注塑成型工藝參數(shù).doc

注塑成型工藝參數(shù)第一節(jié)注塑工藝參數(shù)在制品和模具確定之后，注塑工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整對(duì)制品質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響。注塑工藝具體是指溫度、壓力、速度、時(shí)間等有關(guān)參數(shù)，實(shí)際成型中應(yīng)綜合考慮，在能保證制品質(zhì)量（如外觀、尺寸精度、機(jī)械強(qiáng)度等）和成型作業(yè)效率（如成型周期）的基礎(chǔ)上來(lái)決定。盡管不同的注塑機(jī)調(diào)節(jié)方式各有所異，但是對(duì)工藝參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整項(xiàng)目基本是相同的。注塑工藝參數(shù)與注塑機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)是有關(guān)聯(lián)的，但是在這里主要是從注塑工藝角度理解這些參數(shù)。一、注塑參數(shù)1.注射量：注射量是指注塑機(jī)螺桿（或柱塞）在注射時(shí)，向模具內(nèi)所注射的物料熔體量（ g ）。因此，注射量是由聚合物的物理性能及螺桿中料筒中的推進(jìn)容積來(lái)確定的。由此可見(jiàn)，選擇注射量時(shí)，一方面必須充分地滿(mǎn)足制品及其澆注系統(tǒng)的總用料量，另一方面必須小于注塑機(jī)的理論注射容積。如果選取用注射量過(guò)小則會(huì)因注射量不足而使制品產(chǎn)生各種缺陷，但過(guò)大又造成能源的浪費(fèi)。所以注塑料機(jī)不可用來(lái)加工小于注射量 10% 或超過(guò)注射量 70% 的制品，據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上制品生產(chǎn)廠(chǎng)家大約有 1/3 的能源浪費(fèi)在不合理地機(jī)型選擇上。2.計(jì)量行程（預(yù)塑行程）：每次注射程序終止后，螺桿是處在料筒的最前位置，當(dāng)預(yù)塑程序到達(dá)時(shí)，螺桿開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，物料被輸送到螺桿頭部，螺桿在物料的反壓力作用下后退，直至碰到限位開(kāi)關(guān)為止。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)計(jì)量過(guò)程或預(yù)塑過(guò)程，螺桿后退的距離稱(chēng)計(jì)量容積，也正是注射容積，其計(jì)量行程也正是注射行程。因此制品所需的注射量是用計(jì)量行程工來(lái)調(diào)整的。由此可知，注射量的大小與計(jì)量行程的精度有關(guān)，如果計(jì)量行程調(diào)節(jié)太小會(huì)造成注射量不足，如果計(jì)量行程調(diào)整太大，使料筒前部每次注射后的余料太多，使熔體溫度不均或過(guò)熱分解,計(jì)量行程的重復(fù)精度的高低會(huì)影響注射量的波動(dòng).料溫沿計(jì)量行程的分布是不均勻的,增加計(jì)量行程會(huì)加劇料溫的不均勻性.螺桿轉(zhuǎn)速、預(yù)塑背壓和料筒的溫度都將對(duì)熔體溫度和溫差有顯著地影響.在注射前處于螺桿頭部計(jì)量室外中的熔體溫度最高，雖然也有溫差，但在這時(shí)較小，在注射后，螺桿槽中熔體的溫度最低,停留一段時(shí)間之后熔體溫度上升.這種溫差可以采用調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速軸向背壓或使用新型螺桿等辦法使其得到改善。