注塑车间培训教材-

1、部品制造课成形技术教育-成形技术基础注塑加工行业的概述注塑成型加工的流程注塑原理 所谓热注塑性树脂的注塑,是指将树脂加热熔融后,在一定的压力和速度下使其注入模具内,经冷却定形而得到具有所要求形状/尺寸的成形品的过程.其原理和糖果的成型或金属的铸造没什么不同,但热塑性树脂在成型中,仅仅是把其熔融并使之自然地流入到模具中固化,是不可能制成完好的制品的.这是因为树脂的熔融粘度极高,靠其自然流入到模具中赋予形状是不可能的. 为了使熔融的树脂能充分地流入到模具型腔的各个角落,而获得具有复杂的形状,且其表面上没有缩痕、内部没有空的制品,必须在成型时对溶融树脂加上很高的压力才行.注塑是在料筒中加热树脂使之熔

2、融,对熔融树脂加高压并使之注射到模具中,在模具中使之冷却、固化而成为制品的几个过程组成. 在图a所表示的注塑过程中,树脂将发生种种的变化,首先树脂在料筒中被加热和压缩、然后加脱去夹带的空气边熔融,熔融后的树脂经计量并用高压将其注射入模具中.注射时溶融树脂将急剧地从压缩状态变为膨胀状态,并高速地向模具中流动,在流动中树脂的大分子将随着流动方向取向.树脂进入模具经冷却固化后,将伴随着结晶化过程而产生收缩,因制品在形成过程中受到了较大的注射压力和急速的冷却,所以在大多数的情况下其内部将有内应力的发生.注塑工艺说明 下面介绍树脂在软化、熔融、流动、赋形及固化等阶段中的物理变化情况.软化和熔融注塑机的料

3、筒及螺杆结构,因料筒外部设有圆形加热器,在螺杆的转动下,树脂一边前进一边熔融,最后经喷嘴被注射到模具内.在这个过程中树脂将发生如下变化：首先树脂从送料段（）进入压缩段（）时,因螺杆槽体积的变小而被压缩并发生脱气,在进入计量段（）前,树脂温度已达到溶融温度而成为熔融体.为了保证制品的质量,树脂就须充分脱气后再熔融,否则树脂如果在进入压缩段就已经溶融的话,其脱气效果将受到很大的影响.H1H2软化和熔融2在计量段（）也称混炼段,由于螺杆槽深更小，树脂将在螺杆旋转过程中受到较强的剪切力的混炼，因而熔融变得更加完全下列三个有关螺杆的数值,将完全支配树脂脱气和熔融的程度（）螺杆的有效长度和直径比（长径比）

4、：/（）螺杆的压缩比：/（一般为）（）螺杆的压缩部分相对长度比：/ 这三个值越大,材料的熔融也就越完全;螺杆旋转时熔融的树脂将被输送至螺杆的前端,与此同时树脂产生的反压力又将使螺杆后退至某一个位置而完成计量过程,然后螺杆将在机械力的作用下前进,使用权其前端的熔融树脂注射到模具中去.在树脂被射入模具前的瞬间内,其熔体将受到急剧的压缩(称之为绝热压缩),有时熔体会因此而发生结晶,使喷嘴口变窄(结晶化较完全,由于其熔点上升而发生固化).流动熔体在高压高速下被注射入模具时，往往会发生两种现象：一上在料筒中处于受压熔融树脂会因突然的减压而膨胀，这种急剧地膨胀（称之为绝热膨胀）将引起熔融树脂本身的温度下降

5、（其原理和冷冻机的绝热膨胀相同）。有实例表明，聚碳酸酯的这种温度降可达,聚甲醛树脂的温度可达。熔融树脂进入模具并接触到接触到冷壁面时，也将产生急剧的温度下降；二是熔融树脂的大分子将顺着其流动方向发生取向，图是描述这种现象的模式图。流动 从图c中可知,熔体在模腔的壁面附近流动极慢,而在模腔的中心部分流动较快,树脂的分子在流动较快的区域中被拉伸和取向。树脂在这样的状态下经冷却固化成为制品后，由于和流动的平行方向及垂直方向产生的收缩率之差，往往会造成制品的变形和翘曲。赋形和固化熔融树脂在注射时，经喷嘴进入模具中被赋予形状，并经冷却和固化而成为制品。但熔融树脂被充填到模具中的时间实际上只有数秒钟，要想

6、观察其充填过程是非常困难的。美国人斯迪文森彩计算机模拟的方法，描绘了有两个浇口的热流道模具成型聚丙烯汽车门时的充填过程，并以此计算出注射时间（即充填时间）、熔接线及所需锁模力等，图是其模拟所得的模型。赋形和固化2 从上图中熔体的流动充填状态看，和我们想象的相差不是很大，可能是较正确地反映了汽车门的实际充填过程。 对注射过程的流动模拟已经有了很多种方法（如：FAN法、CAIM模拟系统、Mold Flow模拟系统等等。）现在，人们往往采用这些模拟手段来预测熔融树脂在模具中的充填过程，以期进行更合理的模具设计，选择浇口位置/形式。 熔融树脂被赋予形后就进入了固化过程，在固化过程中发生的主要现象是收缩

7、，固化时因冷却引起的收缩和因结晶化而引起的收缩将同時进行。 图e表示三种不同结晶性的聚乙烯在温度下降时的收缩情况。赋形和固化3 材料在固化过程中其结晶性将对体积收缩产生较大的影响。在表f中给出了各种结晶性和非结晶性聚合物的成型收缩率，对非结晶性聚合物而言，其收缩率均在百分之零点几的范围，相比之下结晶性了聚合物的收缩率都较大，一般达百分之一以上。表中所示聚酰胺树脂（打号者）的下限值，如0.5%，是指在固化中采用急冷的方法将其结晶度控制在最小限度时所取的数值. 聚合物在固化过程中如果冷却不均,成型品中会因收缩的时间差而造成残留应力的蓄集.特别是对收缩率较大的结晶聚合物,这一点必须引起注意.在某些情

