塑料制品注塑成型技术及质量控制分析

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年28卷8期   作者:李慧伦
[导读] 塑料制品在我们生活中应用范围较广且种类日渐丰富,
        摘要:塑料制品在我们生活中应用范围较广且种类日渐丰富,加之当前人们生活水平提高,对生活中塑料制品的质量更加注重。因此,在塑料制品加工技术方面我国在进行不断的创新和研究,对原料配方和成型技术进行优化。本文首先介绍我国塑料制品注塑成型技术,进一步探讨塑料制品在生产过程中主要的影响因素,加强对于塑料制品质量的监督,希望可以为我国塑料制品质量和生产过程的优化提供一定的帮助。
        关键词:塑料制品;注塑成型技术;质量控制
        引言
注塑成型由于可以生产和制造形状结构较为复杂、尺寸精确的塑料制品、易于与计算机技术结合、易于实现自动化生产等优点,在塑料制品的成型加工中占有极其重要的地位。注塑成型技术广泛应用于汽车、家电、电子设备、建材等诸多领域,随着这些工业领域迅速发展,对于塑料制品的质量要求越来越高,为了满足对塑料制品高质量的要求,注塑成型技术得到持续的优化和创新。
        一、塑料制品注塑成型技术
(一)气辅注塑成型
        气辅注塑成型技术由于能极大程度地减少传统注塑成型所出现的产品缩痕、内应力和翘曲等问题,所以制品的变形较小,同时表面质量好。气体辅助注塑成型的过程是:先向模具型腔中注入经过准确计量的塑料熔体,再注入压缩气体;气体在塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散前进,对塑料熔体进行穿透和排空,作为动力推动塑料熔体充满模具型腔并对塑料熔体进行保压,待制品冷却凝固后再开模顶出。该技术适宜于壁厚差异要求大的塑料制品的加工,常用于管状或者棒状塑料制品的生产。
        近年来,气辅注塑成型技术发展迅速,基于气辅注塑成型技术原理,出现了一些新技术,如水辅注塑成型、冷却气体气辅技术、气辅共注成型技术、外部气辅注塑技术及振动气辅技术等。以水辅注塑成型技术为例,水辅注塑技术是将水代替气体注入模具型腔。相比于气辅注塑技术,水辅注塑技术有特定的优点。水的热传导率比较大,可以大大减少注塑成型冷却时间。同时水比氮气的价格更加便宜,可循环利用,降低生产成本。
(二)共注塑成型
共注塑成型使用两个或两个以上注射系统的注塑机, 将不同种类或色泽的塑料同时或先后注人一个或几个模具位的成型方法。共注塑成型的独特之处在于:(1)将不同加工特性的材料复合成型;(2) 提高制品手感和外观,集多种性能于一体;(3) 缩短了产品的设计、生产及成型周期;(4) 省略了传统注塑成型后二次加工、装配的过程。不同热塑性塑料共成型、弹性体塑料和热固性塑料共成型、超薄壁双组分成型等是共注塑成型技术的趋势。
(三)粉末注塑成型
        粉末注塑成型是将现代注塑成型技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型成型技术。它是塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科渗透与交叉的产物,利用模具注塑成型坯件,并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件,并可直接批量生产出零件。其在制造具有复杂形状、均匀组织结构和高性能、高强度、高精度的产品方面显示了独特的优势。
(四)微注塑成型
微注塑成型是成型微细塑料件的一种工艺,最主要的特征是所成型的塑料件尺寸相当微小。目前微注塑制品的尺寸误差可控制在0.01mm 之内,质量误差不超过0.00008g。因此注塑工艺参数要精确控制, 以防止熔料充模不准确、塑料件粘模等不良现象。使用微注塑技术在进行微小塑件的生产方面更加的便利,比如微型泵阀、医疗器械等。
(五)微孔发泡注塑成型
