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塑料加工工艺及技术
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你可能喜欢家电用塑料制品有哪些注塑常用加工技术？
　　塑料制品已经融入我们的生活之中。家电行业使用的塑料也越来越多。　　近年来，一些塑料加工新技术、新设备在家电塑料制品成型中得到大量应用，如精密注塑、快速成型技术、熔芯注塑技术、气辅/水辅注塑成型技术、电磁动态注塑成型技术和覆膜注塑成型技术等。　　精密注塑可以保证制品在尺寸和重量方面具有高精度和高重复性。采用这一技术的注塑机可以实现高压、高速注射。由于其控制方式通常为开环或闭环控制，因此可以对注塑工艺参数实现高精度控制。通常，精密注塑对模具的精度要求较高。目前，国内已能生产中小型精密注塑机。　　快速成型技术是伴随着家电品种向多样化方向发展以及不断的更新换代而快速发展起来的，主要用于制备家电用塑料外壳。这一技术的优点是，不需要模具即可实现塑件的小批量生产。目前，比较成熟的快速成型方法有激光扫描成型和液体光固化成型，其中激光扫描成型法应用较多。激光扫描设备是由激光光源、扫描装置、撒粉装置和计算机组成。其加工过程是，由计算机控制的激光头按一定轨迹进行扫描，在激光经过的位置上，塑料微粉受热熔化并粘结在一起，每扫描完一次，微粉装置就撒一层薄粉，这样，经过反复扫描，就形成了具有一定形状和尺寸的制品。现在，国内已有一些企业能够生产激光扫描成型机和塑料微粉，但设备性能不稳定，微粉的品种牌号也少。　　熔芯注塑技术通常被用于成型对空腔粗糙度和精度要求较高的、不能用中空成型或旋转成型方法加工的异型空腔制品。目前，该技术在国外的应用已比较成熟，但在国内尚处于个别应用状态。该技术的加工原理是，先成型出构成空腔的芯型，然后再用芯型作为嵌件注塑成型。在注塑件的加热作用下，使芯型熔化流出，从而形成了空腔。使用该技术最重要的一点是需要掌握好芯型材料和塑件的熔点。通常，芯型材料可根据具体情况而选用通用塑料、热塑型弹性体或低熔点金属如铅、锡等。　　气辅/水辅注塑成型用途广泛，可成型多种类型的注塑件，其典型制品是电视机外壳。注塑时，可将气体或过热水与塑料熔体几乎同步地注入型腔中。此时，塑料熔体将气体或过热水包覆，成型的塑料制品为夹层结构，塑件定型后排出气体或水即可脱模。此类制品具有省料、收缩小、外观好、刚性好的优点。成型设备的关键部分是气辅或水辅装置及其控制软件。近年来，国内虽然对此研究较多，应用速度也较快，但国产设备尚不稳定。电磁动态注塑成型技术是由华南理工大学瞿金平先生发明的。该技术通过电磁力的作用使螺杆在轴向产生往复振动。由于在预塑化阶段使塑料得以微观塑化，从而使保压阶段的塑件结构更密实，并减小了制品的内应力。这一技术可用于成型要求较高的制品如光碟。当被用于普通制品的成型时，可提高制品的质量。　　覆膜注塑成型技术与设备在国外的应用已比较成熟。使用该技术时，需要在注塑前将专用印花装饰塑料膜夹在模具内，然后注塑成型。印花膜受热变形后可贴合在塑件表面，不但美观牢固，而且还省去了后装饰步骤。　　一般情况下，家电塑料制品对塑料模具的需求量非常大，例如，一台冰箱或一台全自动洗衣机所需的塑料模具通常超过100副，一台空调器需20多副，一台彩色电视机需50-70副塑料模具。同时，对塑料模具的技术要求相对较高，往往还要求模具的加工周期要尽可能的短，由此而大大促进了模具设计以及现代模具制造技术的发展。此外，一些难度较大的模具如热流道注塑模、叠层注塑模等在国内的应用正在逐步增多。
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这些注塑动图让你分分钟搞定所有塑料工艺！
发布： 10:15:19
来源：AsiaSolution讯塑科技
塑料作为一种高分子的化合物有各种各样的处理方法方法。每种方法都有其优点和缺点，更适合于特定的应用。接下来我们通过相关有趣的动图看看他们是如何被加工的！
@There are a variety of methods used to process plastic. Each method has its advantages and disadvantages and are better suited for specific applications. There are various plastic processing techniques featured with their relevant animations.
