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塑機知識之注塑機機械結構
文章出處:  責任編輯:  作者:  人氣:77  發表時間:2013-04-25

注塑機在機械結構上主要分為注射部分和鎖模部分。注射部分的功能是把塑料融化并注入模具型腔,鎖模部分的功能是控制模具開合、頂出制品等各種動作。


1、注射部分

        注射部分主要有兩種形式:活塞式和往復螺桿式?,F在活塞式的注塑機己很少見,這里不作介紹。

        往復螺桿式注塑機通過螺桿在加熱機筒中的旋轉,把固態塑料顆粒(或粉末)熔化并混合,擠入機筒前端空腔中,然后螺桿沿軸向往前移動,把空腔中的塑料熔體注入模具型腔中。塑化時,塑料在螺桿螺棱的推動下,在螺槽中被壓實,并接受機筒壁所傳熱量,加上塑料與塑料、塑料與機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一步混合,并沿螺槽進入機筒前部并推動螺桿后退。   

        注射部分與塑化相關的部件主要有:螺桿、機筒、分流梭、止逆環、射咀、法蘭、加料斗等。下面分別就其在塑化過程中的作用與影響加以說明。

       螺桿是注塑機的重要部件。它的作用是對塑料進行輸送、壓實、熔化、攪拌和施壓。所有這些都是通過螺桿在機筒內的旋轉來完成的。在螺桿旋轉時,塑料對于機筒內壁、螺桿螺槽底面、螺棱推進面以及塑料與塑料之間在都會產生摩擦及相互運動。塑料的向前推進就是這種運動組合的結果,而摩擦產生的熱量也被吸收用來提高塑料溫度及熔化塑料。螺桿的結構將直接影響到這些作用的程度。

  普通注塑螺桿
 
  普通注塑螺桿結構,也有為了提高塑化質量設計成分離型螺桿,屏障型螺桿或分流型螺桿。   
  機筒的結構其實就是一根中間開了下料口的圓管。

        在塑料的塑化過程中,其前進和混合的動力都是來源于螺桿和機筒的相對旋轉。根據塑料在螺桿螺槽中的不同形態,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(也稱計量段)。 

         在有關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塑料顆粒間沒有相互運動的固體床,然后通過固體床與機筒壁、與螺棱推進面以及與螺槽表面相互運動和摩擦的理想狀態的計算,來確定塑料向前輸送的速度。這與實際情況有不少差距,也不能以此為依據來分析不同形狀塑料顆粒的進料情況。如果塑料的顆粒不大,它們在被機筒內壁拉動向前運動時會出現分層和翻滾,并逐步被壓實形成固體塞。當望料顆粒的直徑與螺槽深度尺寸差不多時,它們的運動軌跡基本上是沿螺槽徑向的直線運動加上轉一個角度的直線運動。由于顆粒大時塑料在螺槽中的排列很疏松,所以其輸送速度也較慢。當顆粒大到一定程度,在進入壓縮段而其直徑大于螺槽深度時,塑料就會卡在螺桿與機筒之間,如果向前拉動的力不足以克服壓扁塑料顆粒所需的力,則塑料會卡在螺槽里不向前推進。

        塑料在接近熔點溫度時,、與機筒相接觸的塑料已開始熔融而形成一層熔膜。當熔膜厚度超過螺桿與機筒間的間隙時,螺棱頂部把熔膜從機筒內壁徑向地刮向螺棱根部,從而逐漸在螺棱的推進面匯集成旋渦狀的流動區——熔池。

        由于熔融段螺槽深度的逐漸變淺以及熔池的擠壓,固體床被擠向機筒內壁,這樣就加速了熱機筒向固體床的傳熱過程。同時,螺桿的旋轉使固體床和機筒內壁之間的熔膜產生剪切作用,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,使塑化產生波動,或者由于局部壓力過大造成摩擦生熱劇增,從而產生局部過熱。

        在螺桿均化段,固體床已經因體積過小而破裂形成分散在熔池里的小固體顆粒。這些固體顆粒通過各自與包覆周圍的熔體摩擦及熱傳遞而熔融。面這時,螺桿的功能主要是通過攪拌塑料熔體使之混合均勻,熔體的速度分布從貼近機筒壁的最高速到貼近螺槽底部的最低速。如果螺槽深度不大而熔體粘度很高,則這時熔體分子間的摩擦會很劇烈。


        由于各種塑料的熔融速度、熔體粘度、熔融溫度范圍、粘度對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)時會出現某一段剪切熱過高的現象,這種現象—般可通過降低螺桿轉速得以消除。但這勢必影響生產效率。為了實現對這些塑料的高效塑化,很多公司先后開發了這些塑料的專用塑化螺桿和機筒。這些專用螺桿和機筒在設計時針對的主要問題是以上塑料的固體摩擦系數、熔體粘度、熔融速度等。

2.分流梭(過膠頭)