微孔发泡成型技术指采用微孔发泡塑料(泡孔大小在0. 1~100 μm)进行注塑加工的技术。微孔发泡所选用的发泡剂通常是氮气或者是二氧化碳,利用气体超临界液体状态在整个聚合体中产生分布均一和尺寸统一的微小气孔是微孔发泡注塑成型的技术特点。制备的塑料制品具有冲击强度高、隔热隔音性能高、疲劳寿命长、热稳定性好等优点。在航空航天、汽车、日用品、生物医疗等行业有着广泛的应用前景。
(五)振动注塑成型
        振动技术在注塑成型中的应用, 即在熔体充模、保压阶段, 通过机械、电磁、声波、微波、气体等振动源在流道或模腔内部引人振动, 使聚合物熔体受到周期性的压力或剪切作用而生产出预期的制品。其原理主要是周期性的压力作用致使熔体粘度降低, 并产生取向, 使分子链的排列更有序, 改变聚合物的微观形态, 进而提高制品性能。
(六)模内装饰成型
模内装饰成型技术是一种表面装饰技术, 主要用于家电产品的装饰及功能控制面板、汽车仪表盘、空调面板等塑料产品。其利用彩色印刷的方式, 在涂覆了光油的透明薄膜上做油墨印刷和涂覆着色剂后, 再放入塑料成型模具内做注塑成型。其产品表面为硬化透明膜, 中间为印刷图案的油墨层, 背面为注塑成型材料层, 可防止产品表面被刮花和摩擦, 且能长期保持颜色鲜艳而不褪色。
        二、注塑成型过程的质量控制   
塑料制品主要的质量问题包括表面凸凹、熔接痕、粗糙、浇口断裂、壁厚不均等,可直接或间接影响产品功能和外观。 注塑成型的加工工艺、技术水平、设备等诸多因素都会对产品质量造成影响,在注塑成型加工过程中从多方面提高质量控制水平是提高产品质量的关键。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      
(一)优化加工工艺
注塑成型过程中,机器参数、材料参数和工艺参数之间相互影响、相互作用,决定最终制品的质量。通过调节注塑机参数(如料筒温度、喷嘴温度、模具温度等)、注塑材料参数(流变性能、热物理性能等)、注塑工艺参数(熔体温度、熔体压力及它们在型腔中的分布、熔体注塑速率、模具内的热流分布等)等对注塑成型中影响制品质量的关键要素,使设备、工艺、塑料材料达到一个既满足保证产品质量又利于产业化的匹配。
(二)加工设备的检修与维护
        注塑加工设备的损耗对质量的影响是长期过程, 如果不能及时对加工设备进行检修, 发现问题, 最终影响塑料制品的质量。加强对加工设备的检修与维护, 首先需要建立完善的设备维护保养制度,把检修工作制度化、流程化; 其次是维护保养能力的建立,通过采用先进的维护保养方法来保证设备的正常运行。
        (三)查找产生质量问题的内在原因
        为了提高故障排除工作的效率和质量, 对加工过程中的故障进行诊断时一定要做好详细记录和备案, 要通过数据分析与理论分析相结合的方式, 对导致质量问题的多种可能原因进行分析, 找出问题本质,从根源上进行解决,尽量避免引入新的二次处理工艺,从而导致降低效率和提高成本。
(四)建立质量检测评价方法
        建立基于注塑成型的统计工艺控制( SPC) 、统计质量控制( SQC)的质量控制方法,通过监控工艺参数的变化,实现在注塑过程中的质量控制,避免不合格品流入下一道工序;通过人工定期抽检,对注塑工艺反馈,不断优化注塑工艺。同时建立塑料制品终产品的技术与功能指标检测、验证方法与标准,向市场提供既满足预期用途和功能又外观美观的塑料制品。
        三、结束语
注塑成型技术当前的发展已经较为成熟,但是注塑成型技术仍然是一项复杂的工艺与技术,加之目前市场运转的高速化,人们生活水平提高,对于注塑成型的效率、注塑制品的质量要求也越来越高。近年来,注塑成型技术取得了显著的进步,而满足塑料制品向高度集成化、高度精密化、高产量化等方向发展,同时实现注塑制品质量在线控制是注塑成型技术发展的新趋势。需要持续加强对现有技术的研究和创新,使得注塑成型技术可以进一步发挥其作用。
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