8、况下,采用教慢的冷却速度以减少收缩中的时间差,也是一种改善和减少制品残留应力的方法.赋形和固化4塑胶材料的成型收缩率注塑加工前的准备工作注射成型的最终目的是更精密、更快、更便宜地生产出质量更好的制品,通过努力能实现这些目标,是我们从事注塑成型作者的最大欣慰.塑件的成型 取决于四大要素,即:树脂原料、模具、成型条件及注塑机.因此,从事注塑成型技术工作的人员必须精通上述各方面的知识,这样在出现次品时,能及时、正确地分析出原因,快速解决问题,减少损失.换句话说,在初期阶段能正确地判断出产生次品的原因,研究上述四种因素中哪一种因素都是十分重要的.注塑加工前的准备工作2 一 了解所用树脂的性能必须充分熟

9、悉成型所用树脂的成型特性,特别是事前应对成型温度的范围(热稳定性)、熔融指数及成型性进行调查.此外,有的树脂事先必须进行干燥,因而需要做事前准备工作.了解每种成型树脂的热稳定性、熔融指数及成型性等特性差异: 1、热稳定性热稳定性较好的树脂-聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热稳定性差的树脂-硬聚氯乙烯(HPVC)、软聚氯乙烯(SPVC)和聚甲醛(POM)、防火塑料等. 2、熔融指数(FMI)熔融指数较低的树脂-HPVC、聚碳酸酯、PMMA等熔融指数较高的树脂-聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等各种塑料在不同成型条件下的合适壁厚三.塑料的含水量与干燥温度a)干燥程度很差.树脂中水分多,熔融粘度急剧下降,熔

10、体迅速淌出,喷嘴在劈啪响中不断喷出泡沫状、云球白烟或气体,制件的塑件无使用价值.b)干燥程度稍差.喷嘴中缓慢注出的细条浑浊不清,表面不光亮,内部夹有少量小气泡,注塑的制件在浇口附近或其他部位表面粗糙失光,抗冲击强度较低.c)干燥程度好.从喷嘴缓慢注出的细条晶莹透亮,光洁无泡,注塑的制件具有优良的性能. 常用塑料的注塑条件一览表（仅供参考）4、成型性 成形性优良的树脂-聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、AS、HIPS、ABS等 成形性低劣的树脂-HPVC、聚酰胺、聚碳酸酯、PMMA等 一般熔融指数高的塑料热稳定性和成型性都好,但聚甲醛尽管熔融指数较高,但其热稳定性及成型性却较差.因为其熔融所需温度范围窄

11、,过高则树脂分解,过低则流动性急剧变差;其它对温度反映灵敏的树脂还有PVC,对其进行成型时必须慎重,料温过高极易分解并会放出氯化氢气体(毒性大),有危害.二、 熟悉模具的结构特点 成型之前，需成型之前，需熟悉模具的构造熟悉模具的构造，分清是，分清是一个分型面一个分型面还还是两是两个分型面个分型面，以及是，以及是滑滑动动模芯（行位）模芯（行位）还还是螺是螺纹纹旋脱旋脱结结构构，因，因为这为这些因素决定了有些因素决定了有许许多不同的多不同的动动作作顺顺序。此外，序。此外，浇浇口位口位置置/形式形式/大小大小、 、每模件数每模件数、 、流道形状流道形状等情况，亦需了解清楚。等情况，亦需了解清楚。 为

12、为提高成型品的提高成型品的质质量，量，缩缩短周期，需短周期，需重重视视模具冷却水道模具冷却水道及及模具温度模具温度的的调调整。整。应应在充分确在充分确认认冷却水道的基冷却水道的基础础上，按照上，按照能得到良好冷却效率的方式，配置管理一般的模具温度范能得到良好冷却效率的方式，配置管理一般的模具温度范围围如上表所示。如上表所示。 调调机者机者应对应对所使用的注塑机的构造所使用的注塑机的构造、 、功能及功能及优优缺点有充分缺点有充分了解，不熟悉机器特性及使用方法，是了解，不熟悉机器特性及使用方法，是难难以制做出以制做出优优良的良的产产品的。品的。三三、 、熟悉注塑机的性能及熟悉注塑机的性能及检查检查

13、 调调机者机者应对应对所使用的注塑机的构造所使用的注塑机的构造、 、功能及功能及优优缺点有充分了解，不熟悉缺点有充分了解，不熟悉机器特性及使用方法，是机器特性及使用方法，是难难以制做以制做出出优优良的良的产产品的。品的。三三、 、熟悉注塑机的性能及熟悉注塑机的性能及检查检查2四、选定与所用模具相适应的注塑机型 假设成型品的重量（包括主流道、分流道）为G克；成型品的投影面积（包括主流道、分流道）为Acm2 1、选择合适的注塑机容量 若注塑机料筒的理论注射容积为V(cm3) 则注射量为：GAP103公式 F-锁模力 A-总投影面积(cm2) P-模腔内的平均压力(35-50MPa) 对针点式浇口的

14、模具进行总投影面积计算时可以不包括流道和浇口,对于使用聚碳酸酯树脂聚甲醛树脂等工程塑料的制品,且要求精密度较高时,可采用100MPa作为模腔内平均压力进行计算.五、料筒温度 熔料温度是影响注射压力的重要因素,注塑机料筒有5-6个加热段,每种原料都有其合适的加工温度,详细的加工温度可以参阅供应商提供的数据. 熔料温度必须控制在一定的范围内,温度太低,熔料塑化不良影响成型件的质量,增加工艺难度;温度太高,原料容易分解.在实际的注塑成型过程中,熔料温度往往比料筒温度高,高出的数值与注塑速率和材料的性能有关,最高可达30.这是由于熔料通过浇口时受到剪切而产生很高的热量造成的. 对材料进行成型时,理论上

15、应调节和控制物料本身的温度,在实际上这样做是很困难的,一般都采用调节和控制料筒温度的方法来进行. 为了了解物料的实际温度,只能采用对空注射的方法,将熔融物料射出后在喷嘴 处用温度直接测量,但物料因在螺杆旋转混炼时产生摩擦热或因螺标背压产生压缩热,其测量所得的温度通常要高于料筒所设定的温度.这也和热量的调整方式有关,如加热时因使用加热器使用权温度上升是很容易的,但冷却时因大多数注塑机靠自然放热使温度下降就不那么容易了.为此,有些机种采用在料筒外部送风的方式,对料筒进行强制冷却. 对料筒进行温度设定时,一般是使之保持一定的温度梯度,即从后部至前部的喷嘴应设定使其温度逐步增高.在料斗下的送料段设定的

