分享PVC管件工艺基础知识

更新:2020-01-17 12:06:26 星期五

PVC-U管件注塑成型的工艺流程:

 

 

从上面的工艺流程图中可以看出,影响注塑成型工艺的因素很多,总结起来,主要有以下几个方面:原材料、设备、模具、工艺等。

(1)、原材料

PVC树脂:树脂的聚合度对分子量的大小起决定作用,分子太大和太小对注塑都不利。SG-7型树脂平均聚合度为750~850;SG-8型树脂平均聚合度为650~750。这两种树脂都是比较适合于注塑。

稳定剂:纯PVC树脂若不添加稳定剂,在空气中温度高于150℃时就会产生降解而放出HCl气体。常见的稳定剂有铅盐类和有机锡类以及稀土类等,相比而言是单体铅盐的热稳定性较好。

润滑剂:分内、外润滑剂两种。内润滑过量会使产品变脆;外润滑过量会使产品脱皮和出现分层。

填充剂:填充剂的加入可降低成本,减少收缩、增加制品的刚性和尺寸稳定性,一般所用的填充剂均为碳酸钙。

改性剂:加工改性剂可改善加工性能,使制品表面光洁,一般所指的改性剂为ACR。

(2)、设备:注塑机

注塑机的作用:加热塑料,使其达到熔化;对熔融的塑料施加压力,使其射出并充满模腔。

注塑机的组成:锁模系统、注射系统、加热冷却系统、液压系统、润滑系统、电控系统、安全保护和监察系统。

 

 

抽入芯的程序规则:先抽后入、后抽先入。

储料和冷却是同时进行的。

手动:单独只能完成一个动作指令。

用于:试产、调整、装卸模、出异常、修理等。

半自动:只能完成半个循环动作指令。用于:产品脱模不良和特殊要求的模具。

全自动:能够完成整个循环动作指令,产品顶出后可自动进入下一个动作。用于:产品脱模良好的模具生产。

二、生产中常见质量缺陷的原因分析及解决方案

在塑料制品的成型加工过程中,由于塑料原料品种繁多,模具型腔结构复杂,成型设备的控制运行状态各异,加上成型物料的流变、力学性能的差异等,在塑料制品上回产生各种各样的成型缺陷。注塑制品常见缺陷具体可以分为三大类:

A、外观:凹痕、银纹、变色、气焦、杂质点、乱流痕、熔接痕、表面气泡、分层、起皮、光泽不好等。

B、内在性能:偏(变)脆、应力集中、密度不均、烘箱性能不好、坠落性能不好等。

C、工艺问题:充填不足、分型面飞边大、产品脱模不良、产品颜色不正常、冷料斑大、气流黄等。

以下是针对注射成型中的常见缺陷,从塑料原料、成型工艺、设备(机器、模具)、制品设计等方面进行分析原因,并提出相应对策和改进措施。

1、凹痕:也叫缩痕,即产品表面下凹、边缘平滑,容易出现在远离浇口且制品壁厚、肋、凸台及内嵌件处。主要原因是材料收缩没有补偿造成的。

解决办法:

(1)、选用收缩率小的材料进行生产;

(2)、提高注塑压力,增大后期保压压力,降低缩瘪部分对应的注射速率,降低模具温度、降低注射温度;

(3)、改变模具浇口的位置,浇口变短、加大,流道变短、加宽,减小流动阻力;

(4)、把制品的筋、突出部分变细,并倒圆角。

2、银纹:是指制品表面沿物料流动方向出现的银白色的流线现象。产生的主要原因是,原料中有水分或原料分解。

解决办法:

(1)、使原材料充分干燥;

(2)、选用热稳定性好的原料、不让料斗有水分;

