注塑機主要組成介紹

  • A+
所屬分類:注塑文章

注塑機根據注射成型工藝要求是一個機電一體化很強的機種,主要由注射部件、合模部件、機身、液壓系統、加熱系統、控制系統、加料裝置等組成。如下圖:

注塑機主要組成介紹

注塑部件的典型結構

1.注射部件的組成

目前,常見的注塑裝置有單缸形式和雙缸形式。因不同的廠家、不同型號的機臺其組成也不完全相同。立式機和臥式機注塑裝置的組成圖分別如圖2和圖3

工作原理是:預塑時,在塑化部件中的螺桿通過液壓馬達驅動主軸旋轉,主軸一端與螺桿鍵連接,另一端與液壓馬達鍵連接,螺桿旋轉時,物料塑化并將塑化好的熔料推到料筒前端的儲料室中,與此同時,螺桿在物料的反作用下后退,并通過推力軸承使推力座后退,通過螺母拉動活塞桿直線后退,完成計量,注射時,注射油缸的桿腔進油通過軸承推動活塞桿完成動作,活塞的桿腔進油推動活塞桿及螺桿完成注射動作。

注塑機主要組成介紹?

角式注塑機的注射部件與臥式機注塑機一樣。

注塑機主要組成介紹

2.塑化部件

塑化部件有柱塞式和螺桿式兩種,下面就對螺桿式做一下介紹。

螺桿式塑化部件如圖4所示,主要由螺桿、料筒、噴嘴等組成,塑料在旋轉螺桿的連續推進過程中,實現物理狀態的變化,最后呈熔融狀態而被注入模腔。因此,塑化部件是完成均勻塑化,實現定量注射的核心部件。

注塑機主要組成介紹螺桿式塑化部件的工作原理:預塑時,螺桿旋轉,將從料口落入螺槽中的物料連續地向前推進,加熱圈通過料筒壁把熱量傳遞給螺槽中的物料,固體物料在外加熱和螺桿旋轉剪切雙重作用下,并經過螺桿各功能段的熱歷程,達到塑化和熔融,熔料推開止逆環,經過螺桿頭的周圍通道流入螺桿的前端,并產生背壓,推動螺桿后移完成熔料的計量,在注射時,螺桿起柱塞的作用,在油缸作用下,迅速前移,將儲料室中的熔體通過噴嘴注入模具。

螺桿式塑化部件一般具有如下特點:

螺桿具有塑化和注射兩種功能;

螺桿在塑化時,僅作預塑用;

塑料在塑化過程中,所經過的熱歷程要比擠出長;

螺桿在塑化和注射時,均要發生軸向位移,同時螺桿又處于時轉時停的間歇式工作狀態,因此形成了螺桿塑化過程的非穩定性。

1?螺桿

螺桿是塑化部件中的關鍵部件,和塑料直接接觸,塑料通過螺槽的有效長度,經過很長的熱歷程,要經過3態(玻璃態、黏彈態、黏流態)的轉變,螺桿各功能段的長度、幾何形狀、幾何參數將直接影響塑料的輸送效率和塑化質量,將最終影響注射成型周期和制品質量。

與擠出螺桿相比,注塑螺桿具有以下特點:

?注射螺桿的長徑比和壓縮比比較小;

?注射螺桿均化段的螺槽較深;

?注射螺桿的加料段較長,而均化段較短;

?注射螺桿的頭部結構,具有特殊形式。

螺桿的基本參數

螺桿的基本結構如圖5所示,主要由有效螺紋長度L和尾部的連接部分組成。

注塑機主要組成介紹ds螺桿外徑,螺桿直徑直接影響塑化能力的大小,也就直接影響到理論注射容積的大小,因此,理論注射容積大的注塑機其螺桿直徑也大。

L/ds螺桿長徑比。L是螺桿螺紋部分的有效長度,螺桿長徑比越大,說明螺紋長度越長,直接影響到物料在螺桿中的熱歷程,影響吸收能量的能力,而能量來源有兩部分:一部分是料筒外部加熱圈傳給的,另一部分是螺桿轉動時產生的摩擦熱和剪切熱,由外部機械能轉化的,因此,L/ds直接影響到物料的熔化效果和熔體質量,但是如果L/ds太大,則傳遞扭矩加大,能量消耗增加。

