注塑成型工藝（PPT128頁(yè)).ppt

1、第二篇 注射成型工藝及模具,第四章 注射成型工藝,一、熱塑性塑料的工藝性能,二、 注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及規(guī)格,三、 注射成型原理及其工藝過(guò)程,四、 注射成型工藝條件的選擇與控制,五、幾種常用塑料的注射成型特點(diǎn),重點(diǎn)掌握,什么是注射成型工藝？,注射成型生產(chǎn)中，運(yùn)用一定的技術(shù)方法，將塑料原料、注射設(shè)備和注射所用的模具聯(lián)系起來(lái)形成生產(chǎn)能力，這種方法就叫做注射成型工藝。,第一節(jié) 熱塑性塑料的工藝性能,一、塑料的成型收縮,塑料的收縮性： 指塑料制件從模具中取出發(fā)生尺寸收縮的特性。,塑料的成型收縮： 與塑料本身的熱脹冷縮性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)及成型工藝條件等因素有關(guān)的塑料制件的收縮統(tǒng)稱為成型收縮。,成型收縮的大?。嚎?/p>

2、用塑料制件的實(shí)際收縮率S實(shí)表示，即 （4-1） 式中 a成型溫度時(shí)制件尺寸； b常溫時(shí)制件的尺寸,成型溫度時(shí)的制件尺寸無(wú)法測(cè)量，故常采用常溫時(shí)的型腔尺寸取代，有 (4-2) 式中 c常溫時(shí)型腔尺寸； S計(jì)塑料制件的計(jì)算收縮率。,收縮率選擇的原則：,收縮率范圍較小的塑料品種，可按收縮率的范圍取中間值，此值稱平均縮率。,收縮率范圍較大的塑料品種，應(yīng)根據(jù)制件的形狀，特別是根據(jù)制品的壁厚來(lái)確定收縮率，壁厚取上限(大值)，壁薄取下限(小值)。,當(dāng)S計(jì)為已知時(shí)，可用S計(jì)來(lái)計(jì)算型腔尺寸，即 c=b(1+S計(jì)) (4-3),收縮率15乘以比值07，內(nèi)徑取大 值16，外徑取小值14，以留有試模后修正的余地（對(duì)高

3、精度塑件或?qū)δ撤N塑料的收縮率缺乏準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí)，常用這種留有修模余量的設(shè)計(jì)方法）。,制件各部分尺寸的收縮率不盡相同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以選擇。 圖41塑件的材料為尼龍1010，壁厚4mm，查表42得，高度方向的收縮小于水平方向的收縮，其百分比為70，收縮率范圍為1416，高度方向取平均,收縮量很大的塑料，可利用現(xiàn)有的或者材料供應(yīng)部門提供的計(jì)算收縮率的圖表來(lái)確定收縮率。也可收集一些包括該塑料實(shí)際收縮率及相應(yīng)的成型工藝條件等數(shù)據(jù)，然后用比較法進(jìn)行估算。必要時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)、制造一副試驗(yàn)?zāi)＞撸瑢?shí)測(cè)在類似的成型條件下塑料的收縮率。,二、塑料的流動(dòng)性,塑料的流動(dòng)性： 比較塑料成型加工難易的一項(xiàng)指標(biāo)，與黏度一樣，依賴于

4、成型條件、聚合物的性質(zhì)。,衡量塑料流動(dòng)性的指標(biāo)： 聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長(zhǎng)度、表觀黏度以及流動(dòng)比(流程長(zhǎng)度/制品壁厚)。相對(duì)分子質(zhì)量小、熔融指數(shù)高、螺旋線長(zhǎng)度長(zhǎng)、表觀黏度小、流動(dòng)比大則流動(dòng)性好。,常用熱塑性塑料的流動(dòng)性分為三類。,流動(dòng)性好的，有尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素。,流動(dòng)性一般的，有ABS、有機(jī)玻璃、聚甲醛、聚氯醚。,流動(dòng)性差的，有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料。,塑料的流動(dòng)性隨成型工藝條件的改變而變化，熔體成型溫度高則流動(dòng)性好，注射壓力大流動(dòng)性好。模具結(jié)構(gòu)也影響流動(dòng)性的大小。成型時(shí)還可通過(guò)控制溫度、模溫、注射壓力及注射速率等因素來(lái)調(diào)節(jié)

5、注射成型過(guò)程以滿足對(duì)制件質(zhì)量的要求。,三、塑料的結(jié)晶性,結(jié)晶形塑料須加熱至熔點(diǎn)溫度以上才能達(dá)到軟化狀態(tài)。結(jié)晶熔解需要熱量，結(jié)晶形塑料達(dá)到成型溫度要比無(wú)定形塑料達(dá)到成型溫度需要更多的熱量。,制件在模內(nèi)冷卻時(shí)，結(jié)晶形塑料要比無(wú)定形塑料放出更多的熱量，因此結(jié)晶形塑料在冷卻時(shí)需要較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間。,結(jié)晶形塑料固態(tài)的密度與熔融時(shí)的密度相差較大，結(jié)晶形塑料的成型收縮率大，達(dá)到0.5一3.0;無(wú)定形塑料的成型收縮率一般為0.4一0.6。,結(jié)晶形塑料的結(jié)晶度與冷卻速度密切相關(guān)，在結(jié)晶形塑料成型時(shí)應(yīng)按要求控制好模具溫度。,結(jié)晶形塑料各向異性顯著，內(nèi)應(yīng)力大。脫模后制品內(nèi)未結(jié)晶的分子有繼續(xù)結(jié)晶的傾向，易使制品變形和翹

6、曲。,熱敏性：指某些塑料對(duì)熱較為敏感，在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或澆口截面過(guò)小、剪切作用大時(shí)，料溫增高易發(fā)生變色、降解的傾向。,包括：熱敏性、水敏性、應(yīng)力敏感性、吸濕性、粒度以及塑料的各種熱性能指標(biāo)。,四、塑料的其他工藝性能,水敏性：指有的塑料(如聚碳酸酯等)即便含有少量水分，在高溫和高壓下也容易分解。,應(yīng)力敏感性：指有的塑料對(duì)應(yīng)力敏感，成型時(shí)質(zhì)脆易裂。對(duì)應(yīng)力敏感的塑 料，除在原料內(nèi)加人添加劑提高抗裂性外，還應(yīng)合理設(shè)計(jì)制件和模具，選擇有利的成型條件，以減少內(nèi)應(yīng)力。,粒度：指塑料粒料的細(xì)度和均勻度。根據(jù)技術(shù)要求，各種塑料應(yīng)有一定的技術(shù)指標(biāo)。,熱性能指標(biāo)：塑料的比熱容、熱導(dǎo)率、熱變形溫度等。比熱容高的塑

7、料熔融時(shí)需要更多的熱量，熱變形溫度高的塑料冷卻時(shí)間可縮短，熱導(dǎo)率低的塑料必須注意充分冷卻。,第二節(jié) 注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及規(guī)格,注射機(jī)為塑料注射成型所用的主要設(shè)備。,注射成型時(shí)注射模具安裝在注射機(jī)的動(dòng)模板和定模板上，由鎖模裝置合模并鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。,注塑機(jī)分以下幾部分：,1注射裝置,主要作用：使固態(tài)的塑料顆粒均勻地塑化呈熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將塑料熔體注入到閉合的型腔中。,組成：料斗、料筒、加熱器、計(jì)量裝置、螺桿 (柱塞式注射機(jī)為柱塞和分流梭)及驅(qū)動(dòng)裝置、噴嘴等部件。,2鎖模裝置,作

