行退火处理。
二.制品熔接缝分析
熔融塑料在型腔中由于流速不连贯、充模料流被中断而以多股料流汇合时, 因不能完全熔合是产生熔接缝的主要原因。此外如果熔体在浇口处发生喷射现象也会生成熔接缝, 因熔接缝处的强度较低而导致整个制品强度降低, 故在设计时应考虑到避免熔接缝的问题。
产生熔接缝原因分析与改进措施:
(一) 制件与模具结构设计方面:
1.模具浇注系统中同一型腔浇口数目过多造成熔体分流产生熔接缝, 应减少浇口或尽量对称布置, 也可尽量靠近熔接缝位置以增加熔接缝强度。
2.浇口位置布置不当, 浇口开设尽量避免熔体在嵌件孔洞周围流动, 或尽量少用嵌件。
3.制品壁厚变化过大导致熔体流动不平稳因重叠而产生熔接缝, 应使制品的壁厚均匀。
4.易产生熔接缝处排气不良, 应开设排气系统或在熔接缝处开设溢流槽, 既可使排气良好又可使熔接缝脱离制件, 如图3所示。
(二) 塑料方面:
1.对流动性差或热敏性的塑料应适当添加润滑剂及稳定剂。
2.应对塑料进行杂质和干燥处理, 脱模剂用量不宜过多。
(三) 成型工艺控制方面:
1.注射压力、料筒温度、模温过低, 造成先进入模具的融料过早冷却而出现与后进熔体熔合不好而产生熔接缝。应适当增加注射压力, 提高料筒温度和模具温度。
2.注射压力、速度过高时, 会出现喷射而出现熔接缝。应控制熔体充模速度。
3.保证溢料程度的前提下可适当降低锁模力, 方便排气。
正确地选择材料, 正确地选择注射机, 合理地设计模具结构, 合理地制定成型工艺是注塑成型获得合格制品的四大基本要素, 防止塑件产生缺陷需从细节入手, 做好各个方面, 多总结生产经验, 对过程进行质量控制。
参考文献
[1]奚东.注塑成型中制品的缺陷原因及其对策[J].塑料科技.2000, (03)
[2]许荔珉.注塑成型质量缺陷分析[J].模具技术.2005/02
[3]李军.注射成型制品常见缺陷及处理方法[J].模具工业.2006/03
混色注塑制品自动化生产改造探讨 篇2
塑料是指以树脂为主要成分,以增塑剂、填 充剂、润滑剂、着色剂等添 加剂为辅 助成分,在加工过 程中能流 动成型的 材料。塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。由于塑料制品具有耐用、防水、质轻、抗腐蚀能力强、制造成本低等优点,在各个领域得到广泛的 应用。我国的塑料制品业快速发展,已成为我国国民经济的支柱产业,塑料制品消费量、产量居世界首位,中国已步入世界塑料大国 行列,是生产大国、消费大国、进出口大国。
然而我国塑料行业还是以中小企业为主,行业中低档产品比重大,相当一部分小微企业技术和设备仍然落后、品种单一、生产效率低,缺乏市场竞争能力。让这些小微企业引进先进技术和设备进行全方位的升级改造提高竞争力是一种方法,但投入较高,不是很现实。
1混合混色塑料产品生产技术现状
混色注塑制品自动化生产技术历经百年发展,如今已经非常成熟,塑料行业的发展方向也越来越多样化,主要发展方 向是塑料制品的绿色环保和多功能复合结构。由于各种新型 注塑机及其工艺不断涌现,落后的生产技术随着混色注塑制品自动化生产技术的不断更新而逐渐被淘汰,生产企业必须不断更新生产技术、改进生产设备才能更好地顺应市场的发展。
混色注塑制品自动化生产技术其实是注射成型 技术中的一种,注射成型技术需要多个注射系统的注塑机,其原理是 把不同颜色、不同材质或是不同颜色及材质按照一定的顺序实现注射成型的方法。混色注塑制品自动化生产技术虽然早已 经被提出并且在实际生产中应用,但这项技术对注塑机的要求非常高而且特殊,当时复杂塑料在市场上并没有很大的需求,所以没有被重视,直到人们对塑料制品的要求不断提高,这项生产技术才开始不断更新和完善。
成型双色塑料制品基本方法:第一种是使用两套独立的普通注塑机,其中一台注塑机主要功能是注塑成型一种颜色的塑料嵌件,再把该嵌件放到另一台注塑机上注射另外一种颜 色,即得到双色塑料制 品。这种方法 设备简单,成型方法 比较容易,是传统的成型方法,但需要的人力成本较高,生产效率比较低,技术也比较落后,大型企业 基本上已 经淘汰了 这种方法。第二种是使用双色注塑成型机,将两种材料或颜色的塑料直接在同一台注塑机上注塑成型。双色注塑成型机是采用两个 相对独立的注塑装置,通过不同 料筒塑化 不同类型 及颜色的 塑料,其注塑过程无需人工参与,能够完全实现自动化生产双 色塑料制品,但中后期的设备维护管理要求高。
