注射成型工艺过程中的关键环节和注意事项

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：注射成型工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，它包括成型前的准备、注射过程和塑件的后处理。脱模剂的选用注射成型时，如果工艺条件合理，模具设计正确，塑件脱模就比较顺利。使用脱模剂时，喷涂应均匀、适量，以免影响塑件的外观及性能，尤其是在注射成型透明塑料时更应注意。内应力的存在会导致塑件在使用过程中产生变形或开裂，因此应设法消除。

注射成型工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，它包括成型前的准备、注射过程和塑件的后处理。

1.注射成型前的准备工作

为了使注射成型顺利进行，保证塑件质量，在注射成型之前应进行如下的准备工作。

（1）塑料原材料的检验和预处理在成型前应对原料进行外观和工艺性能检验，内容包括色泽、粒度及均匀性、流动性（熔体流动速率、黏度）、热稳定性、收缩性和水分含量等。

对于吸水性强的塑料（如聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜和聚甲基丙烯酸甲酯等），在成型前必须进行干燥处理，以去除物料中过多的水分及挥发物，从而防止成型后塑件表面出现斑纹、银丝和气泡等缺陷。

（2）嵌件的预热为了满足装配和使用强度的要求，塑件内经常要嵌入金属嵌件。由于金属和塑料的收缩率相差较大，因而在塑件冷却时，嵌件周围会产生较大的内应力，导致嵌件周围塑料层强度下降和出现裂纹。因此，成型前应对金属嵌件进行预热，以降低它与塑料熔体的温差，减小内应力。

（3）料筒的清洗生产中，如需改变塑料品种，调换颜色，或发现成型过程中出现热分解或降解反应，则应对注射机料筒进行清洗。

对于螺杆式注射机通常采用对空注射法清洗。换料清洗时，必须掌握料筒中的塑料和欲换的新塑料的特性，然后采用正确的清洗步骤。欲更换塑料的成型温度高于料筒内残存塑料的成型温度时，应将料筒温度升高到新料的最低成型温度，然后加入新料或回料，连续“对空注射”，直到残存塑料全部清洗完毕，再调整温度进行正常生产。如果欲更换塑料的成形温度比料筒内残存塑料的成型温度低，则应将料筒温度升高到新料的最高成型温度后切断电源，用新料在降温下进行清洗。如果新料成型温度高，而料筒中残存塑料又是热敏性塑料（如聚氯乙烯、聚甲醛和聚三氟氯乙烯等），则应选热稳定性好的塑料（如聚苯乙烯、低密度聚乙烯等）作为过渡换料，先换出热敏性塑料，再用新料换出热稳定性好的过渡料。

柱塞式注射机的料筒存量大，必须将料筒拆卸清洗。

（4）脱模剂的选用注射成型时，如果工艺条件合理，模具设计正确，塑件脱模就比较顺利。但由于工艺条件控制的不稳定性或塑件本身的复杂性，可能造成脱模困难，所以在实际生产中通常使用脱模剂。

常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡（石油）和硅油三种。使用脱模剂时，喷涂应均匀、适量，以免影响塑件的外观及性能，尤其是在注射成型透明塑料时更应注意。

2.注射过程

完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等阶段。

（1）加料将粉状或粒状的塑料加入注射机料斗，由柱塞或螺杆带入料筒内加热。

（2）塑化成型塑料在注射机料筒内经加热、压实以及混料等作用，由松散的粉状颗粒或粒状的固态转变为连续的均匀塑化熔体的过程。对塑化的要求是在规定的时间内塑化出足够数量的熔融塑料；塑料熔体进入模具型腔内之前应达到规定的成型温度，而且熔体各点温度应均匀一致，避免局部温度过低或温度过高。

（3）充型塑化好的塑料在注射机的螺杆或柱塞的快速推进作用下，以一定的压力和速度经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔。

（4）保压（压实）充型结束后，在注射机柱塞或螺杆推动下，熔体仍然保持压力进行补料，使料筒中的熔体继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收缩需要，保持型腔内压力不变。保压对提高塑件密度、减少塑件的收缩、克服塑件的表面缺陷都有重要意义。

（5）倒流阶段保压结束后，由于螺杆或柱塞后退，型腔内的压力比浇注系统流道内的高，导致塑料熔体从型腔内倒流，从而使型腔内压力迅速下降。如果螺杆或柱塞后退时浇口已冻结或在喷嘴内装有止逆阀，则倒流不存在。倒流是否存在和倒流多少与保压时间有关。一般来说，保压时间较长，保压压力对型腔内熔体作用时间越长，倒流较小，塑件收缩情况会减轻。

（6）浇口冻结后冷却塑件在模内冷却过程指从浇口处的塑料熔体完全冻结时到塑件从型腔内推出为止的全部过程。在这一阶段，补缩和倒流均不再继续进行。型腔内的塑料继续冷却、硬化定型。当脱模时，塑件具有足够的刚度，不致产生翘曲变形。在冷却阶段，随着温度的迅速下降，型腔内塑料体积收缩，压力下降。到开模时，型腔内的压力并不一定等于外界的大气压力。型腔内压力与外界大气压力之差称为残余压力。当残余压力为正值时，脱模比较困难，塑件容易被刮伤甚至破裂；当残余压力为负值时，塑件表面易出现凹陷或内部有真空泡。因此，只有残余压力接近为零时，脱模才比较顺利，而且可获得较满意的塑件。塑件的冷却速率应适中，冷却速率过快或成型温度不均匀，都会导致冷却不均和收缩的不一致，使塑件内部产生内应力，出现翘曲变形。

（7）脱模塑件冷却后开模，在推出机构作用下，塑件被推出模外。

3.塑件的后处理

由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向和冷却不均匀，造成塑件各部分收缩不一致，或因为金属嵌件的影响和塑件的二次加工不当等原因，塑件内部不可避免地存在一些内应力。内应力的存在会导致塑件在使用过程中产生变形或开裂，因此应设法消除。根据塑料的特性和使用要求，塑件可进行退火处理和调湿处理。

退火处理的方法是把塑件放在一定温度的烘箱中或液体介质（如热水、热矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡等）中一段时间，然后缓慢冷却。退火的温度一般控制在高于塑件的使用温度10～20℃或低于塑料热变形温度10～20℃。温度不宜过高，否则塑件会产生翘曲变形；温度也不宜过低，否则达不到后处理的目的。退火的时间取决于塑料品种、加热介质的温度、塑件的形状和壁厚、塑件精度要求等因素，一般取4～24h。

调湿处理主要用干聚酰胺类塑料的塑件。因为聚酰胺类塑件脱模时，在高温下接触空气容易氧化变色。另外，这类塑件在空气中使用或存放又容易吸水而膨胀，需要经过很长时间尺寸才能稳定下来，所以，将刚脱模的这类塑件放在沸水或醋酸钾水溶液中处理，一方面隔绝空气，防止氧化，消除内应力，另一方面还可以加速达到吸湿平衡，稳定其尺寸，故称为调湿处理。经过调湿处理，还可改善塑件的冲击强度，使冲击强度和拉伸强度有所提高，调湿处理的温度一般为100～120℃，调湿处理的时间取决于塑料的品种、塑件形状与壁厚及结晶度大小。

凡是退火或调湿处理的塑件，在达到所需温度和时间后，应缓慢降温至室温。如果突然冷却或冷却速率过快，则塑件内部又会产生新的内应力。

注射成型工艺过程中的关键环节和注意事项

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