塑機(jī)的動(dòng)作程序:噴嘴前進(jìn)→注射→保壓→預(yù)塑→倒縮→噴嘴后退→冷卻→開(kāi)模→頂出→退針→開(kāi)門(mén)→關(guān)門(mén)→合模→噴嘴前進(jìn)。
1、注射部分r注射部分主要有兩種形式:活塞式和往復(fù)螺桿式。現(xiàn)在活塞式的注塑機(jī)己很少見(jiàn),這里不作介紹。往復(fù)螺桿式注塑機(jī)通過(guò)螺桿在加熱機(jī)筒中的旋轉(zhuǎn),把固態(tài)塑料顆粒(或粉末)熔化并混合,擠入機(jī)筒前端空腔中,然后螺桿沿軸向往前移動(dòng),把空腔中的塑料熔體注入模具型腔中。塑化時(shí),塑料在螺桿螺棱的推動(dòng)下,在螺槽中被壓實(shí),并接受機(jī)筒壁所傳熱量,加上塑料與塑料、塑料與機(jī)筒及螺桿表面摩擦生熱,溫度逐漸升高到熔融溫度。熔化后的塑料被螺軒攪拌進(jìn)一步混合,并沿螺槽進(jìn)入機(jī)筒前部并推動(dòng)螺桿后退。注射部分與塑化相關(guān)的部件主要有:螺桿、機(jī)筒、分流梭、止逆環(huán)、射咀、法蘭、加料斗等。下面分別就其在塑化過(guò)程中的作用與影響加以說(shuō)明。
?。?) 螺桿螺桿是注塑機(jī)的重要部件。它的作用是對(duì)塑料進(jìn)行輸送、壓實(shí)、熔化、攪拌和施壓。所有這些都是通過(guò)螺桿在機(jī)筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的。在螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí),塑料對(duì)于機(jī)筒內(nèi)壁、螺桿螺槽底面、螺棱推進(jìn)面以及塑料與塑料之間在都會(huì)產(chǎn)生摩擦及相互運(yùn)動(dòng)。塑料的向前推進(jìn)就是這種運(yùn)動(dòng)組合的結(jié)果,而摩擦產(chǎn)生的熱量也被吸收用來(lái)提高塑料溫度及熔化塑料。螺桿的結(jié)構(gòu)將直接影響到這些作用的程度。普通注塑螺桿結(jié)構(gòu),也有為了提高塑化質(zhì)量設(shè)計(jì)成分離型螺桿,屏障型螺桿或分流型螺桿。
(2) 機(jī)筒機(jī)筒的結(jié)構(gòu)其實(shí)就是一根中間開(kāi)了下料口的圓管。在塑料的塑化過(guò)程中,其前進(jìn)和混合的動(dòng)力都是來(lái)源于螺桿和機(jī)筒的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)塑料在螺桿螺槽中的不同形態(tài),一般把螺桿分為三段:固體輸送段(也叫加料段)、熔融段(也叫壓縮段)、均化段(也稱計(jì)量段)。在有關(guān)塑料塑化的教材上中,都把塑料在螺桿的固體輸送段看成一個(gè)塑料顆粒間沒(méi)有相互運(yùn)動(dòng)的固體床,然后通過(guò)固體床與機(jī)筒壁、與螺棱推進(jìn)面以及與螺槽表面相互運(yùn)動(dòng)和摩擦的理想狀態(tài)的計(jì)算,來(lái)確定塑料向前輸送的速度。這與實(shí)際情況有不少差距,也不能以此為依據(jù)來(lái)分析不同形狀塑料顆粒的進(jìn)料情況。如果塑料的顆粒不大,它們?cè)诒粰C(jī)筒內(nèi)壁拉動(dòng)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)分層和翻滾,并逐步被壓實(shí)形成固體塞。當(dāng)望料顆粒的直徑與螺槽深度尺寸差不多時(shí),它們的運(yùn)動(dòng)軌跡基本上是沿螺槽徑向的直線運(yùn)動(dòng)加上轉(zhuǎn)一個(gè)角度的直線運(yùn)動(dòng)。由于顆粒大時(shí)塑料在螺槽中的排列很疏松,所以其輸送速度也較慢。
