第八課注塑成型

第八課注塑成型第一頁，共八十三頁，2022年，8月28日

注射成型就是將塑料(一般為粒料)在注射成型機(jī)的料筒內(nèi)加熱熔化，當(dāng)呈流動(dòng)狀態(tài)時(shí)．在柱塞或螺桿加壓下，熔融塑料被壓縮并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過料筒前端的噴嘴以很快速度注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時(shí)間冷卻定型后，開啟模具即得制品。這種成型方法是一種間歇操作過程。第二頁，共八十三頁，2022年，8月28日

注射成型亦稱注射模塑或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。迄今為止，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型法；它的特點(diǎn)是生產(chǎn)周期快、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)率高和易于自動(dòng)化等，因此廣泛地用于塑料制品的生產(chǎn)中。從塑料產(chǎn)品的形狀看，除了很長的管、棒、板等型材不能采用此法生產(chǎn)外，其它各種形狀、尺寸的塑料制品，基本上都可應(yīng)用這種方法進(jìn)行成型它所生產(chǎn)的產(chǎn)品占目前塑料制品生產(chǎn)的20一30％。近年來，注射成型也用于某些熱固性塑料(如酚醛塑料)的成型。第三頁，共八十三頁，2022年，8月28日1注塑機(jī)的基本結(jié)構(gòu)注塑機(jī)是注射成型的主要設(shè)備；注塑機(jī)的類型和規(guī)格很多，目前其規(guī)格已經(jīng)統(tǒng)一，以用注塑機(jī)“一次所能注射出的聚苯乙烯最大重量，克”為標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)其分類，還沒有統(tǒng)一的意見，多采用按結(jié)構(gòu)特征來區(qū)分，并適當(dāng)考慮外形。所以通?？煞譃橹胶吐輻U式兩類。最大注射量在60克以下的注塑機(jī)通常為柱塞式，60克以上多數(shù)為移動(dòng)螺桿式。第四頁，共八十三頁，2022年，8月28日臥式柱塞式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖第五頁，共八十三頁，2022年，8月28日臥式螺桿注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖第六頁，共八十三頁，2022年，8月28日1.1注射系統(tǒng)注射系統(tǒng)是注塑機(jī)的主要部分，其作用是使塑料均勻地塑化并達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，在很高的壓力和較快的速度下，通過螺桿或柱塞的推擠注射入模。注射系統(tǒng)包括：加料裝置、料簡、螺桿(或柱塞及分流梭及噴嘴等部件。1．加料裝置注塑機(jī)上設(shè)有加料斗，常為倒圓錐形或錐形，其容量可供注塑機(jī)1—2小時(shí)之用。很多注塑機(jī)的加料裝置中有計(jì)量器，以便定量或定重加料；有的還有加熱或干燥裝置。第七頁，共八十三頁，2022年，8月28日

2．料筒與擠出機(jī)的料筒相似，但內(nèi)壁要求盡可能光滑，呈流線型，避免縫陜、死角或不平整處；各部分機(jī)械配合要精密。料筒大小決定于注塑機(jī)最大注射量。柱塞式注塑機(jī)的料筒容量常為最大注射量的4—8倍；螺桿式注塑機(jī)因有螺桿在料筒內(nèi)對(duì)塑料進(jìn)行攪拌和推擠作用，傳熱效率高，混合塑化效果好，因而料筒容量一般僅為最大注射量的2—3倍。料筒外部有加熱元件，可分段加熱，通過熱電偶顯示溫度，并通過感溫元件控制溫度。第八頁，共八十三頁，2022年，8月28日

3．分流梭和柱塞都是柱塞式注射機(jī)料筒內(nèi)的主要部件。分流梭是裝在料筒靠前端的中心部分，形狀似魚雷的金屬部件。其種類很多，下圖所示為常見的一種。其表面常有4—8個(gè)呈流線型的凹槽，槽深隨注射機(jī)容量而變化，一船約為2—10毫米，分流梭上有幾條凸出筋；將其支承于料簡上，起定位和傳熱作用。第九頁，共八十三頁，2022年，8月28日

分流梭的作用是將料筒內(nèi)流經(jīng)此處的塑料分成薄層，使塑料產(chǎn)生分流和收斂流動(dòng)；以縮短傳熱導(dǎo)程，加快熱傳遞，有利于減少和避免接近料筒壁面處塑料過熱引起的熱分解現(xiàn)象。同時(shí)塑料熔體分流后，在分流梭表面流速增加，剪切速率加大，從而產(chǎn)生較大的摩擦熱，使料溫升高．粘度下降．塑料得到進(jìn)一步混合和塑化，這就有效地提高了柱塞式注塑機(jī)的生產(chǎn)率和制品的質(zhì)量。

