第六章 注射成型-2

第六章注射成型InjectionMolding第六章注射成型InjectionMolding本章重點(diǎn)：1.工藝過程及控制因素2.工藝條件分析討論注塑成型也叫注射成型,或注射模塑。注塑件從1克到幾十千克不等。成型周期從幾秒到幾分鐘。是一種極重要的成型方法。1868JohnWesleyHyattbecamethefirsttoinjecthotcelluloidintoamold,producingbilliardballs.HeandhisbrotherIsaiahpatentedaninjectionmoldingmachinethatusedaplungerin1872,andtheprocessremainedmoreorlessthesameuntil1946,whenJamesHendrybuiltthefirstscrewinjectionmoldingmachine,revolutionizingtheplasticsindustry.Roughly95%ofallmoldingmachinesnowusescrewstoefficientlyheat,mix,andinjectplasticintomolds.6.1概述IntroductionConceptissimple:

Meltplastic,flowintomoldandtakepartshape,cool,demold

Injectionmoldingmakespartsindiscrete(discontinuous)processMoreinjectionmoldingmachinesusedforplasticprocessingthananyotherequipment注射成型過程：在柱塞或螺桿加壓下加熱熔融（塑化）流動流入模腔冷卻（固化）制品是熱量、壓力、時間三個條件和模塑材料、注塑機(jī)、注射模三個要素的有機(jī)結(jié)合。6.1概述Introduction1.Verycomplexpartscanbemade。能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確可帶有各種金屬嵌件的塑料制品,制品的大小由鐘表齒輪到汽車保險杠；2.Almostallthermoplasticandsomethermosetsmaterialscanbeinjectionmolded。是可加工的塑料種類繁多,除聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等極少數(shù)品種外,幾乎所有的熱塑性塑料(通用塑料、纖維增強(qiáng)塑料、工程塑料)、熱固性塑料和彈性體都能用這種方法方便地成型制品;3.Processisautomatedandhighlyrepeatableparts。是成型過程自動化程度高,其成型過程的合模、加料、塑化、注射、開模和制品頂出等全部操作均由注射機(jī)自動完成。6.1.1注射成型的特點(diǎn)

6.1.2注射成型的原理6.1.2注射成型的原理示意圖1（zsjgzgc1.swf）6.1.2注射成型的原理TheMilacronInjectionMoldingLaboratory

注塑成型的原理：粒狀或粉狀塑料通過螺桿的旋轉(zhuǎn)和外部的加熱作用，使它受熱熔化至流動狀態(tài)，然后在螺桿的連續(xù)高壓下，熔融塑料被壓縮并向前移動，通過噴嘴射出，注入一個溫度較低的閉合模具中，充滿模具的塑料經(jīng)冷卻硬化，即可保持模具型腔所賦予的形狀，開啟模具，即完成一個注射周期MoldingCycle。許多細(xì)部，諸如凸起部、肋、螺紋，都可以在注射模塑一步操作中成型出來。6.1.2注射成型的原理6.1.3注塑成型的基本過程1.塑化Plastication加熱塑料，使其達(dá)到熔化狀態(tài)，并具有良好的塑性。要求：1）提供足夠的注射量；2）溫度均勻；3)不產(chǎn)生降解2.注射Injection對熔融物料施加高壓，使熔體充滿模具型腔。3.模塑（冷卻定型）molding,cooling,solidification熔體在模具內(nèi)冷卻硬化6.2注塑成型設(shè)備InjectionMoldingMachinery注塑成型設(shè)備由注射機(jī)和塑模兩部分組成6.2.1注塑機(jī)Injectionmoldingmachines注射機(jī)分為柱塞式和螺桿式注射機(jī)。都是由注射系統(tǒng)Injectionunit、鎖模系統(tǒng)Clampingunit和液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)Hydraulic/Control三大部分組成。

。注塑機(jī)的形式很多：1.按外形特征分：立式、臥式、直角式等各種，其中立式和直角式國內(nèi)多用于小型注塑機(jī)（一次注射量30cm3以下）；臥式用于大、中型注塑機(jī)。圖示2.傳統(tǒng)的分類：