3.余料量：螺桿注射完了之后，并不希望把螺桿頭部的熔料全部注射出去，還希望留存一些，形成一個(gè)余料量。這樣，一方面可防止螺桿頭部和噴射接觸發(fā)生機(jī)械破損事故，另一方面，可通過(guò)此余料墊來(lái)控制注射量的重復(fù)精度達(dá)到穩(wěn)定注塑制品質(zhì)量的目的。如果余料墊過(guò)小，達(dá)不到緩沖目的，如果過(guò)大會(huì)使余料累積過(guò)多。近代注射塑機(jī)是通過(guò)螺桿注射終止時(shí)的極限位置來(lái)控制沖量的：如果位移傳感器所檢測(cè)的實(shí)際值超出緩沖墊的設(shè)定范圍（一般 2-10mm ）。4.防延量：防延量是指螺桿計(jì)量（預(yù)塑）到位后，又直線(xiàn)地倒退一段距離，使計(jì)量室中熔體的比體積增加，內(nèi)壓下降，防止熔體從計(jì)量室外向外流出（通過(guò)噴嘴或間隙）。這個(gè)后退動(dòng)作稱(chēng)防流延動(dòng)作，防流延量可視聚合物沾度、相對(duì)密度和制品的情況進(jìn)行設(shè)定，過(guò)大的防延量會(huì)使計(jì)量室中的熔料夾雜汽泡，嚴(yán)重影響制品質(zhì)量。5.螺桿轉(zhuǎn)速：螺桿轉(zhuǎn)速影響注塑物料在螺桿中輸送；影響塑化能力、塑化質(zhì)量和成型周期等因素的重要參數(shù)。隨著轉(zhuǎn)速提高塑化能力會(huì)增加。提高螺桿轉(zhuǎn)速，流量加大，熔融溫度的均勻性卻有所改善。熔體溫度和螺桿轉(zhuǎn)速之間隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高，熔體溫度也有所提高。螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)注塑條件用注塑機(jī)的額定螺桿轉(zhuǎn)速，以額定量的 50%-60% 來(lái)標(biāo)定所要加工物料的塑化能力和螺桿轉(zhuǎn)速。調(diào)整時(shí)，要由較低向較高轉(zhuǎn)速逐漸調(diào)試。6.預(yù)塑背壓：在進(jìn)入下一次注射前，螺桿通過(guò)旋轉(zhuǎn)把熔融物料輸送到料筒的前部加以?xún)?chǔ)備，此時(shí)，螺桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊將因輸送到料筒前部的物料產(chǎn)生的反壓力而后退。為了調(diào)整和控制螺桿后退的方式，可在螺桿上加一定的和熔融物料相反的壓力，這就是螺桿背壓。螺桿背壓可以提高材料的熔融效果和混煉效果，同時(shí)也可以保證使熔融物料在螺桿前部的完全充滿(mǎn)，以提高注射計(jì)量的準(zhǔn)確性。但螺桿背壓過(guò)高，將引起物料處理能力下降，還將使物料因摩擦熱增加而引起溫度的上升。反之，螺桿背壓過(guò)低，會(huì)引起注射量的計(jì)量不準(zhǔn)。背壓對(duì)熔體溫度影響是非常明顯的。背壓提高有助于螺槽中物料的密實(shí)，驅(qū)趕走物料中的氣體。背壓的增加使系統(tǒng)阻力加大，螺桿退回速度減慢，延長(zhǎng)了物料的在螺桿中的熱歷程，塑化質(zhì)量也得到改善。但是過(guò)大的背壓會(huì)增加計(jì)量段螺槽熔體的反流和漏流，降低了熔體輸送能力，減少了塑化量，而且增加功率消耗，過(guò)高背壓會(huì)使剪切熱，過(guò)高或切變應(yīng)力過(guò)大，使高分子物料發(fā)生降解而嚴(yán)重量影響到制品質(zhì)量。因此背壓是注塑機(jī)控制質(zhì)量的重要參數(shù)之一。