知识点七注射成型

1、知识点七知识点七 注射成型注射成型高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)u 主要内容：主要内容： 1 概述概述 2 塑料注射成型设备塑料注射成型设备 3 热塑性塑料注射模塑工艺过程热塑性塑料注射模塑工艺过程 4 热固性塑料的注射成型及传递模塑热固性塑料的注射成型及传递模塑 5 反应注射成型反应注射成型 6 其它注射成型其它注射成型 7 注射制品主要缺陷及解决措施注射制品主要缺陷及解决措施知识点七知识点七 注射成型注射成型1 概述概述（1 1）注射模塑）注射模塑 将粉状或粒状塑料从注射机料斗加入料筒中加热熔融塑化，在螺杆的旋转挤压作用下，物料被压缩并向前移动，通过料筒前端的喷嘴以一定的速度一

2、定的速度注射入温度较低的闭合模具内，经一定时间冷却定型后开启模具即得制品。（2 2）注射成型在塑料成型加工工业中的地位）注射成型在塑料成型加工工业中的地位 （1）注射制品应用广泛； （2）注射制品约占塑料制品总产量的30%，注射机产量约占成型设备总产量的50% ；（3 3）注射成型的特点）注射成型的特点 所占比例大：注射成型是一种重要的聚合物成型方法，30左右的塑料制品采用此方法来生产 适用范围广：几乎所有的塑料以及形状复杂的制品都可以采用此方法来成型加工 操作简单方便、生产效率高：成型周期从几秒到几分钟不等，一旦参数设定，可连续地自动化地生产相同规格的制品 （4 4）塑料成型加工工业发展趋势

3、）塑料成型加工工业发展趋势 （1）大型化、精密化、自动化、微型化； （2）研究开发新的注射成型技术； （3）设计新型注塑制品，扩大应用领域。 高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料) 2 塑料注射成型设备塑料注射成型设备u 注射成型机的规格型号u 注射成型机的分类u 注射成型机的基本结构 2.1 注射成型机规格和型号 公称注射量公称注射量 在对空注射情况下，注射螺杆（柱塞）作一次最大注射行程时，所能达到的最大注射量。 重量法重量法: 以PS为标准，以注射的重量表示（g）。 容量法容量法: 以PS为标准，以注射的容量表示（cm3）。 规格规格 30、60、125、250、500、1000、20

4、00、3000、4000、8000、32000（cm3）等。 规格型号的表示规格型号的表示 XS-ZY-x（500）: 表示公称注射量为500(x) cm3的螺杆式（y）塑料（s）注射（z）成型（x）机。 注射机的分类注射机的分类 柱塞式注射机柱塞式注射机 主要构造主要构造：注射系统（柱塞、料筒、分流梭等）、锁模装置等。（电气控制、油路控制等） 特征特征：.结构简单，制造方便。 .混合、塑化效果不良。(搅拌、剪切作用小)。 .传热不良。 适用性适用性：.适用于小型注射机。（60克以下） .对热敏性塑料，大、中型注射机不适用。 原因原因：存料量多，一般为注射量的48倍，停留时间长。 柱塞式注塑机

5、结构示意柱塞式注塑机结构示意1-机座机座 2-电动机及油泵电动机及油泵 3-注射油缸注射油缸 4-加料调节装置加料调节装置 5-注射料筒柱塞注射料筒柱塞6-加料筒柱塞加料筒柱塞 7-料斗料斗 8-料筒料筒 9-分流梭分流梭 10-定模板定模板 11-模具模具 12-动模板动模板13-锁模机构锁模机构 14-锁模锁模(副副)油缸油缸 15-喷嘴喷嘴 16-加热器加热器 17-油缸油缸 主要构造主要构造：注射系统、锁模系统、模具。 特点：特点： .螺杆塑化、注射合二为一，结构简化，制造方便，应用广泛。 .混合均匀，传热、塑化良好，模塑质量高。 适用性适用性：流动性差、热敏性塑料；大、中、小型制品均

6、可。（流动性好、热稳定性塑料） 根据外形还可以分为立式、卧式立式、卧式和和角式角式的。 移动螺杆式注射机移动螺杆式注射机 卧式螺杆注塑机结构示意卧式螺杆注塑机结构示意1-机座机座 2-电动机及油泵电动机及油泵 3-注射油缸注射油缸 4-齿轮箱齿轮箱 5-齿轮传动电动机齿轮传动电动机6-料斗料斗 7-螺杆螺杆 8-加热器加热器 9-料筒料筒 10-喷嘴喷嘴 11-定模板定模板 12-模具模具 13-动模板动模板14-锁模机构锁模机构 15-锁模锁模(副副)油缸油缸 16-螺杆传动齿轮螺杆传动齿轮 17-螺杆花键槽螺杆花键槽 18-油箱油箱根据排列方式不同分类：卧式、立式、角式根据排列方式不同分类