8、用：實(shí)現(xiàn)模具的開閉動(dòng)作，在成型時(shí)提供足夠的夾緊力使模具鎖緊，開模時(shí)推出模內(nèi)制件。,鎖緊裝置類型：機(jī)械式，液壓式或者液壓機(jī)械聯(lián)合作用方式。,推出機(jī)構(gòu)類型：機(jī)械式和液壓式推出。液壓式推出有單點(diǎn)推出、多點(diǎn)推出。,3液壓傳動(dòng)和電器控制,作用：保證注射成型按照預(yù)定的工藝要求(壓力、速度、時(shí)間、溫度)和動(dòng)作程序準(zhǔn)確進(jìn)行。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是注射機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)；電器控制系統(tǒng)則是控制各個(gè)動(dòng)力液壓缸完成開啟、閉合和注射、推出等動(dòng)作的系統(tǒng)。,一、注射機(jī)分類,按外形特征可分為如下三類。,1.立式注射機(jī),特點(diǎn)：注射裝置和定模板設(shè)置在設(shè)備上部，而鎖模裝置、動(dòng)模板、推出機(jī)構(gòu)均設(shè)置在設(shè)備的下部。,優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，模具裝拆方便，安

9、裝嵌件和活動(dòng)型芯簡(jiǎn)便可靠；缺點(diǎn)：不容易自動(dòng)操作，只適用于小注射量的場(chǎng)合，一般注射量為1060g。,2.臥式注射機(jī),特點(diǎn)：注射裝置和定模板在設(shè)備一側(cè)，而鎖模裝置、動(dòng)模板、推出機(jī)構(gòu)均設(shè)置在另一側(cè)。這是注射機(jī)最普通、最主要的形式。,優(yōu)點(diǎn)：機(jī)體較矮，容易操作加料，制件推出后能自動(dòng)落下，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；缺點(diǎn)：設(shè)備占地面積大，模具安裝比較麻煩。,3.直角式注射機(jī),特點(diǎn)：注射裝置為立式布置，鎖模、頂出機(jī)構(gòu)以及動(dòng)模板、定模板按臥式排列，兩者互為直角，適用于中心部分不允許留有澆口痕跡的塑件。缺點(diǎn)：加料較困難，嵌件或活動(dòng)型芯安放不便，只適用于小注射量的場(chǎng)合，注射量一般為2045g。,按塑料在料筒中的塑化方式分

10、為兩類。,1.柱塞式注射機(jī),工作原理： 示意圖44。柱塞是直徑約為20100mm的金屬圓桿，在料筒內(nèi)僅作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將熔融塑料注人模具。分流梭是裝在料筒靠前端的中心部分，形如魚雷的金屬部件，其作用是將料筒內(nèi)流經(jīng)該處的塑料分成薄層，使塑料分流，以加快熱傳遞。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，剪切發(fā)熱使料溫升高、黏度下降，塑料得到進(jìn)一步混合和塑化。,適用場(chǎng)合：塑料的導(dǎo)熱性差，若料筒內(nèi)塑料層過(guò)厚，塑料外層熔融塑化時(shí)，它的內(nèi)層尚未塑化，若要等到內(nèi)層熔融塑化，則外層就會(huì)因受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而分解。因此，柱塞式注射機(jī)的注射量不宜過(guò)大，一般為3060g，且不宜用來(lái)成型流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料

11、制件。,2螺桿式注射機(jī),工作原理：示意圖4-5。螺桿的作用是送料、壓實(shí)、塑化與傳壓。當(dāng)螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將料斗中的塑料卷入，并逐步將其壓實(shí)、排氣、塑化，不斷地將塑料熔體推向料筒前端，積存在料筒前部與噴嘴之間，螺桿本身受到熔體的壓力而緩緩后退。當(dāng)積存,螺桿式注射機(jī)中螺桿既可旋轉(zhuǎn)又可前后移動(dòng)，因而能夠勝任塑料的塑化、混合和注射工作。,的熔體達(dá)到預(yù)定的注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并在液壓油缸的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng)，將熔體注入模具。,國(guó)際上趨于用注射容量鎖模力來(lái)表示注射機(jī)的主要特征。這里所指的注射容量是指注射壓力為100MPa時(shí)的理論注射容量。,我國(guó)習(xí)慣上采用注射量來(lái)表示注射機(jī)的規(guī)格，如XS-ZY500，表示

12、注射機(jī)在無(wú)模具對(duì)空注射時(shí)的最大注射容量不低于500cm3的螺桿式(Y)塑料(S)注射(Z)成型(X)機(jī)。我國(guó)制定的注射機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定可以采用注射容量表示法和注射容量鎖模力表示法來(lái)表示注射機(jī)的型號(hào)。,注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括注射、合模、綜合性能等三個(gè)方面，如公稱注射量、螺桿直徑及有效長(zhǎng)度、注射行程、注射壓力、注射速度、塑化能力、合模力、開模力、開模合模速度、開模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、空循環(huán)時(shí)間、機(jī)器的功率、體積和質(zhì)量等。,注射機(jī)的規(guī)格：,二、注射機(jī)規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù),第三節(jié) 注射成型原理及其工藝過(guò)程,基本原理：利用塑料的可擠壓性和可模塑性，將松散的粒料或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗

13、送人高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為黏流態(tài)熔體，在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。,注射成型原理圖4-6 。,一、生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作,l.原料預(yù)處理,(1)分析檢驗(yàn)成型物料的質(zhì)量,根據(jù)注射成型對(duì)物料的工藝特性要求，檢驗(yàn)物料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無(wú)雜質(zhì)并測(cè)試其熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。如果檢測(cè)中出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)解決。對(duì)于粉狀物料，在注射成型前，經(jīng)常還需要將其配制成粒料，因此其檢驗(yàn)工作應(yīng)放在配料后進(jìn)行-,生產(chǎn)工藝過(guò)程圖47。,作用：往塑料成型物料中添

14、加一種稱為色料或著色劑的物質(zhì)，借助這種物質(zhì)改變塑料原有的顏色或賦予塑料特殊光學(xué)性能。,(2)著色,著色劑按其在塑料中的分散能力分為：染料和顏料兩大類。,染料：具有著色力強(qiáng)、色彩鮮艷和色譜齊全的特點(diǎn)，但由于對(duì)熱、光和化學(xué)藥品的穩(wěn)定性比較差，在塑料中較少應(yīng)用；當(dāng)塑料成型溫度不高又希望制品透明時(shí)，可采用耐熱性較好的蒽醌類和偶氮類染料。,顏料：主要著色劑。按化學(xué)組成又分成無(wú)機(jī)和有機(jī)顏料。,無(wú)機(jī)顏料：對(duì)熱、光和化學(xué)藥品的穩(wěn)定性都比較高，且價(jià)格低廉，但色澤都不十分鮮艷，只能用于不透明塑料制件的著色。,有機(jī)顏料：著色特性介于染料和無(wú)機(jī)顏料之間，對(duì)熱、光和化學(xué)藥品的穩(wěn)定性一般不及無(wú)機(jī)顏料，但所著色制件色彩較鮮

15、艷，用這種顏料的低濃度著色可得到彩色的半透明制件。,粉狀或粒狀熱塑性塑料著色的工藝實(shí)現(xiàn)方法：直接法和間接法兩種。,對(duì)于吸濕性或粘水性不強(qiáng)的成型物料，如果包裝貯存較好，也可不必預(yù)熱干燥。,目的：為了除去物料中過(guò)多的水分及揮發(fā)物，防止成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時(shí)也可以避免注射時(shí)發(fā)生水降解。,(3)預(yù)熱干燥,預(yù)熱干燥成型物料的方法：在空氣循環(huán)干燥箱中進(jìn)行。多品種、小批量物料，也可采用循環(huán)熱風(fēng)、紅外線及遠(yuǎn)紅外線等較為簡(jiǎn)單的設(shè)備預(yù)熱干燥。大批量物料可采用抽濕干燥機(jī)或采用負(fù)壓沸騰干燥法。高溫下易氧化變色的塑料(如聚酰胺等)，可采用真空干燥法。采用料斗干燥新工藝(圖4-8)，使干燥設(shè)備與注射機(jī)相連，

