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注塑機分段調試解說

更新時間:2020-02-27 10:39:36 星期四
摘要:

注塑速度的比例控制已經被注塑機制造商廣泛采用。雖然電腦控制注塑速度分段控制系統早已存在,但由于相關的資料有限, […]

注塑速度的比例控制已經被注塑機制造商廣泛采用。雖然電腦控制注塑速度分段控制系統早已存在,但由于相關的資料有限,這種機器設置的優勢很少得到發揮。本文將系統的說明應用多段速度注塑的優點,并概括地介紹其在消除短射、困氣、縮水等制品缺陷上的用途。射膠速度與制品質量的密切關系使它成為注塑成型的關鍵參數。通過確定填充速度分段的開始、中間、終了, 并實現一個設置點到另一個設置點的光滑過渡,可以保證穩定的熔體表面速度以制造出期望的分子取問及最小的內應力。我們建議采用以下這種速度分段原則:1)流體表面的速度應該是常數。2)應采用快速射膠防止射膠過程中熔體凍結。3)射膠速度設置應考慮到在臨界區域(如流道)快速充填的同時在入水口位減慢速度。4)射膠速度應該保證模腔填滿后立即停止以防止出現過填充、飛邊及殘余應力。設定速度分段的依據必須考慮到模具的幾何形狀、其它流

動限制和不穩定因素。速度的設定必須對注塑工藝和材料知識有較清楚的認識,否則,制品品質將難以控制。因為熔體流速難以直接測量,可以通過測量螺桿前進速度,或型腔壓力間接推算出(確定止逆閥沒有泄漏)。材料特性是非常重要的,因為聚合物可能由于應力不同而降解,增加模塑溫度可能導致劇烈氧化和化學結構的降解,但同時由剪切引起的降解變小,因為高溫降低了材料的粘度,減少了剪切應力。無疑,多段射膠速度對成型諸如PC、POM、UPVC 等對熱敏感的材料及它們的調配料很有幫助。模具的幾何形狀也是決定因素:薄壁處需要最大的注射速度;厚壁零件需要慢—快—慢型速度曲線以避免出現缺陷;為了保證零件質量符合標準,注塑速度設置應保證熔體前鋒流速不變。熔體流動速度是非常重要的,因為它會影響零件中的分子排列方向及表面狀態;當熔體前方到達交叉區域結構時,應該減速;對于輻射狀擴散的復雜模具,

應保證熔體通過量均衡地增加;長流道必須快速填充以減少熔體前鋒的冷卻,但注射高粘度的材料,如PC是例外情況,因為太快的速度會將冷料通過入水口帶入型腔。調整注塑速度可以幫助消除由于在入水口位出現的流動放慢而引起的缺陷。當熔體經過射嘴和流道到達入水口時,熔體前鋒的表面可能已經冷卻凝固,或者由于流道突然變窄而造成熔體的停滯,直到建立起足夠的壓力推動熔體穿過入水口,這就會使通過入水口的壓力出現峰形。高壓將損傷材料并造成諸如流痕和入水口燒焦等表面缺陷,這種情況可以通過剛好在入水口前減速的方法克服上述缺陷。這種減速可以防止入水口位的過度剪切,然后再將射速提高到原來的數值。因為精確控制射速在入水口位減慢是非常困難的,所以在流道末段減速是一個較好的方案。我們可以通過控制末段射膠速度來避免或減少諸如飛邊、燒焦、困氣等缺陷。填充末段減速可以防止型腔過度填充,

避免出現飛邊及減少殘余應力。由于模具流徑末端排氣不良或填充問題引起的困氣,也可以通過降低排氣速度,特別是射膠末段的排氣速度加以解決。短射是由于入水口處的速度過慢或熔體凝固造成的局部流動受阻等原因產生的。在剛剛通過入水口或局部流動阻礙時加快射膠速度可以解決這個問題。流痕、入水口燒焦、分子破裂、脫層、剝落等發生在熱敏性材料上的缺陷是由于通過入水口時的過度剪切造成的。光滑的制件取決于注塑速度,玻璃纖維填充材料尤其敏感,特別是尼龍。暗斑(波浪紋)是由于粘度變化造成的流動不穩定引起的。扭曲的流動能導致波浪紋或不均勻的霧狀,究竟產生何種缺陷取決于流動不穩定的程度。當熔體通過入水口時高速注射會導致高剪切,熱敏性塑料將出現燒焦,這種燒焦的材料會穿過型腔,到達流動前鋒,呈現在零件表面。為了防止射紋,射膠速度設置必須保證快速填充流道區域然后