Injection Molding
注塑是一种通过将材料注射到模具中制造零件的制造方法。加工塑料的主要方法是注射成型。在这个过程中，塑料被放置到料斗，然后料斗将塑料加热注入，它是通过一长的腔室与一个往复螺杆推压。之后，它被软化成流体状态。喷嘴位于腔室的末端，流体塑料通过喷嘴强制冷却，闭合模具。当塑料冷却和固化时，半成品从压机中退出。
@Injection molding is a manufacturing process for producing parts by injecting material into a mold. The main method used for processing plastic is injection molding. With this process, the plastic is placed into a hopper. The hopper then feeds the plastic into a heated injection unit, where it is pushed through a long chamber with a reciprocating screw. Here, it is softened to a fluid state. A nozzle is located at the end of the chamber. The fluid plastic is forced through the nozzle into a cold, closed mold. The halves of the mold are held shut with a system of clamps. When the plastic is cooled and solidified, the halves open and the finished product is ejected from the press.
Plastic Extrusion
塑料挤压是一个大批量制造的方法，其中塑料原材料被熔化形成连续的轮廓。挤出的过程通常是用来制造如膜，连续片材，管，型材，棒材，外套丝，长丝，线，和电缆。和注塑机一起，干燥的塑料放置到料斗并送入一个长的加热室中。在腔室的末端，材料被压出一个小开口，或在所需的最终产品的形状的模具。塑料离开模具后，它被放置在传送带上冷却。鼓风机有时会在此过程被使用，帮助其冷却。
@Plastics extrusion is a high volume manufacturing process in which raw plastic material is melted and formed into a continuous profile. The process of extrusion is usually used to make products such as film, continuous sheeting, tubes, profile shapes, rods, coat wire, filaments, cords, and cables. As with injection molding, dry plastic material is placed into a hopper and fed into a long heating chamber. At the end of the chamber, however, the material is forced out of a small opening or a die in the shape of the desired finished product. As the plastic exits the die, it is placed on a conveyor belt where it is allowed to cool. Blowers are sometimes used to aid in this process, or the product may be immersed in water to help it cool.
Blow Molding
吹塑是制造空心塑料制品的成型方法，是借助气体压力使闭合在模具型腔中的处于类橡胶态的型坯吹胀成为中空制品的二次成型技术。
@Stretch Blow Molding process is mainly used when the plastic product that needs to be created should be hollow. A molten tube is created with blow molding byusing compressed air.Variations of blow molding include injection, injection-stretch, and extrusion blow molding.
Thermoforming
将热塑性塑料片材加工成各种制品的一种较特殊的塑料加工方法。片材夹在框架上加热到软化状态，在外力作用下，使其紧贴模具的型面，以取得与型面相仿的形状。冷却定型后，经修整即成制品。此过程也用于橡胶加工。近年来，热成型已取得新的进展，例如从挤出片材到热成型的连续生产技术。
@Thermoforming is a manufacturing process where a plastic sheet is heated to a pliable forming temperature, formed to a specific part shape in a mold, and trimmed to create a usable product. The sheet, or film when referring to thinner gauges and certain material types, is heated in an oven to a high-enough temperature that it can be stretched into or onto a mold and cooled to a finished shape. The second animation shows the twin sheet thermoforming process whereby two individual components are fused together through the application of tremendous pressure which forces two molds together, thereby fusing the materials together.
第二动画显示了双片热成型工艺。
@The second animation shows the twin sheet thermoforming process whereby two individual components are fused together through the application of tremendous pressure which forces two molds together, thereby fusing the materials together.