7、：卧式、立式、角式 注射机的基本结构注射机的基本结构 注射系统：注射系统： 主要作用主要作用：塑料的输送、混合、压实、熔融、塑化、注射和保压等。 主要部件主要部件：料斗、料筒、螺杆、柱塞、分流梭、喷嘴等。 .料斗料斗：一般呈锥形，有的还要带加热除湿和自动加料装置（包括向螺杆喂料和向料斗喂料装置） .料筒料筒：为塑料加热加压的容器，其耐压、耐热、抗腐蚀、传热性好，其容积不能过大和过小，一般料筒有多个加热加热段段 .柱塞柱塞：表面硬度高，坚实光滑金属杆。其作用是将油压传递给熔体，注射入模腔，保压。 .分流梭分流梭：装在料筒前端形状如鱼雷体的金属部件（见下图） 。 作用作用： A. 使物料分流，料层

8、变薄。 B. 缩短传热导程，提高热传导和塑化质量。 C. 减少了料筒壁处物料的分解。 D. 因流道横截面，剪切速率，摩擦热，使 表观粘度降低，有利于传热和注射 。分流梭的结构示意分流梭的结构示意. 螺杆螺杆 其作用是对塑料进行输送、压实、塑化和施压。其工作过程是：首先将从料斗过来的物料卷入料筒，通过螺杆的转动将其向前推送、压实、排气、和塑化，这样熔体就被不断的被推送到螺杆顶端和喷嘴之间，而螺杆本身受熔体的压力和液压的作用而后退，当熔体达到一定的注射量时，螺杆停止转动，注射开始时，螺杆传递液压或机械压力使熔体充模。虽然注射机和单螺杆挤出机的基本结构类似，单其有如下特点： 其在转动时有轴向位移，因

9、此其有效长度是变化的 注射螺杆的长径比和压缩比比较小，因为它不需要提供稳定的压力，塑化中所需要的压力是通过调整背压来实现的 为提高生产率，注射机螺杆的螺槽深度比较深 由于轴向位移，加料段的长度比较长 螺杆头部也需要根据物料的不同进行设计不同 形状（见下页） 主要作用是防止出现熔融塑料积存、回流现象。 一般大的塑料，用锥行尖头；小的塑料，必须装止逆环以防回流。 根据其结构，大致可分为如下几种形式：根据其结构，大致可分为如下几种形式： 直通式直通式： 特点特点：颈短呈管状，不用单独加热；压力损失小；不易分解、滞料；补料易；剪切作用小，易流涎，射程近。 适用性适用性：粘度高、热敏性塑料，厚壁制品。

10、. 喷嘴喷嘴： 是连接模具和料筒的过渡部分，熔体在螺杆或柱塞压力的推动下通过喷嘴注入模具，其作用有三： a. 引导熔体从料筒进入模具。 b. 使物料进一步混合、塑化。 (孔径小，剪切速率大) c调节料流速度。 延伸式延伸式： 特点：特点：颈长，需单独加热；压力损失较小；射程较远；补缩作用较大；有流涎现象。 适用性：适用性：大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM等。 自锁式：自锁式： 自锁作用自锁作用：依靠弹簧的弹力作用压合喷嘴体内的阀芯，以实现流涎和回缩。 特点特点：自锁效果好，防止“流涎”；但结构复杂，压力损失大，射程近，补缩作用小，其形式有弹簧式和针阀式两种。 适用性适用性：聚酰胺、PE

11、T等低粘度塑料。 杠杆针阀式：杠杆针阀式： 2.2 锁模系统：锁模系统： 在注射机上实现锁合模具、起闭模具和顶出制品的机构总称为锁模系统，作用：锁合模具，开、闭模具，顶出制品。由于在注射过程中有很大的压力损失，所以模腔压力约为注射压力P的（0.40.7）倍 机械式，机械式， 优点优点：结构简单，制造容易，维修方便； 缺点缺点：启动频繁，负荷大，噪音大，易磨损，行程短； 适用性适用性：小型机械； 液压式液压式： 其特点是模板行程大，运行平稳、可靠、易紧急刹车、易安装、易调模。 液压机械组合式液压机械组合式： 其是通过液压操纵连杆或曲轴撑杆来达到起闭和锁合模具的目的。 优点：优点：有自身增力作用（

12、联杆式曲肘） 。伸直时有自锁作用。 缺点缺点：易机械磨损，调模麻烦。 适用性适用性：多用于中、小型注射机。曲臂锁模机构闭模曲臂锁模机构闭模(a)和开模和开模(b)工作原理示意图工作原理示意图2.3 注塑模具 （1）模样：人的长相或装束打扮。（4）模子：制物的型器。西游记第七一回：“他的鈴兒怎麽與我的鈴兒就一般無二！縱然是一個模子鑄的，好道打磨不到，也有多個瘢兒，少個蒂兒，却怎麽這等一毫不差？”红楼梦第三五回：“原來是個小匣子，裏面裝着四副銀模子。” 巴金 利娜上篇：“最讨厌的是那种机械的训练：一举一动，说话走路，都象是从同一副模子里铸出来的。”（3）模具：生产上使用的各种模型；（2）模范：1.