慢速通過入水口。找出這個速度轉換點是問題的本質。如果太早,填充時間會過度增加,如果太遲,過大的流動慣性將導致射紋的出現。熔體粘度越低,料筒溫度越高則這種射紋出現的趨勢越明顯。由于小入水口需要高速高壓注射,所以也是導致流動缺陷的重要因素??s水可以通過更有效的壓力傳遞,更小的壓力降得以改善。低模溫和螺桿推進速度過慢極大地縮短了流動長度,必須通過高射速來補償。高速流動會減少熱量損失,并且由于高剪切熱產生磨擦熱,會造成熔體溫度的升高,減慢零件外層的增厚速度。型腔交叉位必須有足夠厚度以避免太大的壓力降,否則就會出現縮水??傊?大多數注塑缺陷可以通過調整注塑速度得到解決,所以調整注塑工藝的技巧就是合理的設置射膠速度及其分段。

多級注塑程序的控制:近代注塑制品,在各個領域得到了廣泛的應用,制品形狀十分復雜,所使用的聚合物性能

差別也很大。即便是同一種材料的制品,由于澆道系統及各部位幾何形狀不同,不同部位對于充模熔體的流動(速度、壓力)提出要求,否則就要影響熔體在這一部位的流變性能或高分子的結晶定向作用,以及制品的表觀質量。在一個注射過程中,螺桿向模具推進熔體時,要求實現在不同位置上的有不同注射速度和不同注射壓力等工藝參數的控制,稱這種注射過程為多級注塑。數字撥碼式注塑機比較落后,只有一段或二段射膠、一段保壓、一段熔膠的控制程序,對于一些結構復雜、外觀質量要求高的產品,很難設定和控制注射速度及其它工藝條件,導致注塑件出現的一些外觀缺陷無法通過調校注塑參數的方法來改善。為了滿足提高注塑件外觀質量的需要,克服上述問題,注塑機制造商開發生產了具有多級射膠、多級保壓、多級熔膠功能的注塑機,這是注塑加工行業的一次突破性技術進步。目前,大多數是注射速度進行多級控制的注塑機,通

??梢园炎⑸淙珱_程分3個或4個區域,并把各區域設置成各自不同的適當注射速度。

注射的初期使用低速,模腔充填時使用高速,充填接近終了時再使用低速注射的方法。通過注射速度的控制和調整,可以防止和改善制品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現象。多級注射控制程序可以根據流道的結構、澆口的形式及注塑件結構的不同,來合理設定多段注射壓力、注射速度、保壓壓力和熔膠方式,有利于提高塑化效果、提高產品質量、降低不良率及延長模具/機器壽命。通過多級程序控制注塑成型機的油壓、螺桿位置、螺桿轉速,能謀求改善成型件的外觀不良,改善縮水、翹曲和毛邊的對應措施,減少各模每次注射成型件的尺寸不均一。多級控制的效果成型條件效果注塑速度防止澆口部位的氣紋/流紋,防止銳角的流動痕跡,防止模芯的倒塌,防止毛邊。二次壓力減輕內應力變,防止