螺桿式注塑機(jī)通常不需分流梭，因螺桿的均化段已具上述效果第十頁，共八十三頁，2022年，8月28日分流梭的結(jié)構(gòu)示意圖第十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日4螺桿它的作用是送料、壓實(shí)、塑化、傳壓。當(dāng)螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將從料斗來的塑料卷入，并逐步將其壓實(shí)。排氣和塑化，熔化塑料不斷由螺桿推向前端。并逐漸積存在頂部與噴嘴之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退，當(dāng)積存熔體達(dá)到一次注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞液壓或機(jī)械力將熔體注射入模。螺桿的形式和結(jié)構(gòu)與擠出機(jī)螺桿相似。第十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日

但注射螺桿的長徑比L／D較小，約在10一15之間，壓縮比較小，約為2—2．53，與擠出機(jī)螺桿比較．注射螺桿的均化段長度較短，螺槽較深(約深15—25％)；但螺桿加料段長度則校長；同時(shí)螺桿頭部呈尖頭形(擠出螺桿為圓頭或魚雷頭形)。與擠出螺桿的作用相比，注射螺桿只起預(yù)塑化和注射兩個(gè)作用，對(duì)塑化能力、壓力穩(wěn)定以及操作連續(xù)性和穩(wěn)定性等的要求沒有擠出機(jī)螺桿那么嚴(yán)格。同時(shí)注射螺桿既可旋轉(zhuǎn)又能前后移動(dòng)，從而能完成對(duì)塑料的塑化、混合和注射作用。

第十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日推動(dòng)螺桿或柱塞對(duì)熔融塑料施加的壓力主要來源于液壓力或機(jī)械力，由于液壓傳動(dòng)平穩(wěn)、保壓好和可調(diào)節(jié)壓力等優(yōu)點(diǎn)，故絕大多數(shù)注射機(jī)都采用液壓傳動(dòng)。5．噴嘴噴嘴是連接料筒和模具的重要橋梁，主要作用是注射時(shí)引導(dǎo)塑料從料筒進(jìn)入模具，并具有一定射程。所以噴嘴的內(nèi)徑一般都是自進(jìn)口逐漸向出口收斂，以便與模具緊密接觸。由于噴嘴內(nèi)徑不大，當(dāng)塑料流過時(shí)速度增大，剪切速率增加，能進(jìn)一步混合塑化。第十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日1.2鎖模系統(tǒng)

鎖模系統(tǒng)的主要作用是在注射過程中能鎖緊模具，取出制件時(shí)能打開模具；總之要開啟靈活，閉鎖緊密。啟閉模具系統(tǒng)的夾持力大小及穩(wěn)定程度對(duì)制品尺寸的準(zhǔn)確程度和質(zhì)量都有很大影響。

第十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日在注射成型時(shí)，熔融塑料通常是以400－2000公斤／厘米2的高壓注入模具，但由于注射系統(tǒng)(噴嘴、流道、模腔壁等)的阻力，使壓力損失；實(shí)際施于模腔內(nèi)塑料熔體的壓力遠(yuǎn)小于注射壓力，因此所得的鎖模壓力比注射壓力要?。坏珣?yīng)大于或等于模腔內(nèi)的壓力，才不致在注射時(shí)，引起模具離縫而產(chǎn)生溢邊現(xiàn)象。第十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日最常見的鎖模機(jī)構(gòu)是具有曲臂的機(jī)械與液壓力相結(jié)合的裝置，具有簡單而可靠的特點(diǎn)，故應(yīng)用較廣泛。鎖模機(jī)構(gòu)除應(yīng)保證啟閉靈活、迅速和準(zhǔn)確安全外還應(yīng)避免運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)。良好的鎖模機(jī)構(gòu)在啟閉模具的各階段的速度是不一樣的；閉合時(shí)應(yīng)先快后慢，開啟時(shí)則應(yīng)先慢后快再轉(zhuǎn)慢。啟閉時(shí)模板移動(dòng)的距離(啟閉沖程)和移動(dòng)速度可以調(diào)節(jié)．以適應(yīng)不同尺寸模具的需要。但調(diào)節(jié)時(shí)不能超過該設(shè)備的最大啟閉沖程。第十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日閉模第十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日開模第十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日1.3模具

利用本身特定形狀，使塑料(或聚合物)成型為具有一定形狀和尺寸的制品的工具稱模具。模具的作用在于：在塑料的成型加工過程中，賦予塑料以形狀，給予強(qiáng)度和性能，完成成型設(shè)備所不能完成的工作，使它成為有用的型材(或制品)。