(3)、降低注射温度,减少熔体在料筒的滞留时间。

3、变色:是指在生产的过程中产品的局部出现了有异于白色的其他颜色的现象。包括黑点、黑纹、红纹、蓝纹等。

(1)、黑点、黑纹:是指在制品表面有黑点或黑条,在浇口附近沿着流动方向出现的黑色流线的现象。产生的原因是,树脂的分解、添加剂的分解、料筒或螺杆表面有损伤引起物料的滞留。

解决办法:

选用热稳定性好、润滑性好的材料;

降低注射温度、减少物料在料筒内的停留时间;

清理注塑机的螺杆和料筒,使机器处于良好的状态;

加大模具的浇口,内侧倒圆角,缩短成型周期。

(2)、红纹:是指产品表面出现了红色斑纹的现象。产生的原因主要有以下三方面:

工艺方面:温度设定过高、预塑压力和流量过大、预塑背压过高、注射的压力和流量设定过高。

机器方面:喷嘴内存有焦料;料筒内、螺杆上粘料或有死角,造成积于其中的料分解,不断被带出;螺杆温度过低,预塑时螺杆与塑料的摩擦过大;螺杆与料筒的间隙太小,预塑和挤出时摩擦太大。

配料方面:混料时冷锅下料温度过高,加上装料的袋子不透气,热量不易散出,造成塑料部分分解;配方润滑体系、稳定体系不平衡。

解决办法:首先根据红纹的形状,判断红纹的形成原因。

①、如果红纹分布在浇口附近,则主要是由于喷嘴温度过高或者喷嘴中有焦料造成的。

②、如果红纹分布在离浇口较远的地方,则主要是由于料筒温度太高或者料筒中有焦料造成的。

③、拉出一小段料,并对其进行观察判断,如果料头的外表面有红线,而且比较直,则喷嘴内可能有焦料;如果料把的截面中心发黄则可能是螺杆粘料或者螺杆温度太低。

④、观察料袋中原料,如果原料结块现象严重,则可能原料冷混出料温度太高,可考虑换料。

(3)、蓝纹:在薄壁、成型流程较长的制品上比较容易产生蓝纹现象。产生的主要原因是,原料塑化不良和注射压力太高引起的。

解决办法:①、适当提高温度和预塑的压力、流量,改善物料的塑化效果;

②、观察蓝纹出现的部位,估计是由那一段注射引起,然后对其压力和流量进行调整。

4、气焦:是指在流程的末端产生烧焦的现象。产生的原因是,型腔中的残留气体在高温高压下燃烧,并将产品表面烧焦。

解决办法:

(1)、选用热稳定性好的材料;

(2)、降低注射温度、压力;

(3)、降低最后一级的注射速率;

(4)、增设排气槽。

5、杂质点:是指制品上出现了不同于PVC性质的东西。主要原因是原料中掺杂了杂质所致。

解决办法:在情况比较严重时,可考虑换料。

6、乱流痕:是指在制品表面以浇口为中心出现不规则流线的现象。产生的原因是注入型腔的熔体与型腔壁时而接触、时而脱离造成的不均匀冷却所致,或者是由于流动过程中,熔体前锋冷料被卷入形成流动波纹而致。

解决办法:

(1)、选用流动性好的材料;

(2)、提高注射温度和模具温度;

(3)、适当降低乱流痕部分所对应的注射速率;

(4)、改变模具的浇口位置,加大冷料井。

7、熔接痕:是指分流熔体汇合处的细纹,它是由两股相向和平行的熔体前沿相遇而形成的。产生原因有模具温度低、物料塑化不良、注射速度太慢、模具排气不良以及型腔中漏油或漏水。熔接痕是肯定存在的,只在明显与不明显之分。

改进措施:

(1)、选用流动性好的材料;

(2)、提高注射温度和模具温度;

(3)、提高熔接痕所对应部分的注射速率,提高注塑压力;

(4)、停止使用脱模剂;

(5)、改变浇口的位置,加大浇口的尺寸,加大冷料井;

(6)、加开排气槽,在熔接痕前部设护耳;