16、温度,主要是对物料进行预备加热;压缩段的前半部的温度设定要稍微低于材料的熔点;而压缩段后半部及计量段的温度应高于材料的熔点. 关于注射温度即喷嘴附近的温度调整的大体原则,主要是根据树脂的基本情况来考虑.如具有活性原子团的聚合物(多为缩合物)的最佳期注射温度般离熔点较近,寻找和考察其最佳温度时,每次进行2-3范围的小幅度调节即可.而对于不具有活性原子团的聚合物,其最佳注射温度比熔点要高得多(50前后),而且考察其最大佳注射温度,要进行5-10范围的较大幅度的调节。六、模具温度 模具温度是与成型作业效率(成型周期)、产品质量有关的重要条件之一.模具温度越低,模腔内熔料的冷却速度越快,可大大地缩短制

17、品的取出时间,提高成型作业效率.若模具温度过低,则易引起制品外观不良,如产生流痕、熔接痕或缩痕等. 为了保证制品的质量,对模具温度的设定也存在着最佳温度,如制造对外观要求较高的ABS盒状制品时,可将模腔中制品的外表面侧(即固定模板侧)温度设定在50-65,而将内表面侧(动模板侧)的温度设在低于外表面侧10左右,此时得到的制品其表面无缩痕,外观好.又如,模具温度较高的话,制品表面的转达印性较好,特别是成型表面有花纹等制品时,就注意适当地提高模具温度. 对结晶性树脂其结晶速度受冷却速度所支配,如果提高模具温度,由于冷却慢,可以使其结晶度变大,有利于提高和改善其制品的尺寸精度和机械物性等.如:尼龙树

18、脂、聚甲树脂、PBT树脂等结晶性树脂,都因这样的理由而需采用较高的模具温度。七、注射速度 注射速度是指螺杆前进将熔融物料充填到模腔时的速度,一般用单位时间的注射质量(g/s)或螺杆前进的速度(m/s)表示,它和注射压力都是注射条件中的重要项止之一. 随着充模速度的不同可出现不同的弃模效果,下图表示低速和高速充模时料流情况. 低速注射时,料流速度慢,熔料从浇口开始渐向型腔远端流动,料流前呈球形,先进入型腔的熔料先冷却而流却而流速减慢,接近型腔壁的部分冷却成高弹态的薄壳,而远离型腔壁的部分仍为粘流态的热流,继续延伸球状的流端,至完全充满型腔后,冷却壳的厚度加大而变硬.这种慢速充模由于熔料进入型腔进

19、时间长,冷却使得粘度增大,流动阻力也增大,需要用较高注射压力充模. 对不具有活性原子团的非极性聚和物而言(如:PP),剪切应力的增加将引起熔体粘度的下降.这种性质对注塑是非常有利的,因为注射速度可以作为温度和压力以外的第三种手段,能对物料的粘度进行控制和调节. 怎样是理想的注射成型速度?在注塑理论中有这一项”将最均匀熔融的塑料,用最短的时间传送至模具内使其在均一状态下固化”.从这理论观点来看一般都希望注塑速度快,但实际成型时受到成型机性能的限制,高速流动产品外观容易产生种种异常,故不能期望流速太高.所以合适的注塑速度应以塑件的表观质量和模具的结构来确定.八、注射量 注射量为制品和主流道分流道等

20、加在一起时的总质量(g)如果其小于注塑机最大注射量(g)的话,在理论上是可以成型的,但最好是在小于最大注射量的85%条件下使用比较理想.但实际使用的注射量如果太小的话,材料会因在料筒中的滞留时间过长而产生热分解,为避免这种现象实际注射量应该在最大注射量的30%以上,一般注射量最好设定在注塑机最大注射量的30%-85%之间. 通常以注射量表示注塑机的能力,并在习惯上采用盎司(1oxz28.35g)为单位,以聚苯乙烯(相对密度为1.05)的质量为基准来表示,材料相对密度不同的话表示注塑机能力的盎司数也将不同.如以聚苯乙烯表示的注射量为10oz(284g)的注塑机,用聚丙烯(相对密度为0.92)表示

21、的话就变成8.8oz(240g),用聚碳酸酯(1.2)表示的话就变成了11.4oz(324g).八、注射量2八、注射量3 由于用以上方法表示注塑机能力时,会因材料的不同而出现不同的注射量值.为此,可采用理论注射量(cm3)表示注塑机的能力,其理论注射量可按上图所示,由螺杆直径D(cm)螺杆行程S(cm)计算出.即注塑机的理论注射量等于最大注射行程的体积.但实际上,由于注射时螺杆的急速前进会有10%左右的深融物料发生漏料,因此有些厂家往往采用对聚乙烯的实测值作为最大注射量发表。 九、射胶位置 射胶位置是注塑工艺中最重要的参数之一，射胶位置一般是根据塑件和水口的总重量来确定的，有时要根据所用的塑料

22、种类、模具结构、产品质量等来合理设定积压段射胶的位置。 大多数塑料制品的注塑成型，均采用三段以上的射胶方式，射胶的位置包括残量位置、射胶的各段位置、熔胶终点位置及倒索（抽胶）位置等。十、注射时间注射时间就是施加压力于螺杆的时间,包含塑料的流动、模具充填、保压所需的时间,因此注射时间、注射速度和注射压力都是重要的成型条件,至于寻找正确的注射时间可以用两种方法进行:外观设定方法和重量设定方法.尽管注射时间很短,对于成型周期的影响也很小,但是注射时间的调整对于浇口流道和型腔的压力控制有着很大作用.合理的注射时间有助于熔体理想填充,而且对于提高制品的表面质量以及减小尺寸公差有着非常重要的意义.注射时间

