注塑成型技术1.

1、注塑成型技术注塑成型技术（工程技术人员）（工程技术人员）第一章第一章 注塑过程原理注塑过程原理1 概论概论2 塑化过程塑化过程3 注射充模过程注射充模过程4 增密与保压过程增密与保压过程5 倒流与冷却定型过程倒流与冷却定型过程1 概论概论1、预塑计量过程、预塑计量过程 高分子物料在料筒中进行塑化的过程：把固体粒料或粉料经过加热、高分子物料在料筒中进行塑化的过程：把固体粒料或粉料经过加热、压实、混合，从玻璃态转化成均化的粘流态。压实、混合，从玻璃态转化成均化的粘流态。 均化：聚合物熔体温度均化、粘度均化、密度均化和组份均化。均化：聚合物熔体温度均化、粘度均化、密度均化和组份均化。 重要特征：聚合

2、物的热机性能，影响预塑过程的重要因素是热能输入重要特征：聚合物的热机性能，影响预塑过程的重要因素是热能输入和转化条件。和转化条件。 三种输入方式：三种输入方式： 1）外加热）外加热 2）内加热（剪切热和摩擦热）内加热（剪切热和摩擦热） 3）前两种加热方式的组合）前两种加热方式的组合 预塑时的能量平衡条件：预塑时的能量平衡条件： Q总热总热=Q对流对流+Q传导传导+Q剪切剪切+Q摩擦摩擦 预塑时影响聚合物熔体塑化质量的因素：预塑时影响聚合物熔体塑化质量的因素： 1）工艺参数（）工艺参数（T机筒机筒、S螺杆螺杆、n螺杆螺杆、p背压背压、s计量计量）；）； 2）聚合物热物理性能和流变性能有关的参数。

3、）聚合物热物理性能和流变性能有关的参数。 塑化过程追求的主要指标是：塑化质量、计量精度和塑化能力。塑化过程追求的主要指标是：塑化质量、计量精度和塑化能力。1 概论概论2、注射充模注射充模过程：把计量室中预塑好的熔体注入到模腔型腔中。两个阶段：注射阶段与保压阶段。3、冷却定型及过程冷却定型过程：从浇口“冻封”开始至制品脱模为止。特点：温度表现是主要的。研究注塑过程的目的：1）根据物料和制品调整好注塑工艺参数；2）控制好注塑制品质量。2 塑化过程塑化过程一、柱塞式塑化二、螺杆式塑化1、特点：第一阶段：短暂的挤出过程，螺杆旋转运动后退直线运动；第二阶段：螺杆静止。2 塑化过程塑化过程2、物料在螺槽中

4、的变化与挤出机类似：聚合物在料筒中从后部（入料口）到前部（喷嘴处）由于热历程不同，也有三种状态。后部是玻璃态，前部是粘流态，中间是高弹态。与之对应的标准螺杆也分为三段：各段螺槽中物料状态不同。1）固体输送段（加料段）；2）压缩段（熔融段）；3）均化段（计量段）。2 塑化过程塑化过程3、物料在螺槽中的吸热过程：影响因素：1）固体料区（o1o2a1a2）:（1）传热过程：聚合物的导热性、热容量、密度、筒壁与物料之间的温差、料筒温度（起重要作用）（2）剪切与摩擦过程：螺杆旋转时部分机械能转化为热能（粘度对剪切速率或温度敏感性以及固体料对筒壁的摩擦系数），螺杆转速起重要作用2）熔体料区（b1b2c1c

5、2）:温升主要靠剪切功。hDnW6022 塑化过程塑化过程3）熔融区：由于注射螺杆预塑过程的间歇性和复合运动，使压缩段的熔融机理与连续旋转下的挤出机熔融机理有很大区别，主要表现在固体床的物理模型上。（图5）2 塑化过程塑化过程4）注射螺杆的一个螺槽与挤出螺杆的区别：挤出螺杆：工艺条件稳定，固体床的状态稳定；注射螺杆：流场、温度场、密度场、应力场比挤出有更大的不稳定性。（图6）2 塑化过程塑化过程5）注射螺杆塑化时产生较大轴向温差（工作不连续并有轴向移动）：实验曲线表明：螺杆预塑时，熔体的轴向温差与螺杆行程、螺杆转速有关。2 塑化过程塑化过程4、固体输送过程：1）固体输送段的压力分布。假设加料段

6、的螺槽内被固体料充满形成均衡而密实的弹性固体塞，取一段固体塞做分离体，作用在这个固体塞上的外力有：螺棱推力面的法向反力（P1），料筒壁沿切线方向作用的摩擦力（P2），两螺棱侧面作用的摩擦力（P3），在螺棱推力面法向分力引起的摩擦力（P4），螺杆底面作用的摩擦力（P5），和阻止固体塞运动的反压力（P6）。2 塑化过程塑化过程根据平衡条件: Pz+Pn+Ps+Pp=0微分形式： dPz+dPn+dPs+dPp=0固体输送段的轴向压力分布函数：lWhWfhWfWfPPbsblsin)sin2(cosexp0sinWDW2 塑化过程塑化过程2）固体输送段的输送能力（从固体塞在螺槽的运动分析中得到）合成

7、速度：轴向合成速度：固体输送段的输送能力：sbwVVVsinsinsinsin)sin(DnVbVwVVwe)cottan1 (cossin11DWhnWhVGeL=时，GL1=0，Vs=0；最大输送效率时，螺旋角 和输送角应满足下式：2 塑化过程塑化过程1940175 . 025. 01)90(2sincoscot2sin5 . 0cosmaxmax2则，常见之间的关系如右图，与时，达到最大等于当fsffffWhWfsbbss2 塑化过程塑化过程5、熔体的输送过程1）速度分布：NavierStokes运动方程可简化为：上式进行2次积分并对y采用边界条件后得Vz:)()()(tftpnGtMd

8、ZdPdyVdz122zpzdzVVdZdPyhyhyVV2202 塑化过程塑化过程*；不同时，速度分布不同方向的速度分布：当沿螺槽与aVVZVVzpzdzpzd2 塑化过程塑化过程2) 输送能力：当不考虑螺棱漏流时，计量段的熔体输送率GL3由正向流Gs和反向压力流决定，即：sincos0cossincos)tan(122303dldZDnVeDeDWdZdPWhWhVGbL式中：2 塑化过程塑化过程计量段熔体的总流率为：计量段最高输送能力要比固体输送段的最高输送能力低50左右。最大输送能力与最大背压之比：bhpsLPLDhhnDGGG32322312sin2cossin，2max1max3cos21LLGG时，当5 .464217DsSmax1max3LLGG流通系数。计量段阻力系数；KRKRhKLDhPGhbL112sin323maxmax32 塑化过程塑化过程计量段槽深对输送率和背压的影响：（1）Pb0，Gsfs(h)；（2）Pb=fb(1/h2);（3）Gp=fp(h3)3 注射充模过程注射充模过程一、注射充模周期三个阶段： 特点：（1）注射充模流动阶段； 压力随时间变化的非线形函数（2）保压补缩流动阶段；（3）保压切换倒流阶段。3 注射充模过程注射充模过程二、熔体在喷嘴中的流动：1、喷嘴流道形式 2、喷嘴压力温度关系3 注射充模过程注射充模过程喷嘴直径、注射压力