(7)、观察模具是否有漏油、漏水现象,有则及时找机模工进行修理。

8、表面气泡:

产生的原因有:

1、原料中含有水分;

2、预塑背压太低;

3、模具排气不良;

4、料温太高或太低;

5、料筒前段余料太多;

6、注射速度太慢;

7、喷嘴内有焦料;

8、预塑速度太快;

9、原料、添加剂的分解;

10、塑化好的料在料筒内滞留的时间太长。

解决办法:首先应观察气泡的分布位置及颜色。

1、如果气泡成雨点状,细而长,颜色较白、较亮,则通常由1、2、4、8、9点引起。如果是由料温太低引起,通常还会产生较大的冷料斑。若作相应的调整后仍不见效,则考虑换料。

2、如果气泡呈发散状分布在浇口四周,且颜色发黄,则通常由4、5、6、7、8、9点引起。首先观察喷嘴的出料,看其表面是否有焦料或黄线,如有则达防涎或用清洗料清洗把焦料拉出。多次拉料和清洗后仍不行,可考虑让机修工对前料筒进行清理或对螺杆料筒进行清理。如没有焦料,则针对其他几点作相应调整。

3、气泡分布在熔接线附近,且颜色发黄甚至有烧焦的现象,则通常由3、6点引起。解决时,首先降低三、四级的注射速度(同时应增加注射时间等,保证产品能打满)。如果效果仍不理想,则可让模具工增开排气槽。

4、整个产品都有细小的气泡,则通常由1、4、8、9、10点引起。进行有针对性的工艺调整仍无效果,则可考虑换料。

9、分层、起皮:这里所说的分层、起皮不同与烘箱性能的分层、起皮,是指产品在离开模具后就发现浇口或转角处有起皮或分层的现象。产生原因:①、料筒温度过低;②、原料塑化不良;③、注射速率过快;④、原料中掺杂其他原料,如PP、PE等;⑤、配方体系的外润滑剂过量。

解决办法:

(1)、浇口周围起皮,通常是由①③④⑤点引起。升高料筒温度,检查原料的纯洁性,若调整效果不理想则建议换用其他配方的原料。

(2)、分层:通常由①②③④点引起,加高料筒温度调整塑化效果,减慢注射速度,检查原料的纯洁性。

10、表面无光泽、光泽不均:产生原因是①材料分解;②脱模剂使用过量;③模具型腔表面光泽度差;④模具温度低。

解决办法:①、选用热稳定性好的材料;②、少用或不用脱模剂;③、提高模具温度,降低注射温度;④对模具进行进一步的抛光。

11、偏(变)脆:是指产品的韧性不够或冲击性能差,主要原因是材料发生了热分解,使分子量降低,或者有熔接痕存在。

解决办法:调整塑化的压力和流量,适当降低加工温度,使塑化的效果达到最佳,减少原料分解的比例。若熔接痕明显则参照熔接痕的解决办法。

12、应力集中:所谓应力是指由载荷、温度、湿度等因素引起物体内部某点处截面内力的集度。容易产生应力集中的地方是产品的尖角、拐角处以及浇口处。产生的原因是①、产品的尖角、拐角多,且过渡不平缓;②、塑料塑化效果不好,有冷料;③、注射速度过快;④、产品的结构复杂,嵌件或洞多;

解决办法:①、对尖角、拐角处进行过渡倒圆角;②、调整原料的塑化效果,加大模具的冷料井;③、降低注射速度,特别是降低从分流道到浇口这一部分的速率;④、对模具结构进行修改,减少嵌件的数量。

13、密度不均:原因是辅料添加剂在树脂中的分布不均匀以及材料的塑化不均匀所致,在此不作详细分析。

14、烘箱性能不好:烘箱性能不好主要表现为以下三种形式:浇口起皮、分层、开裂、穿透,产品表面大面积起皮,熔接线出裂开。

(1)、浇口起皮、分层、开裂、穿透:

