注塑工藝參數(shù)的確定

1、注塑工藝參數(shù)的確定,注塑成型,注塑成型工藝 注塑成型工藝參數(shù) 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 注射充模過程分析 注射成型制品的內(nèi)應力 工藝參數(shù)對制品質(zhì)量的影響 注射制品力學性能的各向異性 注射制品的熔接強度 注射制品的收縮 模塑工藝規(guī)程的編制,注射成型工藝,注射過程,成型后處理,成型前準備,原料的檢驗、染色和干燥,模具清理,嵌件預熱,料筒清理,退火,調(diào)濕,1.成型前準備,嵌件預熱,模具清理,料筒清理,2.注射過程,原料檢驗 預處理,合模,注射,裝入料斗,保壓,脫模,裝入嵌件,清理料筒 清理模具 涂脫模劑,嵌件清理、預熱,預塑化,塑件后處理,冷卻,3.注射成型后處理,又稱注射成型(Injection

2、Molding )，主要用于熱塑性塑料的成型，也可用于熱固性塑料的成型。,注射模塑原理,注射模塑,顆粒、粉狀塑料,注射機料筒,加熱熔融,充模,冷卻固化,塑件,注射成型設備,注射成型設備,3.柱塞式注射機,易產(chǎn)生層流現(xiàn)象且料筒難于清洗,從柱塞開始接觸塑料到壓實塑料，注射速度逐漸增加。,注射速度不均：,二、注射成型設備,4.螺桿式注射機,二、注射成型過程,4.螺桿式注射機,螺桿式注射機模塑工作循環(huán),螺桿式注射機的優(yōu)點：,借助螺桿的旋轉(zhuǎn)運動，材料內(nèi)部也發(fā)熱，均勻塑化，塑化能力大。,二、注射成型設備,4.螺桿式注射機,螺桿式注射機的優(yōu)點：,加熱缸內(nèi)的材料滯留處少，熱穩(wěn)定性差的材料也很少因滯留而分解。,

3、由于加熱缸的壓力損失小，用較低的射出壓力也能成型。,成型周期短、效率高，生產(chǎn)過程可實現(xiàn)自動化,可成型形狀復雜、尺寸精度要求高及帶各種嵌件的塑件。,注射成型工藝參數(shù),溫度,壓力,時間 （成型周期）,成型工藝參數(shù)(溫度),機筒溫度 設定在熔融溫度與分解溫度之間,即在Tf(Tm)Td之間 ，保證塑料熔體正常流動，不發(fā)生變質(zhì)分解；通常是從加料口到射嘴逐漸增加，為防止架橋，料抱螺桿等現(xiàn)象，下料口一般要通水冷卻。一般加料第一段溫度設定在原料熔化溫度左右，然后逐步加高. 當Tf(Tm)Td范圍窄時，料筒溫度取偏低值。 噴嘴溫度 略低于料筒最高溫度：防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生“流涎”現(xiàn)象；但溫度也不能太低，否則易堵

4、塞噴嘴。 請注意：模溫的溫度一般都會比料筒溫度低，噴嘴與其接觸時可能會因為傳熱導致溫度下降而造成噴嘴堵塞或冷料等問題。,成型工藝參數(shù)(溫度),模具溫度 模溫要在塑料的玻璃化溫度以下來設定（對彈性體除外）。模溫太高會延長生產(chǎn)周期，造成飛邊，收縮等問題，太低也易產(chǎn)生欠注，表面不光等現(xiàn)象。,溫度過高, 成型周期長，脫模后翹曲變形，影響尺寸精度；,溫度太低, 產(chǎn)生較大內(nèi)應力，開裂，表面質(zhì)量下降。,成型工藝參數(shù)(溫度),原料干燥溫度 原料干燥溫度通常可根據(jù)原料的吸水程度和加工溫度來設定。 液壓油溫度 液壓油的溫度以控制在25-50之間為佳，過高或過低都易引起系統(tǒng)壓力的不穩(wěn)定。,成型工藝參數(shù)(溫度),溫度

5、設定要點： 在溫度設定時，可參考原料供應商的推薦數(shù)據(jù)。不要將料筒的溫度設定在加工物料的熔融溫度以下，分解溫度以上。這樣不僅會不能成型出良好的產(chǎn)品，更易引發(fā)事故。 在熔融溫度以下很容易把螺桿扭斷，而在分解溫度以上，則可能會造成物料分解放出有毒氣體，分解嚴重可能造成由于原料被碳化堵寒射嘴，損壞設備，甚至由于分解出來的氣體無法及時排出而在料筒內(nèi)積壓引發(fā)爆炸。 此外，塑料的分解與溫度和受熱時間都有關(guān)，如果你設定的溫度在分解溫度以下，但由于長時間的加熱原料也同樣會分解。相反，如果溫度設定高出發(fā)物料的分解溫度，但只有幾秒或短時間的停留也可能不會分解，因此料筒溫度的設定要考慮到原料的料筒中的停留時間。 溫度

6、的設定原則就是能低不高，靈活運用。,成型工藝參數(shù)(壓力),注射壓力 螺桿頭部對塑料熔體施加的壓力，這是使塑料充模時流動的壓力，可以用在射嘴或液壓線上的傳感器來測量。它沒有固定的數(shù)值，而模具填充越困難，所要的注塑壓力也要增大。一般的塑料注射時都需要60Mpa以上的壓力，一些流動性差的塑料要在120Mpa以上，而超精密的注塑成型一般都會在150Mpa以上。 注射壓力與塑料品種、注射機類型、模具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、塑件壁厚流程大小等因素有關(guān)。 保壓壓力 保壓壓力在注射壓力的1080%左右，保壓是為了對模內(nèi)的產(chǎn)品進行補料，以防止收縮等缺陷，壓力太小起不到補料的作用，太大易產(chǎn)生內(nèi)應力，并使制品脫模困難。保