16、簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序，可防止吸濕性塑料再次吸濕。,2.清洗料筒,生產(chǎn)中如遇下列情況均應(yīng)對(duì)注射機(jī)的料筒進(jìn)行清洗：改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色，或發(fā)現(xiàn)成型過(guò)程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)。,清洗方法：柱塞式機(jī)筒存料量大，須將機(jī)筒拆卸清洗。螺桿式機(jī)筒，可采用對(duì)空注射法清洗。最近研制成功了一種機(jī)筒清洗劑，是一種粒狀無(wú)色高分子熱彈性材料，100時(shí)具有橡膠特性，但不熔融或粘結(jié)，將它通過(guò)機(jī)筒，可以像軟塞一樣把機(jī)筒內(nèi)的殘料帶出，這種清洗劑主要適用于成型溫度在180280內(nèi)的各種塑性塑料以及中小型注射機(jī)。,采用對(duì)空注射清洗螺桿式機(jī)筒時(shí)，應(yīng)注意下列事項(xiàng)。,欲換料的成型溫度高于機(jī)筒內(nèi)殘料的成型溫度時(shí)，應(yīng)將機(jī)筒和噴嘴溫度升高

17、到欲換料的最低成型溫度，然后加入欲換料或其回頭料，并連續(xù)對(duì)空注射，直到全部殘料除盡止。,欲換料的成型溫度低于機(jī)筒內(nèi)殘料的成型溫度時(shí)，應(yīng)將機(jī)筒和噴嘴溫度升高到欲換最高成型溫度，切斷電源，加入欲換料的回頭料后，連續(xù)對(duì)空注射，直到全部殘料除盡止。,兩種物料成型溫度相差不大時(shí)，不必變更溫度，先用回頭料，后和欲換料對(duì)空注射可。,殘料屬熱敏性塑料時(shí)，應(yīng)從流動(dòng)性好、熱穩(wěn)定性高的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中選黏度較高的品級(jí)作為過(guò)渡料對(duì)空注射。,有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料兩者的收縮率不同，嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋。若成型前對(duì)嵌件預(yù)熱，可減小它在成型時(shí)與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料發(fā)生收

18、縮應(yīng)力和裂紋。,為什么要預(yù)熱嵌件？,3預(yù)熱嵌件,什么情況下嵌件需預(yù)熱？,分子鏈剛性大的塑料(如聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯和聚砜等)，一般均需預(yù)熱嵌件，因它們本身很容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。 分子鏈柔順性大的塑料，且嵌件較小時(shí)，可以不預(yù)熱，原因在于小嵌件容易在模內(nèi)加熱。,嵌件預(yù)熱溫度：,一般取110130，并以不破壞嵌件表面鍍層為限。對(duì)鋁、銅等有色金屬嵌件，預(yù)熱溫度可提高到150。,4選擇脫模劑,目的：使成后的制件容易從模內(nèi)脫出。,常用的脫模劑：硬酯酸鋅、液體石蠟(白油)和硅油等。硅油脫模效果最好，只要對(duì)模具施用一次，即可長(zhǎng)效脫膜，但價(jià)格很貴。硬酯酸鋅（不能用于聚酰胺）多用于高溫模具，而液體石蠟多用于中

19、低溫模具。,注意；含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則影響制品的透明度。,二、注射成型原理及其工藝過(guò)程,工藝過(guò)程分為：塑化計(jì)量、注射充模和冷卻定型三個(gè)階段。,l.塑化計(jì)量,(1)塑化的概念,什么是塑化？,成型物料在注射成型機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、壓實(shí)以及混合等作用以后，由松散的粉狀或粒狀固體轉(zhuǎn)變成連續(xù)的均化熔體的過(guò)程稱為塑化。,均化包含四方面的內(nèi)容：,熔體內(nèi)組分均勻、密度均勻、黏度均勻和溫度分布均勻。,(2)計(jì)量,計(jì)量：指能夠保證注射機(jī)通過(guò)柱塞或螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地輸出(即注射出)機(jī)筒所進(jìn)行的準(zhǔn)備動(dòng)作，這些動(dòng)作均需注射機(jī)控制柱塞或螺桿在塑化過(guò)程中完成。,影響計(jì)量準(zhǔn)確性的因

20、素：注射機(jī)控制系統(tǒng)的精度；機(jī)筒(即塑化室)和螺桿的幾何要素及其加工質(zhì)量影響。,(3)塑化效果和塑化能力,塑化效果：指物料轉(zhuǎn)變成熔體之后的均化程度。,塑化能力：指注射機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)能夠塑化的物料質(zhì)量或體積。,塑化效果與物料受熱方式和注射機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)：,柱塞式注射機(jī)，物料在機(jī)筒內(nèi)只能接受柱塞的推擠力，幾乎不受剪切作用，塑化所用的熱量主要從外部裝有加熱裝置的高溫機(jī)筒上取得。 螺桿式注射機(jī)，螺桿在機(jī)筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)物料起到強(qiáng)烈的攪拌和剪切作用，導(dǎo)致物料之間進(jìn)行劇烈摩擦，并因此而產(chǎn)生很大熱量，物料塑化時(shí)的熱量既可同時(shí)來(lái)源于a、高溫機(jī)筒和自身產(chǎn)生出的摩擦熱，也可以b、只憑摩擦熱單獨(dú)供給。,塑化效果對(duì)比： a稱

21、為普通螺桿塑化；b稱為動(dòng)力熔融。顯然，在動(dòng)力熔融條件下，強(qiáng)烈的攪拌與剪切作用不僅有利于熔體中各組分混合均化，而且還避免了波動(dòng)的機(jī)筒溫度對(duì)熔體溫度的影響，有利于熔體的黏度均化和溫度分布均化，能夠得到良好的塑化效果。而柱塞式注射機(jī)塑化物料時(shí)，既不能產(chǎn)生攪拌和剪切的混合作用，又受機(jī)筒溫度波動(dòng)的影響，故熔體的組分、黏度和溫度分布的均化程度都比較低，其塑化效果既不如動(dòng)力熔融。也不如介于中間狀態(tài)的部分依靠機(jī)筒熱量的普通螺桿塑化。,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：圖49為柱塞式和普通螺桿式注射機(jī)塑化相同物料時(shí)機(jī)筒中物料和熔體的溫度分布曲線?？梢钥闯觯篒、用螺桿式注射機(jī)塑化物料時(shí)，噴嘴附近熔體的徑向溫度分布要比柱塞式注射機(jī)來(lái)得均勻

22、。II、不同結(jié)構(gòu)的注射機(jī)，塑化能力不相同：,柱塞式注射機(jī)的理論塑化能力,（4-4）,式中 mpp柱塞式注射機(jī)的塑化能力，kgh； 熱擴(kuò)散率，m2h； Ap塑化物料接受的傳熱面積，與機(jī)筒內(nèi)徑和分 流錐直徑有關(guān)，m2； 物料密度，kgm3； Kt熱流動(dòng)系數(shù)，與加熱系數(shù)有關(guān)，參見圖4-10， 常數(shù)，無(wú)分流錐時(shí)=1，有分流錐時(shí)= 2； V受熱物料的總體積，m3。,螺桿式注射機(jī)的理論塑化能力，用螺桿計(jì)量段對(duì)熔體的輸送能力表示，即有,（4-5）,mps螺桿式注射機(jī)的塑化能力，cm3s； D螺桿的基本直徑 ，cm； Lm計(jì)量段長(zhǎng)度，cm； hm計(jì)量段螺槽深度,cm； 螺桿的螺旋升角,()； m熔體在計(jì)量段螺

23、槽中的黏度，Pas； N螺桿轉(zhuǎn)速,r/s； pb塑化時(shí)熔體對(duì)螺桿產(chǎn)生的反向壓力，通常稱為背壓，Pa.。,分析上兩式： 柱塞式注射機(jī)的塑化能力與機(jī)筒結(jié)構(gòu)和物料體積有關(guān)，提高塑化能力，需增大傳熱面積AP或減小物料的總體積V，而增大AP時(shí)常會(huì)使V跟著增大，V的增大將導(dǎo)致熔體不易均化； 螺桿式注射機(jī)塑化能力與物料體積無(wú)關(guān)，塑化能力一般都比柱塞式注射機(jī)大，這也是普通柱塞式注射機(jī)為什么只能成型小型制品的主要原因之一。,影響螺桿式注射機(jī)塑化效果和塑化能力的主要因素除了成型物料本身的特性之外，還與機(jī)筒結(jié)構(gòu)、筒的加熱溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿行程(或計(jì)量段長(zhǎng)度)、螺桿幾何參數(shù)以及熔體對(duì)螺桿產(chǎn)生的背壓等因素有關(guān)。,2注