原因:①、主要由于浇口处,熔体流动情况突然改变,内应力在此大量集中,受热时内应力释放造成的;②、浇口处充填不实,凹陷或有缩孔;③、浇口处带进了前锋冷料,熔接强度低;④、

解决办法:

减慢一、二级注射的压力和流量,克服浇口处的应力集中;

适当减慢保压的压力和速度;

适当提高喷嘴的温度,消除前锋的冷料;

料筒前段的余料在产品不收缩的前提下尽量减少;

适当加大浇口的尺寸并对浇口内侧进行圆角过渡处理;

(2)、产品表面大面积起皮:④⑤⑥

原因:①、原料塑化不良,冷料斑严重;

②、注射压力、流量太高,注射速率太快,蝴蝶斑严重;

③、模具飞边多,飞边削除后的地方也容易起皮。

解决办法:①、目测产品冷料斑或蝴蝶斑的大小和形状等,如果比较大且不规则,那么这样的产品烘箱易起皮。应根据冷料斑的调整办法进行调整;②、目测产品的外观,如果产品的光泽度差,表面有起霜的现象等,则产品表面烘箱容易起皮。

(3)、熔接线处裂开:

原因:①、产品的熔接强度低;②、料量不足;③、料温偏低;④、模具温度低;⑤、模具漏油或漏水;⑥、注射速率慢,注射时间不够;⑦、保压压力流量偏低,保压时间不够。

解决办法:示实际情况定,根据产品外观和当时设定的工艺参数,找出问题的根源,然后进行有针对性的调整。

15、坠落性能不好:制品坠落性能的好坏只取决于PVC树脂本身的抗冲击性能的优劣,而其他添加剂则是降低PVC本身的各项性能,关键就是看这些添加剂与PVC树脂的相容性及协同效应如何。配方配比合理,原、辅料的协同效应良好,则对坠落性能的提高有促进作用,否则就起反作用。坠落性能不好主要有两种表现形式:

(1)、熔接线处破裂:其原因和解决办法与烘箱熔接线开裂基本相同。制品坠落时在熔接线处破裂,说明制品的熔接线熔接强度低,努力的方向是提高熔接线的熔接强度。其他办法有:①拉一段白料,判断塑化效果,然后通过调整温度以及预塑的速率,降低熔体的分解率,将塑化效果调到最佳以提高熔接强度;②在熔接线处增加顶出护耳,以增强熔接线处的强度;③改变浇口的位置,避免制品的脆弱点在制品的重心或在制品坠落时易着地的部位;④对使用配方进行调整,增加抗冲击成分,因为配方的综合性能直接影响产品的坠落性能。

(2)、制品的其他地方破裂:原因是①原料塑化不良;②注射压力、流量低;③模具温度低;④产品设计不合理,各处应力叫未倒圆角;⑤模具浇口位置开的不合理;⑥配方本身的抗冲击性能差。

解决办法:根据当时的模具情况及工艺情况进行调整。

16、充填不足;是指型腔充填不满,不能得到设计的制品形状,有缩瘪的倾向。原因:①预塑的料量不足;②注射的压力、速度太慢;③料温太低,料太生;④注射时间不够;⑤模具温度过低;⑥排气不良,造成空气反压;⑦多模腔中各模腔的流道不平衡。

解决办法:①选用流动性好的材料;②提高注射温度、注射速率,增加保压时间,提高模温;③对流道和浇口进行加宽;④增开排气槽,在顶杆上开斜口;⑤减慢浇口充满前的速率,提高通过浇口后的注射速率,降低最后一级的注射速率;⑥增加止回环,防止物料回流;⑦⑧

17、分型面飞边大:飞边又称溢边、毛刺等,大多发生在模具的分合位置上,如动模和定模的分型面、滑块的滑配部位、镶件的间隙、顶杆孔隙等处。原因是模具故障或机器锁模力失效所致。模具故障主要是指模具的分型面以及各活动部位的配合间隙大。