第二十頁，共八十三頁，2022年，8月28日對(duì)下同的成型方法，采用原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各不相同的模具；按照成型加工方法把根具分為：壓制模具(壓模)、壓鑄模(傳遞成型模)、中空吹塑模具、真空或壓力成型模具、擠出模具(機(jī)頭，)及注射模具等。其中最主要的是擠出模具及注射模具。第二十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日用于注射成型的模具，出于制品結(jié)構(gòu)、成型設(shè)備及原材料性質(zhì)的不同，其具體結(jié)構(gòu)可以千變?nèi)f化，然而其基本結(jié)構(gòu)都是一致的。注射模具主要由澆注系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件三大部分所組成；澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從噴嘴進(jìn)入型腔前的流道部分．包括主流道、分流道、澆口等。成型零件系指構(gòu)成制品形狀的各種零件；包括動(dòng)、定模型腔、型芯、排氣孔等。結(jié)構(gòu)零件，是指構(gòu)成模具結(jié)構(gòu)的各種零件；包括執(zhí)行導(dǎo)向、脫模、袖芯、分型等動(dòng)作的各種零件。現(xiàn)簡述如下。第二十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日1.主流道指連接噴嘴到分流道之間的一段流道，與澆口處于軸心線上，可以直接開設(shè)在模具上，但常常加工成主流道襯套再緊配合于模板上。為便于取出流道贅物，主流道形狀呈圓錐形．錐度為2—6度。，其進(jìn)口端直徑應(yīng)比噴嘴孔徑大o．5—1毫米，便于對(duì)中和減小流動(dòng)阻力；進(jìn)口端與噴嘴頭接觸處開成球面；為使噴嘴頭能緊密地與主流道配合，主流道進(jìn)口球面的半徑應(yīng)咯大于噴嘴頭半徑。第二十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日主流道出口端設(shè)有冷料阱，為捕集噴嘴端部兩次注射間產(chǎn)生的冷料．防止堵塞分流道及澆口；冷料阱的直徑約為8—10毫米，深約6毫米。為了順利地脫模，其底部常設(shè)計(jì)有脫模桿，脫模桿的頂部呈曲折鉤形或設(shè)下陷溝槽，以便脫模時(shí)，能順利地拖出主流道贅物。為減少贅物回頭量，主流道長度應(yīng)盡量短。第二十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日

2．分流道是主流道和澆口之間的過渡部分；為滿足熔體以等速充滿各型腔，分流道在模具上的排列應(yīng)成對(duì)稱和等距離分布；并要求其形狀使熔體流動(dòng)時(shí)壓力損失最小，能快速充模。故常做成圓形、半圓形、梯形、矩形和橢圓形，但以半圓形和矩形、梯形較易加工。在保證制品質(zhì)量和正常的工藝條件下，分流道的截面應(yīng)盡量小，長度盡可能短。第二十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日

3．澆口是分流道和型腔的連接部分，塑料熔體經(jīng)澆口入型腔成型；其結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于熔體能盡快地進(jìn)入和充滿型腔，又能較快地冷卻封閉，以防止熔體倒流。制品脫離澆口時(shí)殘痕要小，使不致影響外觀。通常，澆口開設(shè)在制品較厚部位，其位置應(yīng)對(duì)制品各部分的充模流程最短。第二十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日

4．型腔是構(gòu)成塑料制品幾何形狀的部分。具體說，構(gòu)成制品外形部分叫凹模(又稱陰模)，構(gòu)成制品內(nèi)部形狀(加孔、槽等)稱型芯或凸模(陽模)?？傊?，構(gòu)成型腔的元件件統(tǒng)稱為成型零件。型腔的設(shè)計(jì)首先要根據(jù)塑料的性能、制品的幾何形狀、尺寸公差，使用要求等來確定腔型的總體結(jié)構(gòu)。其次是選擇分型面、確定澆口和排氣孔的位置，脫模方式等，然后按制品尺寸進(jìn)行各種零件的設(shè)計(jì)及各個(gè)零件間的組合方式。另外，還應(yīng)對(duì)成型零件進(jìn)行正確的選材及強(qiáng)度、剛度的校核，同時(shí)還要考慮加工設(shè)備的操作要求。第二十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日

5．排氣孔(或槽)當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，在料流的盡頭常積有氣體(空氣、蒸汽或其它氣體等)，如不及時(shí)排出，會(huì)使成型制品上出現(xiàn)氣孔、表面凹痕等，甚至?xí)鹬破肪植繜?、顏色發(fā)暗等；因此，模具中應(yīng)開設(shè)誹氣孔，排氣孔一般設(shè)在型腔內(nèi)料流的盡頭，或沒在模具的分型面上；亦可利用頂出桿與頂出孔的配合間隙、脫模板與型芯的配合間隙徘氣。通常，排氣孔的深約o．025－o．1毫米，寵約1．5—6毫米。6．導(dǎo)向零件模具上通常還沒計(jì)有導(dǎo)向零件，以確保動(dòng)、定摸合模時(shí)準(zhǔn)確對(duì)中。常見的導(dǎo)向零件是由導(dǎo)向往和導(dǎo)往孔組成。第二十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日