7、壓可采用多段設定，開始高，后面低。這樣即可達到補縮效果又可減少內(nèi)應力。,成型工藝參數(shù)(壓力),儲料壓力 儲料壓力用于提供油馬達的動力，便于鏍桿旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整，由液壓系統(tǒng)壓力閥調(diào)整大小。 在塑化時，螺桿旋轉(zhuǎn)速度高低將影響塑膠塑化程度。一般也是多級控制。,成型工藝參數(shù)(壓力),塑化壓力 又稱背壓（螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力），由液壓系統(tǒng)溢流閥調(diào)整大小。 在塑化時，螺桿不斷旋轉(zhuǎn)將塑膠送到螺桿頭部，這些被推進到螺桿前端的塑膠就會對螺桿產(chǎn)生壓力，這就是背壓。在注射成型時，它可以由調(diào)整射出油壓缸的退油壓力來調(diào)節(jié)，背壓的增加可以取得以下的效果：原料塑化更均勻，利于塑膠內(nèi)氣體排出，計量更精確；使

8、熔料溫度增加，加速分解，容易造成流涎現(xiàn)象，塑化時間變長等。背壓的大小是依塑料的粘度及其熱穩(wěn)定性來決定，一般為表壓0.2-0.6Mpa左右。,成型工藝參數(shù)(壓力),鎖模壓力 為了對抗注射壓力，必須使用鎖模壓力。不要自動地選擇可供使用的最大數(shù)值，而要考慮投影面積，計算一個適合的數(shù)值。注塑件的投影面積，是從鎖模力的應用方向看到的最大面積，對大多數(shù)注塑情況來說充模壓力約為30-40Mpa。然而這只是個低數(shù)值，對于一些精密注射來說這個數(shù)值會在100 Mpa以上，因而要考慮到產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)量要求，所用原料來確定。 除了高的鎖模壓力外，還要對模具進行保護，低壓鎖模的壓力最好是能調(diào)到模具中間沒有任何東西時

9、才能合攏，放一張紙都能夠?qū)⒛＞邚楅_。,成型工藝參數(shù)(壓力),脫模系統(tǒng)壓力 為了制品的順利脫模，脫模系統(tǒng)（頂針，抽芯，螺紋，氣輔脫模等）的壓力就必須滿足動作的需要。但過高的壓力容易損壞設備和產(chǎn)品，所以壓力以能安全脫模為準。 射臺壓力 射臺的壓力只要能保證成型時穩(wěn)定，不漏膠就可，盡量用較小的壓力。,成型工藝參數(shù)(速度),注射速度 對于熱穩(wěn)定性好，薄壁，流長比大的產(chǎn)品宜用快速注射，而對易分解，厚壁產(chǎn)品則宜用慢速注射。對形狀復雜產(chǎn)品則宜用多級速度，一般是在有彎角的地方采用慢速。 儲料速度 提供螺桿旋轉(zhuǎn)的動力。 合模速度 合模通常是用慢-快-慢，在剛開始和將到合模位置時采用慢速，尤其是合模高壓時，采用低

10、速，以減少對模具或設備的沖擊。 開模速度 開模通常是用慢-快-慢，在剛開始和將到開模位置時采用慢速，以減少對模具或設備的沖擊。值得注意的是一些抽芯，退螺紋機構(gòu)的位置或多板模設定時要小心碰撞。,成型工藝參數(shù)(速度),脫模系統(tǒng)速度 脫模系統(tǒng)（頂針，抽芯，螺紋，氣輔脫模等）的速度設定只要不損壞產(chǎn)品，不影響生產(chǎn)效率就行，但對于抽芯速度建議采用慢速以免撞針。 倒抽速度 為了防止熔料流涎，設置倒抽動作，由液壓油提供動力，倒抽太慢可能會產(chǎn)生流涎，太快易產(chǎn)生氣泡。流動性好的塑料用快速，流動性差的用慢速或不用。 射臺速度 前進和后退時不要對模具，機臺形成嚴重的撞擊或沖擊。 螺桿轉(zhuǎn)速 螺桿轉(zhuǎn)速的動力由儲料壓力和儲

11、料速度提供，螺桿轉(zhuǎn)速的快慢直接決定了擠出量的大小（與熔體泵閉環(huán)控制的則由熔體泵轉(zhuǎn)速決定），但高轉(zhuǎn)速下物料的塑化質(zhì)量就難以保證。并且在高速轉(zhuǎn)動的螺桿剪切作用下，物料容易分解。,成型工藝參數(shù)(時間),注射時間 注射時間以當塑膠充滿模腔90%-95%左右時來設定。 保壓時間 保壓時間應以澆口被凝固的時間來確定。方法是：不要更改其它的參數(shù)，將保壓時間由長不斷的減少，如每次減1秒，到產(chǎn)品的重量開始下降時為最少的保壓時間。 冷卻時間 冷卻時間以產(chǎn)品能順利脫模并無質(zhì)量問題為最小。 脫模時間 這里的脫模時間主要是指抽芯和脫螺紋的時間，一定要保證有足夠的時間來完成脫模動作。 延遲時間 比如用到機械手或自動檢測時