23、可能通过冷却时间的长短来估计,而冷却时间则可以用以下公式来简单估算: 式中是需要冷却的制品厚度,单位为mm,是塑料的热传导系数. 注射时间要远远低于冷却时间,大约为冷却时间的1/101/15,这个规律可以作为预测塑件全部成型时间的依据.十一、冷却时间 冷却过程基本是由注塑开始而并不是注塑完成后开始,而冷却时间的长短,是基于固化开模取出,而其固化的适度必须不致产生变形,一般冷却时间占周期时间的70%-80%.十二、螺杆转速 螺杆转速影响注塑物料在螺村中输送和塑化的热历程和剪切效应,是影响塑化能力、塑化质量和成型周期等因素的重要参数.随螺杆转速的提高,塑化能力提高、熔体温度及熔体温度的均匀性提高,

24、塑化作用有所下降,(一般为50-120rpm) 对热敏性塑料(如:PVC、POM等),也采用低螺杆转速,以防物料分解;对熔体黏度较高的塑料,也就采用你螺杆转速.十三、防延量(松退、倒索)防延量是指螺杆计量(预塑)到位后,又直线地倒退一段距离,使用权计量室中熔体的空间增大,内压下降,防止熔体从计量室向外流出(通过喷嘴或间隙),这个后退动作称防流延,后退的距离称防延量或防流延行程.防流延还有另外一个目的就是在喷嘴不退回进行预塑时,降低喷嘴流道系统的压力,减少内应力,并在开模时容易抽出主流道.防延量的设置要视塑料的黏度和制品的情况而定,过大的防延量会使计量室中的熔料夹杂气泡,严重影响制品质量,对黏度

25、大的物料可不设防延量(一般为2-3mm). 十四、残料量(缓冲垫)螺杆注射结束之后,并不希望把螺杆头部的熔料全部注射出去,还希望留存一些,形成一个余料量.这样,一方面可防止螺杆头部和喷嘴接接触发生机械碰撞事故;另一方面可通过此余料垫来控制注射量的重复精度,达到稳定注塑制品质量的目的(余料垫过小,则达不到缓冲的目的,过大会使余料累积过多),一般残料量为5-10mm.十五、喷嘴温度喷嘴具有加速熔体流动调整熔体温度和使物料均化的作用.在注塑过程中,喷嘴与模具直接接触,由于喷嘴本身热惯性很小,与较你温度的模具接触后,会使喷嘴温度很快下降,导致熔料在喷嘴处冷凝而堵塞喷嘴孔或模具的浇注系统,而且冷凝料注入

26、模具后也会影响制品的表面质量及性能,所以,喷嘴需要控制温度.喷嘴温度通常要略低于料筒的最高温度.一方面,这是为了防止熔体产生”流延”现象;另一方面,由于塑料熔体在通过喷嘴时,产生的摩擦热使熔体的实际温度高于喷嘴温度,若喷嘴温度控制过高,还会使塑料发生分解,反而影响制品的质量.喷嘴温度的设定还与注射成型中的其它工艺参数有关.如:当注射压力较低时,为保证物料的流动,应适当提高喷嘴的温度;反之,则应降低喷嘴温度.在注射成型前,一般要通过”对空注射法”和制品的”直观分析法”来调整成型工艺参数,确定最佳料筒和喷嘴的温度.模腔压力及变化曲线 模腔压力是能够清楚地表征注塑过程的唯一参数,只有模腔压力曲线能够

27、真实地记录注塑过程中的注射、压缩和压力保持阶段,模腔压力变化是反映注塑件质量的重要特征(如:重量、形状、飞边、凹痕、气孔、收缩及变形等),模腔压力的记录不仅提供了质量检验的依据,而且可准确地监控公差范围. 一、模腔压力的特征 模腔压力曲线上的典型特征点如右图所示.下表中所示的图上每一特征点或每一时间段的压力变化效应.模腔压力曲线反映表明的过程状态具有普遍意义. 二、最大模腔压力 最大模腔压力取决于保持压力的设定值.也会受到注射速度注塑件的几何形状塑料本身的特性及模具和熔体温度的影响. 三、压力的作用时间 压力的突然下降表明压力保持时间过短,熔体从尚示凝固的浇口回流.四、模腔压力的变化曲线 一般

28、而言,若流动阻力小,压力损耗小,保压较完全,浇口封口时间晚,补偿收缩时间长,模腔压力较高. (1)保压时间的影响 保压时间越短,模腔压力降低越快,最终模腔压力降低(如图4-1所示). (2)塑料熔体温度的影响 注塑机喷嘴入口入塑料温度越高,浇口越不易封口,补料时间越长,压降越小,因些模腔压力较高(如图4-2所示). (3)模温的影响 模壁温度越高,与塑料的温度差越小,温度梯度越小,冷却速率较慢,塑料熔体传递压力时间较长,压力损失小,因此模腔压力较高.反之,模温越低,模腔压力越小(如图4-3所示). (4)塑料种类的影响 保压及冷却过程中,结晶性塑料的比体积变化较非晶性塑料大,模腔压力曲线较低(

29、如图4-4所示). (5)流道及浇口长度的影响 一般而言,若流道越长,压降损耗越大,模腔压力越低,浇口长度也是与模腔压力成反比的关系(如图4-5所示). (6)流道及浇口尺寸的影响 流道尺寸过小造成压力损耗较大,将降低模腔压力 浇口尺寸增加,浇口压力损耗小,使模腔压力较高;但若截面积超过某一临界值,塑料通过浇口发生的粘滞加热效应削弱,料温降低,粘度提高,使压力传递效果变差,反而降低模腔压力(如图4-6所示).塑料性能与注塑工艺条件的关系塑料的种类目前有300多种,注塑常用的塑料有近20种,每种塑料的性能都不同,各种塑料的熔点、粘度、结晶度、熔融指数(流动特性)、加工温度、吸水性、收缩率、分解温

30、度热、稳定性及其它物性都不一样.注塑技术人员在设定注塑工艺条件前需要熟悉所用的塑料成型性能,了解其加工温度、对温度或压力的敏感性、注射压力、背压、干燥条件、模具温度熔融指数(FMI)等方面的知识,才能正确设定相关的注塑工艺条件,仅凭经验调机是不够的,特别是没有使用过的塑料或注塑新材料时更是如此,避免盲目性或设定不合理的注塑工艺条件,导致注塑不良或原料浪费.有关注塑常用塑料(如:PS、HIPS、AS、BS、ABS、PMMA、PE、PP、PA、POM、PC、EVA、PVC、PPO、PBT、PET、PSF、CAB等)的工艺性能及应用方面知识,将在”塑料性能与应用”的专题讲座中详细介绍(在此不详述).