7．脫模裝置在開模過程中，為了將制品能迅速和順利的自型腔中脫出，常在模具中設(shè)置脫模裝置，主要有以機(jī)械方式和液壓方式頂出脫模的兩種形式。前者是通過固定在機(jī)架上的頂出桿來完成，頂出桿的長度可調(diào)；開模時(shí)，當(dāng)移動(dòng)控板后，頂出桿穿過移動(dòng)模板上的孔口，觸及模具上的脫模板而頂出制品。后者是籍助于油缸液壓力實(shí)現(xiàn)頂出，頂出力和速度可調(diào)。二者各有優(yōu)劣，可根據(jù)加工設(shè)備、制品尺寸來選用。第三十頁，共八十三頁，2022年，8月28日

8．抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)制品的側(cè)面帶有孔或凹槽(伏陷物)時(shí)，除極少數(shù)制品(伏陷物深度淺，塑料較軟）可進(jìn)行強(qiáng)制脫模外，在模具中都密考慮設(shè)置側(cè)向分型(瓣合模)或側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)(可動(dòng)式例型芯)。常用的抽芯機(jī)構(gòu)為斜導(dǎo)柱分型抽芯、彈簧分型抽芯、彎銷分型抽芯、齒輪齒條抽芯等；抽芯可借助于手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液動(dòng)或氣動(dòng)等方式來實(shí)現(xiàn)。第三十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日

9．模具的加熱或冷卻塑料熔體注射入型腔后，根據(jù)不同塑料和制品的要求．往往要求模具具有不同溫度，因?yàn)槟貙?duì)制品的冷卻速度影響很大，從而對(duì)制品中的內(nèi)應(yīng)力、結(jié)晶與取向作用帶來影響；所以必須控制模溫，以便控制冷卻速度。第三十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日一般是采用自然冷卻，也有采用冷卻介質(zhì)(通常為水)通入模具的專用管道中以冷卻模具；只有對(duì)熔融溫度高的塑料，為控制冷卻速度才對(duì)模具加熱，以使物料緩慢冷卻。加熱模具可用熱油或熱水等，但常常是直接用電熱方法(電熱圈、電熱棒、電熱板等)加熱，可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、制品形狀、加熱溫度等而加以選擇。第三十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日2.注射成型的工藝過程完整的注射工藝過程，按其先后次序應(yīng)包括成型前的準(zhǔn)備、注射過程、制件的后處理等。(一)成型前的準(zhǔn)備為使注射能顧利地進(jìn)行并保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在成型前有一系列的準(zhǔn)備工作。包括原料的檢驗(yàn)(測定粒料的某些工藝性能等)，有時(shí)還包括原料的染色和造粒；原料的預(yù)熱及干燥、嵌件的預(yù)熱和安放、試模、清洗料簡及試車。由于物料的種類、形態(tài)、制品的結(jié)構(gòu)、有無嵌件以及使用要求的不同，各種制品成型前的準(zhǔn)備工作也不完全一樣。第三十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日

(二)注射過程

注射過程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模幾個(gè)步驟。由于注射成型是一個(gè)間歇過程，因此保持定量(定容)加料以保證操作穩(wěn)定、塑料塑化均勻最終獲得良好的制品。加料過多、受熱時(shí)間過長等容易引起物料的熱降解，同時(shí)注塑機(jī)功率損耗增加；加料過少時(shí)，料筒內(nèi)缺少傳壓介質(zhì)，模腔中塑料熔體壓力降低，難于補(bǔ)塑(即補(bǔ)壓)，容易引起制品出現(xiàn)收縮、凹陷、空洞等缺陷。加入的塑料在料筒中進(jìn)行加熱。由固體粒子轉(zhuǎn)變成熔體，經(jīng)過混合和塑化后，塑化好的熔體被柱塞或螺桿，強(qiáng)制推擠到料筒頂端；經(jīng)過噴嘴、模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿型腔，這一階段稱“充模”。第三十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日