柱塞式plunger:（料筒內(nèi)有分流梭，物料在其中間塑化）預(yù)塑化式：（柱塞式，螺桿式1948）

往復(fù)螺桿式reciprocatingscrew:1959年第一臺問世目前主要為螺桿式注塑機(jī)，其中柱塞式注塑機(jī)已很少使用。注塑機(jī)的主要類型3.按料筒個數(shù)分：螺桿式注塑機(jī)可以有多套注塑系統(tǒng)，以用于多色塑料制品共注射成型(Co-Injectionmolding)或多組分注塑成型(Multi-shotinjectionmolding)。注塑機(jī)的主要類型4.按驅(qū)動形式分分：螺桿式注塑機(jī)可以有電動式、液壓式和混合式。Machinesareclassifiedprimarilybythetypeofdrivingsystemstheyuse:hydraulic,electric,orhybrid.Hydraulicpresseshavehistoricallybeentheonlyoptionavailabletomoldersuntilintroducedthefirstall-electricinjectionmoldingmachinein1983.Electricpresseshavebeenshowntobequieter,faster,andhaveahigheraccuracy,howeverthemachinesaremoreexpensive.Hybridinjectionmoldingmachinestakeadvantageofthebestfeaturesofbothhydraulicandelectricsystems.Hydraulicmachinesarethepredominanttypeinmostoftheworld,withtheexceptionofJapan.注塑機(jī)的主要類型5.按機(jī)器功能分：MachinefunctionInjectionmoldingmachinescanbegenerallyclassifiedintothreecategories,basedonmachinefunction:General-purposemachines

通用注射機(jī)Precision,tight-tolerancemachines

精密注射機(jī)High-speed,thin-wallmachines高速注射機(jī)注塑機(jī)的主要類型Clampingtonnageandshotsizearecommonlyusedtoquicklyidentifythesizeoftheinjectionmoldingmachineforthermoplastics.Otherparametersincludeinjectionrate,injectionpressure,screwdesign,moldthickness,andthedistancebetweentiebars.1注射量shotsize,Barrelcapacity注射機(jī)的容積，稱作公稱注射量。公稱注射量是指注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時，注射裝置所能達(dá)到的最大物料體積。注射量的表示方法有兩種:

注塑機(jī)的規(guī)格一種是以PS為標(biāo)準(zhǔn)，用注射出熔融物料的重量單位(克)表示，如60克，即注射PS的注射量是60克，因為PS的相對密度近于1,注射PVC就是60×1.4=84克。另一種是用注射出熔融物料的容積（立方厘米）表示，該法與相對密度無關(guān)，較方便，現(xiàn)國產(chǎn)注射機(jī)多用容積的大小表示注射機(jī)的容量。注射機(jī)中應(yīng)用最多的是60至1000立方厘米的中小型注射機(jī)，約占注射機(jī)的70%。注塑機(jī)的規(guī)格如XS——ZY500成塑注螺注 射500立方厘米型料射桿量XS——ZS22 成塑注柱注 射22立方厘米型料射塞量2鎖模力（噸）Clampingtonnage

施加于模具上的最大加緊力，直接反應(yīng)成型制品面積的大小3鎖模力與注射量表示法分?jǐn)?shù)表示：注射量／鎖模力

注塑機(jī)的規(guī)格注塑機(jī)的規(guī)格PressureRequired:–Totalforce=projectedareatimesinjectionpressure(AXP)–Ruleofthumb:4to5tons/in2canbeusedformostplastics.–Example?Partis10inby10inby10in?Projectedarea=Surfacearea=10inx10in=100in2?InjectionPressure=15,000psiforPC?Tonnagerequiredtokeepmoldclosedis–100in2x15,000psi=1,500,000lbs=750tons(note:2000lbs=1ton)

1．注射系統(tǒng)Injectionsystem：它的作用主要（1)加熱塑化；（2)加壓注射；（3)保壓補(bǔ)縮。首先使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將一定量的熔融塑料注射到膜腔內(nèi)。因此，注射裝置應(yīng)具有塑化良好、計量準(zhǔn)確的性能，并且能在注射時多熔料提供足夠的壓力和速度。注射裝置一般由塑化部件（機(jī)筒、螺桿、噴嘴等）、料斗、計量裝置、螺桿傳動裝置、注射和移動油缸等組成。

Theinjectionsystemconsistsofahopper,areciprocatingscrewandbarrelassembly,andaninjectionnozzle,asshowninFig.5.ThissystemconfinesandtransportstheplasticasitprogressesFigure5throughthefeeding,compressing,degassing,melting,injection,andpackingstages.

注射機(jī)的結(jié)構(gòu)注射機(jī)的結(jié)構(gòu)FIGURE5.Asinglescrewinjectionmoldingmachineforthermoplastics,showingtheplasticizingscrew,abarrel,bandheaterstoheatthebarrel,astationaryplaten,andamovableplaten.

（1）加料裝置：一般小型注射機(jī)的加料裝置是一個錐形料斗hopper與機(jī)筒相聯(lián)，料斗的容量一般為1至2小時的用量，容量過大，塑料易吸濕。而有附加加熱裝置的料斗，容量可適當(dāng)增加。料斗的下料口應(yīng)足夠大，防止“架橋”，應(yīng)有冷卻裝置防止過熱結(jié)塊。Thermoplasticmaterialissuppliedtomoldersintheformofsmallpellets.Thehopperontheinjectionmoldingmachineholdsthesepellets.Thepelletsaregravity-feedfromthehopperthroughthehopperthroatintothebarrelandscrewassembly.