31、对于熔融指数(FMI)大、粘度低、流动性好的塑料(如:PA、PP)等,其注射压力及末端注射速度应设定低一些,反之则要设定高一些.对于热稳定性差的塑料(如:PVC、POM)等,注塑过程中要严格控制熔料温度,螺杆转速不宜过快,残量要少,以免熔料过热分解.对于结晶性塑料(如:PP、PA、POM、PE等),要想提高其结晶度,就要提高模温,让熔料在冷却过程中充分结晶,以改善其制品的尺寸精度.对于粘度受温度变化不敏感的塑料(如:PPABS等),要想改善其流动性,降低其粘度,需采用提高剪切速率(如:螺杆转速和注射压力/速度)的条件,才能达到预期的效果.对于吸湿性大或对水份敏感的塑料(如:PA、PC、ABS、

32、PET等),在成型加工前需进行充分干燥.下面介绍一些与注塑成型工艺条件有关的塑料特性:A、吸水性通常的印象是:塑料不吸水,确实塑料的吸水率很小.但是在注塑成型时少量吸附的水受热而气化,造成塑件内的气泡,外观和强度都受到影响或破坏;一些水解性塑料,如PC、PET等吸湿后,在加工成型的高温下,微量水分也会造成塑料的降解,所以加工成型前要按塑料的吸湿情况予以干燥.塑料注塑时允许的含湿量和干燥的温度一览表B、热性质塑料加工过程中受热能软化和熔融,甚至可能产生分解.如果我们把塑料在温度不断慢慢升高的烘箱内,会有什么变化呢?从外观上可以看到它会经历下面的过程:硬弹性软化熔化分解变黑认识下面曲线所表示的三种

33、状态,有助我们正确选用塑料的加工温度和使用范围.注塑成型温度应取用Tf(粘流温度)以上;弹性材料成型应取用Tg(玻璃化温度)以上,因太高会失去弹性; 塑料在加工温度下除了受热而软化或熔融外,还会发生以下两种反应: 塑料化学降解反应 降解反应是塑料的大分子链被打断,分子量下降,导致其机械物理性能下降,塑料颜色泛黄. 塑料化学交联反应 交联反应是大分子链之间产生了新的化学链,因而引起分子量增加.在参数改变的情况下,稍为有微小的交联就可能会改善塑件的强度、硬度及耐热性,但大分子链间太多交联链的生成,分子结构为网状,于是塑料就会变成硬而脆,不易再变回熔融的塑胶了,这样就不能再翻用.C、粘流性加工塑料的

34、熔融性质不仅影响到加工性能,而且对塑件的性能及再加工性都有很大的影响其熔融的粘度大小是我们选取加工温度参数的依据.例如PP塑料,粘度小的做拉丝之用,因为塑料丝要从一个0.1-0.3cm的小孔喷出,高的粘度则难以加工;中等粘度多用于注塑制品,它要求流动性好,但强度也要求高;不同的粘度应用于不同的产品,错误配用就会引致难以控制.塑料在熔融时粘度都很高,它的粘度习惯用熔融流动指数(MFI)表示,MFI的测定是在特定的仪器中,在一定的温度和压力条件下以熔融塑料于10分钟内流出的重量来表示(其数值为g/10min),流动性越好MFI越高.每种不同的塑料测试温度和压力均不相同,所以不能互相换算.MFI值与

35、塑料分子量的大小有直接的联系,分子量大MFI值越小.从结构上来说,是分子链越长,枝化越多,流动性越小;反之分子量越小MFI值越高.分子链的长度除可影响塑料熔融流动外,对施加于塑料熔体上的剪切力也有很大影响.如在注塑时模腔未填满或出现凹痕时,究竟应升高温度以提高塑料的流动还是提高压力/速度以增加塑料的流动性能,这个问题就是所谓的(流变学)中的熔体粘度与剪切速率的关系.一些常用塑料的流长比和型腔压力大部分塑料的表现粘度随剪切速率增加而降低,常见于提高注塑机的注射压力后,塑料熔体的流动增加,这是由于大分子链在高速剪切下拉直的原故;少数塑料熔体的表现粘度随剪切速率的增加而增加.图(1)为各种通用塑料的

36、熔体表现粘度和剪切率的关系,有助于我们选择加工条件,从图中可知PP注塑时提高压力对增加流动性非常有效;而PC料注射压力的提高对流动性基本上没有太大的影响,曲线还是平的.若为使PC充满型腔而提高压力,不仅没有效果反而会增加塑件内的内应力.模具结构与注塑工艺的关系注塑工艺条件的确定,除了与塑料的性能、胶的大小/结构/壁厚、产品的质量要求和注塑机的种类有关外,还与注塑模具的结构(如:流道系统的长短/粗细、浇口的形式/大小/位置/数量、模具的冷却效果、冷料穴、模具的排气效果、侧抽芯(行位)结构及模具的光洁度等有很大的关系.、流道系统若主流道或分流道的直径较大且长度较短,熔料温度和一段注射压力/注射速度

37、可低一些,冷却时间需长一些;若主流道或分流道过细、过长(如下图),熔料在流道中容易冷却,流动性变差,流动阻力就会变大,则熔料温度/模具温度需高一些,一段注射压力/注射速度需高一些,冷却时间可短一些.浇口形式若浇口的尺寸过小或过薄,进入浇口处的熔料容易冷却,封胶时间早,对于易缩水的产品很难通过提高保压时间来补胶,模具温度、熔料温度需高一些保压切换位置迟一点,保压时间可短一些(小浇口保压时间太长没作用).浇口的位置和浇口的数量直接与熔料在模具内的流动长度有关,决定了塑工艺条件的选定.若浇口数量多,进浇口位置合适,熔料的流程短,且同到达终点,熔料温度、模具温度、注射压力和注射速度就可以低一些,产品的