在模具中熔體冷卻收縮時(shí)、繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿，迫使?jié)部诤蛧娮旄浇娜垠w不斷補(bǔ)充入模具(補(bǔ)塑)。使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品，這一階段稱為保壓。當(dāng)澆注系統(tǒng)的塑料已經(jīng)冷卻硬化(稱：凝封），繼續(xù)保壓巳不再需要，因此可退回柱塞或螺桿，并加入新料；卸除料筒內(nèi)塑料中的壓力，同時(shí)并通入冷卻水、油或空氣等冷卻介質(zhì)．對(duì)模具進(jìn)行進(jìn)一步冷卻；這一階段稱“冷卻”。第三十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日實(shí)際上冷卻過程從塑料注射入模腔就開始了，它包括從充模完成，保壓到脫模前這一段時(shí)間。制品冷卻到所需溫度后．即可用人工或機(jī)械的方式脫模。所以注射過程通常就由塑化、充模(即注射）、保壓、冷卻和脫模等五個(gè)工序組成，這些過程中最重要的是塑化。第三十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日第三十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日塑料的塑化原理塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到充分的熔融狀態(tài)，使之具有良好的可塑性。決定塑料塑化質(zhì)量的主要因素，是物料的受熱情況和所受到的剪切作用。通過料筒對(duì)物料加熱，使聚合物分子松弛，并出現(xiàn)由固體向液體轉(zhuǎn)變；一定的溫度是塑料得以形變、熔融和塑化的必要條件，剪切作用則以機(jī)械力的方式強(qiáng)化了混合和塑化過程，使混合和塑化擴(kuò)展到聚合物分子的水平(而不僅是一般靜態(tài)的熔融)，它使塑料熔體的溫度分布、物料組成和分子形態(tài)都發(fā)生改變，并更趨于均勻；同時(shí)螺桿的剪切作用能在塑料中產(chǎn)生更多的摩擦，促進(jìn)了塑料內(nèi)部的塑化。因而螺桿式注塑機(jī)對(duì)塑料的塑化比柱塞式注塑機(jī)要好得多。第三十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日總之，對(duì)塑料的塑化要求是：塑料熔體在進(jìn)入模腔之前要充分塑化，既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度．又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致，還要使熱分解物的含量達(dá)最小值，并能提供上述質(zhì)量的足夠的熔融塑料以保證生產(chǎn)連續(xù)而順利地進(jìn)行。然而這些要求除與塑料的特性、工藝條件的控制有關(guān)外，還與注塑機(jī)塑化裝置的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。第四十頁，共八十三頁，2022年，8月28日

塑科塑化時(shí)所需的溫度來自兩方面；料筒壁對(duì)物料的傳熱和物料內(nèi)部的摩擦熱。如果進(jìn)入料筒的塑料初溫為To，而加熱器對(duì)料筒加熱后使其內(nèi)壁溫度達(dá)到了TW，則(TW—T0)應(yīng)是塑料可達(dá)到的最大溫升，但實(shí)際上塑料在加料口至噴嘴范圍內(nèi)只能升到比TW要低的溫度工(TW＞T＞T0)；所以塑料的實(shí)際溫升為(T—T0)。塑料的實(shí)際溫升與最大溫升之比稱為加熱效率E，表示為：E值提高，有利于塑料的塑化。第四十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日

延長塑料的條件下(塑料不發(fā)生分解)提高料筒壁溫等措施，加熱效率E均能增大。但不適當(dāng)?shù)匮娱L塑料的加熱時(shí)間，反會(huì)因過熱而引起塑料降解，一般料筒中的存料不超過3—8倍(柱塞式注塑機(jī)可多些，螺桿式柱塑機(jī)可少些)，而從增大熱擴(kuò)散速率來看，則E與塑料的性質(zhì)和塑料是否受到攪動(dòng)有關(guān)，很明顯柱塞式注塑機(jī)的加熱效率不如螺桿式注塑機(jī)，塑化質(zhì)量也比其差。

第四十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日所以對(duì)于柱塞式注塑機(jī)減少料筒中料層厚度，尤其必要，故一般在料筒前端安置分流梭，它在減少料層厚度的同時(shí)，迫使塑料產(chǎn)生剪切和收斂流動(dòng)，加強(qiáng)了熱擴(kuò)散作用；另外，料簡通過分流梭接觸面將熱量傳給分流梭，進(jìn)而傳與物科。從而增大了對(duì)塑料的加熱面積，改善了塑化的情況。第四十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日（三）制品的后處理注射制品經(jīng)脫模或機(jī)械加工之后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚硪愿纳浦破返男阅芎吞岣叱叽绶€(wěn)定性，制品的后處理主要指退火和調(diào)濕處理。第四十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日3注射成型工藝的影響因素注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施，得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到模具中去，在控制條件下冷卻定型，使制品達(dá)到合乎要求的質(zhì)量。因此最重要的工藝條件應(yīng)該是足以影響塑化和注射充模質(zhì)量的溫度(料濕、噴嘴溫度、模具溫度)、壓力(注射壓力、模腔壓力)和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間(注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間)以及注射周期等。而那些會(huì)影響溫度、壓力變化的工藝因素(如螺桿轉(zhuǎn)速、加料量及剩料等)也是不應(yīng)忽視的。在討論這些工藝因素航了解注射過程中各種因素的相互關(guān)系是非常必要的。如圖所示，注射過程可分為以下幾個(gè)階段。第四十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日

1．柱塞空載期在時(shí)間t0–t1物料在料筒中加熱塑化，注射前柱塞(或螺桿)開始向前移動(dòng)．但物料尚未進(jìn)入模腔，柱塞處于空載狀態(tài)，而物料在高速流經(jīng)噴嘴和澆口時(shí)，因剪切摩擦而引起溫度上升，同時(shí)因流動(dòng)阻力而引起柱塞和噴嘴處壓力增加。2．充模期時(shí)間t1時(shí)塑料熔體開始注入模腔，模具內(nèi)壓力迅速上升，至?xí)r間t2時(shí)，型腔被充滿，模腔內(nèi)壓達(dá)最大值，同時(shí)物料溫度、柱塞和噴嘴處壓力均上升到最高值。

