成型资料.ppt
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1、成型培訓資料一一.塑膠射出成形(塑膠射出成形(InjectionMolding)基本原理和特徵基本原理和特徵塑膠塑膠(plastic)及成形及成形(molding)基本常識基本常識a.塑膠塑膠:塑膠是石化原料的衍生物,在英文的意義“可塑性物質”,日文則為”合成樹脂”。目前世界各國統稱塑膠(plastic)。其解釋分成兩種:狹義:具有可塑性的人工高分子材料(高分子聚合物)。廣義:合脂樹脂成品、橡膠成品、樹脂塗料或合成纖維製品簡而言之,凡是一般合成樹脂做成的成品統稱塑膠。優點:可批次生產(便宜)、生產量產化、設計性佳(形狀自由度佳)、外觀美麗、不生鏽、輕而堅固。缺點:耐熱性差、剛性低、會劣化、耐油
2、性弱、易龜裂、易引燃燒、對環境有污染,不能在短期自然分解。b.成形成形:塑膠在成形加工中要特別重視熱效反應的特性。1.射出料的分類 按化學結構分類:聚烯烴類:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、超高份 子量聚乙烯(LLDPE);聚苯乙烯類:聚苯乙烯(PS)、丙烯濄-苯乙烯 (AS)、丙烯濄-丁二烯-苯乙烯共 聚物(ABS);聚瀜胺類 ;不同的各種尼龍;聚 醚 類 :聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚風(PSF);聚酯類:聚對苯二甲酸丁二酯(PBT);丙烯酸酯類:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);按結晶形態分類 結晶性材料:在適當的條件下能產生某種幾何 形態晶體結構的塑料,如(PE;PP;PA;PO
3、M;PBT);無定形塑料:分子形狀和分子相互排列不呈晶 體結構而呈無序狀的塑料(ABS,PC,PSF,PMMA,PS);按受熱後呈現的基本狀態分類:熱可塑性塑膠(Thermoplastics-Plastics):加熱後非常柔軟,但冷卻後即非常堅硬,如聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚酯、聚丙烯(olyPropylene,PP)ABS(AcrylonitrileButadieneStyrene)、AS、變性P.P.O,聚氯乙烯(PolyvinylChloride,PVC)、聚乙烯(Polysthylene,PE)、丙烯酸樹脂(AcrylicResins壓克力)、聚碳酸樹脂(Polyca
4、rbonate,PC)、纖維素系塑膠(CelluosePlastic)等。熱可硬化性塑膠(Thermosets-Plastics):加熱後即變硬的塑膠(非可塑性),如苯酚、三聚氰胺(MelaminePolyester)、尿素樹脂(UreaResins)、聚酯樹脂聚銑亞胺。按塑料的應用領域分類:通用塑料:只可作為一般非結構材料使用,產 量大、價格相對低廉、性能一般、生產商較多,因為容易生產。但也有塑料製造商將一般通用 塑料改變性能,如加入穩定劑、玻纖等加強應 用性能。雖然有幫助但遠不及工程塑料優良。工程塑料:可以作為結構性材料,具有優異的 綜合性能包括機械、電性能、耐熱性能、耐化 學性能、尺寸穩
5、定性能、加工性能高等,並可 在較寬闊的溫度範圍和較長時間內,良好地保 持這些性能,並在承受機械應力和較為苛刻的 化學、物理環境中長期使用。公認的六大工程塑料 為Nylon、PC、POM、PBT、PET、Noryl,工程塑料 的產量較少,價格較貴,相對生產的廠家也少。2.常用射出料簡介PE料:流動性佳,一般常用於內模(LDPE)較多。PVC料:依硬度的不同可分為10P、35P、45P、50P、60P、80P等,一般常用於物件的外模較多。PU料:任性佳,耐高溫,可分為45P、60P,一般常用於SR類較多,若電線材質為PU時,一般會使用PU料搭配。ABS或PS:硬度較高,耐高溫,可增加材料成為防火材
