高分子材料成型课程(八)

第八章 注射成型

  • 概述
    • 塑料制品
    • 橡胶制品
    • 合成纤维
  • 塑料注射成型
    • 流程
  • 工艺特点
    • 间歇操作
    • 复杂度高
    • 自动程度高
    • 适应性强

第一节 注射机的结构

  1. 注射机的形式
  • 结构特点
    • 柱塞式注射机
    • 双阶柱塞
    • 螺杆预塑化柱塞式注射机
    • 移动螺杆式
  • 注射机外形
    • 立式注射机
    • 卧式
    • 角式
  • 注射机加工能力
    • 质量
    • 体积
  • 用途
    • 热塑
    • 热固
    • 发泡
  • 加工方式
  1. 注射机容量
  • 生产能力:注射机一次最大注射量(g)(ps为标准)
    $W_{max}=W_{psmax}\cdot\tfrac{\rho}{\rho_{ps}}$
  • 制品总重量应为$W_{max}$的 80%
  1. 注射机的基本结构
  • 注射系统
    • 加料装置
    • 料筒
    • 柱塞/分流梭
      • 分流梭的作用:
        • 传热
        • 分流
    • 螺杆
      • 作用
      • 运动方式:旋转+水平运动
      • 与挤出螺杆的结构和功能的区别
    • 喷嘴
      • 结构
      • 作用
  • 锁模系统
    • 锁模力与注射压力
    • 作用
  • 传动系统
  • 注射模具
    • 定、动模
    • 浇注系统

第二节 注射成型原理

  1. 塑化过程
  • 目的:加热达到流动状态,良好的可塑性
  • 方式
    • 加热
    • 剪切作用
  • 要求:
    • 温度
    • 分解物含量
  • 热均匀性
    • $E=\dfrac{T-T_0}{T_w-T_0}$
    • 影响因素
      • 摩擦热

      • 受热时间:$t=\dfrac{V_p \cdot t_c}{m}$

      • 热扩散率:$\alpha=\dfrac{\lambda}{c_p\rho}$

      • 料层厚度

      • 温度分布:平均温度与最小温度和模温之间的差值

  • 塑化能力
    • 每一周期的注射量:$Q=3.6m/t$
    • 每一加热时间的原料量:$Q=225V_p/t_h$
    • 传热面积和受热体积:$Q=\dfrac{KA^2}{V_p}$
  1. 充填过程
    具有流动性的熔体注入模具开始,经型腔注满过程
  • 充填过程 $t_0-t_2$

    • 螺杆动作:转动,前移
    • $t_0-t_1$: 空载期,模腔压力为零,塑化阶段
    • $t_1-t_2$: 充填期,模腔压力升高达到最大值
      • $t_1-t_{\beta}$: 充模流动,体积充填
      • $t_{\beta}-t_2$: 压实流动,密度升高
  • 保压过程 $t_2-t_3$

    • 动作:静止,后退
    • 作用:弥补由冷却造成的体积收缩
    • 压力下降,温度下降
  • 倒流阶段 $t_3-t_4$

    • 螺杆后退,浇口冻结
    • 压力下降,温度下降
    • 凝封点
  • 冷却阶段 $t_4-t_5$

    • 动作:开模
    • 模内有残余压力
    • 残余压力与压实时间的关系 $t_{\beta}-t_2$
  • 熔体在喷嘴中的流动

    • 等温条件下的等截面圆管流动
    • 牛顿流体
    • 幂律流体
    • 入口效应:计算值小于实测值
    • 摩擦热
  • 熔体在浇道内的流动

    • 圆形截面圆管流动
    • 圆形或窄缝型浇口
    • 改变流量的方法
      • 增大截面积
      • 减小截面积
  • 熔体在模腔内的流动

    • 典型模腔形状
    • 熔体的流动类型
      • 慢速,层流
      • 快速,湍流
    • 运动机理:
      • 初始阶段:圆弧
      • 过度阶段:圆-平直
      • 完全发展:平直
  1. 增密和保压过程

    • 压实过程:料流缓慢流入过程
      • 决定制品的精度和力学性能
      • 压力切换点
    • 保压过程
      • 作用:在温度较高时补缩;温度较低时易产生残余应力
      • 保压时间
      • 保压压力
  2. 倒流和冷却过程

    • 凝封点:压力切换越早,凝封点越低
    • 范德华状态方程
    • 冷却过程熔体压力、体积和温度的关系
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