第四十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日3．保壓期在t2一t3時(shí)間內(nèi)塑料仍為熔體，柱塞需保持對(duì)塑樣的壓力，使模腔中的塑料得到壓實(shí)和成型，并緩慢地向模腔中補(bǔ)壓入少量塑料以補(bǔ)充塑料冷卻時(shí)的體積收縮。隨模腔內(nèi)料溫下降，模內(nèi)壓力也因塑料冷卻收縮而開始下降。4．返料期(返壓用或倒流期)校塞從t3開始逐漸后移，過程中并向料筒前端，輸送新料(預(yù)塑)。由于料筒噴嘴和澆口處壓力下降，而模腔內(nèi)壓力較高，尚未凍結(jié)的塑料熔體被模具內(nèi)壓返退推向澆口和噴嘴，出現(xiàn)倒流現(xiàn)象。第四十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日5．凝封期t4–t5時(shí)間內(nèi)，型腔中料溫繼續(xù)下降，至凝結(jié)硬化的溫度時(shí)，澆口凍結(jié)倒流停止，凝封時(shí)間是t4–t5間的某一時(shí)間。6.繼冷期是在澆口凍結(jié)后的冷卻期，實(shí)際上型腔內(nèi)塑料的冷卻是從充模結(jié)束后(時(shí)間t2)就開始的。繼冷期是使型腔內(nèi)的制品繼續(xù)冷卻到塑料的玻璃化溫度附近，然后脫模。第四十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日a-柱塞空載期，b-充模期，c－保壓期，d－返料期，e-凝封期，f－繼冷期。第四十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日3.1料溫

塑料的溫度是由料筒控制的，所以料筒溫度關(guān)系到塑料的塑化質(zhì)量。選定料簡溫度時(shí)，主要著眼于保證塑料塑化良好，能順利實(shí)現(xiàn)注射而又不引起塑料局部降解，料簡溫度首先與塑料的性質(zhì)有關(guān)，通常必須把塑料加熱到其粘流溫度Tf(或熔點(diǎn)Tm)以上，才能使其流動(dòng)和進(jìn)行注射，因此，料筒末端的最高溫皮應(yīng)高于Tf，或Tm，但必須低于塑料分解溫度Td，也就是控制料簡末端溫度在Tf(或Tm)一Td間。第五十頁，共八十三頁，2022年，8月28日

對(duì)于Tf-Td間溫度較窄的熱敏性塑料、分子量較低和分子量分布較寬的塑料，料筒溫度應(yīng)選擇較低值，即比Tf稍高即可；而對(duì)Tf-Td間的溫度較寬、分子量較高和分子量分布較窄的塑料，可以適當(dāng)?shù)剡x取較高溫度。在決定料筒溫度時(shí)，還必須考慮塑料在加熱料筒中停留的時(shí)間，這對(duì)聚甲醛、聚氯乙烯和聚三氟氯乙烯尤其重要。一般隨著料筒溫度的提高，物料在料筒中的停留時(shí)間縮短。所以生產(chǎn)中除嚴(yán)格控制料筒最高溫度外，還應(yīng)控制塑料在料筒中的停留時(shí)間。第五十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日

塑料在螺桿式注塑機(jī)料筒中流動(dòng)時(shí)．剪切作用大，有摩擦熱產(chǎn)生，且料層薄，熔體粘度低，熱擴(kuò)散速率大，溫度分布均勻，加熱效率高，混合和塑化好，因此料筒溫度可選得低些。而在柱塞式注塑機(jī)中的塑料，僅靠料筒壁及分流梭表面往內(nèi)傳熱，料層厚，傳熱速率小，塑料內(nèi)外層受熱不均，溫差較大．塑化不均勻，故柱塞式注塑機(jī)的料筒溫度應(yīng)比螺桿式注塑機(jī)約高10一20℃。

第五十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日有時(shí)為了提高成型效率，強(qiáng)化生產(chǎn)過程，利用塑料在螺桿式注塑機(jī)料筒中停留時(shí)間短的特點(diǎn)，也可采用在較高溫度下操作；相反地在柱塞式注塑機(jī)中物料因停留時(shí)間長，易出現(xiàn)局部過熱分解，所以也有采用較低的料筒溫度。第五十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日

確定料筒溫度時(shí)，還應(yīng)考慮制品和模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。成型薄壁制品時(shí)，塑料的流動(dòng)阻力很大，且極易冷卻而失去流動(dòng)能力，這種情況下提高料筒溫度能增大塑料熔體的流動(dòng)性，改善其充模條件；對(duì)厚壁制品，塑料熔體的流動(dòng)阻力小，且因厚壁制品冷卻時(shí)間長而使注射成型周期增加，塑料在料筒內(nèi)受熱時(shí)間增加，因此可選擇較低的料筒溫度；對(duì)形狀復(fù)雜或帶有嵌件的制品，塑料熔體要流過長而曲折的流程，因此料筒溫度控制也應(yīng)較高。第五十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日