38、内应力就会小一些,胶件出现的披峰会少得多.各种浇口位置的塑料流动状况模具的冷却系统 模具的冷却水道开设得是否合理,直接影响到注塑过程中的冷却效果(快慢及均匀性)和模具温度差的大小.若模具冷却系统开设得科学合理,模具温度则均匀,有利于注塑时间、品质的稳定及注塑工艺条件确定.模具的排气系统 模具的排气效果与末段注射速度、压力及锁模力的设定有很大的关系,若模具排气不好(困气),末段注射速度、压力及锁模力应设定低一些. 、模具的侧抽芯(行位)结构 注塑模具的侧抽芯(行位)结构、数量、位置的不同与注塑件的脱模及工艺条件亦有关系,有侧抽芯(行位)结构的注塑模具,其开/合模的速度、锁模力、注射压力/速度及动

39、作程序的设定都不同. 、冷料穴 主分流道的冷料穴是存放熔料流动前锋冷料的地方,冷料穴的大小影响到熔料的流动及注塑工艺;若冷料穴过小或没开设冷料穴,熔料温度、模具温度应高一些,注射速度和注射压力要设定大一些,以确保熔料顺利充填到模具内. 7、模具的光度、模具的光度(粗糙度粗糙度)流道系统、模具型腔及型芯的光洁度，影响到熔料的流动行程，其光洁度越高，熔料在流道及模具内的流动阻力就越小，注射压力可设定低一些。 8、模具内的空间大小、结构及间隙、模具内的空间大小、结构及间隙注塑模具内的空间大小（即胶件大小）决定熔料注入量的多少，注射量是根据胶件和流道的重量来确定的，空间小的注射量少。若胶件大，熔料流程

40、就长，所需的注射压力也就大些。注塑模具结构越复杂，注射成型 品的几何形状变化就越大，不同部位对于充模熔体的流动（速度、压力）提出不同的要求，注射速度及压力就要随之改变。熔料在模具内流动间隙（胶件壁厚）的大小影响着熔料冷却的快慢；壁厚越薄，熔料冷却越快，流动阻力越大，所需的注射速度/注射压力就越大，模具温度熔料温度相应也需高一些。熔料在模具内的流动过程注塑机与注塑工艺的关系1、注塑机的容模量对注塑成型的影响2、注塑机的注射压力对注塑成型的影响3、注塑机的锁模力对注塑成型的影响4、注塑机的注射量对注塑成型的影响5、注塑机的功能（预顶出、液压抽芯、增速注射等）对注塑成型的影响6、残量（料量缓冲垫）对

41、注塑工艺的影响7、保压的切换方式对注塑工艺的影响 时间切换方式 位置切换方式 压力切换方式 速度切换方式 模芯压力切换方式8、液压同温度对注塑工艺的影响9、背压对注塑工艺的影响10、螺杆对注塑工艺的影响11、温度控制灵敏度对注塑工艺的影响12、时间控制灵敏度对注塑工艺的影响13、注塑机的电力稳压系统对注塑工艺的影响14、冷却水温的变化对注塑工艺的影响注塑工艺参数对成型品的影响注塑工艺参数变化对成品的影响，主要表现在以下几个方面：1、温度控制温度控制料筒温度 模具温度注塑机液压油温度2、速度控制速度控制开/合模速度螺杆回旋速度 注塑速度 顶出速度3、压力控制压力控制锁模力 注射/保压压力 回料背

42、压 螺杆旋转压力4、时间控制时间控制注射时间 保压时间 冷却时间塑化时间了解注塑工艺参数受到各种不同的因素影响后，我们就会更容易处理以下有关的一些问题。成品的外观质量 成品尺寸的稳定性成品重量的稳定性 成品的机械强度特性成品的硬度 成品内部的应力 成品内部的流动取向性 塑料的流程与注塑条件的关系塑化量/熔体温度与注塑条件的关系收缩率与注塑条件的关系最佳注塑工艺条件的确定最佳注塑条件的设定是每个调机人员都想做到的结果，但要学会选择最佳的注塑工艺条件是很不容易的，下面用一些较为简明实用的例子说明有关情况： A、了解塑料的熔融过程 B、 了解塑料的流动方向 C、 了解塑料的流动状态 D、 了解塑料的

43、流动过程 E、 了解熔料的冷凝过程 F、 了解最佳的注射时间 G、 了解最合适的注射压力 H、 了解最合适的冷却效果 I、 了解尺寸精度与控制条件的关系（如：料温、速度、压力、模温等）塑料的熔融过程塑料的流动方向塑料的流动状态熔料的流动过程熔料的冷凝过程最佳的注射时间最合适的冷却效果 决定脱模的冷却效果有以下方法:a、从外观上判断 b、从尺寸度量上判断c、从零件互相装配的效果上判断 d、从理论计算(估算)上判断从a至c都是通常使用的方法,所以不需详细解释,但d则需在理论上略加解释,冷却效果是取决于三种因素:塑件的壁厚(射胶量)、熔料与模具之间的温差、工件的脱模温度与模具温度之间的差. 以下是冷

44、却时间的估算公式:s最短的冷却时间(）模塑件厚度(in或mm)材料的热扩散系数（in2或cm2/每秒）Tk模件的脱模温度（）Tm模具温度（） Tc料筒温度（）尺寸精度与控制条件的关系注射速度和保压不良的分析下图是为了避免各种不良现象的领域，所采取的对应措施示例，从中间右斜线部分，可以看出要获得合格品的注塑速度的设定范围是很狭窄的。 1、注射速度的不良领域保压的控制 缩水翘曲水波纹尺寸偏小和毛边等的不良现象与保压条件有关，通过控制保压可以采取措施对应这些不良现象。下表汇总了保压和不良现象关系的内容，曲线图是为了避免不良现象而取得的保压特性曲线。如何设定注塑工艺条件一、开始设定注塑成型工艺条件的方

45、法一、开始设定注塑成型工艺条件的方法1、不知道成型条件时，先从以下条件开始 （1）温度 偏低设置树脂温度（防止分解）和偏高设置模具温度。 （2）压力 注射压力、保压压力、背压均从偏低处开始（防止过量充填引起模具、机器损伤）。 （3）锁模力 从偏大处开始（防止溢料）。 （4）速度 注射速度，从稍慢开始（防止过量充填）；螺杆转数，从稍慢开始；开闭模速度，从稍慢开始（防止模具损伤）；计量行程，从偏小开始（防止过量填充）。 （5）时间 注射保压时间，从偏长开始（确认浇口密封）；冷却时间，从偏长开始。 备注：上述计量行程设置，若材料不足，则有可能顶不出。若不从上述方法开始成型，则发生种种不良现象，必须按