12、產(chǎn)品脫模后設備停頓時間。,成型工藝參數(shù)(位置),熔膠位置 熔膠位置要能滿足產(chǎn)品需要并有一定的料墊為好。 保壓位置 在注射產(chǎn)品體積到90%左右可為轉(zhuǎn)保壓位置。 開模位置 以產(chǎn)品能順利脫模即可。 倒抽位置 以無流涎來設定。 調(diào)模位置 模具能順利合模并起到高壓鎖模作用。,多級注射的特點,縮短成型周期 減少運轉(zhuǎn)加速時間 有利薄壁制品成型 降低合模加緊力 減少制品質(zhì)量誤差 減少制品飛邊、缺料 減少流動紋, 完成一次注射模塑過程所需的時間。,成型時間,注射成型工藝條件,成型周期或總周期,成型周期,充模時間,注射時間,閉模冷卻時間,其它時間,保壓時間,注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核,注射機技術(shù)參數(shù): 注塑裝置參數(shù)

13、、合模部件參數(shù)、整機性能參數(shù),注射機類型,螺桿式,柱塞式,一、最大注射量校核,注射機每次實際的注射量應在最大注射量的80%以內(nèi) 注射量以容積表示: V0.8V機 V塑料K壓V 其中: V塑件的總體積(塑件+澆注系統(tǒng)) V機注射機的最大注射量(cm3) V塑料成型塑件所需塑料的體積 K壓壓縮比,一、最大注射量校核,注射量以重量表示: G0.8G機 G=pV 其中: G塑件的總重量(塑件+澆注系統(tǒng)) G機注射機的最大注射量(g) p料筒溫度和壓力下塑料的密度(g/cm3),二、注射壓力的校核,校驗注射機的額定注射壓力能否滿足塑件成型時所需的壓力,P公P注 其中:P注塑料成型時所需的注射壓力 P公注

14、射機公稱注射壓力,P注受澆注系統(tǒng)、型腔內(nèi)阻力、模具溫度等因素影響 P注太大：毛邊大、脫模困難、塑件表面質(zhì)量差、內(nèi)應力大 P注太?。翰荒茼樌錆M型腔、無法成型,其中： F鎖注射機的額定鎖模力(N) A分塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積(mm2) q型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力 (MPa),三、鎖模力的校核,鎖模力指的是鎖模裝置對模具施加的最大加緊力,F鎖qA分,四、裝模部分有關(guān)尺寸的校核,噴嘴尺寸,定位孔尺寸,拉桿間距,模具閉合厚度,安裝螺孔尺寸,四、裝模部分有關(guān)尺寸的校核,1.噴嘴尺寸,澆口套球面R和噴嘴前端球面半徑R0 噴嘴孔徑d0和澆口套小端孔徑d 正確關(guān)系為： d=d0+(0.51)mm

15、 R=R0+(12)mm,四、裝模部分有關(guān)尺寸的校核,2.定位孔尺寸,h:小型模具取810)mm 大型模具取(1015)mm,四、裝模部分有關(guān)尺寸的校核,3.拉桿間距,模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿間距，以保證模具能安裝到注射機工作臺面上。,四、裝模部分有關(guān)尺寸的校核,4.模具閉合厚度,HmaxHmHmin,四、裝模部分有關(guān)尺寸的校核,5.安裝螺孔尺寸,模具重量較輕用壓板固定 模具重量較重的用螺釘固定,五、開模行程的校核,注射機最大開模行程（S）與模具厚度（Hm）無關(guān),五、開模行程的校核,單分型面模具：S=H1+H2+(510)mm 雙分型面模具：S=H1+H2+a+(510)mm,五、開模

16、行程的校核,注射機最大開模行程（S）與模具厚度（Hm）有關(guān),五、開模行程的校核,單分型面模具： S0=Hm+H1+H2+(510) 雙分型面模具： S0=Hm+H1+H2+a+(510),五、開模行程的校核,側(cè)面分型抽芯機構(gòu)的最大開模程（S）,當H4H1+H2時: S= H4+（510）mm 當H4H1+H2時: S= H1+H2+（510）mm,六、頂出裝置的校核,中心頂桿機械頂出 兩側(cè)雙頂桿機械頂出 中心頂桿液壓頂出與兩側(cè)雙頂桿機械頂出 中心頂桿液壓頂出與其它輔助油缸聯(lián)合作用,頂出裝置分類：,注射充模過程分析,一、注射成型過程分析,由此可見，聚合物的注射成型主要包括： 塑化熔融、注射充模和

17、冷卻定型三個基本過程， 這些過程與制品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、原料、工藝性能等因素有密切關(guān)系。,機筒中的聚合物：,機筒加熱和螺桿剪切的雙重作用,固態(tài)熔融狀態(tài),冷卻定型,制品,充模,螺桿以高壓、高速推動,1.1.注射充模過程及熔體流動分析,注射充模過程-塑化良好的聚合物熔體，在柱塞或螺桿的壓力作用下，由料筒經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模腔這一階段稱為注射充模過程。,這是一個非連續(xù)非等溫的體系，要從理論上進行定量分析更為不易，人們更多的是通過實驗測定來揭示這一過程的影響因素及其內(nèi)在的規(guī)律性。 根據(jù)聚合物熔體注射的流動歷程，對物料在料筒、噴嘴的流動，物料充模流動作一簡要的分析。,塑料熔體進入模腔內(nèi)的流