6、料。橡膠:適用於一般的橡膠製品。3.成型相關名詞介紹 盎司:重量單位,1盎司等於28.35g。在成型中 指成型機在成型時每次射出的成型料重 量。比重(Specific Gravity):塑料的比重是在一定溫 度下,秤量樣品的重量與同體積水的重 量的 比值,常用液體浮力法去作測試方 法。吸水性(Water absorption):是指規定尺寸的樣 品浸入一定溫度(252度)的蒸餾水中,經 過廿四小時所吸收的水量。吸收水份後 會影響尺寸及形狀。吸水率當用重量表達時,會以%為單位。拉伸強度(Tensile Strength):在規定的試驗溫度、濕度和拉伸速度下沿樣品的縱軸方向施加拉伸 載荷,測定試樣
7、破壞時的最大載荷。彎曲強度(Flexural Strength):指樣品放在兩支點 上,施加集中載荷,使試樣變形或直至破裂時 的強度。衝擊強度(Impact Strength):衝擊強度是指樣品接 受衝擊破裂時的單位面積上所受到的沖擊力,對於某些衝擊強度高的塑料,常在樣品中間開 有規定尺寸之缺口,可以降低破斷時所需要的 沖擊力。不同的試驗樣品可用不同的試驗方法:落球 式衝擊試驗或高速拉伸衝擊試驗。磨耗(Abrasion):磨耗是磨擦塑料使微粒從摩擦表 面不斷分離,引起摩擦件尺寸不斷地改變的 機械性破壞過程,又稱為磨損或磨蝕。硬度(Hardness):指塑料抵抗其它硬物壓入的性能,通用有洛氏和肖
8、氏兩種。洛氏硬度是把作 用在壓痕器上的載荷從一固定的較小值增 加到一較大值,然後又返回到較小載荷,確 定壓痕深度的淨增加。洛氏硬度分為R、L、M、和K標度,在每個標度下,數值越高,材料越硬。肖氏硬度:在規定的壓力、時間下計算壓痕器的壓針 壓下的深度。肖氏壓痕器可分為兩類A、D型,施加 負荷重量為1.0和5.0公斤,壓下時間為15秒,A型適 用於軟質塑料,D型適用於半硬質塑料;使用A型時 ,若測出量程超過95%,應改用D型,使用D型時若 測出量程超過95%時,則需改用洛氏。疲勞(Fatigue):在一個靜態破壞而又有少量交變循環的 環境下,使塑料破壞。疲勞載荷有拉壓、彎曲扭 轉、衝擊等。蠕變(C
9、reep):在固定的溫度、濕度條件下,塑料在 固定的外力持續作用下,隨時間變化會表現出這 樣的特徵,這樣變形的特徵隨加載荷而增加,隨 減載荷而減少而變形亦逐漸恢復。蠕變的來源 有拉伸蠕變、壓縮蠕變、彎曲蠕變等。線脹系數(Coefficient of Linear Expansion):是指溫度 升高1oC時,每一厘米的塑料的伸長厘米數。塑 料的線脹系數一般是鋼材的十倍左右。導熱系數(Coefficient of Heat Conductivity):是指一 單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位。塑料的導熱系數很小,僅為鋼材的百份之一左 右,所以有良好的絕熱材料。玻璃化溫度(Glass Tra
10、nsition Temperature):塑料由 熔融可流動溫度降低至固態時稱為玻璃化溫度 ,此時分子鍊段基本上不能運動,鍊節內部施 轉扣緊也很困難,只有原子之間的少許移動 拉伸,及有普通的彈性變形,所以當時的塑料 會有很大的脆性。脆化溫度(Brittleness Temperature):當對在一定低溫 下的塑料施加應力時,在很少變形下它就會破 裂,這個就是脆化溫度。分解溫度(Decomposition Temperature):分解溫度是 指塑料在受熱時大分子鍊斷裂時的溫度,同時 是鑒定塑料耐熱性的指標之一,當到達分解溫 度時大部份塑料會呈現轉黃的顏色。也就是常 說的燒焦。熔融指數(Mel
11、t Flow Index):熱塑性塑料在一定溫 度和壓力下,熔體在10分鐘內通過測試機的小 孔所流出的塑料重量,單位是以克/10分鐘表示。耐燃燒性(Flammability):塑料的耐燃燒性由燃燒 速率(燃燒時間內試樣的燃燒長度)和燃燒失重 率(燃燒前後重量之差的百分率)來表示,由起 火時間、燃燒至自燃時間及熄滅時間,亦可作 為耐燃燒性能的參數。耐電壓(Arc Resistance):迅速將電壓升高到規定值 ,停留一段時間,塑料試樣不被擊穿,稱此 電壓值為試樣能抵受的耐電壓。成型收縮率(Shrinkage):熱塑性塑材在模具中成 型,冷卻後脫模的成型品,必有收縮現象,即是成型品小於模腔尺寸,這