注射機(jī)的結(jié)構(gòu)（2）機(jī)筒Cylinder,barrel

為塑料受熱，受壓的容器，因此要求耐壓，耐腐蝕，耐熱及傳熱好。機(jī)筒尺寸的大小決定了注射機(jī)的塑化量。螺桿式注射機(jī)，螺桿在機(jī)筒內(nèi)對塑料進(jìn)行攪拌和推擠。傳熱效率高，塑化均勻。機(jī)筒容積一般只需要最大注射量的2至3倍。注射機(jī)機(jī)筒內(nèi)壁應(yīng)光滑，呈流線型，避免死角，避免存料，機(jī)筒外部有加熱裝置，并能分段加熱和控制。一般注射機(jī)近料斗處溫度低，近噴嘴處溫度高。注射機(jī)的結(jié)構(gòu)

(3)螺桿Screw：螺桿的結(jié)構(gòu)，形式及作用與擠出成型用螺桿相同。

螺桿強(qiáng)度要求很高，因為注射螺桿處于比較惡劣的條件下工作，它要承受注射時的高壓，注射熔融物料回流時的腐蝕的作用，預(yù)塑時頻繁的負(fù)載啟動。注射螺桿的磨損相當(dāng)嚴(yán)重，為提高耐磨能力，表面噴涂碳化鈦或離子氮化處理。

注射機(jī)的結(jié)構(gòu)注射螺桿與擠出螺桿的主要差異在于：①注射用螺桿的L/D較小，壓縮比e小，背壓調(diào)整明顯，L/D一般為15-18，L/D小，清理方便，分解減少。②均化段螺槽深，比擠出螺桿均化斷螺槽深15%至20％，深螺槽具有較好的塑化能力，降低螺桿的功率消耗，因注射無穩(wěn)定擠出的要求。③加料段長，均化段短，無均勻塑化的要求。④螺桿頭微尖頭，不能像擠出螺桿為圓頭、半圓頭。加工黏度大的用尖錐型（30-40°）；黏度小的頭部裝止逆環(huán)non-returncheckvalve。

注射機(jī)的結(jié)構(gòu)注射機(jī)的結(jié)構(gòu)a.錐形螺桿頭b.止逆環(huán)螺桿頭1.止逆環(huán)2.環(huán)座3.螺桿(4)噴嘴nozzle

噴嘴是機(jī)筒與模具的過渡部分。在注射中，物料以高壓、高速流經(jīng)噴嘴，因此，它的結(jié)構(gòu)、尺寸對注射過程的壓力損失溫度上升，注射長度和補(bǔ)料作用都有直接的影響。

注射機(jī)的結(jié)構(gòu)FIGURE9.(a)Nozzlewithbarrelinprocessingposition.(b)Nozzlewithbarrelbackedoutforpurging.

(4)噴嘴nozzle作用：通常根據(jù)加工塑料的性能和制品形狀來選用噴嘴的形式。噴嘴的結(jié)構(gòu)形式很多，最常用的是以下三種：開式噴嘴、鎖式噴嘴、特殊用途的噴嘴。①開式噴嘴Opennozzle1)直通式straight-throughnozzle其特點(diǎn)為： a.壓力損失小 b.不易產(chǎn)生滯料和熱分解 c.結(jié)構(gòu)簡單，制造方便 d.適宜粘度較高的物料，PVC，PS，ABS，PP。

注射機(jī)的結(jié)構(gòu)2)延伸式噴嘴alongnozzle,Extendednozzle是通用式噴嘴的改進(jìn)型。結(jié)構(gòu)比較簡單，制造方便，有加熱裝置，注射壓力較小，適用于有機(jī)玻璃、聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯等高粘度樹脂。②鎖式噴嘴Ashutoffnozzle,anti-droolnozzle,Reversetapernozzle主要用于低粘度物料(PA、PET)，以防止熔體“流涎”，自鎖式噴嘴常見形式是彈簧針閥式和液壓桿針閥式其特點(diǎn)：a.防止熔料回流b.壓力損失大，熔體射程短c.結(jié)構(gòu)較復(fù)雜注射機(jī)的結(jié)構(gòu)黏度大、熱穩(wěn)定性差的塑料，選用直通式噴嘴黏度小的塑料，選用自鎖式噴嘴形狀復(fù)雜的制品，選用噴孔小，射程遠(yuǎn)的噴嘴，如遠(yuǎn)程直射式厚制品，選用噴孔尺寸大，補(bǔ)縮作用強(qiáng)的噴嘴噴嘴選擇的原則：

2．鎖模系統(tǒng)

也稱鎖模裝置，它是保證成型模具可靠地閉合和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動作，即成型制品的工作部件。合模裝置主要由模板、拉桿、合模機(jī)構(gòu)、制品頂出裝置和安全門等組成。