18、動情況可分為充模、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。,、充模階段 t0到t2 、保壓階段 t2到t3 、倒流階段t3到t4 、凍結(jié)后的冷卻階段 t4到t5,注射過程柱塞位置、塑料溫度、柱塞與噴嘴壓力以及模腔內(nèi)壓力的關(guān)系,熔體在模腔中的充模流動分析,熔體主澆道分澆道澆口模腔,這一歷程雖然很短，但熱熔體在不同形狀與尺寸的流道內(nèi)流動時，其流速、溫度與壓力都產(chǎn)生很復雜的變化。 這里對熔體充模時流動的一般特性和影響充模的各種因素作簡要的說明。,熔體在模具澆注系統(tǒng)內(nèi)的流動,正如流過噴嘴一樣，熔體流過主澆道、分澆道和澆口時也有溫度變化和壓力損失，,澆注系統(tǒng)的加熱狀態(tài)、 熔體的流變性能、 澆注系統(tǒng)形狀和尺

19、寸.,影響因素,熔體流過冷澆道時，澆道溫度遠低于熔體溫度，緊貼壁的熔體被迅速冷凝而形成不動殼層。 因而使熔體能通過的截面積減小，流動阻力增大，使熔體的壓力損失增加，降低了充模的模腔壓力。,熔體流過熱澆道時，溫度保持在熔點以上，其溫度變化和壓力損失的影響因素與經(jīng)過噴嘴的情況相似。,影響冷凝殼層厚度的因素： 熔體的冷凝速度、 聚合物的熱物理性能、 熔體溫度、 熔體流動速度、 模具溫度等。,易結(jié)晶的聚合物當溫度低于熔點時會很快凝固，如尼龍6，降低熔體溫度和模具溫度都會使殼層加厚。,澆口大小,壓力損失、剪切速率,過大的剪切速率會使熔體出現(xiàn)不穩(wěn)定流動現(xiàn)象,澆口越小壓力損失增大剪切速率提高熔體溫度迅速上升

20、焦燒和降解現(xiàn)象， 當澆口尺寸已定時，提高熔體溫度是防止不穩(wěn)定流動的有效措施， 在熔體溫度不允許有變化時，可適當降低注射壓力以降低注射速度，從而避免不穩(wěn)定流動發(fā)生。,對大多數(shù)塑料熔體來說，增大澆口截面積提高熔體充模時的體積流率有一極限值，,當澆口截面積超過此值之后，反而會使體積流率下降。 在大多數(shù)情況下，截面積小的澆口更有利于熔體的快速充模。,如果增大澆口截面積會導致流體通過時的剪切速率減小，致使流體表觀粘度增大。 2、大多數(shù)情況下，減小澆口的截面積，剪切速率因流速的提高而增大，同時高剪切速率下產(chǎn)生的摩擦熱會使熔體溫度明顯提高，這二者都使通過澆口的熔體粘度下降，而粘度下降又將會導致熔體的體積流率

21、增大。,1、塑料熔體大多具有假塑性流體的流變特性，其表觀粘度與剪切速率之間存在a=Kn-1 (n1)的關(guān)系。,熔體在模腔內(nèi)的流動,熔體的充模過程-是從聚合物進入模腔開始到模腔被充滿時為止。 熔體充模的流動應為層流流動，,充模時熔體前緣變化的各階段， l-開始階段 2-過渡階段 3-主階段,起始階段，熔體流前緣呈圓弧形； 過渡階段，前緣從圓弧形逐漸過渡到直線形； 主階段，熔體主流，前緣呈直線移動，直至充滿模腔。,沿圓周方向的充模流動,如果對于澆口位于制品中心且軸線垂直于圓片制品的模腔進行充模時，熔體料流則以澆口為中心，用差不多相同的速度向周圍方向鋪展流動充模。,充填圓片狀模腔時熔體前緣前后相繼出

22、現(xiàn)的位置,熔體遇到障礙物時的充模流動：,流動方向一般分為兩股，繞過障礙物再匯合在一起，在匯合處常有熔接縫形成， 熔體流過不同斷面形狀障礙物時，速度變化與流動情況不同。 較好的斷面形狀是圓柱形，繞過圓柱形障礙的熔體質(zhì)點其運動速度是逐漸升高和下降的，而且升降幅度最小。形成一個無熔體存在的封閉三角區(qū)。,。,塑料熔體圍繞不同形狀的障礙物流動時速度V的變化 a）矩形 b）圓柱形 c）菱形,熔體在模腔內(nèi)的流動類型,流速過?。?延長充模時間， 降溫引起熔體粘度提高，流動性下降充模不全， 出現(xiàn)分層和結(jié)合不好的熔接痕。,快速充模：湍流流動 易將空氣帶入成型物內(nèi) 模內(nèi)空氣難于排出 制品存在較大的內(nèi)應力。 慢速充模

23、：層流流動 可避免以上的缺陷,熔體流動的運動機理,熔體在模腔內(nèi)的運動，主要是料流中心高速運動的熔體不斷追上并突破前緣膜，進而轉(zhuǎn)向模壁，被迅速冷卻。 這種進程交替進行著， 充模時的這種流動方式容易使制品表面出現(xiàn)波紋。,注射制品表面有時出現(xiàn)小波紋的原因： 根據(jù)熔體流動的運動機理，只有當熔體的冷卻速率很高，而注射壓力、注射速度和模具溫度偏低時，才容易在制品表面上留下這種波紋。,只要適當調(diào)節(jié)注射成型工藝，使這種波紋在冷卻定型之前被隨后到來的熔體所傳遞的壓力“熨平”，就不會在制品表面出現(xiàn)了。 較高的注射壓力、注射速度、模具溫度，有利于獲得光潔平整表面的制品。,保壓過程及分析,熔體充滿模腔時，模內(nèi)壓力還較