        分流梭是裝在螺桿前端形狀象魚雷體的零件。分流梭在塑料塑化時的作用主要是分流混合塑料熔體,使熔體進一步混練均勻。同時分流梭還有在塑化時限定止逆環位置的作用。

        為了進一步加強混煉作用,建議在250噸以上鎖模力注塑機上采用屏障型混煉結構。的分流梭。不僅可以提高制品顏色的均勻程度,也使制品的機械強度更高。

3.止逆環(過膠圈)
        顧名思義,止逆環的作用就是止逆。它是防止塑料熔體在注射時往后泄漏的一個零件。在工作時,止逆環止逆墊圈(過膠墊圈)接觸形成一個封閉的結構,阻止塑料熔體泄漏止逆環工作原理。

         一臺注塑機注塑制品重量的精密程度與止逆環止逆動作的快慢關系很大。而一個止逆環動作反應的快慢,是由它的止逆動作行程、密封壓合時間,離開分流梭時間等因素決定的。我們曾經試過多種止逆環結構和零件參數,最后才通過實驗確定最優化的止逆面參數、止逆環與分流梭貼合參數、止逆環與機筒間隙參數等??梢詫崿F高精密注射量控制。

4.射嘴
        射嘴是聯接料筒和模具的過渡部分。注射時,料筒內的熔料在螺桿的推動下,以高壓和快速流經射嘴注入模具。因此射嘴的結構形式、噴孔大小以及制造精度將影響熔料的壓力和溫度損失,射程遠近、補縮作用的優劣以及是否產生“流涎"現象等。目前使用的噴嘴種類繁多,且都有其適用范圍,這里只討論用得最多三種。

(1)直通式射嘴  這種射嘴呈短管狀,熔料流經這種噴嘴時壓力和熱量損失都很小,而且不易產生滯料和分解,所以其外部一般都不附設加熱裝置。但是由于射嘴體較短,伸進定模板孔中的長度受到限制,因此所用模具的主流道較長。為彌補這種缺陷而加大射嘴的長度,成為直通式射嘴的一種改進型式,又稱為延伸式射嘴。這種射嘴必須添設加熱設置。為了濾掉熔料中的固體雜質,射嘴中也可加設過濾網。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,會產生流涎現象。

(2)自鎖式射嘴  注射過程中,為了防止熔料的流涎或回縮,需要對射嘴通道實行暫時封鎖而采用自鎖式射嘴。自鎖式射嘴中以彈簧式和針閥式最廣泛,這種射嘴是依靠彈簧壓合射嘴體內的閥芯實現自鎖的。注射時,閥芯受熔料的高壓而被頂開,熔型遂向模具射出。熔膠時,閥芯在彈簧作用下復位而自鎖。其優點是能有效地杜絕注射低粘度塑料時的“流涎”現象,使用方便,自鎖效果顯著。但是,結構比較復雜,注射壓力損失大,射程較短,補縮作用小,對彈簧的要求高。

       杠桿針閥式射嘴  這種噴嘴與自鎖式射嘴一樣,也是在注射過程中對射嘴通道實行暫時啟閉的一種,它是用外在液壓系統通過杠桿來控制聯動機構啟閉閥芯的。使用時可根據需要使操縱的液壓系統準確及時地開啟閥芯,具有使用方便,自鎖可靠,壓力損失小,計量準確等優點。此外,它不使用彈簧,所以,沒有更換彈簧之慮,主要缺點是結構較復雜,成本較高。

        注射時,塑料熔體在螺桿的推動下,以極高的剪切速度流經射嘴而進入模腔。在這種高速剪切作用下,熔體溫度快速升高。特別是對于粘度較高的PVC、PP-R、PMMA、PC、高抗沖擊ABS等,過小的射嘴孔直徑會造成塑料的高溫分解。而對于充模困難的薄壁精密制品,則宜用射程較遠的射嘴,對于厚壁制品則需要補塑作用好的射嘴。另外,對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。

         在許多機器上,除了針對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的針對薄壁制品的專用射嘴。

5.法蘭
        法蘭是連接射嘴與機筒的零件?在塑料的塑化注射過程中只起通道的作用。如果法蘭與射嘴或法蘭與機筒的結合面出現較大的間隙或槽,則會因塑料在間隙或槽中滯留時間過長分解而出現制品黑點。

6.加料斗
         加料斗是儲存塑料原料的部件,也有的在加料斗上加上發熱和吹風裝置做成干燥料斗。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于不同粒度、不同顆粒形狀、顆粒之間摩擦系數和粘結系數不同的塑料部有不同的最佳值,否則不是浪費了加料斗的儲料量就是出現加料不暢或根本不下料的“架橋"或“漏斗成管”現象
         引起“架橋”現象的原因是因為塑料顆粒之間在圓錐小口處形成能支撐在其上方的物料的開然橋,對于顆粒較大以及形狀不規則的再生料比較容易發生。“漏斗成管"是因為往下流的顆粒不足以拉動其相鄰的顆粒一起流動,這往往在塑料粒度較小時發生。一般的解決方法是在加料斗上裝振動裝置或減小圓錐斜度。如果機筒上熱量傳遞到加料斗使加料斗溫度過高,塑料粒表面軟化或粘結成塊,更容易形成“架橋"或阻塞。

此文關鍵詞:注塑機,注射,螺桿,射嘴,止逆環
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