24、射充模,什么是注射充模？,柱塞或螺桿從機(jī)筒內(nèi)的計(jì)量位置開始，通過(guò)注射油缸和活塞施加高壓，將塑化好的塑料熔體經(jīng)過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴和模具中的澆注系統(tǒng)快速進(jìn)入封閉模腔的過(guò)程稱為注射充模。分三個(gè)階段：流動(dòng)充模、保壓補(bǔ)料、倒流。,(1)流動(dòng)充模,指注射機(jī)將塑化好的熔體注射進(jìn)入模腔的過(guò)程。,熔體注射過(guò)程中會(huì)遇到機(jī)筒、噴嘴、模具澆注系統(tǒng)、模腔表壁對(duì)熔體的外摩擦，及熔體內(nèi)部產(chǎn)生的黏性內(nèi)摩擦。為了克服這些流動(dòng)阻力，注射機(jī)須通過(guò)螺桿或柱塞向熔體施加很大的注射壓力。要掌握熔體的流動(dòng)充模規(guī)律，須了解注射壓力在此過(guò)程中的變化特點(diǎn)以及與它相關(guān)的熔體溫度、流速和充模特性問(wèn)題。, 注射壓力的變化,注射壓力的變化可用注射成型的壓

25、力-時(shí)間曲線描述，圖411。,t0，柱塞或螺桿開始注射熔體的時(shí)刻；t1，熔體開始流入模腔的時(shí)刻；t2，熔體充滿模腔的時(shí)刻。時(shí)間t0t2代表整個(gè)充模階段，其中t0t1稱為流動(dòng)期；t1t2稱為充模期。,a、流動(dòng)期內(nèi)，注射壓力和噴嘴處的壓力急劇上升，而模腔(澆口末端)的壓力卻近似等于零，注射壓力主要用來(lái)克服熔體在模腔以外的阻力。如，t1時(shí)刻的壓力差pl=pi1pg1代表熔體從機(jī)筒到噴嘴時(shí)所消耗的注射壓力而噴嘴壓力pg1則代表熔體從噴嘴至模腔之間消耗的注射壓力。,b、充模期內(nèi)，熔體流入模腔，模腔壓力急劇上升；注射壓力和噴嘴壓力也會(huì)隨之增加到最大值(或最大值附近)，然后停止變化或平緩下降，這時(shí)注射壓力對(duì)

26、熔體起 兩方面作用，一是克服熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)阻力，二是對(duì)熔體進(jìn)行一定程度的壓實(shí)。,壓力隨時(shí)間呈非線性變化，注射壓力對(duì)熔體的作用必須充分，否則，熔體流動(dòng)會(huì)因阻力過(guò)大而中斷，導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)廢品。,流動(dòng)充模階段，注射,a、剪切速率一定，壓力溫度曲線分為三段，左邊一段熔體熱分解區(qū)，注射壓力隨溫度升高迅速下降，不能在此區(qū)注射成型；右邊一段高彈變形流動(dòng)區(qū)，注射壓力隨著溫度降低迅速增大，也不適于注射成型；只有中間一段溫度區(qū)，曲線相對(duì)平緩，溫度和注射壓力都較適中，易于注射成型，溫度升高有利于降低熔體黏度，注射壓力可隨之減小一定幅度.。, 注射壓力與熔體溫度、熔體流速的關(guān)系,b、溫度一定時(shí)，剪切速度增大，注射壓

27、力也要增大，完全符合流體力學(xué)壓力與流速的關(guān)系。反之，過(guò)大的注射壓力引起很高的剪切速率時(shí)，熔體內(nèi)的剪切摩擦熱也隨之增大，很可能引起熱分解或熱降解。另外，過(guò)大的剪切速率又很容易使熔體發(fā)生過(guò)度的剪切稀化，從而導(dǎo)致成型過(guò)程出現(xiàn)溢料飛邊。,注射壓力對(duì)流動(dòng)充模時(shí)噴嘴處的熔體溫度也有影響。,注射壓力上升階段，噴嘴處的熔體溫度也隨著升高，圖413。AC段和圖411噴嘴壓力曲線上的AC段對(duì)應(yīng)?？梢姡饻厣闹饕蚴亲⑸鋲毫υ龃?。生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免采用過(guò)大的注射壓力，否則會(huì)導(dǎo)致熔體熱降解。,熔體充模流動(dòng)形式與充模速度有關(guān)，充模速度受注射工藝條件和模具結(jié)構(gòu)的影響。注射成型時(shí)不希望充模期發(fā)生高速噴射流動(dòng)，而希望獲得

28、中速或低速的擴(kuò)展流動(dòng)，為此，需通過(guò)分析充模期的流動(dòng)取向，了解注射壓力對(duì)于熔體充模特性的影響。, 注射壓力與熔體充模特性,實(shí)際中，擴(kuò)展流動(dòng)時(shí)，料頭前沿低溫熔膜對(duì)熔體的阻滯作用較大，先進(jìn)入模腔的熔體溫度下降得很快，黏度也隨之增大，這加劇后面熔體進(jìn)模時(shí)的流動(dòng)阻力。如此時(shí)的注射壓力不大，很容易使充模流動(dòng)中止，導(dǎo)致注射成型出現(xiàn)廢品。為此，往往需提高注射壓力。而注射壓力提高后，熔體內(nèi)的剪切作用加強(qiáng)，流動(dòng)取向效應(yīng)將增大，最終可能導(dǎo)致制品出現(xiàn)比較明顯的各向異性并引起熱穩(wěn)定性變差。在這種情況下生產(chǎn)出的制品，若在溫度變化大的環(huán)境中工作，很有可能發(fā)生與取向一致的裂紋。,注意：在一定的模具結(jié)構(gòu)條件下，只要保證充模時(shí)不

29、發(fā)生高速噴射流動(dòng)，充模速度盡量取快一些，這樣不僅避免使用較大的注射壓力導(dǎo)致制品使用性能不良，而且對(duì)提高生產(chǎn)率也有好處。,(2)保壓補(bǔ)縮,保壓補(bǔ)縮階段：指從熔體充滿模腔至柱塞或螺桿在機(jī)筒中開始后撤為止，圖411 t2t3 段。,保壓，指注射壓力對(duì)模腔內(nèi)的熔體繼續(xù)進(jìn)行壓實(shí)的過(guò)程；補(bǔ)縮，指保壓過(guò)程中，注射機(jī)對(duì)模腔內(nèi)逐漸開始冷卻的熔體因成型收縮而出現(xiàn)的空隙進(jìn)行補(bǔ)料動(dòng)作。,分析：保壓補(bǔ)縮階段，如柱塞或螺桿停止在原位保持不動(dòng)，模腔壓力曲線會(huì)略有下降 (圖411的EF段)；反之，若要使模腔壓力保持不變，則需要柱塞或螺桿在保壓過(guò)程中繼續(xù)向前少許移動(dòng)，這時(shí)壓力曲線將與時(shí)間坐標(biāo)軸平行。,保壓力和保壓時(shí)間對(duì)模腔壓力

30、的影響。如保壓力不足，補(bǔ)縮流動(dòng)受澆口摩擦阻力限制不易進(jìn)行，模腔壓力因補(bǔ)料不足迅速下降(圖414)；如保壓時(shí)間不充分，模腔內(nèi)熔體倒流，也會(huì)造成模腔壓力迅速下降(圖415)。保壓時(shí)間足夠長(zhǎng)，可使?jié)部诨蚰Ｇ粌?nèi)的熔體完全固化，倒流不易發(fā)生，模腔壓力將隨著圖415中虛線緩慢下降。,結(jié)論： a、保壓力、保壓時(shí)間與模腔壓力間的關(guān)系，對(duì)冷卻定型時(shí)的制品密度、收縮及表面缺陷等問(wèn)題產(chǎn)生重要影響。 b、保壓補(bǔ)縮階段熔體仍有流動(dòng)，且其溫度亦在不斷下降，此階段是大分子取向以及熔體結(jié)晶的主要時(shí)期，保壓時(shí)間的長(zhǎng)短和冷卻速度的快慢均對(duì)取向和結(jié)晶程度有影響。,(3)倒流,倒流：指柱塞或螺桿在機(jī)筒中向后倒退時(shí)(即撤除保壓力以后)