24、低，圖中t點的壓力值， 為達到制品質(zhì)量要求，柱塞或螺桿將繼續(xù)前進，再注入一些熔體。使已充滿的模腔壓力迅速上升，達到了最大值， 圖中的t2t3。在這期間柱塞或螺桿將慢慢地對模腔內(nèi)進行補料，使由于體積收縮而出現(xiàn)的空間能得以繼續(xù)充滿， 熔體的這種流動稱保壓流動。這一過程就是保壓過程。它持續(xù)到澆口凝封為止。,當注射成型薄壁或澆口很小的制品時，由于澆口或模腔澆道很快凝封則保壓過程不很明顯。 對于成型厚壁且澆口較大制品時，必須有保壓過程進行補料，才能獲得形狀完整而密實的制品。 保壓的作用： 熔體緊密貼合模腔壁，精確取得模腔型樣， 完成不同時間、不同流向熔體的相互融合， 使成型腔內(nèi)熔物密度增加， 補充因冷卻

25、而引起的體積收縮。,影響保壓效果的因素：,澆口處的壓力 決定模腔所能達到的最大壓力。 充模結(jié)束時熔體的流動性 決定壓力向遠離澆口處傳遞的難易。,可見：P注射、噴嘴及澆道處阻力，有利于P澆口； T熔體 T模具 V注射 模腔 有利于改善模腔內(nèi)的壓力傳遞。,一是模腔充滿后，料筒前端仍有一定量的熔體， 二是從料筒到模腔的通道允許熔體通過（即澆道系統(tǒng)尚未凝封）。 影響保壓補料效果的主要因素是模腔內(nèi)壓力（稱保壓壓力或二次注射壓力）和保壓時間。,實現(xiàn)保壓補料的必要條件是：,保壓時間對保壓補料效果、凝封壓力和冷卻定型有較明顯的影響。,用柱塞式注射機和較大澆口模具成型PS匣形制品，加工溫度為254，注射壓力11

26、2MPa，在其它條件不變下，改變保壓時間所得制品的質(zhì)量、收縮率、凝封壓力和模腔壓力為零時的時間數(shù)據(jù)如下表所示。,如果在保壓期內(nèi)補料過量，那么當澆口凝封時，模腔中的殘余壓力就比較大，以致使脫模困難。 此外，制品中的取向程度也隨保壓時間延長而提高。,保壓時間對模腔壓力的影響 注射溫度254；注射壓力112.5 MPa；保壓時間D1D5分別為1-5s、2-7s、3-9s、4-13s、5-17s,從圖看到，保壓終止點為D1D5，在這些點之后，模腔壓力迅速下降至15點，澆口基本凝封，倒流停止， 隨后的壓力降低是由于聚合物冷卻收縮而引起的 15點所對應的壓力稱為封口壓力， 從圖看出，封口壓力隨保壓時間的變

27、化趨勢呈現(xiàn)為一條曲線。,保壓時間對模腔壓力的影響 注射溫度254；注射壓力112.5 MPa；保壓時間D1D5分別為1-5s、2-7s、3-9s、4-13s、5-17s,倒流與冷卻定型過程及分析,熔體的倒流保壓階段結(jié)束后，螺桿或柱塞要后退，這時模腔中熔體就要倒流。 原因：在澆口冷凝之前，就解除模腔的外壓。 過程：外壓解除模內(nèi)壓高于外壓倒流內(nèi)壓下降流速下降澆口熔體冷卻凝封。,澆口凍結(jié)后的冷卻,曲線2和曲線3的區(qū)別在于前者的保壓時間為C2D2，后者延長到C2D3。 D點時保壓期結(jié)束,柱塞或螺桿后退，隨之出現(xiàn)倒流引起模內(nèi)壓力沿DE下降，E為凝封點。 凝封點之后模腔內(nèi)的物料量不再改變，即比容為定值，故

28、溫度和壓力沿EF呈直線下降。,曲線1是在模腔壓力較低的情況下壓實而且澆口凝封發(fā)生在柱塞或螺桿后退之前，即外壓解除后無熔體倒流。,由此不難看出，制品的密度在很大程度上由凝封時模腔內(nèi)的溫度和壓力決定的。 制品的密度或質(zhì)量一般隨凝封時壓力的增大而增加。,保壓時間短，則聚合物的凝封溫度高，凝封的模腔壓力就低，所得制品的密度也就小。,凝封壓力和溫度對制品的性能有很大的影響， 通?？梢杂酶淖儽簳r間來調(diào)節(jié)這兩個參數(shù)，以此來改善制品的性能。,綜上所述,注射成型制品的內(nèi)應力,在注射過程中，由于應力與溫度梯度的存在，使制品在冷卻時或冷卻后，各個局部仍存在不同的應力狀態(tài)， 使制品內(nèi)部材料分別受到伸縮或剪切作用。在