Compression Molding
压缩成型是热固性材料中最常用的方法，通常不用于热塑性塑料。此过程中，该材料被挤压成所需的形状。塑料模塑粉和其他材料添加到混合物中，以产生特殊的品质。当模具关闭并加热，该材料经过了硬化，形成其期望的形状。温度，压力和过程中使用的时间长度取决于所期望的结果。
@Compression molding is the most common process used with thermosetting materials and is usually not used for thermoplastics. With this process, the material is squeezed into its desired shape with the help of pressure and heat. Plastic molding powder and other materials are added to the mix in order to create special qualities or to strengthen the final product. When the mold is closed and heated, the material goes through a chemical change that causes it to harden into its desired shape. The amount temperature, amount of pressure, and length of time utilized during the process depends on the desired outcome.
Calendering
又称压光。重革整理的最后一道工序。利用纤维在混热条件下的可塑性将织物表面轧平或轧出平行的细密斜线，以增进织物光泽的整理过程。材料被送入之后，加热并熔化，然后成形为片或膜，然后冷却并卷起。最常用压延材料是聚氯乙烯。
@Calendering is a continuous process which works in much the same way as anold-fashioned clothes mangle. For plastics, there are usually four heated rollers of different sizes rotating at slightly different speeds. The material is fed into these rollers, heated and melted, then shaped into a sheet or film. This is then cooled and rolled up. The sheets can be mono-oriented during this process. The most commonly calendered material is PVC.
Pultrusion
挤压成型，坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型。
@Pultrusion is similar to extrusion in that it produces continuous cross-sectional profiles. While extrusion relies on press to push unreinforced thermoplastic materials through a short die, pultrusion pulls a variety of reinforced fibers, wetted by thermosetting and/or some thermoplastic resins, through a heated die. Polymerization of the resin occurs as the wetted fibers pass through the die, forming a continuous, rigid profile corresponding to the orifice shape.
Vacuum Forming
真空成型(Vacuum Forming)常称为吸塑，是一种塑料加工工艺，主要原理是将平展的塑料硬片材加热变软后，采用真空吸附于模具表面，冷却后成型，广泛用于塑料包装、灯饰、广告、装饰等行业。
@Vacuum forming is a simplified version of thermoforming, whereby a sheet of plastic is heated to a forming temperature, stretched onto a convex, or into a concave, single-surface mold, and forced against the mold by a vacuum (suction of air).
Rotational Molding
滚塑成型又称旋塑、旋转成型、旋转模塑、旋转铸塑、回转成型等。滚塑成型工艺是先将塑料原料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，使模内的塑料原料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，再经冷却定型、脱模，最后获得制品。