縮水。螺桿轉數計量的穩定性背壓計量的穩定性然而,很多注塑技術人員仍然習慣使用過去一段射膠的方法,不懂得如何尋找多段射膠位置和方法,使具有多段射膠功能的機器發揮不了其優勢。一、設定多級注射程序的方法:一般的塑件注塑時至少要設定三段或四段射膠才是比較科學的。水口流道為第一段、進澆口處為第二段、產品進膠到90%左右時為第三段、剩余的部分為第四段(亦稱末段)。對于結構簡單且外觀質量要求不高的膠件注塑時,可采用三段射膠的程序。但對結構比較復雜、外觀缺陷多、質量要求高的膠件注塑時,需采用四段以上的射膠控制程序。設定幾段射膠程序,一定要根據流道的結構、澆口的形式/位置/數量/大小、注塑件結構、產品質量狀況及模具的排氣效果等因素進行科學分析、合理設定。二、多級注射位置的選擇方法:1、計算重量法總重量=所有膠件部分的重量+流道部分的重量注射時的射膠量即為總重量,一段射

膠位置即為流道部分的射膠量;二段射膠位置即為產品走膠90%時的射膠量;三段為末段的射膠量。2、調試觀察法根據自己的初步估計,將注射時所找位置點的壓力/速度設為零,觀察實際走膠的位置,再根據實際情況進行微調,直至找到你要選擇的位置。下面以圖例說明制品和多級控制程序之間的關系圖一是根據工藝條件設置的不同速度,對注射螺桿進行多級速度轉換(切換)。圖二是基于對制品幾何形狀分析的基礎上選擇的多級注塑工藝:由于制品的型腔較深而壁又較薄,使模具型腔形成長而窄的流道,熔體流經這個部位時必須很快地通過,否則易冷卻凝固,會導致充不滿模腔的危險,在此應設定高速注射。但是高速注射會給熔體帶來很大的動能,熔體流到底時會產生很大的慣性沖擊,導致能量損失和溢邊現象,這時須使熔體減緩流速,降低充模壓力而要維持通常所說的保壓壓力(二次壓力,后續壓力)使熔體在澆口凝固之前向模腔內補

充熔體的收縮,這就對注塑過程提出多級注射速度與壓力的要求。

在圖二中螺桿計量行程是根據制品用料量與緩沖量來設定的。注射螺桿從位置“97”到“20”是充填制品的薄壁部分,在此階段設定高速值為10,其目的是高速充??煞乐谷垠w散熱時間長而流動終止;當螺桿從位置“20”→“15”→“2”時,又設定相應的低速5,其目的是減少熔體流速及其沖擊模具的動能。當螺桿在“97”、“20”、“5”的位置時,設定較高的一次注射壓力以克服充模阻力,從“5”到“2”時又設定了較低的二次注射壓力,以便減小動能沖擊?,F代注塑機還具有多級預塑和多級保壓功能。

 

注塑成型是一門工程技術,它所涉及的內容是將塑料轉變為有用并能保持

原有性能的制品。注射成型的重要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度,壓力和相應的各個作用時間。一、溫度控制1、料筒溫度:注射模塑過程需要控制的溫度有料筒溫度,噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動,而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動溫度,同一種塑料,由于來源或牌號不同,其流動溫度及分解溫度是有差別的,這是由于平均分子量和分子量分布不同所致,塑料在不同類型的注射機內的塑化過程也是不同的,因而選擇料筒溫度也不相同。2、噴嘴溫度:噴嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的,這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發生的"流涎現象"。噴嘴溫度也不能過低,否則將會造成熔料的早凝而將噴嘴堵*,或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能3、模具溫度:模具溫度對制品的內在性能和表觀質量影響很大。模具溫度的高低決定于塑料結晶性的有

無、制品的尺寸與結構、性能要求,以及其它工藝條件(熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等)。二、壓力控制:注塑過程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種,并直接影響塑料的塑化和制品質量。1、塑化壓力:(背壓)采用螺桿式注射機時,螺桿頂部熔料在螺桿轉動后退時所受到的壓力稱為塑化壓力,亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過液壓系統中的溢流閥來調整的。在注射中,塑化壓力的大小是隨螺桿的轉速都不變,則增加塑化壓力時即會提高熔體的溫度,但會減小塑化的速度。此外,增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻,色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中,塑化壓力的決定應在保證制品質量優良的前提下越低越好,其具體數值是隨所用的塑料的品種而異的,但通常很少超過20公斤/平方厘米。