46、步骤寻求解决成型不良的对策：努力制做优良产品。若得到优良成型品，则不要随意改变条件，确认是否可长时间稳定成型，然后记录其“成型工艺条件”。 2、已确定成型工艺条件时，按照记录的条件，准确无误地进行设定。 所用机械变更时（包括附属设备）采用同样的成型条件，难以得到良好的成型品，需再次变更条件。 二、注射速度、保压压力的设定在注射过程中，熔融树脂一般从主流道注入分流道、浇口到模腔。重要的是在些过程中，树脂流不发生紊乱，保持稳定地形成表层，且在粘度不增加的情况下，于短时间内完成充填。为此，充分与模腔形状相对应地控制树脂注入速度，即通过程序设计将注射速度控制为多级的控制方式非常有效。注射过程控制不当会

47、产生一系列不良现象，如：水波纹、表面光泽不良、熔接纹、缩水、披锋、烧焦、气纹等。以往按恒定（一段）速度注射，难以消除这些不良现象，例如为了消除熔合纹，则提高速度，但又经常引起新的气纹、烧焦、流纹等现象。由于可消除这些不良现象的最佳速度及其控制位置各不相同，不按模腔形状进行控制，就不可能从根本上解决问题。在保压过程中，充填到模具内的树脂被冷却，产生收缩，为弥补收缩部分，需在合适的保压下，补充树脂。通过相应于模具内树脂变化控制保压，可防止翘曲、收缩。采用这种控制可制得，按以往的恒定注射速度、恒定保压压力成型法不能得到复杂且高质量的成型 品，并且由于适宜的注射成型条件的范围得到加宽故易于维持成型品的

48、质量，同时可以缩短循环时间（成型周期）。另外，由注射转换为保夺时，通过减低注射速度，可防止模腔内产生瞬时高压，从而可避免产生飞边。因此，可使用锁模力更小的机械。三、模具与成型品质量的关系向模具内充填的速度和充填后的压力对成型品质量的影响关系如下： （1）充填过程影响成型品的表面状态，决定外观及取向 （2）压缩过程对成型品形成完整的形状有影响，压力过高则产生飞边，引起模具损伤；压力过低又导致充填不足。 （3）保压过程影响成型品的收缩，收缩大则产生收缩变形及缩水，另外和冷却行程一起决定成型品的内部取向和结晶。在些过程中过度充填，则产生翘曲，并导致成型品内部压力以及难以脱模。 （4）冷却过程继保压过

49、程之后，随模具温度进行冷却，模具内压力下降。保压转换位置发生变化时,注射料筒峰值压力的关系注射速度及保压压力程序的一般设定方法NoImage多级注射程序的控制近代注塑制品，在各个领域得到了广泛的应用，制品形状十分复杂，所使用的聚合物性能差别也很大。即便是同一种材料的制品，由于浇道系统及各位几何形状不同，不同部位对于充模熔体的流动（速度压力）提出要求，否则就要影响熔体在这一部位的流变性能或高分子的结晶定向作用，以及制品的表观质量。在一个注射过程中，螺杆向模具推进熔体时，要求实现在不同位置上的有不同注射速度和不同注射压力等工艺参数的控制，称这种注射过程为多级注塑。过去一段或二段射胶、一段保压、一段

50、熔胶的控制程序，对于一些结构复杂外观质量要求高的产品，很难设定和控制注射速度及其它工艺条件，导致注塑件出现的一些外观质量的需要，克服上述问题，注塑机制造商开发生产了具有多级射胶、多级保压、多级熔胶功能的注塑机，这是注塑加工行业的一次突破性技术进步。目前，大多数是注射速度进行多级控制的注塑机，通常可以把注射全行程（像图a所示那样）分3个或4个区域，并把各区域设置成各自不同的适当注射速度。 如图b，就采用了在注射的初期使用低速，模腔充填时使用高速，充填接近终了时再使用低速注射的方法。通过注射速度的控制和调整，可以防止和改善制品外观如毛边喷射痕银条或焦痕等各种不良现象，使用多级注塑有利于提高塑件质量

51、。 多级注射控制程序可以根据流道的结构、浇口的形式及注塑件结构的不同，来合理设定多段注射压力、注射速度、保压压力和熔胶方式 ，有利于提高塑化效果提高产品质量降低不良率及延长模具/机器寿命。 通过多级程序控制注塑成型机的油压、螺杆位置、螺杆转速，能谋求改善成型件的外观不良，改善缩水、翘曲和毛边的对应措施，减少各模每次注射成型件的尺寸不均一。多级控制的效果 然而，很多注塑技术人员仍然习惯使用过去一段射胶的方法，不懂得如何寻找多段射胶位置和方法，使具有多段射胶功能的机器发挥不了其优势。 一设定多级注射程序的方法： 一般的塑件注塑时至少要设定三段或四段射胶才是比较科学的。水口流道为第一段、进浇口处为第

52、二段、产品进胶到90%左右时为第三段、剩余的部分为第四段（亦称末段） 对于结构简单且外观质量 要求不高的胶件注塑时，可采用三段射胶的程序。但对结构比较复杂、外观缺陷多、质量要求高的胶件注塑时，需采用四段以上的射胶控制程序。 设定几段射胶程序，一定要根据流道的结构、浇口的形式/位置/数量/大小注塑件结构、产品质量状况及模具的排气效果等因素进行科学分析合理设定。多级注射位置的选择方法1、计算重量法计算重量法总重量所有胶件部分的重量流道部分的重量注射时的射胶量即为总重量,一段射胶位置即为流道分部的射胶量;二段射胶位置即为产品走胶90%时的射胶量,三段为末段的射胶量.2、调试观察法调试观察法根据自己的