在注射機(jī)上實(shí)現(xiàn)鎖和模具、啟閉模具和頂出制件的機(jī)構(gòu)總稱為鎖模系統(tǒng)。鎖模力F≥PA其中P為注射壓力即克服物料經(jīng)過噴嘴澆口流道進(jìn)入模腔的流動阻力。A為與施壓方向呈垂直的制品的投影面積。（一）鎖模系統(tǒng)的作用 ①提供足夠大的鎖模力，防止溢料 ②實(shí)現(xiàn)模具的可靠啟閉（慢－快－慢） ③頂出成型制件注射機(jī)的結(jié)構(gòu)（二）鎖模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Clampingsystem

Theclampingsystemopensandclosesthemold,supportsandcarriestheconstituentpartsofthemold,andgeneratessufficientforcetopreventthemoldfromopening.Clampingforcecanbegeneratedbyamechanical(toggle)lock,hydrauliclock,oracombinationofthetwobasictypes.有機(jī)械式、液壓式和機(jī)械—液壓聯(lián)動式注射機(jī)的結(jié)構(gòu)①機(jī)械式鎖模裝置這種鎖模裝置一般是以電動機(jī)帶動相關(guān)聯(lián)的機(jī)械裝置，如齒輪或蝸輪、蝸桿減速傳動曲臂或以杠桿作動曲臂的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)模具的開啟、關(guān)閉及鎖緊的。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便，缺點(diǎn)：電動機(jī)頻繁啟動，機(jī)器受到的沖擊振動大，磨損嚴(yán)重，開、閉模速度不易調(diào)節(jié)目前只限于在小型注射機(jī)上使用。注射機(jī)的結(jié)構(gòu)②液壓式鎖模裝置這種鎖模裝置全部鎖模力都由液壓產(chǎn)生，并經(jīng)油缸柱塞傳給活動模板，依靠柱塞作簡單的往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)模具的啟閉。單缸直壓式液壓鎖模裝置的特點(diǎn)是： 1.與其他結(jié)構(gòu)形式相比，動模板行程大，動、靜模板間開檔大，可成型高（深）度較大的制件； 2.動模板可在油缸行程范圍內(nèi)的任意位置停止，易于安裝和調(diào)整模具； 3.移模速度及鎖模力易調(diào)整； 4.機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)，可靠。注射機(jī)的結(jié)構(gòu)③液壓-機(jī)械式鎖模裝置這種鎖模裝置以液壓為動力操縱機(jī)械式曲肘機(jī)構(gòu)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)模具的啟、閉及鎖緊。單曲肘式鎖模裝置的優(yōu)點(diǎn)：

1.曲肘有增力作用，當(dāng)其伸直呈一條直線時又具有自鎖作用，這時即使撤除油壓，鎖模力也不會降低，鎖?？煽?；2.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性能滿足對鎖模裝置的要求，即閉模時先快后模，開模時先慢后快。3.增力倍數(shù)?。ㄒ话銥槭畮妆叮休d能力有限，模板受力不均。4.機(jī)構(gòu)易磨損，調(diào)模困難。注射機(jī)的結(jié)構(gòu)3．液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)Hydraulicsystem／Controlsystem

注射成型是由塑料熔融、模具閉合、注射入模、壓力保持、制品固化成型、開模取出制品等工序所組成的連續(xù)生產(chǎn)過程。液壓和電氣則是為了保證注射成型即按工藝過程規(guī)定的要求和動作程序，準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行工作而設(shè)置的動力和控制系統(tǒng)。Thehydraulicsystemontheinjectionmoldingmachineprovidesthepowertoopenandclosethemold,buildandholdtheclampingtonnage,turnthereciprocatingscrew,drivethereciprocatingscrew,andenergizeejectorpinsandmovingmoldcores.Anumberofhydrauliccomponentsarerequiredtoprovidethispower,whichincludepumps,valves,hydraulicmotors,hydraulicfittings,hydraulictubing,andhydraulicreservoirs.

注射機(jī)的結(jié)構(gòu)

Mold（動畫）Themoldsystemconsistsoftiebars,stationaryandmovingplatens,aswellasmoldingplates(bases)thathousethecavity,sprueandrunnersystems,ejectorpins,andcoolingchannels,asshowninFigure4.Themoldisessentiallyaheatexchangerinwhichthemoltenthermoplasticsolidifiestothedesiredshapeanddimensionaldetailsdefinedbythecavity.6.2.2模具M(jìn)oldsystemFig4Atypical(three-plate)moldingsystem

6.2.2模具M(jìn)oldsystemAtypicalmoldedsystemconsistsofthedeliverysystem澆鑄系統(tǒng)andthemoldedpart(s)成型零件.模具其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為：1

模腔：注意收縮性、加工精度、一定的強(qiáng)度。2

主流道：與噴嘴相連，進(jìn)口直徑應(yīng)稍大于噴嘴直徑，呈圓錐體。3分流道：連接主流道與模腔的通道4澆口gate：為流道末端的收斂部分，有點(diǎn)澆口、扇澆口等。