2、注射壓力:在當前生產中,幾乎所有的注射機的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對塑料所施的壓力(由油路壓力換

算來的)為準的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是,克服塑料從料筒流向型腔的流動阻力,給予熔料充模的速率以及對熔料進行壓實。三、成型周期完成一次注射模塑過程所需的時間稱成型周期,也稱模塑周期。它實際包括以下幾部分:成型周期:成型周期直接影響勞動生產率和設備利用率。因此,在生產過程中,應在保證質量的前提下,盡量縮短成型周期中各個有關時間。在整個成型周期中,以注射時間和冷卻時間最重要,它們對制品的質量均有決定性的影響。注射時間中的充模時間直接反比于充模速率,生產中充模時間一般約為3-5秒。注射時間中的保壓時間就是對型腔內塑料的壓力時間,在整個注射時間內所占的比例較大,一般約為20-120秒(特厚制件可高達5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時間的多少,對制品尺寸準確性有影響,若在以后,則無影響。保壓時間也有最惠值,已知它依賴于料溫,模溫以及主流道和澆口的大小。如果主流道和

澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的,通常即以得出制品收縮率波動范圍最小的壓力值為準。冷卻時間主要決定于制品的厚度,塑料的熱性能和結晶性能,以及模具溫等。冷卻時間的終點,應以保證制品脫模時不引起變動為原則,冷卻時間性一般約在30~120秒鐘之間,冷卻時間過長沒有必要,不僅降低生產效率,對復雜制件還將造成脫模困難,強行脫模時甚至會產生脫模應力。成型周期中的其它時間則與生產過程是否連續化和自動化以及連續化和自動化的程度等有關。一般的注塑機可以根據以下的程序作調校:根據原料供應商的資料所提供的溫度范圍,將料筒溫度調至該范圍的中間,并調整模溫。估計所需的射膠量,將注塑機調至估計的最大射膠量的三分之二。調校倒索(抽膠)行程。估計及調校二級注塑時間,將二級注塑壓力調至零。初步調校一級注塑壓力至注塑機極限的一半(50%) ;將注塑速度調至最高。估計及調校所需要的冷卻時間。將背壓調至

3.5bar。清除料筒內已降解了的樹脂。采用半自動注塑模式;開始注塑程序,觀察螺桿的動作。就需要而適當調節射膠速度和壓力,若要使充模時間縮短,可以增加注塑壓力。如前所述,由于十足充模之前會有一個過程,充模最終壓力可以調至一級注塑壓力的100%。壓力最終都要調得夠高,使可以達到的最大速度不受設定壓力限制。若有溢料,可以把速度減低。每觀察一個周期之后,便把射膠量及轉換點調節。設定程序,使可以在第一級注塑時已能獲得按射膠重量計算達到95-98% 的充模。當第一級注塑的注射量、轉換點、注塑速度及壓力均調節妥當后,便可進行第二級的保壓壓力的調校程序。按需要適當調校保壓壓力,但切勿過份充填模腔。調校螺桿速度,確保剛在周期完成之前熔膠已完成,而注塑周期又沒有受到限制??s短周期時間予提高生產率對大部分的注塑廠商來說,注塑周期可直接影響以下兩個主要目的:1、每天從機械中得

到更多的制件;2、制件合乎客人的要求。注塑周期由以下組成:周期開始--螺桿開始前進,注射;制件澆口冷卻螺桿開始轉動--塑化行程開始螺桿回位完成--螺桿轉動停止如必要的話抽膠發生模具打開(可能包括模芯的拉出制件充分冷卻便可以頂出頂出模具閉合(可能包括模芯的回位)模具閉上--周期重新開始自動注塑周期是在持續的相同次序下,同樣的事情一次又一次地重復。周期有三個主要部分:開模時間;填充時間;模具閉合時間;保壓時間提高生產力的目標是在極短時間內完成所有必要的動作,完成頂出,并確保模具得到保護(包括拉出和退回滑塊和側位模芯)。所以,任何,延遲開模時間的模具或注塑機的問題必須維修。另外,如每次注射的開模時間都不一樣,制件將亦不一樣。注塑填充模腔(由1-2)以流動性較好的材料而言(如Delrin?聚甲醛, Zytel?及Zytel? ST尼龍,及Crastin?、Rynite?聚脂),這填充時間應占整個周期