53、初步估计,将注射时所找位置点的压力/速度设为零,观察实际走胶的位置,再根据实际情况进行微调,观察实际走胶的位置,再根据实际情况进行微调,直至找到你要选择的位置.下面以图例说明制品和多级控制程序之间的关系图一是根据工艺条件设置的不同速度,对注射螺杆进行多级速度转换(切换).图二是基于对制品几何开头分析的基础上选择的我级注塑工艺:由于制品的型腔较深而壁又较薄,使用权模具型腔形成长而窄的流道,熔体流经这个部位时必须很快地通过,否则易冷却凝固,会导致充不满模腔的危险,在此应设定高速注射.但是高速注射会给熔体带来很大的动能,熔体汉到底时会产生很大的惯性,导致能量损失和溢边现象,这时须使熔体减缓流速,降低

54、充模压力而要维持通常所说的保压压力(二次压力,后续压力)使熔体在浇口凝固之前向模腔内补充熔体的收缩,这就对注塑过程提出多级注射速度与压力的要求. 在图二中螺杆计量行程是根据制品用料量与缓冲量来设定的.注射螺杆从位置“97”到“20”是充填制品的薄壁部分，在此阶段设定高速值为10，其目的是高速充模可防止熔体散热时间长而流动终止；当螺杆从位置“20”“15”“2”时，又设定相应低速5，其目的是减少熔体流速及其冲击模具的动能。 当螺杆在“97”“20”“5”的位置时，设定较高的一次注射压力以克服充模阻力，从“5”到“2”时又设定了较低的二次注射压力以便减小动能冲击。 现代注塑机还具有多级预塑和多级保

55、压功能。多级注塑工艺特性注塑条件设定的实例分析 在右图A部位产生模糊不清和气纹（隐条）；在B部分产生水波纹，而在全体部位产生飞边在思考解决办法之前，先分析一下为什么会出现这些不良现象。 主流道产生不良现象的原因分析在熔融树脂所包围的台阶,部分残留有空气及树脂挥发成分。随着熔融树脂的流入，台阶部位的空气、气体随熔融树脂一起被带入，于是产生因卷入气体而造成的模糊不清。随着熔融树的注入，与模具相接触的树脂逐渐开始固化。熔融树脂流入固化的树脂层中，则树脂温度下降，使得熔胶表层与模具之间接触不紧密。熔融树脂继续进入 ，则结束对模腔的填充，由于速度快，模腔内压力瞬时变高，产生飞边。成型技术方面的改善对策

56、现用表来说明解决各种不良现象的对策:注塑工艺条件设定举例 1、为缩短周期,快速填充流道、浇口部分. 2、慢速填充模具台阶部位,防止卷入空气、气体,造成气纹. 3、为防止产生波纹,快速填充这一部分. 4、填充结束之前,为防止产生飞边,应降低注射速度.一些特殊的注塑成型方法 高压注塑成型法(用于注塑长薄型产品或粘度高的塑料) 低压高速注疗程塑成型法(用于锁模力不足时,可减少披峰) 静水压注塑成型法(用于注塑低粘度的塑料,快注满时放气) 流动注塑成型法(用于注塑较厚的透明产品,射胶时间长)多段射胶的案例分析注塑新技术及其进展 一、成型技术新进展 1、可熔型芯注塑技术可熔型芯注塑技术是利用低熔点的金属

57、作为注塑模具的型芯,来生产形状复杂中空注塑件,其内部尺寸要求精确表面要求光洁,无法用普通方法来实现的(可熔型芯注塑技术的一般工艺过程见图一).该技术的关键是解决塑料种类、型芯材料、模具和将型芯熔化所用介质的相互影响。必须保证：塑料注射时型芯不得发生熔化；作型芯用金属的熔体以及用来熔化型芯的介质不腐蚀塑料；在熔化型芯的温度下，制品不发生变形。 塑料种类：PA66、PA6、PBT、PET； 型芯材料：低熔点的锌-铋合金，熔点约为138 一般以改性的聚乙二醇作为加热介质。双推充模注塑技术 双推充模注塑(也称“推-拉注塑”）技术是由两台普通注射装置和双浇口模具组成（见图二）。 由图二可知，注射装置分为

58、主、辅两部分。主注射装置和普通注塑机的注射装置一样，将塑料塑化成均匀的熔体，由螺杆进行注射；熔体以一定的速率经浇注系统进入模腔，注入的熔体超出模腔的实际容积压，超出的料量通过另一浇口进入辅注射装置内，料筒内的螺杆向后移15mm,容纳进入的熔料。此时，主、辅注射装置中的螺杆要往复运动10次，最多可入复运动40次。螺杆的多次往复运动，推动了模腔内料流的来回流动，变换着熔料的流变状态，此法可消除熔合纹（夹水纹）。 双塞移动保压注塑 双塞移动保压注塑（也称“多点动态进料保压注塑”技术是在注塑过程中促使模腔熔料来回流动的一种技术，在注射装置和模具之间设置一个成型模关（见图三）。 由模头内两活塞的往复运动

59、，迫使模腔内的熔体来回移动，改变了熔料的流动状态，模头由液压驱动装置和电控系统组成。其工作方式有三种：两个保压柱塞振动的相位相差180。；两柱塞同相振动；两柱塞以相等的静压力挤压熔体。模具转动注塑技术和模具振动注塑技术模具转动注塑技术是一种电机压紧具有圆形型腔的上下模，另一电机通过转动轴带动下模转动（1），注射熔体并充满模腔，然后停止转动模具，冷却形成制品。在注射过程中，熔体在注射压力和转动动力的共同作用下，既有周向流动又有径向流动（普通的注塑主要是径向流动），导致聚合物熔体之间的剪切在平面和厚度方向上都有一个角度梯度。圆盘制品的分子取向如图四（b）所示，在各个方面上，分子的高度取向提高了各个面的强度和力学性能。模具振动注塑技术是在注射保压阶段，用一个电机通过往复旋转轴（2）使下模板产生周向振动，将机械振动直接作用于模腔中的制品，并使聚合物的取向和拉伸在松弛下被有效地冷却固定下来（见图四）。(a)模具转动和振动注塑装置 (b)模具转动注塑圆盘制品的分子取向(c)模具振动注塑圆盘制品的分子取向1-上模 2-模腔内熔体 3-下模 4-转动轴 5