2注射工艺
2.1注射工艺原理
注塑机的成型主要是利用了塑料塑性的物理性质,让物料能够通过漏斗进入料筒,加热线圈不断加热把塑料融化成熔融状态,物料在螺杆的旋转作用下通过螺槽把物料运送到固定位置并且进行压实。在螺杆外部加热和剪切力的共同作用下,物料开始逐渐熔融、塑化。当螺杆开始旋转时,在摩擦力 和剪切力的共同作用下熔融状态的物料逐渐被运送到螺杆头部,与此同时,由于反作用力,使得螺杆开始后退,逐渐在螺杆头部形成储料空间,从而完成塑化。随后,在油缸活塞的作用下,经过不断高压高速旋转螺杆把物料运送到模具空腔内。
2.2注射成型前的准备工作
为了确保塑料产品的质量和注塑顺利完成,在进行加工之前往往需要做很多的准备工作。例如,鉴定原料 的大小、色泽以及工艺性能;清洗料筒,避免出现塑料分解问题;检测塑料的物料含水量,并且把容易吸湿的材料进行一定干燥;如果带有嵌件的成型塑件,应该对其进行预热处理,避免出现开裂问题;合理使用脱膜剂等。
2.3注射工艺开展的过程
塑料基本注射过程有4个部分,包括加料、塑 化、注型、脱模。这4部分实际上是连续的完整过程,对于塑料的质量有着很大影响。加料的时候无论是多加还是少加,都会影响塑料制品的最终效果,所以依据实际需要来规定塑料的使用量,从而确保塑料的均匀性和稳定性;在加料完成之后,还应该对 其进行加热处理,保证固体出现良好的可塑性和良好的粘流 性,也就是塑化。想要充分地把塑料进行塑化是离不开塑料工艺、塑料特性以及制造塑料设备的;注型实际上就是通过螺杆来推动熔料快速注满模具,并且在一定的压力下完成固型,主要可以分成保压、冷却、冲模以及倒流等;注射成型的最后步骤就是脱模,当工件冷却到一定程度的时候,虽然此时已经成型,但一旦脱模不当,会出现一定缺陷。
2.4塑件后的处理
在脱模之后对其进行调湿和退火处理,从而保障塑料产品的稳定性能。退火处理的主要目的就是消除塑化不均匀 和冷却不均匀导致的应力。调湿主要是保障塑料制品的性能、颜色以及稳定性。
3混合混色塑料产品自动化生产改造探讨
3.1传统生产工艺
传统生产工艺是使用相互独立的两套普通注塑机,一台注塑一种颜色的塑料嵌件,另一台安放嵌件,然后对另一种颜色进行合理的注射成型,最终形成双色塑料产品。此种工艺,注塑机之间不存在通信,软硬部件注塑完成后再通过人工进行装配,人工成本较高,生产效率和自动化程度较低,缺少有效的监控系统。
3.2新生产工艺流程
面对以往传统工艺存在的缺陷和不足,对原有工艺进行优化。图1为混合混色注塑生产新工艺基本流程。
新的工艺流程设计是利用机械手将两台注塑机 有效地联系起来,从而实现混合混色塑料产品自动化生产。
具体流程如下:硬料注塑机完成注塑后,通过机械手二将注塑件传送到专用传送带上。机械手一获得信息后,取下专用传送带上的注塑件,把注塑件放入软料注塑机中,注塑形成产品,产品送回机械手一,通过机械一再放到传送 带上,完成产品 输出。机械手再从专用传送带取下一个注塑件,循环作业。设备之间使用CAN总线技术,借助机器对整个生产流程进行监控。
4结语
注塑制品 篇3
1 单一取向短纤维增强复合材料力学性能计算
短纤维增强复合材料性能的计算包括单取向短纤维增强复合材料性能计算和取向平均2个过程。众多学者对单向纤维增强复合材料的性能预测做了大量的研究工作, 文献[5]对他们的工作做了回顾和评价, 认为Tandon-Weng模型在较宽的纤维体积含量范围内都能给出较好的预测结果。本研究采用Tandon-Weng模型作为单向短纤维复合材料常数计算模型。单向短玻璃纤维增强复合材料是横观各向同性材料, 共有5个独立的材料常数, 分别为:
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式中:E、G、ν、V分别为杨氏弹性模量、剪切弹性模量、泊松比和体积分数, 下标m和f分别代表基体和纤维, E1212、E2323为无限大均匀介质中椭球形夹杂问题的Eshelby张量分量, A1-A6是与纤维长径比、体积含量和Eshelby张量有关的常数。