31、，模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道進(jìn)行的反向流動(dòng)。整個(gè)倒流過(guò)程將從注射壓力撤出開始，至澆口處熔體凍結(jié)（簡(jiǎn)稱澆口凍結(jié)）時(shí)為止，圖411,t3t4。,保壓力、保壓時(shí)間與倒流的關(guān)系：如撤除壓力時(shí)，澆口已經(jīng)凍結(jié)或噴嘴帶有止逆閥，倒流現(xiàn)象不存在。保壓時(shí)間較長(zhǎng)，保壓力對(duì)模腔的熔體作用時(shí)間也長(zhǎng)，倒流較小，制品的收縮情況有所減輕；而保壓時(shí)間短，情況剛好相反。,引起倒流的原因：主要是注射壓力撤除后，模腔壓力大于流道壓力，且熔體與大氣相通所造成的。,倒流對(duì)于注射成型不利： a、使制品內(nèi)部產(chǎn)生真空泡或表面出現(xiàn)凹陷等成型缺陷。 b、對(duì)制件內(nèi)的大分子取向也有一定影響，原因是倒流本身也是一種熔體流動(dòng)行為，從原理上講，也能提高大分

32、子的取向能力，但實(shí)際上倒流產(chǎn)生的取向結(jié)構(gòu)在制品內(nèi)并不太多(因倒流波及的區(qū)域不太大)，且倒流期內(nèi)，熔體溫度還比較高，取向結(jié)構(gòu)很可能被分子熱運(yùn)動(dòng)解除。,3冷卻定型,冷卻定型：從澆口凍結(jié)時(shí)間開始，到制品脫模為止。圖411,t4-t5，注射成型工藝過(guò)程的最后階段。,(1) 冷卻定型時(shí)的模腔壓力,與保壓時(shí)間有很大關(guān)系，圖416，溫度壓力曲線。圖中曲線1代表模腔壓力很低的情況，曲線2為正常工藝條件下的情況。F和F是保壓力撤除的位置；G、G分別是與F、F對(duì)應(yīng)的澆口凍結(jié)位置； H、H分別與G、G對(duì)應(yīng)，但模腔壓力相同時(shí)的脫模位置。從F處撤除,從F處撤除保壓力時(shí)，保壓時(shí)間就會(huì)短一些。,保壓力時(shí)，保壓時(shí)間要長(zhǎng)一些，

33、,分析推論： 如果保壓時(shí)間短，則保壓作用終止時(shí)模內(nèi)熔體溫度較高，澆口凍結(jié)溫度也高；開始冷卻定型時(shí)的模腔壓力低，情況相反。 保壓時(shí)間不同時(shí)，若在模腔壓力相同的條件下脫模，則保壓時(shí)間短時(shí)，脫模溫度高，制件在模內(nèi)冷卻時(shí)間短(從澆口凍結(jié)算起)容易因剛度不足而變形；保壓時(shí)間長(zhǎng)，情況則相反。 若將溫度壓力曲線中因保壓時(shí)間不同而產(chǎn)生的澆口凍結(jié)位置連成曲線，則該曲線為澆口凍結(jié)曲線，在注射工藝條件正常和穩(wěn)定的條件下，凍結(jié)曲線呈直線狀。,(2)冷卻定型時(shí)的制品密度,冷卻定型階段，澆口凍結(jié)，熔體不再向模腔內(nèi)補(bǔ)充，可用聚合物狀態(tài)方程描述模腔內(nèi)的壓力、溫度和比體積(或密度)關(guān)系。對(duì)于確定的聚合物，比體積(或密度)一定時(shí)

34、，溫度和壓力呈直線關(guān)系。將這種關(guān)系反映在溫度壓力坐標(biāo)系中，可得到許多比容不等的直線，圖417中的l、l、2、 2四條直線，它們統(tǒng)稱為等比體積線。其中，1和l分別經(jīng)過(guò),澆口凍結(jié)位置G和G，2和2分別經(jīng)過(guò)脫模位置H和H。很明顯，四條直線的斜率均與比體積(或密度)有關(guān)，斜率越大比體積越大，而密度越小。,分析結(jié)論： 保壓時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，澆口凍結(jié)溫度低冷卻定型開始時(shí)模腔壓力比較高，冷卻定型時(shí)的制件密度比較大。 保壓時(shí)間一定時(shí)，若采用較高的脫模溫度，冷卻定型時(shí)模腔壓力比較大，脫模后制件會(huì)進(jìn)行較大的收縮，脫模制件密度較低，尚待在模外繼續(xù)收縮，制件會(huì)因這種模外收縮在其內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，發(fā)生翹曲變形。,圖中，H

35、模腔厚度，h固化層厚度，冷卻過(guò)程中h不斷加大。M模腔表壁溫度，s固化層與熔體之間的界面溫度，模腔內(nèi)的溫度分布如(y)曲線，y是模腔厚度坐標(biāo)。假設(shè)熔體密實(shí)，h增長(zhǎng)很慢，固化層內(nèi)溫度呈直線變化，熱傳導(dǎo)限定在固化層范圍內(nèi)，則溫度分布曲線用下式表達(dá),(3)熔體在模腔內(nèi)的冷卻情況,(4-6),若再設(shè)熔體在固化過(guò)程中的面密度變化速度為Vc，則有平衡方程,式中 qm熔融潛熱； s固化層的導(dǎo)熱系數(shù)。 其中 （4-8） 式中 s固化層密度； tc冷卻時(shí)間。,將式(48)代人式(47)得,（4-9）,(4-7),利用初始條件tc=0時(shí)，h=0，將上式積分后可得固化層厚度與冷卻時(shí)間的關(guān)系為,(4-10),上式實(shí)際上

36、隱含熔體在模腔內(nèi)的冷卻速度，利用它可以計(jì)算冷卻時(shí)間。,（4）脫模條件,聚合物狀態(tài)方程表明，冷卻定型階段有壓力、比容和溫度三個(gè)可變參數(shù)，但外部無(wú)熔體向模腔補(bǔ)給，比容只與溫度變化引起的體積收縮有關(guān)，獨(dú)立參數(shù)只有模腔壓力和溫度，它們均與脫模條件有關(guān)。,脫模溫度：不宜太高，否則，制件脫模后會(huì)產(chǎn)生較大的收縮，容易在脫模后發(fā)生熱變形。受模溫限制，脫模溫度也不能太低。適當(dāng)?shù)拿撃囟葢?yīng)在塑料的熱變形溫度H和模具溫度M之間，圖4-19，低于熱變形溫度。,脫模壓力：模腔壓力和外界壓力的差值不要太大，應(yīng)在圖4-19中pH十pH脫模壓力范圍（其值可由經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)確定）。否則制件脫模后內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致使用過(guò)程

37、中發(fā)生形狀尺寸變化或產(chǎn)生其他缺陷。 保壓時(shí)間較長(zhǎng)，模腔壓力下降慢，脫模時(shí)的殘余應(yīng)力偏向+pH一邊，當(dāng)殘余應(yīng)力超過(guò)+p H，則開啟模具時(shí)可能產(chǎn)生爆鳴現(xiàn)象，制件脫模時(shí)容易被刮傷或破裂；,未進(jìn)行保壓或保壓時(shí)間較短，模腔壓力下降快，倒流嚴(yán)重，模腔壓力甚至可能下降到比外界壓力要低，這時(shí)殘余應(yīng)力偏向pH一邊，制品將會(huì)因此產(chǎn)生凹陷或真空泡。生產(chǎn)中應(yīng)盡量調(diào)整好保壓時(shí)間，使脫模時(shí)的殘余應(yīng)力接近或等于零，以保證制件具有良好質(zhì)量。,三、制件的后處理,為什么要進(jìn)行制件的后處理？,成型過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動(dòng)行為非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮

38、，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，除引起脫模后時(shí)效變形外，還使制件的力學(xué)性能、光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)開裂。為了解決這些問(wèn)題，可對(duì)制件進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)暮筇幚怼?后處理方法：退火和調(diào)濕。,將制品加熱到gf(m)間某一溫度后，進(jìn)行一定時(shí)間保溫的熱處理過(guò)程。,什么是退火？,對(duì)于： 結(jié)晶形塑料制件，利用退火對(duì)它們的結(jié)晶度大小進(jìn)行調(diào)整，或加速二次結(jié)晶和后結(jié)晶的過(guò)程；對(duì)制品進(jìn)行解取向，降低制件硬度和提高韌度。,利用退火時(shí)的熱量，加速塑料中大分子松弛，消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力。,退火原理：,保溫時(shí)間： 與塑料品種和制件厚度有關(guān)，如無(wú)數(shù)據(jù)資料，也可按每毫米厚度約需半小時(shí)的原則估算。,退

39、火溫度： 制件使用溫度以上1020至熱變形溫度以下1020間選擇和控制。,退火熱源或加熱保溫介質(zhì)： 紅外線燈、鼓風(fēng)烘箱以及熱水、熱油、熱空氣和液體石蠟等。,應(yīng)指出，并非所有塑料制件都要進(jìn)行后處理，通常，只是對(duì)于帶有金屬嵌件、使用溫度范圍變化較大、尺寸精度要求高和壁厚大的制品才有必要。,調(diào)濕處理：一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件，它除了能在加熱和保溫條件下消除殘余應(yīng)力之外，還能促使制件在加熱介質(zhì)中達(dá)到吸濕平衡，以防它們?cè)谑褂眠^(guò)程中發(fā)生尺寸變化。,注意：退火冷卻時(shí)，冷卻速度不宜過(guò)快，否則還有可能重新產(chǎn)生溫度應(yīng)力。,第四節(jié) 注射成型工藝條件的選擇與控制

40、,注射成型具有三大工藝條件：溫度、壓力和時(shí)間。,一、溫度,注射成型溫度主要指料溫和模溫。料溫影響塑化和注射充模，模溫則同時(shí)影響充模和冷卻定型。,1料溫,料溫：指塑化物料的溫度和從噴嘴注射出的熔體溫度，前者稱為塑化溫度，而后者稱為注射溫度。,料溫主要取決于機(jī)筒和噴嘴兩部分的溫度。,料溫太低：不利于塑化，物料熔融后黏度也較大，故成型比較困難，成型后的制件容易出現(xiàn)熔接痕、表面無(wú)光澤和缺料等缺陷。,提高料溫：有利于塑化并降低熔體黏度、流動(dòng)阻力或注射壓力損失，熔體在模內(nèi)的流動(dòng)和充模狀況隨之改變(流速增大、充模時(shí)間縮短)，對(duì)制件的一些性能帶來(lái)許多好的影響。,料溫過(guò)高：很容易引起熱降解，最終反而導(dǎo)致制件的物

41、理和力學(xué)性能變差。,各種塑料適用的機(jī)筒和噴嘴溫度選擇或控制原則,制件注射量大于注射機(jī)額定注射量75或成型物料不預(yù)熱時(shí)，機(jī)筒后段溫度應(yīng)比中段、前段低510。對(duì)于含水量偏高的物料，也可使機(jī)筒后段溫度偏高一些；對(duì)于螺桿式機(jī)筒，為了防止熱降解，可使機(jī)筒前段溫度略低于中段。,機(jī)筒溫度應(yīng)保持在塑料的黏流溫度f(wàn)(m)以上和熱分解溫度d以下某一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?。?duì)于熱敏性塑料或相對(duì)分子質(zhì)量較低、分布又較寬的塑料，機(jī)筒溫度應(yīng)選較低值，即只要稍高于f(m)即可，以免發(fā)生熱降解。,機(jī)筒溫度與注射機(jī)類型及制件和模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。如，注射同一塑料時(shí)，螺桿式機(jī)筒溫度可比柱塞式低1020。又如，薄壁制件或形狀復(fù)雜以及帶有嵌件

42、的制品，因流動(dòng)較困難或容易冷卻，應(yīng)選用較高的機(jī)筒溫度；反之，對(duì)于厚壁制件、簡(jiǎn)單制件及無(wú)嵌件制件，均可選用較低的機(jī)筒溫度。,為了避免成型物料在機(jī)筒中過(guò)熱降解，除應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)筒最高溫度之外，還必須控制物料或熔體在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間，這對(duì)熱敏性塑料尤為重要。通常，機(jī)筒溫度提高以后，都要適當(dāng)縮短物料或熔體在機(jī)筒中的停留時(shí)間。,為了避免流涎現(xiàn)象，噴嘴溫度可略低于機(jī)筒最高溫度，但不能太低，否則會(huì)使熔體發(fā)生早凝，其結(jié)果不是堵塞噴嘴孔，便是將冷料帶人模腔，最終導(dǎo)致成型缺陷。,判斷料溫是否合適，可采用對(duì)空注射法觀察，或直接觀察制件質(zhì)量好壞。對(duì)空注射時(shí)，如果料流均勻、光滑、無(wú)泡、色澤均勻，則說(shuō)明料溫合適；如料流毛糙

43、、有銀絲或變色現(xiàn)象，則說(shuō)明料溫不合適。,2模具溫度,模具溫度：指和制件接觸的模腔表壁溫度。,模溫直接影響熔體的充模流動(dòng)行為、制件的冷卻速度和成型后的制件性能等。,模溫選擇的意義： 模溫選擇得合理、分布均勻，可有效改善熔體的充模流動(dòng)性能、制件的外觀質(zhì)量及一些主要的物理和力學(xué)性能； 模溫波動(dòng)幅度較小，會(huì)促使制件收縮趨于均勻，防止脫模后發(fā)生較大的翹曲變形。,提高模溫：可改善熔體在模內(nèi)的流動(dòng)性、增強(qiáng)制件的密度和結(jié)晶度及減小充模壓力和制件中的壓力；但制件的冷卻時(shí)間、收縮率和脫模后的翹曲變形將延長(zhǎng)或增大，且生產(chǎn)率也會(huì)因冷卻時(shí)間延長(zhǎng)而下降。適當(dāng)提高模溫，制件的表面粗糙度值也會(huì)隨之減小。,降低模溫：能縮短冷卻

44、時(shí)間和提高生產(chǎn)率，但溫度過(guò)低，熔體在模內(nèi)的流動(dòng)性能會(huì)變差，制件產(chǎn)生較大的應(yīng)力或明顯的熔接痕等缺陷。,模溫怎樣控制？ 依靠通入其內(nèi)部的冷卻或加熱介質(zhì)控制(要求不嚴(yán)時(shí)，可空氣冷卻而不用通人任何介質(zhì))，其具體數(shù)值是決定制品冷卻速度的關(guān)鍵。,冷卻速度分：緩冷 (Mcmax)、中速冷卻(Mg)和急冷(M g)三種方式。,各種塑料適用的模溫選擇或控制的原則：,為了保證制件具有較高的形狀和尺寸精度，避免制件脫模時(shí)被頂穿或脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模溫必須低于塑料的熱變形溫度(見表410)。,為了改變聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等高黏度塑料的流動(dòng)和充模性能，并力求使它們獲得致密的組織結(jié)構(gòu)，需要采用較高的模具溫度。反

45、之，對(duì)于黏度較小的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料，可采用較低的模溫，這樣可縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。,對(duì)于厚制件，因充模和冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，若模溫過(guò)低，易使制件內(nèi)部產(chǎn)生真空泡和較大的應(yīng)力，不宜采用較低的模具溫度。,為了縮短成型周期，確定模具溫度時(shí)可采用兩種方法。a、把模溫取得盡可能低，以加快冷卻速度縮短冷卻時(shí)間。b、使模溫保持在比熱變形溫度稍低的狀態(tài)下，以求在較高的溫度下將制品脫模，而后由其自然冷卻，這樣做也可以縮短制品在模內(nèi)的冷卻時(shí)間。具體采用何種方法，需要根據(jù)塑料品種和制件的復(fù)雜程度確定。,二、壓力,包括：注射壓力、保壓力和背壓力。,注射壓力，與注射速度相輔相成，對(duì)塑料熔體