L1加料段長度。加料段又稱輸送段或進料段,為提高輸送能力,螺槽表面一定要光潔,L1的長度應保證物料有足夠的輸送長度,因為過短的L1會導致物料過早的熔融,從而難以保證穩定壓力的輸送條件,也就難以保證螺桿以后各段的塑化質量和塑化能力。塑料在其自身重力作用下從料斗中滑進螺槽,螺桿旋轉時,在料筒與螺槽組成的各?

推力面摩擦力的作用下,物料被壓縮成密集的固體塞螺母,沿著螺紋方向做相對運動,在此段,塑料為固體狀態,即玻璃態。

? h1加料段的螺槽深度。h1深,則容納物料多,提高了供料量和塑化能力,但會影響物料塑化效果及螺桿根部的剪切強度,一般h10.120.16ds

?L3 熔融段長度。熔融段又稱均化段或計量段,熔體在L3段的螺槽中得到進一步的均化,溫度均勻,組分均勻,形成較好的熔體質量,L3長度有助于熔體在螺槽中的波動,有穩定壓力的作用,使物料以均勻的料量從螺桿頭部擠出,所以又稱計量段。L3短時,有助于提高螺桿的塑化能力,一般L3=45ds

?h3 熔融段螺槽深度,h3小,螺槽淺,提高了塑料熔體

的塑化效果,有利于熔體的均化,但h3過小會導致剪切速率過高,以及剪切熱過大,引起分子鏈的降解,影響熔體質量,;反之,如果h3過大,由于預塑時,螺桿背壓產生的回流作用增強,會降低塑化能力。

?L2塑化段(壓縮段)螺紋長度。物料在此錐形空間內不斷地受到壓縮、剪切和混煉作用,物料從L2段入點開始,熔池不斷地加大,到出點處熔池已占滿全螺槽,物料完成從玻璃態經過黏彈態向黏流態的轉變,即此段,塑料是處于顆粒與熔融體的共存狀態。L2的長度會影響物料從玻璃態到黏流態的轉化歷程,太短會來不及轉化,固料堵在L2段的末端形成很高的壓力、扭矩或軸向力;太長則會增加螺桿的扭矩和不必要的消耗,一般L2=68ds。對于結晶型的塑料,物料熔點明顯,熔融范圍窄,L2可短

些,一般為(34ds,對于熱敏性塑料,此段可長些。

S — 螺距,其大小影響螺旋角,從而影響螺槽的輸送效率,一般S≈ds

ε — 壓縮比。ε=h1/h3,即加料段螺槽深度h1與熔融段螺槽深度h3之比。ε大,會增強剪切效果,但會減弱塑化能力,一般來講,ε稍小一點為好,以有利于提高塑化能力和增加對物料的適應性,對于結晶型塑料,壓縮比一般取2.6~3.0。對于低黏度熱穩定性塑料,可選用高壓縮比;而高黏度熱敏性塑料,應選用低壓縮比。

2)螺桿頭

在注射螺桿中,螺桿頭的作用是:預塑時,能將塑化好的熔體放流到儲料室中,而在高壓注射時,又能有效地封閉螺桿頭前部的熔體,防止倒流。

螺桿頭分為兩大類,帶止逆環的和不帶止逆環的,對于帶止逆環的,預塑時,螺桿均化段的熔體將止逆環推開,通過與螺桿頭形成的間隙,流入儲料室中,注射時,螺桿頭部的熔體壓力形成推力,將止逆環退回流道封堵,防止回流。

對于有些高黏度物料如PMMAPC或熱穩定性差的物料PVC等,為減少剪切作用和物料的滯留時間,可不用止逆環,但這樣的注射時會產生反流,延長保壓時間。

螺桿頭要靈活、光潔;止逆環與料筒配合間隙要適宜,即要防止熔體回流,又要靈活;既有足夠的流通截面,又要保證止逆環端面有回程力,使在注射時快速封閉;結構上應拆裝方便,便于清洗;螺桿頭的螺紋與螺桿的螺紋方向相反,防止預塑時螺桿頭松脫。