29、成型后制品內(nèi)部分子間仍然存在的應力就是內(nèi)應力。 注射制品存在內(nèi)應力是較普遍的，它影響制品的力學、使用性能，會使制品發(fā)生翹曲和在外界環(huán)境應力和腐蝕介質(zhì)作用下開裂。,注射成型制品的內(nèi)應力,內(nèi)應力的產(chǎn)生,一是由于溫度梯度產(chǎn)生的體積溫差應力。 二是由于分子解取向受到阻滯而產(chǎn)生的取向應力。 三是結(jié)晶聚合物產(chǎn)生的內(nèi)應力。 四是由金屬嵌件和脫模頂出時產(chǎn)生的內(nèi)應力。 可見，由于不同的原因，形成了各種可能的內(nèi)應力，其中溫度應力和取向應力是最重要的兩種，它對制品的物理力學性能的影響最大。,在注射成型過程中，制品內(nèi)應力的產(chǎn)生可能來自以下幾個方面：,影響內(nèi)應力的因素,溫度應力產(chǎn)生于充模時熔體與模壁的巨大溫差，材料冷凝

30、收縮先后不同，當內(nèi)層熔料不斷冷卻時，不能自由收縮，就產(chǎn)生了拉伸應力，而殼層處則相應產(chǎn)生壓縮應力。 在澆口尚未凝封的保壓期間進行補料，可使已凝固的表層受到拉伸，即在其中產(chǎn)生拉伸應力。 若拉伸應力能與由溫度差產(chǎn)生的壓縮應力抵消，則與冷卻、冷凝有關(guān)的溫度應力有可能消失。,(a）溫度應力的影響因素,如果模腔內(nèi)壓力較低，或者保壓時間較短，上述拉伸應力不足以抵消壓縮應力，那么溫度應力就會保留在制品內(nèi)。 由此可見，注射過程中，增大模內(nèi)壓力、延長保壓時間是有助緩解成型制品的溫度應力的。,（b）取向應力的影響因素,熔體溫度： 熔體溫度高、粘度低，剪切應力降低、取向度減小。同時，由于熔體溫度高會使應力松弛加快，解

31、取向作用加強。,取向應力產(chǎn)生于分子解取向受到阻礙.由分子鏈取向形成的. 影響取向應力的因素有：,制品厚度：取向應力隨注射制品厚度增加而降低，因為厚壁制品冷卻緩慢，可以有比較長的解取向時間； 模具溫度：模具溫度提高有利于取向應力減少，由于塑料件內(nèi)的大分子鏈取向構(gòu)象主要集中在制品外層和澆口附近，因此，薄壁長流程制品外層和澆口附近將產(chǎn)生較大的取向應力。,保壓時間：延長保壓時間可使取向應力不斷增大，,用熱處理方法降低與消除內(nèi)應力,對于分子鏈剛性較大、Tg較高的聚合物， 對于壁厚不均勻性較大、或帶有金屬嵌件的制品， 對使用溫度范圍較寬和尺寸精度要求較高的制品等,在加工過程中很容易產(chǎn)生內(nèi)應力又難以消除,在

32、注射成型后都必須 而且可能通過熱處理 方法消除或減小內(nèi)應力,通過熱處理可以使高聚物分子由不平衡構(gòu)象向平衡構(gòu)象轉(zhuǎn)變，使強迫凍結(jié)處于不穩(wěn)定的高彈形變獲得能量而進行熱松弛，從而降低或基本上消除內(nèi)應力。,工藝參數(shù)對制品質(zhì)量的影響,檢驗一個合格、優(yōu)質(zhì)的注射制品應該包括制品的內(nèi)部性能和外觀質(zhì)量兩個方面。,內(nèi)部性能-,制品的力學性能,拉伸強度、 沖擊強度、 模量及制品的熔合強度,外觀質(zhì)量-,制品的尺寸精度和表面光潔度,聚合物的種類、制品形狀和機械設備、模具與注塑工藝條件,當聚合物與制品已選定，工藝條件與模腔結(jié)構(gòu)就是主要的影響因素。,注射制品力學性能的影響因素,注射制品的 拉伸強度、 沖擊強度,制品的分子結(jié)構(gòu)

33、,成型中形成的內(nèi) 應力大小與分布,各種工藝因素,結(jié)晶、 晶型結(jié)構(gòu)、 取向程度,溫度、 壓力、 時間,(a)注射溫度,注射溫度對拉伸強度的影響 從圖可看到，非結(jié)晶性塑料的拉伸強度隨注射溫度的提高均趨于降低， 因為熱塑性塑料的取向度隨著注射溫度的提高而減小,注射溫度對沖擊強度的影響,注射溫度對非結(jié)晶性聚合物的沖擊強度有很大影響，如PS隨注射溫度提高，沖擊強度有很大下降。見下表。,注射溫度提高，低分子量PS的沖擊強度變化要比高分子量PS更為明顯。,熔體溫度對模擬試樣的 沖擊強度的影響 模腔壓力=37MPa 模具溫度=60 注射速度=70mm/s測試溫度=20 澆口尺寸=21.2mm2,對于結(jié)晶性聚合

34、物，以PP為例，結(jié)果如圖。 發(fā)現(xiàn)隨熔體溫度提高，沖擊強度均下降。 圖中曲線X是板面上（無筋處）材料的測試，曲線Y是在筋部的材料，二者的沖擊強度有很大的差別。 因為在板上有較大的軸向取向，而且沒有熔合縫，所以沖擊強度大， 而在筋部取向小，有熔合縫存在，所以該處沖擊強度低。,(b)模具溫度,注射非結(jié)晶性聚合物時，模具溫度對制品的力學性能影響比較小。 以PS為例，根據(jù)試驗。模溫從17升至75時，HIPS的極限拉伸強度變化極小，其沖擊強度的變化也不太大； 對于結(jié)晶性聚合物而言，模溫變化對其力學性能則有較大的影響。隨著模具溫度的升高，拉伸強度和彈性模量增大，斷裂伸長率有所下降。,圖表示了聚甲醛隨模溫的提