46、的流動(dòng)和充模具有決定性作用；保壓力，和保壓時(shí)間密切相關(guān)，主要影響模腔壓力以及最終的成型質(zhì)量；背壓力，與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)，大小影響物料的塑化過(guò)程、塑化效果、和塑化能力。,1注射壓力與注射速度,(1)注射壓力,什么是注射壓力？,指螺桿(或柱塞)軸向移動(dòng)時(shí)，其頭部對(duì)塑料熔體施加的壓力。,注射壓力作用：,在注射成型過(guò)程中主要用來(lái)克服熔體在整個(gè)注射成型系統(tǒng)中的流動(dòng)阻力，對(duì)熔體起一定程度的壓實(shí)作用。,注射壓力損失包括：動(dòng)壓損失和靜壓損失。,動(dòng)壓損失，消耗在噴嘴、流道、澆口和模腔對(duì)熔體的流動(dòng)阻力以及塑料熔體自身內(nèi)部的黏性摩擦方面，與熔體溫度及體積流量成正比，受各段料流通道的長(zhǎng)度、截面尺寸及熔體的流變學(xué)性質(zhì)影響。

47、,靜壓損失，消耗在注射和保壓補(bǔ)縮流動(dòng)方面，與熔體溫度、模具溫度和噴嘴壓力有關(guān)。,注射壓力選擇過(guò)低，注射成型過(guò)程中因其壓力損失過(guò)大而導(dǎo)致模腔壓力不足，熔體將很難充滿模腔；注射壓力選擇得過(guò)大，雖可使壓力損失相對(duì)減小，但卻可能出現(xiàn)漲模、溢料等不良現(xiàn)象，引起較大的壓力波動(dòng)，生產(chǎn)操作難于穩(wěn)定控制，還容易使機(jī)器出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象。,注射壓力對(duì)熔體的流動(dòng)、充模及制件質(zhì)量的影響：,注射壓力很大且澆口又較小時(shí)，熔體在模腔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生噴射流動(dòng)，料流先沖擊模腔表壁而后才擴(kuò)散，很容易在制件中形成氣泡和銀絲，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因摩擦熱過(guò)大燒傷制件。因此，注射壓力選擇要適中，在可能的情況下盡量把注射壓力選擇得大一些，這樣有助于提高充模速度

48、及料流長(zhǎng)度，還可能使制件的熔接痕強(qiáng)度提高、收縮率減小。注意，注射壓力增大之后，制件中的應(yīng)力也可能隨之增大，這將影響制件脫模后的形狀與尺寸的穩(wěn)定性。,注射壓力不太高且澆口尺寸又較大時(shí)，熔體充模流動(dòng)比較平穩(wěn)，這時(shí)因模溫比熔體溫度低，對(duì)熔體有冷卻作用，容易使熔體在澆口附近的模腔處形成堆積，料流長(zhǎng)度會(huì)因此而減短，導(dǎo)致模腔難于充滿。,選擇注射壓力大小的因素： 塑料品種、制件的復(fù)雜程度、制件的壁厚、噴嘴的結(jié)構(gòu)形式、模具澆口的尺寸以及注射機(jī)類型等，常取40200Mpa。,對(duì)于玻璃化溫度和熔體黏度較高的塑料，宜用較大的注射壓力。,對(duì)于尺寸較大、形狀復(fù)雜的制品或薄壁制件，因模具中的流動(dòng)阻力較大，也需用較大的注射

49、壓力。,熔體溫度較低時(shí)，注射壓力應(yīng)適當(dāng)增大一些。,選擇、控制注射壓力的原則：,對(duì)于流動(dòng)性好的塑料及形狀簡(jiǎn)單的厚壁制件，注射壓力可小于70 MPa。對(duì)于黏度不高的塑料(如聚苯乙烯等)且其制品形狀不太復(fù)雜以及精度要求一般時(shí)，注射壓力可取70100MPa。對(duì)于高、中黏度的塑料(如改性聚苯乙烯、聚碳酸酯等)且對(duì)其制件精度有一定要求，但制品形狀不太復(fù)雜時(shí)，注射壓力可取100一140 MPa。對(duì)于高黏度塑料(如聚甲基丙烯酯甲酯、聚苯醚、聚砜等)且其制件壁厚小、流程長(zhǎng)、形狀復(fù)雜以及精度要求較高時(shí)，注射壓力可取140180MPa。對(duì)于優(yōu)質(zhì)、精密、微型制件，注射壓力可取180250 MPa，甚至更高。,注射速度

50、的表示方法： 注射時(shí)塑料熔體的體積流量qv；注射螺桿(或柱塞)的軸向位移速度vi。其數(shù)值可通過(guò)注射機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，表達(dá)式如下：,（2）注射速度,注射壓力還與制件的流動(dòng)比有關(guān)。流動(dòng)比：指熔體自噴嘴出口處開始能夠在模具中流至最遠(yuǎn)的距離與制件厚度的比值。不同的塑料具有不同的流動(dòng)比范圍，并受注射壓力大小的影響（表412）。如實(shí)際設(shè)計(jì)的模具流動(dòng)比大于表中數(shù)值，而注射壓力又小于表中數(shù)值，制品難于成型。,（4-11）,式中 qv體積流量，cm3s； pi注射壓力，Pa； pM模腔壓力，Pa； W流道截面的最大尺寸(寬度)，cm； H流道截面的最小尺寸(高度)，cm； L流道長(zhǎng)度，cm； K熔體在工作溫

51、度和許用剪切速率下的稠度系數(shù)，P a.s ； n熔體的非牛頓指數(shù)。,(4-12),式中 D螺桿的基本直徑。,上兩式可知，注射速度與注射壓力密切相關(guān)。其他工藝條件和塑料品種一定時(shí)，注射壓力越大，注射速度也就越快。,注射速度較高的優(yōu)點(diǎn)：熔體流速較快，其溫度維持在較高的水平，剪切速率具有較大值，熔體黏度較小，流動(dòng)阻力相對(duì)降低，料流長(zhǎng)度和模腔壓力會(huì)因此增大，制件將比較密實(shí)和均勻，熔接痕強(qiáng)度有所提高，用多腔模生產(chǎn)出的制件尺寸誤差也比較小。,注射速度過(guò)大的缺點(diǎn)：與注射壓力過(guò)大一樣，在模腔內(nèi)引起噴射流動(dòng)，導(dǎo)致制件質(zhì)量變差。另外，高速注射時(shí)如排氣不良，模腔內(nèi)的空氣將受到嚴(yán)重的壓縮，不僅使高速流動(dòng)的熔體流速減慢

52、，還因壓縮氣體放熱灼傷制件或產(chǎn)生熱降解。,綜上所述，注射速度選擇不宜過(guò)高，也不宜過(guò)低 (過(guò)低時(shí)制件表層冷卻快，對(duì)繼續(xù)充模不利，容易造成制品缺料、分層和明顯的熔接痕等缺陷)。vi常用1520cms。對(duì)于厚度和尺寸都很大的制件，vi可用812cms。,生產(chǎn)中的實(shí)際確定注射速度的做法： 先采用慢速低壓注射，然后根據(jù)注射出的制件調(diào)整注射速度，使之達(dá)到合理的數(shù)值。如生產(chǎn)批量較大，需要縮短成型周期，調(diào)整過(guò)程中可將注射速度盡量朝數(shù)值較高的方向調(diào)整，但須保證制件質(zhì)量不能因注射速度過(guò)快而變差。,應(yīng)盡量采用高速注射的有： 熔體黏度高、熱敏性強(qiáng)的塑料，成型冷卻速度快的塑料，大型薄壁、精密制件，流程長(zhǎng)的制件，纖維增強(qiáng)