澆口的作用：①早期冷卻防止倒流②控制料流速度，是通過強(qiáng)剪切使料溫升高改善流動性③使制品與流道分離。其形式有側(cè)澆口、潛伏式澆口和圓環(huán)狀澆口等。6.2.2模具M(jìn)oldsystem6.2.2模具M(jìn)oldsystem6.2.2模具M(jìn)oldsystem6.2.2模具M(jìn)oldsystem澆口尺寸的選擇要點(diǎn)：①易熱分解的塑料不宜采用小澆口，如PVC。②高粘度熔體和非剪敏性材料不宜采用小澆口，如聚砜、聚碳酸酯。③尺寸精度要求較高，而材料收縮率大的塑料不宜采用小澆口。④大型、厚壁制件不宜采用小澆口。5冷料井：可收集噴嘴端部在兩次注射之間的冷料，一般直徑為8至10mm，深6mm。6排氣口：目的為排除模腔內(nèi)的氣體6.2.2模具M(jìn)oldsystem6.2.2模具M(jìn)oldsystem6.2.2模具6.3.1

成型前的準(zhǔn)備原材料分析檢驗、造粒、著色、原料干燥等；嵌件預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為110至130℃

；脫模劑選擇；機(jī)筒清洗。原料的預(yù)處理：干燥處理。有些含親水基團(tuán)的塑料如PC、PMMA、ABS等容易吸濕，使制品表面產(chǎn)生水紋內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。料筒的清洗:應(yīng)注意若原來使用物料為熱敏性樹脂或工程塑料；或現(xiàn)在使用的物料為工程塑料或PP、PE等料應(yīng)用較穩(wěn)定的樹脂PE清洗。若原來使用熔點(diǎn)高的物料而現(xiàn)在使用熔點(diǎn)低的熱敏性塑料則應(yīng)用較穩(wěn)定的PE清理高熔點(diǎn)的物料再用熔點(diǎn)低的物料清理PE。嵌件的處理:嵌件預(yù)熱,對于剛性分子鏈的塑料如聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等應(yīng)將嵌件加熱至110℃-150℃。盡量使嵌件與塑料收縮率減少差別.減少應(yīng)力集中。6.3注塑成型工藝過程從塑料的運(yùn)動和形態(tài)變化，我們可以把注射成型分為四個階段：①塑料在注射機(jī)螺桿和機(jī)筒中輸送，熔融塑化。②注射開始，物料通過噴嘴和澆注系統(tǒng)。③熔體的充模過程。④物料在模內(nèi)的冷卻、固化。注射成型工藝過程6.3.2注射過程塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程。此階段物料有兩個途徑吸收熱量一是料筒外部的加熱，與塑料的導(dǎo)熱性、熱容量、密度和溫差有關(guān)；二是剪切熱，剪切熱是由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，其大小取決于摩擦系數(shù)的大小。對于柔性高分子：PP、PE、POM等對剪切較敏感；剛性高分子：PC、PMMA等對溫度較敏感。（一）工藝上對塑料塑化的基本要求 a.熔體達(dá)到規(guī)定的溫度 b.在規(guī)定時間，達(dá)到足夠數(shù)量的熔體 c.熔體的溫度均勻，沒有或很少有分解物一、塑化（二）塑化過程的工藝控制（1）料筒的溫度控制有人曾對注射機(jī)料筒溫度與其塑化能力之間的關(guān)系進(jìn)行了研究由此可以看出，軟化溫度低、粘度高的塑料（如PVC、PS、ABS）外加熱溫度不宜過高，塑化熱量主要靠剪切摩擦熱；而對于軟化溫度高、粘度低或中等的物料（如PA、HDPE、PP），外加熱溫度需較高，塑化主要靠外加熱。一、塑化(2)轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速n↑塑化能力↑（剪切熱量增加），但熔體溫度不均勻性增加。(3)塑化壓力塑化壓力：又稱背壓，是在塑化過程中，熔體所受的壓力。背壓↑塑化時間↑熔體溫度↑塑化質(zhì)量好，溫度均勻，但塑化效率↓一般背壓不易太高。一、塑化（1）擴(kuò)展流動和噴射流動熔體進(jìn)入模腔后的流動有兩種情況：1.當(dāng)澆口厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于模腔厚度時，熔體進(jìn)入模腔后，直射模腔底部，料流由模腔底部向模腔前部充模，這種充模方式是一種不穩(wěn)定的充模過程，在工藝上稱為噴射現(xiàn)象，是對成型極為不利的。Jetting:Aturbulentflowinthemeltcausedbyanundersizedgateorwhereathinsectionrapidlybecomesthicker.2.當(dāng)澆口厚度和模腔厚度接近時，熔體進(jìn)入模腔后膨脹很快與模腔壁接觸，被冷卻黏度增加，流速減慢，形成擴(kuò)展流Fountainflow。二、熔體的充模過程二、熔體的充模過程二、熔體的充模過程GateFreefluidlMetalmeltPlasticmeltgateMetalCastPlasticInjectionFluidfrontBild7: FüllvorgangbeimSpritzgie?en

