塑料模具设计教程_2-3压注成型原理及工艺特性

    压注成型又称传递成型，是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，能成型外形复杂、薄壁或壁厚变化很大、带有精细嵌件的塑件。压注成型与压缩成型有许多共同之处，压注模与压缩模的型腔结构、脱模机构、成型零件的结构及计算方法、加热方式等也基本相同，两者最大的区别在于压注模有单独的加料室和浇注系统。

一 压注成型原理及特点

    压注成型原理如图2-3所示。压注成型时，将热固性塑料原料（和压缩成型时一样，塑料原料为粉料或预压成锭的坯料）装入闭合模具的加料室内，使其在加料室内受热塑化，如图2-3a所示；塑化后熔融的塑料在压柱压力的作用下，通过加料室底部的浇注系统进入闭合的型腔，如图2-3b所示；塑料在型腔内继续受热、受压而固化成型，最后打开模具取出塑件，如图2-3c所示。

图2-3  压注成型原理

    压注成型与压缩成型相比具有以下一些特点：

（1）成型周期短，生产效率高

    塑料在加料室首先被加热塑化，成型时塑料高速通过浇注系统被压入型腔，未完全塑化的塑料与高温的浇注系统相接触，使塑料升温快而均匀。同时，熔料在通过浇注系统的窄小部位时吸收摩擦热使温度进一步提高，有利于塑料制件在型腔内迅速硬化，从而缩短了硬化时间。压注成型的硬化时间只相当于压缩成型的1/3～l/5。

（2）塑件的尺寸精度高、表面质量好

    由于塑料受热均匀，交联硬化充分，因此改善了塑件的机械性能，使塑件的强度、力学性能、电性能都得以提高。塑件高度方向的尺寸精度较高，飞边很薄。

（3）可以成型带有细小嵌件、较深侧孔及较复杂的塑件

    由于塑料是以熔融状态压入型腔的，因此对细长型芯、嵌件等产生的挤压力比压缩模小。一般的压缩成型在垂直方向上成型的孔深不大于其直径的3倍，侧向孔深不大于其直径的1.5倍，而压注成型可成型孔深不大于直径10倍的通孔、不大于直径3倍的盲孔。

（4）消耗原材料较多

    由于存在浇注系统凝料，故塑料消耗比较多，这对小型塑件尤为突出。

（5）压注成型收缩率大于压缩成型收缩率

    一般酚醛塑料在压缩成型时的收缩率为0.8%，但压注成型时的收缩率则为0.9%～l％，而且收缩率具有方向性。这是由于物料在压力作用下的定向流动而引起的，因此影响塑件的精度，但对于用粉状填料填充的塑件则影响不大。

（6）压注模的结构比较复杂，工艺条件要求严格

    由于压注时熔料是通过浇注系统进入模具型腔成型的，因此压注模的结构比压缩模复杂，工艺条件要求严格，特别是成型压力较高（比压缩成型时的压力要大的多），而且操作比较麻烦，制造成本也大，因此，只有在用压缩成型无法达到要求时才用压注成型。

二 压注成型工艺

    压注成型工艺过程和压缩成型工艺过程基本相似，它们的主要区别在于压缩成型过程是先加料后闭模，而一般结构的压注模在压注成型时则要求先闭模后加料。

三 压注成型的工艺参数

    压注成型的主要工艺参数包括成型温度、成型压力和成型周期等，它们均与塑料品种、模具结构、塑件情况等因素有关。

1. 成型温度

    成型温度包括加料室内的物料温度和模具本身的温度。为了保证物料具有良好的流动性，料温必须适当地低于交联温度10～20℃。压注成型的模具温度通常要比压缩成型的模具温度低15～30℃，一般为130～190℃。由于塑料通过浇注系统时能从中获取一部分摩擦热，故加料室和模具的温度可稍低一些。

2. 成型压力

    成型压力指压力机通过压柱或柱塞对加料室熔体施加的压力。由于熔体通过浇注系统时有压力损失，所以压注成型时的成型压力一般为压缩成型时的2～3倍。酚醛塑料粉和氨基塑料的压注成型压力通常为50～80MPa，更高的压力可达100～200MPa；纤维填料的塑料为80～160MPa；环氧树脂、硅酮等低压封装塑料为2～10MPa。

3. 成型周期

    压注成型周期包括加料时间、充模时间、交联固化时间、脱模取件时间和清模时间等。压注成型的充模时间通常为5～50s，而固化时间取决于塑料品种、塑件的大小、形状、壁厚、预热条件和模具结构等，通常可取30～180s。

    压注成型要求塑料在未达到硬化温度以前应具有较大的流动性，而达到硬化温度后，又要具有较快的硬化速度。常用压注成型的材料有：酚醛塑料、三聚氰胺和环氧树脂等塑料。表2-6是酚醛塑料压注成型的主要工艺参数，其它部分热固性塑料压注成型的工艺参数见表2-7。

表2-6  酚醛塑料压注成型的主要工艺参数

表2-7  部分塑料压注成型的主要工艺参数

    注：①TMC指粘稠状模塑料；

    ②在聚酯中添加导电性填料和增强材料的电子材料，用于工业用护套料。