3)料筒

料筒是塑化部件的重要零件,內裝螺桿外裝加熱圈,承受復合應力和熱應力的作用,結構如圖6

注塑機主要組成介紹螺孔3裝熱電偶,要與熱電偶緊密地接觸,防止虛浮,否則會影響溫度測量精度。

加料口的結構形式直接影響進料效果和塑化部件的吃料能力,注塑機大多數靠料斗中物料的自重加料,常用的進料口截面形式如圖7所示:對稱形料口如圖7a),制造簡單,但進料不利;現多用非對稱形式,如圖7b)、7c)所示,此種進料口由于物料與螺桿的接觸角大,接觸面積大,有利于提高進料效率,不易在料斗中開成架橋空穴。

注塑機主要組成介紹料筒壁厚要求有足夠的強度和剛度,因為料筒內要承受熔料和氣體壓力,且料筒長徑比很大,料筒要求有足夠的熱容量,所以料筒壁要有一定的厚度,否則難以保證溫度的穩定性;但如果太厚,料筒笨重,浪費材料,熱慣性大,升溫慢,溫度調節有較大的滯后現象。

料筒間隙指料筒內壁與螺桿外徑的單面間隙,此間隙太大,塑化能力降低,注射回泄量增加,注射時間延長,在此過程中引起物料部分降解;如果太小,熱膨脹作用使螺桿與料筒摩擦加劇,能耗加大,甚至會卡死,此間隙Δ=0.002~0.005ds

料筒的加熱與冷卻注塑機料筒加熱方式有電阻電熱、陶瓷加熱、鑄鋁加熱,應根據使用場合和加工物料合理設置,常用的有電阻加熱和陶瓷加熱,為符合注塑工藝要求,料筒要分段控制,小型機3段,大型機一般5段。

冷卻是指對加料口處進行冷卻,因加料口處若溫度過高,固料會在加料口處架橋,堵塞料口,從而影響加料段的輸送效率,故在此處設置冷卻水套對其進行冷卻。我廠是通過冷卻循環水對加料口進行冷卻的。

4)噴嘴

噴嘴是連接塑化裝置與模具流道的重要部件,噴嘴有多種功能:

預塑時,建立背壓,驅除氣體,防止熔體流涎,提高塑化能力和計量精度;注射時,與模具主澆套形成接觸壓力,保持噴嘴與澆套良好接觸,形成密閉流道,防止塑料熔體在高壓下外溢;注射時,建立熔體壓力,提高剪切應力,并將壓力頭轉變成速度頭,提高剪切速度和溫升,加強混煉效果和均化作用;改變噴嘴結構使之與模具和塑化裝置相匹配,組成新的流道型式或注塑系統;噴嘴還承擔著調溫、保溫和斷料的功能;減小熔體在進出口的粘彈效應和渦流損失,以穩定其流動;保壓時,便于向模具制品中補料,而冷卻定型時增加回流阻力,減小或防止模腔中熔體向回流。

噴嘴的基本形式

噴嘴可分為直通式噴嘴、鎖閉式噴嘴、熱流道噴嘴和多流道噴嘴,現階段我廠用的都是直通式噴嘴。

直通式噴嘴是應用較普遍的噴嘴,其特點是噴嘴球面直接與模具主澆套球面接觸,噴嘴的圓弧半徑和流道比模具要小,注射時,高壓熔體直接經模具的澆道系統充入模腔,速度快、壓力損失小,制造和安裝均較方便。

鎖閉式噴嘴主要是解決直通式噴嘴的流涎問題,適用于低黏度聚合物(如PA)的加工。在預塑時能關閉噴嘴流道,防止熔體流涎現象,而當注射時又能在注射壓力的作用下開啟,使熔體注入模腔。

  • TPV/TPE業務助理
  • weinxin
  • 更多好文敬請關注
  • weinxin
轉載橡塑文章,請獲得美特授權

發表評論