53、塑料。其余不要采用過(guò)快的注射速度。,選擇或控制注射速度時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):,對(duì)于大、中型注射機(jī)，可對(duì)注射速度采用分段控制，其控制規(guī)律可參考圖4-24。,螺桿式注射機(jī)比柱塞式注射機(jī)可提供較大的注射速度，需要采用高速高壓成型的情況下(如流道長(zhǎng)、澆口小、制件形狀復(fù)雜和薄壁制品等)，應(yīng)盡量采用螺桿式注射機(jī)，否則難保證成型質(zhì)量。,在注射成型的保壓補(bǔ)縮階段，為了對(duì)模腔內(nèi)的塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)以及為了維持向模腔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)料流動(dòng)所需要的注射壓力叫做保壓力。,什么是保壓力？,2保壓力和保壓時(shí)間,什么是保壓時(shí)間？,保壓力持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短叫做保壓時(shí)間。,(1)保壓力和保壓時(shí)間對(duì)模腔壓力的影響,圖4-25。曲線l，采用的保壓

54、力和保壓時(shí)間合理，模腔壓力變化正常，能取得良好的充模質(zhì)量。曲線2，注射壓力和保壓力切換時(shí)，注射機(jī)動(dòng)作響應(yīng)過(guò)慢，熔體過(guò)量充填模腔，分型面被漲開溢料，導(dǎo)致模腔壓力產(chǎn)生不正常的快速下降，反而造成制件密度減小、缺料、凹陷及力學(xué)性能變差等不良現(xiàn)象。曲線3與曲線2的情況相反，即注射時(shí)間過(guò)短，熔體不能充滿模腔，保壓時(shí)模腔壓力曲線的水平部分較低。曲線4表示保壓時(shí)間不足、保壓力撤除過(guò)早、澆口尚未凍結(jié)，于是熔體將會(huì)產(chǎn)生倒流，模腔壓力在就猛然下降。無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常補(bǔ)縮功能，制件內(nèi)部可能出現(xiàn)真空泡和凹陷等不良現(xiàn)象。曲線5表示保壓時(shí)間足夠，但采用的保壓力太低，因此保壓力不能充分傳遞給模腔中的熔體，故模腔壓力也會(huì)出現(xiàn)不正常的

55、迅速下降現(xiàn)象，使得保壓流動(dòng)不能有效地補(bǔ)縮，從而造成一些不正常的成型缺陷。,(2)保壓力、保壓時(shí)間對(duì)制件密度和收縮的影響,非結(jié)晶聚合物比體積、溫度、保壓力之間關(guān)系分析： 在較高的保壓力或較低的溫度條件下，可以使制件得到較小的比體積，即較大的密度，其中溫度的影響可認(rèn)為是塑料在低溫下體積膨脹較小的結(jié)果。 a、b兩條虛線分別反應(yīng)模腔中靠近澆口和遠(yuǎn)離澆口位置的比體積變化情況。很明顯，塑料在靠近澆口的位置溫度高、比體積大、密度小，冷卻后的收縮也大，而在遠(yuǎn)離澆口的位置，情況則正好相反。,結(jié)晶聚合物的比體積、溫度和保壓力之間的關(guān)系曲線：各條曲線的變化總趨勢(shì)，與圖4-26有些相似，即在較高的保壓力與較低的溫度條

56、件下，可使制件得到較小的比體積或較大的密度。,上兩圖的差別： 結(jié)晶的聚乙烯從高溫到低溫變化時(shí)比體積溫度曲線在100150左右具有一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，經(jīng)此拐點(diǎn)之后，比體積在100一150左右急劇減小(聚苯乙烯無(wú)此現(xiàn)象)；,在相同的保壓力和溫度范圍下，聚乙烯的比體積變化幅度要比聚苯乙烯大得多。例如，在50250范圍內(nèi)，若取保壓力為10MPa，則聚乙烯比體積的變化幅度約為30，而聚苯乙烯只有10左右；若取保壓力為160 MPa，兩者的比體積變化幅度又分別為22和3。,結(jié)論：保壓力和溫度對(duì)結(jié)晶聚合物的比體積或密度之影響比對(duì)非結(jié)晶聚合物的影響來(lái)得強(qiáng)烈，而且在100150左右，無(wú)論保壓力大小如何，結(jié)晶聚合物的

57、比體積都會(huì)迅速減小。所以生產(chǎn)中對(duì)制件密度要求較高時(shí)，同時(shí)需要選擇合理的保壓力和合理的溫度條件，并且結(jié)晶聚合物的保壓力和溫度條件的控制尤其要嚴(yán)格一些。,保壓時(shí)間與制件密度之間的關(guān)系： 在保壓階段初期，隨著保壓時(shí)間延長(zhǎng)，制件的體積質(zhì)量迅速增大，但是當(dāng)保壓時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值(ts)后，制件的體積質(zhì)量就會(huì)停止增長(zhǎng)。這意味著為了提高制件密度，必須有一段保壓時(shí)間，但保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，除了浪費(fèi)注射機(jī)能量之外，對(duì)于提高制件密度已無(wú)效用，所以生產(chǎn)中應(yīng)能對(duì)保壓時(shí)間恰當(dāng)?shù)乜刂圃谝粋€(gè)最佳值。,保壓時(shí)間對(duì)制件成型收縮率的影響： 保壓時(shí)間長(zhǎng)收縮率小。結(jié)合聚合物狀態(tài)方程可以認(rèn)為保壓力大、保壓時(shí)間充分時(shí)，澆口凍結(jié)溫度低(即冷凍時(shí)間

58、晚)，補(bǔ)縮作用強(qiáng)，有助于減小制件收縮。,(3)保壓力和保壓時(shí)間的選擇與控制,保壓力大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，并與制件的形狀、壁厚有關(guān):,對(duì)于厚壁制件，保壓力的選擇比較復(fù)雜，因?yàn)楸毫Υ螅菀准訌?qiáng)大分子取向，制件出現(xiàn)較為明顯的各向異性，只能根據(jù)制件使用要求靈活處理保壓力的選擇與控制問(wèn)題，大致規(guī)律是保壓力與注射壓力相等時(shí)，制件的收縮率可減小，批量產(chǎn)品中的尺寸波動(dòng)小，然而會(huì)使制件出現(xiàn)較大的應(yīng)力。,對(duì)形狀復(fù)雜和薄壁的制件，為了保證成型質(zhì)量，采用的注射壓力往往比較大，故保壓力可稍低于注射壓力。,保壓時(shí)間： 取20120s，與料溫、模溫、制件壁厚以及模具的流道和澆口大小有關(guān)。保壓時(shí)間應(yīng)在保壓力和注射

59、溫度條件確定以后，根據(jù)制件的使用要求試驗(yàn)確定。,具體方法： 先用較短的保壓時(shí)間成型制件，脫模后檢測(cè)制件的質(zhì)量，然后逐次延長(zhǎng)保壓時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直到發(fā)現(xiàn)制件質(zhì)量達(dá)到制件的使用要求或不再隨保壓時(shí)間延長(zhǎng)而比容增大 (或增大幅度很小)時(shí)為止，然后就以此時(shí)的保壓時(shí)間作為最佳值選取。,3背壓力與螺桿轉(zhuǎn)速,(1)背壓力(塑化壓力),背壓力：指螺桿在預(yù)塑成型物料時(shí)，其前端匯集的熔體對(duì)它所產(chǎn)生的反壓力，簡(jiǎn)稱背壓。背壓對(duì)注射成型的影響主要體現(xiàn)在螺桿對(duì)物料的塑化效果及塑化能力方面，故有時(shí)也叫做塑化壓力。,增大背壓可驅(qū)除物料中的空氣提高熔體密實(shí)程度，增大熔體內(nèi)的壓力，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用加強(qiáng)，摩擦熱量增多，熔體溫度上升，塑化效果提高。圖4-30，為背壓對(duì)熔體溫度影響的實(shí)驗(yàn)曲線。,背壓大?。号c塑料品種、噴嘴種類和加料方式有關(guān)，并受螺桿轉(zhuǎn)速影響；其數(shù)值的設(shè)定與控制需通過(guò)調(diào)節(jié)注射油缸上的背壓