1/10至1/8的時間,填充時最關鍵的是快速及穩定的螺桿推進時間,及最低和穩定的注塑壓力。當螺桿向前推進將溶體由料管經噴咀,豎流道,橫流通,澆口,再射入模腔,當中會遇到阻力。這阻力是由噴咀直徑、流道尺寸、澆口大小、產品厚度,以及模具排氣設計所影響。流動阻力應在模具內改善及減少,以達至填充平衡及穩定。否則由于填充不均勻而導致不同模腔所注塑的制品尺寸不同,強度不足,或外觀不良。保壓時間(2-3)當注塑結晶形材料時,保壓時間是最重要的一段過程。這段時間是由熔體填充模腔99%開始至澆口凝固為終止。模件的強度及韌性都是決定于注塑后有否保持壓力到熔體上直至部件/澆口凝固。保持壓力時亦要預先保留一小段的熔膠位置在螺桿前。這保壓的一段就是防止熔體凝固收縮后的空洞,或澆口位置的弱處等導致模件強度不足的關鍵。冷卻時間(4-7)當熔體進入模腔,碰到金屬表面時,熔體冷卻的步

驟就己經開始。由于聚甲醛,尼龍,及聚碳等半結晶材料的凝固溫度很高,所以需要冷卻的時間便很少。若以一般模件來說,在熔膠完成后,模件應該已經有足夠的冷卻時間。如果在頂出模件時發現出問題的話,可慢慢將冷卻時間延長,直至問題解決為止。開模時間(8-11)模具開放的時間是整個周期的重要部份,特別是對有裝嵌件的模具更是如此,甚至在比較標準的模具中,模具開放時間也經常高過整個周期的20%。影響開模的因素:第一項要考慮的是模具的速度和移動距離,模具在打開并頂出制件過程中移動的距離應減少以免浪費移動時間,當然,模具移動必須在模具再次關閉前足以讓制件順利脫離模具,所以,讓制件脫模所需移動距離愈短,則其所花的的間愈少,當注射成型機處于良好狀態,從高速打開到低速頂出的轉換能夠相當平穩。設備需要一些保養以完成這些速度上的變化,但是這些花費可以從模塑時間減少,節省時間而得到多倍

的回報。為了達到最少的模具移動時間,調整減速限制開關,以便預出過程中模具不會過于接觸或破壞制件,并優化行程的高速段。再者,適當的周期性的保養以確保這減速每次能重復。產生鎖模壓力時間在整個模具開放時間中是另一個阻延,這個時間可能經過機械磨損和液壓閥失效的影響,因此周期性的機械保養可以保持良好的操作狀態。注意:縮短模具打開行程到所必需的最小,以便制件和流道脫落排除任何使頂出困難的因素,像頂針周圍的飛邊(披鋒) 縮短頂出行程到所必需的最小值用最快的開模和閉模速度,同時要適當慢慢地中止和閉合以防止損壞模具尋找所有閉模和產生鎖模壓力中的阻延,它們表示機械或液壓閥的故障在模具中大量的裝嵌件活動也增長模具開放時間。稍加考慮產品設計(減少倒扣)就往往能使頂出動作自動化或半自動化進行若這延誤是由模具損耗所導致,理應修理模具,以減低延誤。養成良好的注塑機操