12、就是成型收縮 率。收縮率(%)=(型腔尺寸成品尺寸)/型腔尺寸 x 100 4.成形(molding)方法 A.使用塑膠製成模具(mold)的形狀 B.使用黏著劑緊貼在其他材料上 C.熱可塑性塑膠成形法:塑膠成形即是熱可塑性塑膠料最具代表性的成形法,其他尚有擠壓成形(extrusion)、中空成形、真空成形等方法。D.熱硬化性塑膠成形法:塑膠壓縮成形(compression)則是熱硬化性成形最具代表性的成形法,其他有複製成形、灌模成形,玻璃纖維(F.R.P)手工鋪疊成形(handrayup)等。1.:E.吹氣成形(blow):在模具中掩埋塑料等管狀模具,然後製成瓶狀的成形方法。F.壓鑄成形(t
13、ransfer):將塑料(熱硬化)軟化後,使用低壓注入模型內,加熱凝固的成形法,如IC封入的成形。G.鑄塑成形(cast):A.先使塑料(熱硬化性)溶解成液體狀,再注入模具內加熱凝固,常用於電氣絕緣性零件之成形製造。2 2.射出成形原理射出成形原理 3 4 一般為將塑料加熱軟化,在已形成封閉狀之模具內擠壓,待冷卻固化後打開模具取出塑製之製品等三種方法;其製程可分為:5 1.溶融,2流動,3凝固,等三個階段,但熱可塑性塑料的固化是在冷卻製程中進行,而熱可硬化性塑膠則在加熱製程中進行固化。至於成形材料的流動過程是從進料口慢慢的向模具內部四處擴散。“成形材料”;“射出成形機”;”模具”,則是射出成形
14、應具備的基本三大要素。射出成形的特徵是:利用高壓均勻地在模具各個角落或平面、凹面中充填成形塑料,是屬於高精度,高生產力(量)的成形製造方法;其精度可達到0.1%。成形在狹義上為molding,加工為processing,概念上是後者較廣,日語的成形加工常為processing之意。根據Bernhardt的定義,polymerprocessing是“為增大高分子材料或其系統的有用性,所施加於它們的操作的專門性工學。這些操作產生化學反應、流動、物理性質永久變化之1項或多項效果,但不包括樹脂製造過程中的化學反應”。有化學反應的操作有熱硬化性樹脂的壓縮成形、不飽和聚酯的注形等。流動性質的永久變化有纖維
15、、膜等的延伸配向操作。以上的定義包括相當廣範圍的操作(operation),在機能上有賦形(forming)、接合(bonding)、變性(modification)三種。賦形:賦形:為從材料獲得所希望的形狀的操作。以流動為基本,成形與壓出的差異是前者利用指定三次元尺寸的金屬模,各次(shot)為斷續性,後者利用指定二次元尺寸的壓出模,可在長度方向連續製造。輥軋(calender)也是指定二次元尺寸,但不用壓出模,用寬面輥軋,以輥軋間隙調節厚度。其次的形式是將液狀單量體或prepolymer投入金屬模,同時聚合固化,最近用於電子零件的封塞(sealing),第三是熱硬化性的場合,壓縮及tran
16、sfer都在未硬化的期間造成流動,裝入模中後硬化。接合:接合操作有接合面兩側藉融解接合的熱熔式,與另一方融接而接合於對方的積層、包覆。變性:變性操作稍有含糊之處,其改變高分子表面或內部化學構造的是本來的變性;混和未必伴有化學變化,若將modification取為改質的意義,可包含從物理混和到架橋及其他熱處理效果。1.成形方法:將高分子材料一次性成形的加工法中,其有代 表性的是押出、射出、壓縮、轉換(transfer)四種。押出(extrusion):押出成形法為熱可塑性樹 脂的代表性成形法之一,用於包覆電線、電纜、製造管、模等。射出成形(injectionmolding):押出成形是從二次元開
17、口部連續製造有一定斷面的成形物。射出成形的模子設計成可得三次元尺寸形狀的製品。壓縮成形(compressingmolding):與transfer成形類似。前述押出及射出二種成形法都可用於熱可塑性樹脂。但後述壓縮及Transfer兩成形法主要用於熱硬化性樹脂,壓縮成形通常是在油壓機的熱板間夾著模子進行。模子分為雄模與雌模,以兩者對合形成的空間(cavity)成形製品。Transfer:transfer成形居於壓縮成形與射出成形的中間,高週波預熱的塊狀成形材料在缸中加熱加壓從而變成可塑化,通過噴嘴,射出模中後硬化,成為成形品。2.其他成形加工方法:a.吹入成形(blowmolding):又稱中空