所以螺桿預(yù)塑開(kāi)始時(shí)要降低背壓，當(dāng)計(jì)量結(jié)束時(shí)（ 2-3mm ），螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)物別要放慢，以減小慣性沖擊，提高計(jì)量精度。7注射壓力與保壓壓力:注射壓力是指注射時(shí)，在螺桿頭部（計(jì)量室）建立的熔體壓強(qiáng)。第1階段是把熔融物料高速的注射入模中的階段，此時(shí)的壓力稱(chēng)為1次注射壓力，這就是通常所稱(chēng)的注射壓力。第2階段是材料充滿(mǎn)模具后所加的壓力，稱(chēng)為2次注射壓力或保壓壓力。因此，選擇注射制品的注射壓力時(shí)，首先要考慮注塑機(jī)所允許的注射壓力，只有在注塑機(jī)額定的注射壓力范圍內(nèi)，才能調(diào)整出具體制品所需求的注射壓力。如果注射壓力調(diào)過(guò)低會(huì)導(dǎo)致模腔壓力不足，熔體不能充滿(mǎn)模腔，反之，如調(diào)整過(guò)大，不僅會(huì)造成制品溢邊、脹模等不良現(xiàn)象，因此，在試制制品時(shí)應(yīng)從低壓開(kāi)始并逐漸地提高，以確定合適的1次壓力。2次注射壓力（保壓壓力）是在物料充滿(mǎn)模腔后至冷卻固化后作用于物料上的壓力，在保壓力作用的整個(gè)時(shí)間，稱(chēng)為保壓時(shí)間。2次注射壓力所起的作用是，在防止毛邊的發(fā)生和過(guò)度充填的基礎(chǔ)上，把伴隨著冷卻固化中因收縮引起體積減小的部分，從噴嘴用熔融物料進(jìn)行不斷的補(bǔ)充，以防止制品因收縮而產(chǎn)生縮痕。從2次注射壓力所起的作用上，其壓力設(shè)定往往比1次注射壓力低，但2次注射壓力必須保持到模腔中的物料完全固化，即各流道中的物料也發(fā)生固化時(shí)為止。在保壓初期階段，制品重量隨保壓時(shí)間而上升，但達(dá)到一定時(shí)間之后則重量不再增加，模腔壓力近于等速下降。當(dāng)保壓力撤除之后，模內(nèi)壓力迅速地下降，制品重量與保壓時(shí)間關(guān)系，保壓壓力與模腔壓力關(guān)系。保壓壓力和保壓時(shí)間對(duì)凝固點(diǎn)及制品收縮率有明顯影響：提高保壓壓力，延長(zhǎng)保壓時(shí)間會(huì)使凝固推遲，有助于減小制品收縮率。保壓壓力對(duì)制品體積（或密度）有很大的影響，但這種影響首先與溶體的溫度有直接關(guān)系，熔體溫度與保壓壓力及其切換時(shí)間對(duì)制品的比體積和密度起著嚴(yán)格的控制作用。在調(diào)試壓力時(shí)最要注意的是注射壓力到保壓壓力和切換點(diǎn)和保壓時(shí)間的長(zhǎng)短，因?yàn)樗鼘⒂绊懗尚椭破返馁|(zhì)量。由注射壓力轉(zhuǎn)換到保壓壓力值時(shí)。動(dòng)作切換的太慢，充模時(shí)發(fā)生了過(guò)分充模現(xiàn)象。在此種情況下會(huì)出現(xiàn)模腔溢邊，導(dǎo)致供料不足，使模內(nèi)壓力太低，制品不密實(shí)，發(fā)生凹陷，力學(xué)性能降低不良現(xiàn)象。注射充模時(shí)間設(shè)定的太短，發(fā)生充填不足，模內(nèi)缺料現(xiàn)象。保壓時(shí)間設(shè)定不夠，由于保壓壓力的過(guò)早切換，模內(nèi)溶體在澆口凍封之前發(fā)生倒流，導(dǎo)致制品由于補(bǔ)縮不足出現(xiàn)孔穴，凹陷以及內(nèi)部質(zhì)量下降等缺陷。保壓壓力設(shè)定的太低，盡管有足夠的時(shí)間，但由于壓力不足以克服保壓階段流道中的強(qiáng)大阻力來(lái)建立保壓流動(dòng)進(jìn)行有效地補(bǔ)縮，也會(huì)使模內(nèi)壓力不足，給制品帶來(lái)各種缺陷。