35、高，拉伸強度和彈性模量增大，斷裂伸長率則下降。,圖 聚甲醛的彈性模量、斷裂時的相對伸長率和極限拉伸強度與模溫的關(guān)系,表314中數(shù)據(jù)顯示出隨模溫提高，聚酰胺的極限拉伸強度和硬度增大，彈性模量提高，斷裂伸長率下降。,對于聚烯烴，以HDPE為例見表315，隨著模溫升高，HDPE拉伸屈服強度有所上升。,(c)注射壓力和保壓時間,注射壓力對熱塑性塑料的力學性能的影響比較小。,從圖中可看出，溫度相同，隨注射壓力，制品的拉伸強度， 但變化并不太大。,注射壓力對制品的作用主要發(fā)生在保壓階段，熔料的補縮使制品密實。 除考慮保壓壓力大小外，還要看保壓壓力作用的時間長短，,因為當澆口凝封后，壓力的傳遞即行停止。 因

36、此，如果澆口截面積很小,那么保壓壓力對制品的拉伸強度就幾乎沒有影響； 若澆口大，保壓壓力和保壓時間就會對制品的拉伸強度有影響。,結(jié)論：,如彈性模量、屈服強度和硬度等,依賴于,制品的結(jié)晶度,如注射溫度低，模溫低、模內(nèi)壓力高、保壓時間延長、澆口尺寸大、制品應盡可能薄。,對于非結(jié)晶性塑料制品，為了獲得沿模內(nèi)流動方向較好的力學性能，必須在注射時造成使取向程度增大的條件，,對于結(jié)晶性塑料，除了與上面相似的結(jié)果外，結(jié)晶性塑料的一些力學性能,注射制品力學性能的各向異性,注射制品力學性能的各向異性,圖示為測定取向方向和垂直方向強度用的啞鈴形注射試樣澆口位置圖.,流動方向表示沿熔體充模流動方向，垂直方向指的是垂

37、直于充模流動方向。,澆口位置不同的本體法PS啞鈴形試樣的極限拉伸強度與注射溫度的關(guān)系， 1-啞鈴軸線方向 2-垂直于啞鈴軸線方向,對于同樣的啞鈴形注射試樣，由于澆口位置不同，塑料熔體充模流動情況便會有所變化，這種變化會使取向產(chǎn)生差異，從而也產(chǎn)生不同的力學性能。, 取向方向上的拉伸強度隨注射溫度提高而降低，垂直方向的拉伸強度則無變化。 原因是垂直于取向方向的強度主要只取決于分子間的作用力，與取向程度關(guān)系不大. 對大多數(shù)非晶態(tài)熱塑性塑料，隨著注射溫度的提高，其各向異性的力學性能均會有所降低。,由圖可見： 在取向方向上的拉伸強度（曲線1）大于垂直方向上（曲線2）的拉伸強度；,表317列舉了HDPE在

38、不同的注射溫度條件下其拉伸屈服強度、極限拉伸強度和斷裂伸長率的測試數(shù)據(jù)。,在190和50N的條件下測試,結(jié)晶性熱塑性注射制品的力學性能也顯示出各向異性。,由表看出，HDPE的拉伸屈服點、極限拉伸強度和斷裂伸長率在流動方向與垂直方向上都具有不同數(shù)值，表現(xiàn)出各方向不同的力學性能； 對于拉伸屈服點與極限拉伸強度，流動方向數(shù)值大于垂直方向數(shù)值； 在聚合物流動方向的拉伸屈服點是隨注射溫度而，垂直于流動方向的拉伸屈服點則很少依賴于注射溫度；,在流動方向上HDPE斷裂時的相對伸長率會隨注射溫度的提高而迅速增大， 但在垂直方向上所測定的同一指標幾乎是恒定的，并且與PE熔融指數(shù)的關(guān)系要比與注射溫度的關(guān)系更密切。

39、,注射制品的熔接強度,注射制品的熔接強度,(a)熔接縫的形成 當注射制品有孔、嵌件的結(jié)構(gòu)或厚度不均或采用多于一個澆口的情況下，就形成熔接縫。 常見的熔接縫有兩種： 一種是在充模開始時形成的熔接縫，,另一種是在充模終止時形成的熔接縫， 如圖所示。,制品熔接縫處的力學性能較其余部位的力學性能低，,其原因可能有如下方面： 一是由于熔體料流經(jīng)過一段路程流動后，溫度有所下降，兩股料流前緣匯合時不能很好互相融合, 二是對結(jié)晶性聚合物，在熔接縫的界面上不能形成完全的結(jié)晶； 三是在熔體流動前緣匯合處，由于排氣不良可能夾雜氣體和雜質(zhì)使熔合面積減少,導致熔合強度下降.,(b)影響熔接縫強度的因素,聚合物的類型、熔