@Rotational molding is an extremely popular and well-used process for producing items that are usually hollow. The mold is closed and then spun both vertically and horizontally and moved into an oven. As the powder starts to melt and the mold continues rotating, it is flung onto the walls of the mold by centrifugal force where it forms a skin. After a fixed period, the mold is removed from the oven and allowed to cool carefully to avoid the product shrinking or warping. It's most often used for very large articles which are usually made in small quantities.
关键词：注塑丨塑料工艺[责任编辑：吕洪波]
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所有加工工艺参数对于制件的尺寸都有直接或间接的影响。表1中列出了加工工艺参数的改变对于制件尺寸的影响情况。
一. 力学性能和物理性能塑料制件
特别是热塑性塑料制件的力学性能和物理性能，不仅取决于材料的化学结构和性能，成型工艺参数的影响也很大。决定制件性能的因素取决于成型件的内在结构而非外观。
成型工艺的影响有时无法避免；有时需刻意选择。不同成型工艺条件对于热塑性材料的分子取向、残余应力、晶体结构和结以比 (指结晶材料)、填料的取向 (指填充材料或玻璃纤维增强材料) 等结构特性均有彬响。
熔体在料筒里的停留时间过长、温度过高以及注射过程中流道系统内显著的剪切作用还会造成分子链变短或材料降解。
(1) 分子取向
分子取向是指分子链沿着某个特定方向的排列。塑料熔体在完全松弛的状态下，各个分子链处于无规则的自由运动状态。当熔体在注射型腔中流动时，分子链被迫沿某一方向排列，表现出特定的取向，如图1。
在狭窄流道以及靠近型腔壁的区域，塑料熔体的剪切速率很高，因此熔体在这些区域被拉伸。靠近型腔壁的熔体粘附在型腔壁上，熔体中心位置的流动速度较快。
当取向后的熔体停止流动时，由于熔体的热运动(布朗运动)，分子链重新进人天规则、随机的运动状态，这个过程称为松弛。松弛速率取决于分子结构、所使用的添加剂 (内润滑剂) 的性能，以及温度和压力的高低。
相对分子质量越小，温度越高，压力越低，则松弛速率越高。在通常的注射温度下，塑料熔体在几秒中内发生松弛，而塑料熔体的固化通常只需要几分之一秒的时间，表层固化时间更短。
因此，成型过程中产生的大部分取向也被“冻结”，随着温度降低，松弛速率降低很快，在玻璃化转变温度以下或者塑料制件不再高温熔融时，实际上不会发生松弛。塑料制件取向松弛过程通常伴随着收缩，因此可以用收缩程度来衡量取向程度。注射成型引起的取向是剪切变形和拉伸的综合作用。
如图2所示，在挠口周围的熔体，受到径向剪切作用和沿流动前沿切向的拉伸作用；离浇口稍远的熔体，受到剪切、拉伸作用降低，熔体主要是在流动方向由于剪切变形而发生取向。
通过观察制件横截面结构可以发现，最大剪切速率和取向发生在粘附于型腔壁的薄层中，随着固化层增加，最大取向移向型腔中心。图2-17 所示为熔体流动前锋区域存在双轴拉伸和取向。
熔体沿垂直于轴向的方向流动时，较高粘度的塑料表层受到双向拉伸后形成取向，熔体接触到型腔壁后取向“冻结”，在制件表面形成附加的横向取向。在靠近浇口附近的位置相对远离浇口位置的取向程度高。
分子链的取向通常使得制件的许多性能产生明显的各项异性，制件的力学性能尤为显著。沿取向方向的强度总是高于垂直于取向方向的强度。通常希望提高取向强度，但又不降低横向强度。取向对于拉伸和冲击行为的影响非常明显。
表2 给出了加工参数与取向程度和各向异性的关系。如果材料中加入填料后，填料的取向，特别是玻璃纤维填料的取向，将加重制件的各向异性。
(2) 残余应力
残余应力或内应力是指在没有外部载荷作用下制件内部的应力。残余应力在微观上是由于原子偏离平衡位置、分子链中键角变形及分子链段(次价键) 之间距离改变的结果。
与取向相反，残余应力使制件在没有外部载荷作用下失效 (变形、应力开裂等)。制件中各层不同的冷却速率是引起残余应力的主要原因。快速冷却固化的制件表层所形成的硬壳，限制了制件内部较热的材料随后的冷却收缩，从而在内层产生拉应力，而在外层产生压应力。
型腔壁温度的不均匀通常会造成表层附近拉应力较高，这些区域通常主要存在于制件的外部尖角。压缩以及保压过度产生的压力峰值会使制件中心形成过量进料和过载，同样也会形成残余应力。
如果制件的残余应力较大，制件使用过程中在有害化学介质的作用下会发生开裂，有时在顶出时就可能发生应力开裂。注塑机模板或模具在保压过程中发生变形也会出现类似的影响。保压补缩阶段接近玻璃化温度的材料流入模具中同样会产生高的应变，常在浇口附近产生集中裂纹。
二. 结晶应和结构结晶型塑料在微观范围内分子链呈有序排列，这些微观的分子群称为晶粒。塑料的结晶度越高，硬度、强度和脆性就越大。结晶度的大小主要依赖于分子结构，佴成型加工条件和后处理的影响很明显。型壁温度对结晶度和密度的影响最大，冷却速度越快，结晶度越小。
由冷却速度过快造成的制件皮层结构可能发生后结晶，使得制件的性能和尺寸在较长的时间内发生变化。高温回火后处理能够加速后结晶过程。低温条件下剪切熔体粒子也会影响结晶度，由此而产生的取向促进了球晶的形成。
因此，较低模温和较低温度下的熔体剪切，都使制品内部产生不均匀结构。不均匀性同距离浇口的位置有关。通常认为制件结构越均匀，制件的力学性能越好。
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