8注射速度：注射速度指螺桿前進(jìn)時(shí)，將熔融的物料充填到模腔的速度，一般用單位時(shí)間的注射質(zhì)量（g/s）或螺桿前時(shí)的速度（m/s）表示。它和注射壓力都是注射條件中的重要參數(shù)之一，注塑速度要吧作為溫度和壓力以外的第3種手段，能對(duì)物料的粘度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。注射速度可進(jìn)行多級(jí)控制，通?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同而設(shè)定，在注射使用低速，模腔充填時(shí)使用高速，充填接近終了時(shí)再使用低速注射的方法，通過(guò)注射速度的控制和調(diào)整可以防止改善制品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象。 9模具型腔壓力：對(duì)塑料施加的壓力是由注塑機(jī)的螺桿產(chǎn)生的，塑料在模具型腔內(nèi)所受的壓力稱(chēng)為塑模內(nèi)壓力，它比螺桿壓力要小得多，并且是隨時(shí)間的變化而變化的，塑模內(nèi)壓力的變化可以分為六個(gè)階段：（1）當(dāng)螺桿行程向前頂料時(shí)，模具型腔內(nèi)的壓力最小。（2）螺桿施加在塑料上原逐步增大以克服塑料的流動(dòng)阻力，塑料逐漸地填滿(mǎn)模具型腔。（3）塑模被充滿(mǎn)后，塑模內(nèi)壓力開(kāi)始升高并很快達(dá)到最大值。（4）塑料在模具中開(kāi)始冷卻，體積逐步縮小，此時(shí)塑料仍然處于螺桿的壓力下，注塑機(jī)將一些塑料壓入模具型腔之中以被充塑容積。（5）當(dāng)螺桿向后退時(shí)，模具進(jìn)料口被打開(kāi)，未完全硬化的流道中的塑料開(kāi)始從中塑料冷卻并固化，流道被閉塞。（6）模具流道被閉塞后，塑料在模具型腔中繼續(xù)冷卻，直至最后完全固化，壓力繼續(xù)下降，到模具開(kāi)啟時(shí)，塑料只受到其中的余壓。注塑中大部分功率是消耗在注射充模、保壓補(bǔ)縮和塑化階段。其中尤以注射功率消耗為最大。二、合模參數(shù)1、合模力：在注射充模階段和保壓補(bǔ)縮階段，模腔壓力要產(chǎn)生使模具分開(kāi)的脹模力。為了克服這種脹模作用，合模系統(tǒng)必須施予模具以閉緊力，稱(chēng)為合模力。合模力的調(diào)整將直接影響制品的表觀質(zhì)量和尺寸精度；合模力不足會(huì)導(dǎo)致模具離縫，發(fā)生溢料，但太大會(huì)使模具變形，制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和不必要的能量消耗。盡管合模系統(tǒng)產(chǎn)生合模力是一定的，但是由于注射座噴嘴和模具接觸的作用以及注射時(shí)熔體壓力產(chǎn)生的脹模作用，合模力在注塑周期中也是變化的，注塑具體制品需要的合模力簡(jiǎn)稱(chēng)工藝合模力，應(yīng)根據(jù)模腔壓力和制品投影面積來(lái)確定，工藝合模力直接與模腔平均壓力有關(guān)，而模腔壓力可根據(jù)注塑制品選擇。為保證可靠的鎖模，工藝鎖模力必須小于注塑機(jī)的額定合模力。2.頂出力 ： 當(dāng)制品從模具上落下時(shí)，需一定的外力來(lái)克服制品和模具的附著力。所以制品的頂出力、頂出速度和頂出行程要根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)，形與尺寸，制品材料的性質(zhì)以及工藝條件進(jìn)行調(diào)整。過(guò)小的頂出力制品無(wú)法脫下，過(guò)大頂出力和頂出速度會(huì)使制品發(fā)生翹變形，甚至斷裂破壞。