18、成形,用於成形容器。化妝品、飲料及其他塑膠容器為用過就丟棄的代表性製品,先將PE、PVC等熱可塑性樹脂押出、射出成形為管狀(parison),以模子夾著,往內部吹入空氣,膨脹後冷卻固化。b.輥軋加工(calendering):組合兩支以上的輥軋,在其間輥軋熱可塑性材料的軟化物,連續製造皮或膜,需保持均勻厚度、勿混入異物,也可重疊布作人造皮革,也可在表面形成凹凸(embossing)或印刷,特殊的人造皮革有發泡式、通氣性、加硫用、合成皮革等,適於輥軋加工的材料主為PVC,也用苯乙烯係共聚合樹脂或橡膠等,就塑膠的使用量而言,僅次於押出加工。c.真空成形:以熱可塑性樹只作成的皮為素材,將之加熱軟化後
19、,固定於開有真空吸引用孔的模子上部,其次移動皮或膜子,密閉,經排氣孔迅速排除內部空氣,皮被大氣壓推向模子內部,在現模子的形狀,此方法只用雌模或雄模,從皮延伸成形,但肉厚分佈通常不良。d.積層成形:為一種複合材料,可應用於熱硬化性樹脂和熱可塑性樹指。e.發泡加工:這是獲得含多個連續或獨立泡(foam)之成形品的方法。f.糊料加工:數以下的PVC粒子混和液狀可塑劑等,準備糊狀配合物,塗於紙、布、木材、金屬等,或附著於模子內側後,熔融膠凝化而冷卻固化,前者的代表例為包覆鋼板,後者之例有木偶、玩具等,又稱slush成形。g.g.粉末加工:粉末加工:有作成,成形品的粉末成形與金屬塗覆兩種,前者將粉末裝入
20、對應於成形品的雌模,界外部加熱,沿模子面燒結內部樹脂粉末後離模,適於大形成形品的少量多品種生產。h.注模:被稱謂有機玻璃的亞克力是將單個體裝入模中,藉塊狀聚合作成製品,不飽和聚酯用硬化和觸媒及促進劑,用於常壓成形,環氧樹脂界硬化劑可得優秀的注形品。3.例舉塑膠自動射出成形機構造簡介:射出成形機之基本功能,是執行模具開關閉合的動作,並加熱使樹脂熔化成為可塑化膠體,然後射出使之進入模具的模腔內。為了要實現上述的功能,到底要如何來構成射出成型機呢?在此以我們CABLE行業最為常用的立式射出成型機來加以探討:射出成型機最主要是以以下幾個部份和結構來構成的:(1)鎖模結構 (2)射出結構 (3)油壓控制
21、系統 (4)電器控制系統 (5)機架結構 (6)安全系統 一般立式射出成型機的工作流程:動作指令:快速關模(油壓缸)慢速合模 高壓鎖模 射出一次壓 射出二次壓 螺旋 冷卻 鬆退 開模 頂 出 停左圖為我們CABLE行業常用的注塑機的基本結構該注塑機的基本參數見後面表格 鎖模結構:射出成形機在射出塑料時,模具本身必須靠強大的鎖模力予以緊閉之,一直保持到樹脂冷卻固化為止,才能打開模具而取出成形品。射出結構:是用以溶解樹脂,並且計算一定量之容積塑料,以及提供注射之壓力將熔膠擠壓入模具模穴內。油壓控制系統:鎖模結構或射出結構之機械動力來源,均由油壓缸之運作而來,而油壓系統則是供給液壓油之控制中樞裝置。
22、通常由油壓泵、壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥、濾油器、冷卻器、油箱、配管及輸出裝置的油壓缸和油壓馬達所造成。電器控制系統:操作並控制鎖模機構或射出機構的動作,調整控制加熱料管或射嘴,模具本身的溫度以及驅動馬達等動力控制都由電器控制系統所操縱。機架機構:機架(機台)是支持鎖模機構,射出機構,油壓系統及電器控制系統的裝置床台,多由型鋼或鋼板以焊接方法所組成箱形之結構體。用以承受機械各個部份在動作時所發生之各種力量或振動,並保持最小的變形以維持最佳的動作精度。亦有在內部裝入油箱之結構者。安全系統:射出成形機是利用高油壓力來執行開關模、調模及射出等動作,因而具有相當危險性.所以射出成形機的制做廠商
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