噴射流的危害：①易卷入空氣，會使模腔中空氣無法排出，而在制品中形成氣泡，焦痕；②噴射流熔體量小，冷卻快，不易與后卷入模腔的熔體充分混合，制品熔接縫增多，機(jī)械性能明顯下降；③流速快，剪切大，易出現(xiàn)熔體破裂和不穩(wěn)定流動，影響外觀，制品顏色不均勻因此在模具設(shè)計和工藝控制中要防止噴射現(xiàn)象。避免噴射現(xiàn)象的方法： ①澆口大小和位置選擇合理。 ②采用扇形澆口，增大流動面積，降低流速和動能。 ③適當(dāng)改變工藝條件，降低注射速度、注射壓力。二、熔體的充模過程(2)充模料流運(yùn)動機(jī)理我們根據(jù)充模中料流前緣運(yùn)動的特點(diǎn)，通常將整個充模過程分為三個區(qū)域：澆口區(qū)、過渡區(qū)、充分發(fā)展區(qū).澆口區(qū)：熔體料流前緣以澆口為圓心以等曲率向四周擴(kuò)展。過渡區(qū)：料流前緣的曲率開始發(fā)生變化到直至曲率為零的區(qū)域，在此區(qū)域中我們可以發(fā)現(xiàn)靠近側(cè)壁的料流前沿速度逐漸大于中心料流速度，這是使原來為圓形料流前沿轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€型的原因。充分發(fā)展區(qū)：在此區(qū)域中料流前緣以相同速度平直地向前運(yùn)動，在此區(qū)域中料流運(yùn)動是比較平穩(wěn)的。二、熔體的充模過程二、熔體的充模過程三、流動與冷卻物料進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可以分為四個階段：充模、壓實(shí)、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻t0t1t3t2t4三、流動與冷卻1.注射充模流動階段充模時間：t0-t1。充模時間長，物料溫差大會產(chǎn)生熔合縫，因為先進(jìn)入模具的物料料溫低，黏度大，后進(jìn)入的物料黏度低推動先進(jìn)入的物料前進(jìn)，所以取向程度增加，制品內(nèi)應(yīng)力大，各向異性增加，制品性能變差。充模時間短時，分子鏈解取向，制品內(nèi)應(yīng)力減小。2.保壓補(bǔ)縮流動階段此階段又稱壓實(shí)階段，t1-t2為保壓時間。這段時間內(nèi)，塑料熔體會因受到冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，料筒內(nèi)的熔料會向塑模內(nèi)繼續(xù)流入以補(bǔ)足因收縮而留出的空隙。壓實(shí)階段對于提高制品密度、降低收縮和克服制品表面缺陷都有影響，此階段是分子取向的主要階段，保壓時間愈長分子取向程度愈高，內(nèi)應(yīng)力愈大，各向異性愈大，會造成制品開裂。三、流動與冷卻3.保壓切換倒流階段此階段是從柱塞或螺桿后退時開始的，此時膜腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，因此會發(fā)生塑料熔體的倒流，此階段有局部分子（澆口）的取向。若保壓時間與澆口凍結(jié)時間相吻合或者噴嘴中裝有止逆閥，則不存在倒流。4.凍結(jié)后的冷卻階段（繼冷期）此階段為澆口的塑料完全凍結(jié)時起到制品從模腔中頂出時為止。此階段標(biāo)志著冷卻速度的快慢。若冷卻階段長，生產(chǎn)周期長，制品結(jié)晶度大，容易使制品翹曲變形。

三、流動與冷卻1.熱處理：目的是為了消除制品內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的存在使制件在貯存和使用中會發(fā)生力學(xué)性能下降，光學(xué)性能變壞，表面產(chǎn)生銀紋，甚至變形開裂。退火處理用于剛性分子厚壁制品、帶嵌件制品。退火的實(shí)質(zhì)是賦予制件一定溫度使其分子運(yùn)動來減少分子取向程度從而消除內(nèi)應(yīng)力。方法是將制品放在液體介質(zhì)或烘箱中靜置一段時間，溫度為在制品使用溫度以上10℃－20℃，或低于塑料的熱變型溫度10℃－20℃。熱介質(zhì)為熱油或熱水。熱處理的作用： ①使強(qiáng)迫凍結(jié)的分子鏈得到松弛，從而清除一部分內(nèi)應(yīng)力。 ②提高強(qiáng)度，穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，有些結(jié)晶型塑料制品由于冷卻速度快，使得結(jié)晶度低，結(jié)晶結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性造成不良影響。