注塑制品脫模過(guò)程是很重要的階段，將對(duì)尺寸精度和表面質(zhì)量產(chǎn)生影響，其中粘附磨擦系數(shù)和滑動(dòng)摩擦系數(shù)是影響脫模力的直接因素，與模腔表面溫度和粗糙度有關(guān)。三、溫控參數(shù)從聚合物性能可知，它的熱物理性能和熱機(jī)特性是最重要的性質(zhì)之一，與成型加工有密切關(guān)系，因此在注塑加工各階段中對(duì)溫度選擇和控制變得十分重要。1烘料溫度：料的干燥對(duì)某些聚合物材料是必備的工序，因?yàn)槿绻酆衔锖瑵窳砍^(guò)允許限度，制品就出現(xiàn)剝層，銀紋等不良現(xiàn)象。2料筒與噴嘴溫度： (1)料筒溫度是指料筒表面的加熱溫度。根據(jù)聚合物在料筒內(nèi)的塑化機(jī)理，分三段加熱：第一段固體輸送段是靠近料口處，溫度要低一些，有冷卻水冷卻防止物料架橋保證較高的固體輸送效率；第二段壓縮是物料處于壓縮狀態(tài)并逐漸地熔融，溫度設(shè)定比第一段要高出 20-25 ，第三段計(jì)量段是物料全熔融，預(yù)塑開(kāi)始時(shí)，這一段相于螺桿計(jì)段，在預(yù)塑終止后形成計(jì)量室儲(chǔ)存塑化好的物料。一般，第三段溫度比第二段要高出 20-25 以便保證物料在熔融狀態(tài)。料筒的表面溫度和料筒內(nèi)壁溫度存在溫度梯度，而料筒內(nèi)壁溫度才接近于熔體的溫度。有時(shí)，第三段熔體的實(shí)際溫度還要高于料筒的溫度，這是由于在預(yù)塑時(shí)，熔體又吸收一部分切變熱使內(nèi)能增加，溫度升高。因此，料筒溫度和熔體溫度有密切關(guān)系。料筒溫度升高會(huì)提高熔體溫度，成為控制熔體溫度和制品質(zhì)量的主要工藝手段。熔體溫度對(duì)這些因素塑化量、充模壓力，料流長(zhǎng)、沖擊強(qiáng)度，收縮率、密度、壓力損失、熱變形溫度、接合縫強(qiáng)度，撓曲和拉伸強(qiáng)度，制品定向等有影響。螺桿轉(zhuǎn)速及背壓對(duì)熔體溫度也有重要影響，說(shuō)明螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)一部分機(jī)械能已轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锏膬?nèi)能，使熔體溫升增加。計(jì)量室中熔體的溫度計(jì)與料筒溫度、螺桿行程、預(yù)塑轉(zhuǎn)速成和背壓有關(guān)：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速和背壓一定的條件下，溶體溫度和料筒溫度大致成比例地變化，所以穩(wěn)定料筒溫度和調(diào)節(jié)計(jì)量行程對(duì)控制計(jì)量室中的溶體溫度有重要的作用。（2）、噴嘴溫度對(duì)保證注塑工藝同樣是重要的，因?yàn)閲娮煊屑铀偃荏w和提高溫度的作用。噴嘴本身熱慣性很小但卻與大的模具和前模板接觸，熱交換會(huì)很快地帶走熱量。為了防止熔體在噴嘴處凝固，就需要提高噴嘴加熱圈的溫度，一般比料筒的第三段溫度高出 20-30 ，其具體設(shè)定溫度視聚合物性質(zhì)、噴嘴及模具流道不同而異，常由工藝試驗(yàn)確定。能夠一次注塑符合制品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)溫度，可以認(rèn)為是工藝合適溫度。在工藝調(diào)整時(shí)，一般應(yīng)逐漸從低溫向高溫調(diào)節(jié)，一直調(diào)到合適溫度為止。但在高溫區(qū)不應(yīng)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，防止物料分解。在預(yù)試驗(yàn)對(duì)空注射時(shí)，溫度不要太高，防止噴濺燒傷。