當(dāng)顆粒大到一定程度,在進(jìn)入壓縮段而其直徑大于螺槽深度時(shí),塑料就會(huì)卡在螺桿與機(jī)筒之間,如果向前拉動(dòng)的力不足以克服壓扁塑料顆粒所需的力,則塑料會(huì)卡在螺槽里不向前推進(jìn)。塑料在接近熔點(diǎn)溫度時(shí),與機(jī)筒相接觸的塑料已開(kāi)始熔融而形成一層熔膜。當(dāng)熔膜厚度超過(guò)螺桿與機(jī)筒間的間隙時(shí),螺棱頂部把熔膜從機(jī)筒內(nèi)壁徑向地刮向螺棱根部,從而逐漸在螺棱的推進(jìn)面匯集成旋渦狀的流動(dòng)區(qū)——熔池。由于熔融段螺槽深度的逐漸變淺以及熔池的擠壓,固體床被擠向機(jī)筒內(nèi)壁,這樣就加速了熱機(jī)筒向固體床的傳熱過(guò)程。同時(shí),螺桿的旋轉(zhuǎn)使固體床和機(jī)筒內(nèi)壁之間的熔膜產(chǎn)生剪切作用,從而使熔膜和固體床分界面間的固體熔化。隨著固體床的螺旋形向前推移,固體床的體積逐漸縮小,而熔池的體積逐漸增大。如果固體床厚度減小的速度低于螺槽深度變淺的速度,則固體床就可能部分或完全堵塞螺槽,使塑化產(chǎn)生波動(dòng),或者由于局部壓力過(guò)大造成摩擦生熱劇增,從而產(chǎn)生局部過(guò)熱。在螺桿均化段,固體床已經(jīng)因體積過(guò)小而破裂形成分散在熔池里的小固體顆粒。
這些固體顆粒通過(guò)各自與包覆周?chē)娜垠w摩擦及熱傳遞而熔融。面這時(shí),螺桿的功能主要是通過(guò)攪拌塑料熔體使之混合均勻,熔體的速度分布從貼近機(jī)筒壁的zui高速到貼近螺槽底部的zui低速。如果螺槽深度不大而熔體粘度很高,則這時(shí)熔體分子間的摩擦?xí)軇×?。由于各種塑料的熔融速度、熔體粘度、熔融溫度范圍、粘度對(duì)溫度及剪切速率的敏感程度、高溫分解氣體的腐蝕性、塑料顆粒間的摩擦系數(shù)差異很大,通常意義上的普通通用螺桿在加工某些熔體特性比較突出的塑料(如Pc、PA、高分子ABS、PP-R、PVC等)時(shí)會(huì)出現(xiàn)某一段剪切熱過(guò)高的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象—般可通過(guò)降低螺桿轉(zhuǎn)速得以消除。但這勢(shì)必影響生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這些塑料的高效塑化,很多公司先后開(kāi)發(fā)了這些塑料的專用塑化螺桿和機(jī)筒。這些專用螺桿和機(jī)筒在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)的主要問(wèn)題是以上塑料的固體摩擦系數(shù)、熔體粘度、熔融速度等。(3)分流梭(過(guò)膠頭)分流梭是裝在螺桿前端形狀象魚(yú)雷體的零件。分流梭在塑料塑化時(shí)的作用主要是分流混合塑料熔體,使熔體進(jìn)一步混練均勻。同時(shí)分流梭還有在塑化時(shí)限定止逆環(huán)位置的作用。為了進(jìn)一步加強(qiáng)混煉作用,建議在250噸以上鎖模力注塑機(jī)上采用屏障型混煉結(jié)構(gòu)的分流梭。不僅可以提高制品顏色的均勻程度,也使制品的機(jī)械強(qiáng)度更高。
(4)止逆環(huán)(過(guò)膠圈)顧名思義,止逆環(huán)的作用就是止逆。它是防止塑料熔體在注射時(shí)往后泄漏的一個(gè)零件。在工作時(shí),止逆環(huán)止逆墊圈(過(guò)膠墊圈)接觸形成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu),阻止塑料熔體泄漏止逆環(huán)工作原理。 一臺(tái)注塑機(jī)注塑制品重量的精密程度與止逆環(huán)止逆動(dòng)作的快慢關(guān)系很大。而一個(gè)止逆環(huán)動(dòng)作反應(yīng)的快慢,是由它的止逆動(dòng)作行程、密封壓合時(shí)間,離開(kāi)分流梭時(shí)間等因素決定的。我們?cè)?jīng)試過(guò)多種止逆環(huán)結(jié)構(gòu)和零件參數(shù),zui后才通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定zui優(yōu)化的止逆面參數(shù)、止逆環(huán)與分流梭貼合參數(shù)、止逆環(huán)與機(jī)筒間隙參數(shù)等。可以實(shí)現(xiàn)高精密注射量控制。