6.3.3制件的后處理2.調(diào)濕處理：聚酰胺類塑料易吸收水分，導(dǎo)致制品尺寸增大，剛性降低，韌性提高。剛脫模的制件在80℃-90℃的水中煮一段時間，不僅可隔絕空氣進(jìn)行防止氧化的退火，還可加快達(dá)到吸濕平衡，即調(diào)濕處理。制品越厚煮的時間越長。如PA1010的調(diào)濕條件為90至110℃，4小時。適量的水分對于Nylon來說，還起到類似增塑劑的作用，改善制品的柔韌性。6.3.3制件的后處理一、溫度

(一)機(jī)筒溫度：與樹脂品種、樹脂分子量、分子量的分布、添加量種類、添加劑用量、不同類型的注射機(jī)、制件的厚度、制品的光潔度要求等有關(guān)。料筒溫度范圍一般為Tf(無定形）/Tm（結(jié)晶型）-Td，料筒溫度決定著塑料熔體溫度并直接影響到充模過程及制品質(zhì)量.6.4注射成型工藝條件工藝調(diào)試過程應(yīng)以調(diào)節(jié)溫度為主!要生產(chǎn)出一個產(chǎn)品，可以采用較低的成型溫度和較高的注射壓力，或者采用較高的注塑溫度、較低的成型壓力。一般來說，采用高溫低壓的注射方法比較好，因為低溫高壓注射出來的制件內(nèi)應(yīng)力大，很容易在貯存和使用過程中發(fā)生變形、破裂。而且制件的表觀質(zhì)量差、暗淡、色澤不均勻，此外還增大了動力消耗，機(jī)械損耗，對注射機(jī)和模具壽命不利.

6.4注射成型工藝條件（二）噴嘴溫度：

略低于機(jī)筒的最高溫度、與注射壓力有關(guān)，如注射壓力低時，噴嘴和機(jī)筒溫度稍高些。熔料在噴嘴處會產(chǎn)生流涎現(xiàn)象，所以噴嘴溫度較料筒溫度低。高壓注塑噴嘴溫度低，低壓注塑，噴嘴溫度高，自鎖式噴嘴無流涎，噴嘴溫度可稍高一些。

6.4注射成型工藝條件（三）模具溫度：

模具溫度對制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低決定于塑料的結(jié)晶性、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)，性能要求，以及其他工藝條件。模溫的控制一般靠在模具中開設(shè)一些冷卻液流道，冷卻液將塑料熔體傳給模具的熱量帶走，有時為了保證較高模溫，也在模具設(shè)置電熱器，但無論如何，模具溫度均低于熔體的溫度，這樣才能使熔體冷卻固化。6.4注射成型工藝條件模溫控制過高，會出現(xiàn)以下不利現(xiàn)象：a.尺寸精度低，變形大：由于制件脫模時溫度高，缺乏有效冷卻，制件脫模后進(jìn)一步收縮、變形，導(dǎo)致尺寸和形狀變化。b.由于脫模溫度高，導(dǎo)致模腔壓力大，在此條件下脫模困難，會使制件擦傷和損壞。c.生產(chǎn)效率下降：由于模溫高，熔體與模具溫差小，冷卻速度慢，冷卻所需時間常，使整個生產(chǎn)周期增長。模溫過低，會出現(xiàn)以下不利現(xiàn)象：a.充模阻力增大，難以充滿模：熔體進(jìn)入模腔后，冷卻過快，會使熔體粘度增大，流速減慢，與模壁接觸的熔體迅速冷凝，使流道面積減小，流動阻力增大。b.分子取向作用大，制件中內(nèi)應(yīng)力較大;制件會出現(xiàn)撓曲變形，機(jī)械性能下降;表觀質(zhì)量變差，出現(xiàn)表面光澤、粗糙，熔接痕等現(xiàn)象。6.4注射成型工藝條件

二、壓力1.塑化壓力（即背壓）BackPressure，指螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時，所受到的壓力。一般情況下越低越好，不宜超過2兆帕。與塑料性能、螺桿結(jié)構(gòu)、注射機(jī)種類、熔體溫度等有關(guān)。制品收縮率降低熔體密度增加局部過熱燒焦模腔內(nèi)壓很高溫度分布不均翹曲變形背壓提高對于柔性高分子黏度降低剪切作用加大對于熱敏性材料導(dǎo)致塑料降解6.4注射成型工藝條件

2.注射壓力：指在注射過程中注射機(jī)螺桿對塑料熔體所施加的壓力。注射壓力的作用： ①克服塑料熔體由料筒流向型腔的流動阻力。 ②壓實(shí)熔體，使注射制品密實(shí)(提供保壓壓力)。

注射壓力增高，改善熔體流動性、提高充模速度、制品接縫強(qiáng)度提高，收縮率降低。PP、ABS、PC注射壓力一般為100至140MPa。

6.4注射成型工藝條件6.4注射成型工藝條件3.保壓壓力保壓壓力↑模腔壓力↑制品密度↑收縮率↓6.4注射成型工藝條件三、成型時間完成一次注射模塑過程所需的時間叫做成型周期。其中包括：注射時間（沖模時間及保壓時間）、冷卻時間、其它時間（開模、脫模、噴涂、脫模劑、安放嵌件、閉模時間）。總時間少則幾秒、多則10多分鐘。根據(jù)制品厚度、塑料性能等而定。6.4注射成型工藝條件6.4注射成型工藝條件6.5.1注塑制品的內(nèi)應(yīng)力注塑制品的內(nèi)應(yīng)力較大，其中包括： ①取向應(yīng)力：在充模流動及冷卻時被固定下來的應(yīng)力；