如果料筒溫度設(shè)定較低時(shí)，則可能應(yīng)地把模具溫度提高些，注射壓力放低些，當(dāng)注射行程較短時(shí)，料筒溫度與制品也要相應(yīng)地降低些。塑 料 名 稱(chēng)比重熔 點(diǎn)收 縮 率 （%）模 溫料筒溫度射嘴中段尾段PS1.05130-1650.410-75180-260200-260160-250HIPS1.04-1.06130-1650.45-75180-270190-260160-250ABS1.06-1.1130-1600.650-80180-250180-240170-240LDPE0.91-0.93108-1261.5-535-60210-310220-300170-220HDPE0.94-0.97126-1372.0-535-60210-310220-300170-220PP0.95160-1761-2.550-80200-300180-260160-240PVC1.35160-2120.1-0.510-60160-220160-195150-195PMMA1.18160-2100.550-90160-230160-240140-220PA61.13210-2150.8-1.550-80200-230210-230200-210PA661.14250-2652.2550-80230-280240-280220-280CA1.369-1050.540-75180-200170-190150-180PC1.2215-2650.880-99250-320260-340280-350POM1.41-1.42165-1752.050-90180-210175-220160-2103模具溫度模具溫度是指與制品接觸的模腔表面溫度。因?yàn)樗苯佑绊懙街破吩谀Ｇ恢械睦鋮s成型周期，提高制品質(zhì)量，減少?gòu)U品率。模溫提高會(huì)減小制品的定向作用和流線(xiàn)的方向性，會(huì)增加密度與制品表面粗糙性，以及垂直于流線(xiàn)方向的收縮率，會(huì)降低流線(xiàn)方向的沖擊強(qiáng)度延長(zhǎng)時(shí)間和提高充模壓力。在注塑周期中，模腔的表面溫度要發(fā)生周期性的變化模具溫度設(shè)定應(yīng)考慮聚合物性質(zhì)，制品大小、形狀、模具結(jié)構(gòu)和澆道系統(tǒng)及環(huán)境溫度等試驗(yàn)而設(shè)定。近代注塑機(jī)為滿(mǎn)足模溫控制要求，配有模具恒溫器，利用熱交換原理對(duì)模具輸入溫水或油，保持模具恒溫，通過(guò)精密電子儀表對(duì)溫度與冷卻介質(zhì)流量實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)。考慮熔體溫度也可用較簡(jiǎn)單的熱電偶來(lái)測(cè)定，或在模具上安裝雙金屬片式溫度計(jì)?？紤]熔體溫度提高，如果模溫過(guò)低會(huì)導(dǎo)致過(guò)冷充太大影響制品質(zhì)量，故在注塑開(kāi)始時(shí)，先向模具內(nèi)通溫水進(jìn)行預(yù)熱。4油溫：油溫本來(lái)是注塑機(jī)液壓系統(tǒng)中的問(wèn)題，由于注塑機(jī)液壓系統(tǒng)日益完善，液壓力系統(tǒng)在高壓、大流量方面有顯著地進(jìn)展，再加上注塑機(jī)載荷急聚變化的特點(diǎn)，油溫問(wèn)題變得十分突出，在注塑工藝參數(shù)起著重要影響。所以調(diào)整注射工藝時(shí)，注意油溫的變化，對(duì)冷卻器的冷卻水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)容積式液壓傳動(dòng)的注塑機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)油溫控制在 55 以下。四、注塑成型周期1循環(huán)周期：注塑成型是一項(xiàng)綜合性的工藝，它與各段程序