(5)射嘴射嘴是聯(lián)接料筒和模具的過(guò)渡部分。注射時(shí),料筒內(nèi)的熔料在螺桿的推動(dòng)下,以高壓和快速流經(jīng)射嘴注入模具。因此射嘴的結(jié)構(gòu)形式、噴孔大小以及制造精度將影響熔料的壓力和溫度損失,射程遠(yuǎn)近、補(bǔ)縮作用的優(yōu)劣以及是否產(chǎn)生“流涎"現(xiàn)象等。目前使用的噴嘴種類繁多,且都有其適用范圍,這里只討論用得zui多三種。
1.直通式射嘴 這種射嘴呈短管狀,熔料流經(jīng)這種噴嘴時(shí)壓力和熱量損失都很小,而且不易產(chǎn)生滯料和分解,所以其外部一般都不附設(shè)加熱裝置。但是由于射嘴體較短,伸進(jìn)定模板孔中的長(zhǎng)度受到限制,因此所用模具的主流道較長(zhǎng)。為彌補(bǔ)這種缺陷而加大射嘴的長(zhǎng)度,成為直通式射嘴的一種改進(jìn)型式,又稱為延伸式射嘴。這種射嘴必須添設(shè)加熱設(shè)置。為了濾掉熔料中的固體雜質(zhì),射嘴中也可加設(shè)過(guò)濾網(wǎng)。以上兩種射嘴適用于加工高粘度的塑料,加工低粘度塑料時(shí),會(huì)產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。
2.自鎖式射嘴 注射過(guò)程中,為了防止熔料的流涎或回縮,需要對(duì)射嘴通道實(shí)行暫時(shí)封鎖而采用自鎖式射嘴。自鎖式射嘴中以彈簧式和針閥式zui廣泛,這種射嘴是依靠彈簧壓合射嘴體內(nèi)的閥芯實(shí)現(xiàn)自鎖的。注射時(shí),閥芯受熔料的高壓而被頂開(kāi),熔型遂向模具射出。熔膠時(shí),閥芯在彈簧作用下復(fù)位而自鎖。其優(yōu)點(diǎn)是能有效地杜絕注射低粘度塑料時(shí)的“流涎”現(xiàn)象,使用方便,自鎖效果顯著。但是,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,注射壓力損失大,射程較短,補(bǔ)縮作用小,對(duì)彈簧的要求高。
3.杠桿針閥式射嘴 這種噴嘴與自鎖式射嘴一樣,也是在注射過(guò)程中對(duì)射嘴通道實(shí)行暫時(shí)啟閉的一種,它是用外在液壓系統(tǒng)通過(guò)杠桿來(lái)控制聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)啟閉閥芯的。使用時(shí)可根據(jù)需要使操縱的液壓系統(tǒng)準(zhǔn)確及時(shí)地開(kāi)啟閥芯,具有使用方便,自鎖可靠,壓力損失小,計(jì)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。此外,它不使用彈簧,所以,沒(méi)有更換彈簧之慮,主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本較高。 注射時(shí),塑料熔體在螺桿的推動(dòng)下,以極高的剪切速度流經(jīng)射嘴而進(jìn)入模腔。在這種高速剪切作用下,熔體溫度快速升高。特別是對(duì)于粘度較高的PVC、PP-R、PMMA、PC、高抗沖擊ABS等,過(guò)小的射嘴孔直徑會(huì)造成塑料的高溫分解。而對(duì)于充模困難的薄壁精密制品,則宜用射程較遠(yuǎn)的射嘴,對(duì)于厚壁制品則需要補(bǔ)塑作用好的射嘴。另外,對(duì)于某些熔體粘度很低的塑料(如PA等),需要使用具有防流涎功能的自鎖射嘴。在許多機(jī)器上,除了針對(duì)一般粘度的通用型射嘴,還有自鎖射嘴、PVC射嘴、PMMA射嘴等特殊射嘴可供選用,如果需要,也可以提供射程較遠(yuǎn)的針對(duì)薄壁制品的專用射嘴。
(6)法蘭&法蘭是連接射嘴與機(jī)筒的零件?在塑料的塑化注射過(guò)程中只起通道的作用。如果法蘭與射嘴或法蘭與機(jī)筒的結(jié)合面出現(xiàn)較大的間隙或槽,則會(huì)因塑料在間隙或槽中滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)分解而出現(xiàn)制品黑點(diǎn)。