2 短纤维任意取向复合材料力学性能计算
单根短纤维的取向用纤维与参考坐标轴的2个夹角θ和φ表示, 如图1所示。也可以用沿纤维轴线方向的单位矢量P表示, 其分量为:
对纤维整体取向状态的描述有3种形式:取向因子法、取向分布函数法和取向张量法, 其中取向张量法具有简洁、运算量小的优点, 并且可以将成形过程对纤维取向的影响以及纤维取向对制品力学性能的影响结合在一起, 因此得到了广泛的应用[1,2,6]。取向张量以取向分布函数矩的形式描述纤维取向状态, 定义为单位矢量P的并矢在所有取向方向上的平均, 二阶和四阶取向张量为:
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对具有取向分布为Ψ (θ, φ) 的短纤维增强复合材料薄板, 材料为各向异性材料, 其刚度系数可以看作单向短纤维复合材料刚度系数在所有取向方向的平均[6], 即:
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利用取向张量和单向短纤维复合材料弹性张量表示为:
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式中:δij是Kronecker张量, B1、B2、B3、B4、B5是与单向短纤维复合材料弹性张量有关的常数。
对平面任意取向的短纤维复合材料单层薄板, 在平面应力状态下的刚度矩阵为:
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3 注塑平板弹性模量计算
注塑制品具有纤维取向度不同的皮芯层次结构和沿制品中面取向的对称性, 因此可以看作是对称多向层合板。由层合板理论, 内力N和内力矩M与中面应变ε和曲率k的关系为:
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式中:A为拉压刚度矩阵, B为耦合刚度矩阵, D为弯曲刚度矩阵。
对注塑平板制件, 由于纤维取向沿制品中面对称性分布, 不存在拉弯耦合, 即Bij≡0, 因此有:
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用柔度矩阵表示的应变为:
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其中:拉压刚度矩阵A和弯曲刚度矩阵D与各层材料特性和厚度有关, 即:
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式中: (undefinedij) k为第k层材料在参考坐标系下的刚度系数, 可由式 (6) 求得;zk、zk-1为第k层在厚度方向上的坐标。
当N1≠0、其它均为0时, 1、2方向的平均应变为:
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因此可以得到:
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同样的方法可以得到:
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4 计算结果与分析
为验证本实验方法的有效性, 设计了如图2所示试样 (图中数值标注单位:mm) 。设定的参考坐标系如图2所示, 1-2平面为注射充填时的流动扩展平面, 1方向为注射时熔体流动方向, 2方向为宽度方向, 3方向为厚度方向。所用材料为PA-66添加30%玻璃纤维, 注塑成型时熔体温度为280℃, 模具温度为40℃, 注射速度和注射时间分别为75cm3/s和1.5s, 保压压力和时间分别为30MPa和5s, 冷却时间为16s。材料参数如表1所示, 其中纤维形态比是通过焚烧法测得的平均值。
利用Tandon-Weng模型计算得到的单向短纤维材料性能如表2所示。
为测量纤维取向, 分别用2-3、1-3和1-2平面截取试样进行观察, 得到的纤维取向照片如图3所示, 由图3可以看出, 纤维近似为分层平面取向。图4为沿厚度方向纤维取向张量的测量值。