解决办法:①从消除模具故障入手,减少各活动构件的配合间隙;②调整机器的锁模机构和锁模力;③对浇口位置及型腔分布不平衡的模具,进行浇口位置的变动,平衡模具各部位的受力;④降低注射压力、流量,调整保压时间和注射时间;⑤如果出现飞边和产品不满的反复,则很可能是加料不均匀和压力不稳定引起;⑥模具排气不好,在注射时造成胀模,产生分型面飞边,则在分型面上增开排气槽。

18、产品脱模不良:是指产品经常难以顶出或是渗在定模上的现象。原因是注射压力、速度过高,产品注射不满,顶出的速度过快,顶出的护耳连接部分太细,模具的脱模斜度不够,冷却时间太长等。表现为三种形式:①产品渗在定模上;②产品留在动模;③浇口拉不出。

解决办法:①对于产品渗在定模上,降低注射压力、速度,缩短冷却时间,在型芯上开可以增加摩擦力的沟槽等;②对于产品留在动模的现象,调整顶杆的顶出速度,加粗护耳连接部分的厚度,检查型芯是否退到限位等;③浇口拉不出,则在顶杆处增加拉料口,降低注射速度和压力,增加保压的时间。

19、产品颜色不正常:是指产品出现偏红、偏黄、偏青、偏灰的现象。原因是①料筒温度过高,塑化过度;②原料稳定性不好;③配方色相的差异;④某中原料的更换导致色相的变动;⑤出料温度过高等。

解决办法:①降低料筒的温度,减慢塑化的压力、流量;②换用稳定性相对较好的原料;③调整配方体系,改善配方的色相;④停止使用该种原料或者在配方上做相应的调整;⑤加长拌料的冷拌时间。

20、冷料斑、蝴蝶斑大:产生原因是原料塑化不良或者冷料带入,或者是注射速度过快致使熔体的流动状态改变、不规则引起。

解决办法:①检查各段温度是否正常,加热圈是否损坏,如有损坏速叫机修工进行处理;②观察模具型腔的流道,是否冷料井过小,可考虑让模具工加大冷料井;③打座退,拉出一小段料,观察其塑化效果,如果料很生,则可以适当增加喷嘴及第一段的温度,适当增加预塑的压力和流量;④调整塑化效果的另一个办法是增加预塑的背压;⑤对于特殊的产品,工艺上确实难以克服,也可以使用拉出前段了后生产;⑥加大浇口的尺寸,并对浇口的转角进行圆角过度;⑦减慢易出现冷料斑或蝴蝶斑段的注射压力和速度;⑧如产品的拐角处出现冷料斑,则对拐角进行圆角过度。

21、气流黄:产生原因①充模速度过快;②模具结构复杂,排气不良;③模具的浇口尺寸过小;④料筒温度过高,物料分解;⑤浇注系统的流程过长,主流道的尺寸过小;⑥原料的稳定性不足;⑦原料不够干燥,有水分。

解决办法:气流黄一般情况下产生在两股料流的汇合处或不远的地方,工艺调整时,应根据气泡量的多少以及产生的地方进行有针对性的调整。注意观察原料的塑化情况,以及模具的结构,流道的大小。气泡较白,则是原料水分多的原因比较大,可考虑换料。气泡有黄色,则是工艺和原料的可能性较大,适当减慢该部分的注射速率或在该处增开排气槽。

22、产品端口收缩

原因:1、料量不足

2、冷却时间不够,冷却水路关闭或者堵塞;

3、注射速度太慢,保压不足。

解决办法

1、检查料量是否足够,不够则适当的增加,并给保压留有余量;

2、检查冷却水路是否畅通,如果畅通,可考虑增加冷却时间;

3、加快注射速度,增加保压压力、流量和时间。

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