為防止塑料熔體的流倒作用，并估計(jì)到塑料熔體在注射時(shí)快速通過噴嘴細(xì)孔，尚有一定摩擦熱產(chǎn)生，所以通?？刂茋娮斓淖罡邷囟壬缘陀诹贤驳淖罡邷囟龋坏荒苓^低，不然會(huì)造成噴嘴堵塞而增大流動(dòng)阻力，及至?xí)箛娮焯幍睦淞蠋胄颓?，影響制品的質(zhì)量。

第五十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日料溫對(duì)成型加工過程、材料的成型性質(zhì)、成型條件以及制品物理機(jī)械等性能影響密切。通常隨料溫的升高，熔體粘度降低，料筒、噴嘴和模具澆注系統(tǒng)中壓力降減小，塑料在模具中流動(dòng)長度增加，從而改善了成型性能；注射速率增大，熔化時(shí)間與充模時(shí)間減少，注射周期縮短，制品表面光潔度提高。但溫度過高時(shí)，塑料指引起熱分解，并引起某些物理機(jī)械性能的降低。這些關(guān)系可用以下簡圖表示。第五十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日第五十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日3.2模具溫度

塑料充模后在模具中冷卻硬化而獲得所需的形狀。模具的溫度影響塑料溶體充滿時(shí)的流動(dòng)行為，并影響塑料制品的性能。模具溫度實(shí)際上決定了塑料熔體的冷卻速度，棋具溫度是由冷卻介質(zhì)控制的。

第五十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日顯然，冷卻速度愈快，塑料熔體溫度降低愈迅速，熔體粘度增大則流動(dòng)困難，造成注射壓力損失增加，有效充模壓力降低，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起充模不足。隨模溫增加，塑料熔體流動(dòng)性增加，所需充模壓力減小，制品表面光潔度提高，制品的模塑收縮率增大。對(duì)結(jié)晶聚合物，由于較高溫度有利于結(jié)晶，所以升高模溫能提高制品的密度或結(jié)晶度。在較高模溫下制品中聚合物大分子松弛過程較快，分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力都降低。模溫對(duì)塑料的某些成型性質(zhì)的影響關(guān)系如圖歷示。通常隨模溫提高，制品的大多數(shù)力學(xué)強(qiáng)度有所增加，但伸長率和沖擊強(qiáng)度則下降．第五十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第六十頁，共八十三頁，2022年，8月28日（1）為使制件脫模時(shí)不變形，模溫通常應(yīng)低于塑料的玻璃化溫度或不易引起制件變形的溫度，但制件的脫模溫度Tc則稍高于模溫。(2)為保證充模時(shí)制品完整和質(zhì)量緊密，對(duì)熔體粘度大的塑料(如聚碳酸酯、聚砜等)宜用較高的模溫；熔體粘度小的塑料(如醋酸纖維素、聚乙烯和聚酰胺等)則用較低的模溫。隨模溫的降低，塑料的凝封速度和冷卻速度增加，有利于縮短生產(chǎn)周期和生產(chǎn)率，但過低的模溫可能使?jié)部谀獬霈F(xiàn)過早，引起缺料和充模不全，還會(huì)降低制品的質(zhì)量。第六十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日(3)應(yīng)考慮模溫對(duì)塑料結(jié)晶、分子取向、制品內(nèi)應(yīng)力和各種物理機(jī)械性能的影響。模溫低時(shí)聚合物分子取向作用大，制品內(nèi)應(yīng)力高，而模溫高則有利于聚合物結(jié)晶。由于厚壁制品充模時(shí)間和冷卻時(shí)間均較長，模溫過低會(huì)引起內(nèi)部形成真空泡和收縮，并因而引起內(nèi)應(yīng)力，故厚壁制品不宜用低的模溫來冷卻。第六十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日3.3注射壓力