将试样沿厚度方向分为7层, 每层为单斜体材料平板。由于对称, 从表层到中心层各层厚度及各单层材料平面应力状态下的弹性刚度系数如表3所示。利用叠层板理论得到的材料弹性常数计算值和实验值如表4所示。
在实验中, 对A、B、C、D、E、F 6个位置 (见图2) 截面照片分析发现, 这6个位置具有相似的纤维取向分布。其原因在于浇口采用了与制品等宽的平缝式浇口, 浇口前端的分流道在熔体通过浇口进入型腔之前起到了收集料流的作用, 因此, 熔体充填时在型腔中为一维流动, 流动扩展平面上各个位置具有相同的速度场和温度场, 从而形成了内部均匀的取向结构, 因此作为力学试样是合适的。
在厚度方向上, 纤维取向是典型的皮层-芯层-皮层结构。由于熔体在型腔中流动时是充分发展的层流, 在剪切诱导作用下纤维在制品中近似成平面取向分布。同时, 由于在厚度方向上剪切速率与冷却速率不同, 形成了取向程度不同的多层次结构:表层由于熔体接触模壁后快速冷却, 纤维不能充分经剪切诱导而取向程度稍低;次表层由于具有较高的剪切速率和较低的冷却速率, 纤维经流动诱导而取向程度最高;芯层由于剪切速率较低, 纤维近似呈面内随机取向。同时由于各物理场关于流动中面对称, 因此将注塑件看作对称层合板是合适的。
由计算结果可以看出, 表层与中心层由于取向结构的不同, 弹性性能存在较大差异, 制品的宏观有效性能取决于各层的取向程度和厚度。在实验条件下, 制品具有明显的各项异性, 充填流动方向上的弹性模量明显高于横向方向上的弹性模量。计算结果与实验结果的误差为7.53%。
5 结论
注塑成型制品具有典型的分层取向结构, 各层由于纤维取向不同, 力学性能存在较大差异, 材料具有明显的各向异性。本实验将注塑制品看作层合板, 结合微力学模型、取向平均法和经典层合板理论建立了注塑成型制品宏观力学性能计算模型, 计算结果与实验结果对比证明所建模型具有较好的准确性。随着注塑成型计算机模拟技术的发展, 由模拟得到的纤维取向张量数据结合本实验方法实现注塑制品的性能设计是完全可行的。
参考文献
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注塑制品 篇4
UHMW-PE管材具有最优异的耐磨、耐腐蚀性、自润滑、抗粘附、不结垢等特点, 这是其它任何塑料管材都无可比拟的, 管材的性能/价格比最优。可替代钢管、铸铁管、不锈钢管、尼龙管、聚四氟乙烯管、石棉水泥管等用于颗粒、粉状物料及浆体、固液混合物的输送 (以中、大口径管材为主) , 可广泛用于冶金、矿山、电力、煤炭、建筑等行业。
尽管超高分子量聚乙烯有着极其优异的性能, 但是由于它具有极高的粘度, 很低的临界剪切速率, 因此其制品的成型加工尤为困难。长期以来, 由于国内UHMW-PE成型技术及其装备比较落后, 与先进国家的差距较大, 因而UHMW-PE制品至今还未能大量投入大工业化生产, 仅限于以压制——烧结或柱塞压出成型方法为主的小批量生产, 产品种类主要是板材、棒材等简单截面制品, 生产效率和产量都较低, 制品质量很难保证, 生产能耗和制品成本很高, 这些不仅限制了我国对UHMW-PE树脂的市场需求和应用, 而且使得国内UHMW-PE树脂原料的80%-90%不得不以低廉的价格销往国外。随着我国UHMW-PE化工行业规模的扩大, 以及国内对UHMW-PE制品应用领域的拓展和市场消费要求的日益增长, 尽快提高UHMW-PE制品的加工技术水平, 实现高效率、高产量的工业化连续生产, 是我国化工领域急需解决的一个难题。
北京化工大学在塑料加工机械行业有着丰富的设计制造经验, 在此基础上研制开发了超高分子量聚乙烯注射成型工艺及装备, 成功实现了UHMW-PE注塑制品的工业化连续生产, 使UHMW-PE的注塑加工技术跃上一个新的台阶。设备主要技术性能达到国际同类技术的先进水平。本项目的开发将大大增加UHMW-PE树脂的国内用量, 解决了原料生产厂对加工技术提高的要求, 为众多行业提供了性能优良的配件, 具有非常广泛的经济、社会及环境效益。
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