40、合縫的形式、注射工藝條件、制品的厚度等。,實驗表明：影響熔接縫強度的因素很多,、從聚合物的類型來說： 在相同工藝條件下，熔接縫的拉伸強度、沖擊強度：結(jié)晶性聚合物半結(jié)晶型或無結(jié)晶型聚合物， 非結(jié)晶性聚合物，熔接縫處取向方向拉伸強度， 但是對于沖擊強度，有熔接縫無熔接縫的。,對用HIPS注射試樣的結(jié)果見圖， 這是因為在熔接縫處分子取向受到破壞，沒有發(fā)生取向效應，使其沖擊強度反而提高。,圖363 注射溫度不同的抗沖PS試樣 的沖擊強度與試樣厚度的關(guān)系 1、6-220 2、5-2403、4-260 1、2、3-有熔接縫的試樣 4、5、6-無熔接縫的試樣 7-壓制試樣,從熔接縫的形式比較。 圖表示兩種不

41、同澆口配置,形成不同的熔接縫，其極限拉伸強度的比較。 充模終止形成的熔接縫的拉伸強度隨注射溫度的提高而增大， 充模初期形成的熔接縫，其拉伸強度隨注射溫度的變化而變化不大。,本體法PS的極限拉伸 強度與注射溫度的關(guān)系 1-兩個澆口沿軸線方向配置在啞鈴形試樣兩端 2-兩個澆口沿垂直于啞鈴形試樣軸的方向并排配置,熔接縫的強度與注射工藝條件有關(guān)：,熔體溫度與模具溫度。較高的熔體溫度或模具溫度使熔接縫的拉伸屈服強度提高，如下圖所示。,熔接縫拉伸強度 與熔體溫度的關(guān)系,熔接縫拉伸屈服強度與模溫的關(guān)系,熔體溫度=200 注射速度=中速 閉模時間=20s L-退火試樣 2-低流動速率 3-高流動速率,LDPE

42、試樣的熔接縫的拉伸強度與注射壓力的關(guān)系 1-注射溫度=104 2-注射溫度=232 3-與澆口距離=38mm 4-與澆口距離=75mm 5-與澆口距離=125mm,注射壓力 提高注射壓力有助于克服流道阻力，把壓力傳遞到熔體流動前緣，使熔接縫在高壓下熔合，增加了熔接縫的接合強度。 如圖，隨注射壓力增加，熔接縫的拉伸強度提高， 另外離澆口近的熔接縫拉伸強度高，遠的則拉伸強度低。,注射溫度不同的HIPS試樣沖擊強度與試樣厚度的關(guān)系 1、6220 2、5240 3、4260 1、2、3一有熔接縫的試樣 4、5、6一無熔接縫的試樣 7一壓制試樣,其它工藝因素 如充模速度提高，可使熔體前緣溫度較高，熔體熔

43、合得好而提高熔接縫處的拉伸強度。 又如制品成型后進行退火處理，其熔接縫處的拉伸強度也會提高。 制品尺寸因素。如制品厚度等。如圖所示為熔接縫的抗沖擊強度隨試樣厚度的增加而提高。 同時，有熔接縫的試樣的沖擊強度高于無熔接縫的試樣的沖擊強度。,注射制品的收縮,注射制品的收縮,-是指制品尺寸對注射模腔尺寸的絕對減少量或相對減少量。 收縮的大小及在各個注射周期之間收縮量的穩(wěn)定性是決定制品尺寸精度的主要因素。 注射成型制品在成型過程中的收縮，按發(fā)生收縮的條件和特征的不同可分成三個階段.,發(fā)生在澆口凝封以前的保壓階段-制品的收縮很大程度上取決于熔體所能進行的補償程度。 這種熔體的補償能力主要取決于保壓壓力的

44、大小和維持保壓壓力向模腔內(nèi)傳遞的時間，這一過程要一直持續(xù)到澆口凝封為止， 保壓壓力越大，時間越長，則制品的收縮率就越低。,第一階段：,是在澆口處的聚合物凝固之后開始，并延續(xù)到開模和制品脫模為止。 在這種條件下，非晶態(tài)聚合物的收縮是按體積膨脹系數(shù)進行收縮的，收縮的大小取決于模溫所決定的冷卻速度。 模溫低，冷卻速度快，分子被“凍結(jié)取向”，來不及松弛，制品有較小的收縮；,第二階段：,對結(jié)晶性高聚物來說，收縮主要是由其結(jié)晶所致，收縮的大小主要決定于模溫， 模溫越高，冷卻速度慢，分子有充分的松弛時間，結(jié)晶趨于更完善，所以收縮率高，反之，模溫低時會降低收縮率。 由此，從收縮率角度看，模腔溫度對非結(jié)晶性和結(jié)

45、晶性聚合物的影響是一致的。,當制品不受到約束時，則只發(fā)生自由收縮，這時制品體積的縮小取決于制品脫模時的溫度與環(huán)境介質(zhì)溫度之差，也取決于熱膨脹系數(shù)。 自由收縮量可由下式計算：,式中 L自由收縮量 聚合物熱膨脹系數(shù) T2脫模時制品溫度 T3工作環(huán)境(介質(zhì))溫度 L1制品脫模30min后沿收縮方向長度,第三階段：,是從制品脫模開始到使用階段的收縮。,從下面一些實驗測試結(jié)果了解影響收縮率的工藝因素：,模腔壓力與收縮率的關(guān)系,模腔壓力對制品收縮率的影響。 結(jié)晶性塑料（POM、HDPE、PP）， 非結(jié)晶性塑料（PS、PMMA）， 隨著模腔壓力的增大，制品收縮率下降。,聚甲醛的收縮率與保壓時間的關(guān)系 試樣厚度=3mm 模溫= 100 注射壓力=100MPa,收縮率隨保壓時