注射壓力推動(dòng)塑料熔體向料筒前端流動(dòng)，并迫使塑料充滿模腔而成型，所以它是塑料充滿和成型的重要因素。在注射過程中壓力的作用主要有三個(gè)方面：(1)推動(dòng)料筒中塑料向前端移動(dòng)，同時(shí)使塑料混合和塑化，柱塞(或螺桿)必須提供克服固體塑料粒子和熔體在料筒和噴嘴中流動(dòng)時(shí)所引起的阻力；第六十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日(2)充模階段注射壓力應(yīng)克服澆注系統(tǒng)和型腔對(duì)塑料的流動(dòng)阻力，并使塑料獲得足夠的充模速度及流動(dòng)長度，使塑料在冷卻前能充滿型腔；(3）保壓階段，注射壓力應(yīng)能壓實(shí)模具中的塑料，并對(duì)塑料因冷卻而產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)科，使從不同的方向先后進(jìn)入模腔中的塑料熔成一體，從而使制品保持精確的形狀，獲得所需的性能。第六十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日第六十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D中A點(diǎn)表示聚苯乙烯剛好充滿模具型腔的溫度、壓力的關(guān)系。直線AB柱塞保壓階段模腔中的壓力—溫度關(guān)系，可見溫度降低的過程中模腔壓力并未變化，物料因冷卻引起的體積收縮，由柱塞加壓補(bǔ)入塑料而維持壓力不變。B點(diǎn)時(shí)柱塞后退，模腔中塑料倒流入澆口，系統(tǒng)引起壓力降低，如直線BC所示；C點(diǎn)為澆口中塑料的凝封點(diǎn)，自此后模腔中塑料容積已不再變化，所以溫度和壓力沿CL，呈直線關(guān)系下降。第六十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日DE直線表示在較低壓力注射時(shí)，且澆口凝封發(fā)生在柱塞后退前的情況；這時(shí)并未發(fā)生塑料例流，從E點(diǎn)起，塑料沿直線EK冷卻，但注射壓力較低，最后所得制品重量較輕。顯然制品的重量決定于凝封時(shí)模膠中的壓力和溫度。制品重量隨注射壓力(或模具中的實(shí)際成型壓力)增大而增加。例如，如果柱塞不是在B點(diǎn)退回，而將保壓時(shí)間延長到F點(diǎn)，則模腔內(nèi)出現(xiàn)凝封點(diǎn)的壓力降將減少為FG，自凝封點(diǎn)G后，型腔中的壓力—溫度關(guān)系則沿GM呈直線關(guān)系下降，但所得的制品的密度或重量較大，內(nèi)應(yīng)力高，制品尺寸收縮小而脫模困難，這種關(guān)系可從下圖看出。第六十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日第六十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日

在注射過程中，隨注射壓力增加塑料的充模速度加快、流動(dòng)長度增加和制品中熔接縫強(qiáng)度的提高，制品的重量可能增加，所以對(duì)成型大尺寸、形狀復(fù)雜和薄壁制品，宜用較高的壓力，對(duì)那些熔體粘度大，玻璃化溫度高(如聚碳酸酯、聚砜等)也宜用較高的壓力注射，但是，由于制品中內(nèi)應(yīng)力也隨注射壓力的增加而加大，所以來用較高壓力注射的制品應(yīng)進(jìn)行退火處理。注射壓力對(duì)塑料某些加工性質(zhì)的影響如圖表示，通常制品的大多數(shù)物理機(jī)械性能均隨注射壓力增大而有所提高。第六十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第七十頁，共八十三頁，2022年，8月28日

注射過程中，注射壓力與塑料溫度實(shí)際上是相互制約的。料溫高時(shí)注射壓力減小反之，所需注射壓力加大。以料溫和注射壓力為座標(biāo)繪制的成型面積圖能正確反映注射成型的適宜條件，在成型區(qū)域中適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟鹊慕M合都能獲得滿意的結(jié)果，這一面積以外的各種溫度和壓力的組成，都會(huì)組成型過程帶來困難或給制品造成各種缺陷。第七十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日第七十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日3.4注射周期和注射速度

完成一次注射成型所得的時(shí)間稱注射周期或稱總周期。它由注射(充模)、保壓時(shí)間、冷卻和加料(包括預(yù)塑化)時(shí)間以及開模(取出制品)、輔助作業(yè)(如涂擦脫模劑、安放嵌件等)和閉模時(shí)間組成。各種時(shí)間的關(guān)系可用圖表示。在整個(gè)成型周期中，冷卻時(shí)間和注射時(shí)間最重要，對(duì)制品的性能和質(zhì)量有決定性的影響．第七十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日充模時(shí)間：t1-t0保壓時(shí)間：t2-t1加料和預(yù)塑時(shí)間：t3-t2制件的實(shí)際冷卻時(shí)間：t4-t1開模、閉模和輔助作業(yè)時(shí)間：t5-t4注射總周期：t5-t0第七十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日注射速度常用單位時(shí)間內(nèi)柱塞(螺桿)移動(dòng)的距離(厘米／秒)表示，有時(shí)也用重量或容積流率(克／秒或厘米3／秒)表示，注射速度主要影響塑料熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)行為，并影響模腔內(nèi)壓力、溫度以及制品的性能。第七十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日

但注射速度增加，常使熔體由層流變?yōu)橥牧?，?yán)重的湍流引起噴射而帶入空氣，由于摸底先被塑料充滿，模內(nèi)空氣無法排出而被壓擠，這種高壓高溫氣體會(huì)引起塑料局部燒傷及分解，使制品不均勻，內(nèi)應(yīng)力也較大，表面常有裂紋，圖b是高速注射的示意圖。慢速注射時(shí)，熔體以層流形式自澆口向摸底一端流動(dòng)，能順利排出空氣，