作習慣養成良好的注塑機操作習慣對提高機器壽命和生產安全都大有好處。1 開機之前:(1)檢查電器控制箱內是否有水、油進入,若電器受潮,切勿開機。應由維修人員將電器零件吹干后再開機。(2)檢查供電電壓是否符合,一般不應超過±15%。(3)檢查急停開關,前后安全門開關是否正常。驗證電動機與油泵的轉動方向是否一致。(4)檢查各冷卻管道是否暢通,并對油冷卻器和機筒端部的冷卻水套通入冷卻水。(5)檢查各活動部位是否有潤滑油(脂),并加足潤滑油。(6)打開電熱,對機筒各段進行加溫。當各段溫度達到要求時,再保溫一段時間,以使機器溫度趨于穩定。保溫時間根據不同設備和塑料原料的要求而有所不同。(7)在料斗內加足足夠的塑料。根據注塑不同塑料的要求,有些原料最好先經過干燥。(8)要蓋好機筒上的隔熱罩,這樣可以節省電能,又可以延長電熱圈和電流接觸器的壽命。2 操作過程中:(1)不要為貪圖方

便,隨意取消安全門的作用。(2)注意觀察壓力油的溫度,油溫不要超出規定的范圍。液壓油的理想工作溫度應保持在45~50℃之間,一般在35~60℃范圍內比較合適。(3)注意調整各行程限位開關,避免機器在動作時產生撞擊。3 工作結束時:(1)停機前,應將機筒內的塑料清理干凈,預防剩料氧化或長期受熱分解。(2)應將模具打開,使肘桿機構長時間處于閉鎖狀態。(3)車間必須備有起吊設備。裝拆模具等笨重部件時應十分小心,以確保生產安全。注塑機使用中的一些知識一、背壓的功用背壓的應用可以確保螺桿在旋轉復位時,能產生足夠的機械能量,把塑料熔化及混合。背壓還有以下的用途:把揮發性氣體,包括空氣排出射料缸外;把附加劑(例如色粉、色種、防靜電劑、滑石粉等)和熔料均勻地混合起來;使流經螺桿長度的熔料均勻化;提供均勻穩定的塑化材料以獲得精確的成品重量控制。所選用的背壓數值應是盡可能地低

(例如4-15bar,或58-217.5psi),只要熔料有適當的密度和均勻性,熔料內并沒有氣泡、揮發性氣體和未完全塑化的塑料便可以。背壓的利用使注塑機的壓力溫度和熔料溫度上升。上升的幅度和所設定背壓數值有關。較大型的注塑機(螺桿直徑超過70mm/2.75in)的油路背壓可以高至25-40bar(362.5-580psi)。但需要注意,太高的背壓引起在射料筒內的熔料溫度過高,這情況對于熱量很敏感的塑料生產是有破壞作用的。而且太高的背壓亦引起螺桿過大和不規則的越位情況,使射膠量極不穩定。越位的多少是受著塑料的黏彈性特性所影響。熔料所儲藏的能量愈多,螺桿在停止旋轉時,產生突然的向后跳動,一些熱塑性塑料的跳動現象較其他的塑料厲害,例如LDPE、HDPE、PP、EV A、PP/EPDM合成物和PPVC,比較起GPPS、HIPS、POM、PC、PPO-M和PMMA都較易發生跳動現象。為了獲得最佳的生產條件,正確的背壓設定至為重要,這樣,熔料

可以得到適當的混合,而螺桿的越位范圍亦不會超過0.4mm(0.016in)。二、模具的開合一般來說,大多數注塑機所用的模具開合時間比引用的時間要慢(約100-359%),這個差別與模具的重量、大小和復雜性有關,也和模具的安全保護(在開合的操作中防止模具受損)有關。典型的模具開合時間如下(tcm:注塑機引用的時間單位):傳統的雙板模具: 1-2tcm 復合模具(包括側模芯和旋出裝置的使用)和多板模具:2-3.5tcm 如模具開合的時間比實際運作的時間多15%,那么便需要修改模具或使用另一臺注塑機來縮短時間。較新型注塑機能提供更快的開合速度,使用低模具開合(模具傳感)壓力,以啟動鎖模力合緊模具。注塑機調試員經常沒有注意某一特定注塑機的機板速度或時間,而以個人經驗來設定模具開合時間,這樣往往會令運作時間長。在一個十秒的運作上減少一秒,便立即獲得10%的改善,這個改善往往就是構成盈利和虧損的差

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