(7)加料斗 加料斗是儲(chǔ)存塑料原料的部件,也有的在加料斗上加上發(fā)熱和吹風(fēng)裝置做成干燥料斗。加料斗的形狀一般是下部圓錐形與上部圓筒形。圓錐形的錐面斜度對(duì)于不同粒度、不同顆粒形狀、顆粒之間摩擦系數(shù)和粘結(jié)系數(shù)不同的塑料部有不同的zui佳值,否則不是浪費(fèi)了加料斗的儲(chǔ)料量就是出現(xiàn)加料不暢或根本不下料的“架橋"或“漏斗成管”現(xiàn)象。引起“架橋”現(xiàn)象的原因是因?yàn)樗芰项w粒之間在圓錐小口處形成能支撐在其上方的物料的開(kāi)然橋,對(duì)于顆粒較大以及形狀不規(guī)則的再生料比較容易發(fā)生。“漏斗成管"是因?yàn)橥铝鞯念w粒不足以拉動(dòng)其相鄰的顆粒一起流動(dòng),這往往在塑料粒度較小時(shí)發(fā)生。一般的解決方法是在加料斗上裝振動(dòng)裝置或減小圓錐斜度。如果機(jī)筒上熱量傳遞到加料斗使加料斗溫度過(guò)高,塑料粒表面軟化或粘結(jié)成塊,更容易形成“架橋"或阻塞。-近年來(lái)以手機(jī)殼和記錄數(shù)據(jù)的介質(zhì)(光盤(pán)CD、數(shù)字影像光盤(pán)DVD、磁光盤(pán)MD以及微型光盤(pán)MDS)為代表的薄壁產(chǎn)品需求旺盛,市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿薮蟆H妱?dòng)注塑機(jī)節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、高效、精密、高速(注塑速度標(biāo)準(zhǔn)的為300mm/s,高速的達(dá)到700mm/s到750mm/s),適用于做各種塑膠薄壁產(chǎn)品及醫(yī)藥產(chǎn)品,生產(chǎn)市場(chǎng)前景廣闊。
2、合模控制:合模是以巨大的機(jī)械推力將模具合緊,以抵擋注塑過(guò)程熔融塑料的高壓注射及填充模具而令模具發(fā)生的巨大張開(kāi)力。關(guān)妥安全門(mén),各行程開(kāi)關(guān)均給出信號(hào),合模動(dòng)作立即開(kāi)始。首先是動(dòng)模板以慢速啟動(dòng),前進(jìn)一小短距離以后,原來(lái)壓住慢速開(kāi)關(guān)的控制桿壓塊脫離,活動(dòng)板轉(zhuǎn)以快速向前推進(jìn)。在前進(jìn)至靠近合模終點(diǎn)時(shí),控制桿的另一端壓桿又壓上慢速開(kāi)關(guān),此時(shí)活動(dòng)板又轉(zhuǎn)以慢速且以低壓前進(jìn)。在低壓合模過(guò)程中,如果模具之間沒(méi)有任何障礙,則可以順利合攏至壓上高壓開(kāi)關(guān),轉(zhuǎn)高壓是為了伸直機(jī)鉸從而完成合模動(dòng)作。這段距離極短,一般只有0.3~1.0mm,剛轉(zhuǎn)高壓旋即就觸及合模終止限位開(kāi)關(guān),這時(shí)動(dòng)作停止,合模過(guò)程結(jié)束。注塑機(jī)的合模結(jié)構(gòu)有全液壓式和機(jī)械連桿式。不管是那一種結(jié)構(gòu)形式,zui后都是由連桿完全伸直來(lái)實(shí)施合模力的。連桿的伸直過(guò)程是活動(dòng)板和尾板撐開(kāi)的過(guò)程,也是四根拉桿受力被拉伸的過(guò)程。合模力的大小,可以從合緊模的瞬間油壓表升起之zui高值得知,合模力大則油壓表的zui高值便高,反之則低。較小型的注塑機(jī)是不帶合模油壓表的,這時(shí)要根據(jù)連桿的伸直情況來(lái)判斷模具是否真的合緊。如果某臺(tái)注塑機(jī)合模時(shí)連桿很輕松地伸直,或“差一點(diǎn)點(diǎn)”未能伸直,或幾副連桿中有一副未完全伸直,注塑時(shí)就會(huì)出現(xiàn)脹模,制件就會(huì)出現(xiàn)飛邊或其它毛病。