②溫度應(yīng)力：注射中冷卻不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力； ③

不平衡體積應(yīng)力：原先的平衡狀態(tài)被破壞而產(chǎn)生的應(yīng)力； ④變形應(yīng)力：脫模時制品變形產(chǎn)生的應(yīng)力。

6.5注射制品質(zhì)量分析產(chǎn)生收縮的原因有：溫度變化引起熱脹冷縮（金屬嵌件造成）、結(jié)構(gòu)變化引起的收縮（化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)）、內(nèi)應(yīng)力引起的收縮（沿應(yīng)力方向收縮）、塑料件中低分子揮發(fā)物引起（溶劑、增塑劑、添加劑）。

ResinName MoldingShrinkage(%) Polyethylene(PE) 1.5-6.0 Polypropylene(PP) 1.0-3.0 Polyvinylchloride(PVC) 0.1-0.5 Polystyrene(PS) 0.2-0.6 Polycarbonate(PC) 0.5-0.8 Acrylonitrilebutadienstylene 0.3-0.8 Polyamide(PA) 0.6-2.06.5.2注塑制品的收縮解決制品收縮的途徑有：①塑料選擇：結(jié)晶性塑料收縮大，但加入成核劑可使收縮變小。分子量大、分子量分布窄的塑料收縮小。流動性好的塑料收縮大些。②

模具溫度：模溫高時制品收縮大。③

機(jī)筒溫度：熔體溫度高則收縮小。④

注射壓力：壓力高時。制品密實(shí)收縮小。⑤

保壓時間：保壓時間長，收縮減小。⑥

制件厚度：制件越厚，收縮越大。⑦

澆口尺寸：澆口尺寸大，補(bǔ)料效果好，收縮小。6.5.2注塑制品的收縮6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析1、模腔未充滿，制品缺料料筒、噴嘴及模具溫度偏低加料量不夠料筒剩料太多注射壓力太低注射速度太慢流道或澆口太小，澆口數(shù)目不夠，位置不當(dāng)模腔排氣不良注射時間太短澆注系統(tǒng)發(fā)生堵塞原料流動性太差6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析2、制品溢邊料筒、噴嘴及模具溫度太高注射壓力太大，鎖模力不足模具密封不嚴(yán)，有雜物或模板彎曲變形模腔排氣不良原料流動性太大加料量太多3、制品有氣泡塑料干燥不良，含有水分、單體、溶劑和揮發(fā)性氣體塑料有分解注射速度太快注射壓力太小模溫太低、充模不完全模具排氣不良從加料端帶入空氣6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析4、制品凹陷加料量不足料溫太高制品壁厚或壁薄相差大注射及保壓時間太短注射壓力不夠注射速度太快澆口位置不當(dāng)5、熔接痕料溫太低，塑料流動性差注射壓力太小注射速度太慢模溫太低模腔排氣不良原料受到污染模具設(shè)計或澆口位置開設(shè)不當(dāng)6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6、制品表面有銀絲及波紋原料含有水分及揮發(fā)物料溫太高或太低注射壓力太低流道澆口尺寸太大嵌件未預(yù)熱或溫度太低制品內(nèi)應(yīng)力太大7、制品表面有黑點(diǎn)及條紋塑料有分解螺桿轉(zhuǎn)速太快，背壓太高塑料碎屑卡入柱塞和料筒間噴嘴與主流道吻合不好，產(chǎn)生積料模具排氣不良原料污染或帶進(jìn)雜質(zhì)塑料顆粒大小不均勻6.5.3注塑制品的缺陷及原因分析6.6.1

PE、PP的注塑成型一般PE注塑成型，PE的MI在1-10之間均可。從機(jī)筒溫度來看，LDPE為140-180℃，HDPE為180-280℃。從模具溫度來看，LDPE為40-60℃，HDPE為50-80℃。注射壓力在70-140MPa之間，制品后處理溫度80℃x2h。PE的收縮率較大，約為1.5-3.5%。PE的吸水率很低，不用干燥即可使用。

6.6常見塑料原料的注射成型工藝PP注射成型時MI在2-9之間，熔體流動性好。機(jī)筒溫度控制在210-280℃，噴嘴溫度一般比機(jī)筒溫度低10-30℃，約為190-260℃。制件壁薄時機(jī)筒溫度可提高到280-300℃。生產(chǎn)厚壁制品時，為了防止熔料在機(jī)筒內(nèi)停留時間過長而分解，機(jī)