13、制造器物的模型。 汉 王充 论衡物势：“今夫陶冶者初埏埴作器，必模範爲形，故作之也。” 宋 沈括 梦溪笔谈异事：“褭蹏作團餅，四邊無模範跡，似於平物上滴成。”金史食货志三：“不若弛限錢之禁，許民自採銅鐵錢，而官製模範，薄惡不如法者，令民不得用。”2.引申为规则，法度。 宋 王谠 唐语林栖逸：“ 方 （ 方干 ）詩在模範中爾，奇意精識者亦然之。” 清 平步青 霞外攟屑掌故顾吴羹通副：“翰林以記載文誥爲職，苟少知文之模範，行己無大過失。”3.榜样，表率。 汉 扬雄 法言学行：“師者，人之模範也。” 模具的历史：模具的历史：早期的石质的模具所谓石范。在青铜器时代，古人制作青铜器，不是拿一个铜块烧红敲

14、打，而是将几种金属按照一定比例，先烧熔化混和，再把熔化的液体倒入固定的模具（石范）内，冷却后再把模具打开，一件青铜器基本做好了。 现代模具的起源：现代模具的起源：1943年，位于葡马立尼亚.格兰特市（Marinha Grande）一家小型玻璃模具厂股东阿尼巴尔（AnbalH.Abrantes）萌发了生产注塑模具的构想。由于未能获得其他股东的支持，阿尼巴尔不得不出售自己拥有的公司股份以筹集资金，并开始专注于注塑模具的研发和制造。2年后，他成功地制造了第一只注塑模具。此后，在马立尼亚.格兰特市和奥利维拉.德.阿泽麦伊斯市(oliveiradeAzemis)（葡萄牙另一传统玻璃工业区）逐步出现其它注

15、塑模具企业。随着国外先进技术的引进，葡国的模具工艺水平不断提高，并于1955年首次实现模具出口，产品销往英国。至1980年，葡模具产品已远销50多个国家，当时仅马立尼亚.格兰特市就有54家模具企业，从业人数达2000人。 塑料模具：塑料模具：利用本身特定形状，使塑料成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具。 塑料模具的主要结构：塑料模具的主要结构： 主流道主流道：连接喷嘴至分流道或浇口的通道。 作用：引导熔体进入分流道或浇口。 特点：多为圆锥形，直径向内扩大，呈26，便于除去赘物，为减少回收料，应尽量短。 分流道分流道：多腔模中连接主流道与浇口的通道，在设计时要求对称分布，等距，均称。 冷料穴冷料

16、穴：主流道末端的空穴。其作用是捕集喷嘴端部相邻两次注射间的冷料（防止分流道、浇口阻塞）。 浇口浇口：连接主流道（分流道）与型腔的通道。 其作用有：.控制料流速度。 .防止倒流。（截面小，冷凝快，早凝） .提高料温，提高流动性。 .便于制品脱离。型腔型腔：构成制品几何形状的部分。 凹模（阴模）：构成制品外形的部分。 凸模（阳模）：构成制品内部形状的部分。 分型面：分开模具，取出制品的平面。排气口排气口：常设在分型面上或模腔端部。 一般深度为0.030.2mm, 宽为6mm左右的浅槽。 防止气体卷入熔体中，而使制品产生气泡，甚至充模不满。结构零件：导向、脱模、抽芯以及分型的各个零件。加热和冷却装置

17、：应该根据塑料的热性能（结晶性能），制品的形状结构来考虑冷却通道和冷却介质的选择。 典型注射模具结构图典型注射模具结构图1-定位环定位环 2-主流道衬套主流道衬套 3-定模底板定模底板 4-定模板定模板 5-动模板动模板 6-动模垫板动模垫板7-模座模座 8-顶出板顶出板 9-顶出底板顶出底板 10-回程杆回程杆 11-顶出杆顶出杆 12-导向柱导向柱 13-凸模凸模14-凹模凹模 15-冷却水通道冷却水通道高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)3 热塑性塑料注射模塑工艺过程 q 准备阶段q 注射成型工艺过程q 后处理过程q 工艺条件分析q 几种常用塑料的注射特点 3.1 3.1 成型前的

18、准备成型前的准备原料性能的了解 热性能：热性能： 热扩散系数热扩散系数：=k/Cp（10-4，cm2/秒） 衡量原料热传导难易的重要参数。 式中：k为导热系数，Cp为恒压热容，为密度。 Tg，Tf，Tm，Td：决定了成型温度范围，一般为Tf（Tm） Td。在保证物料具有良好的加工流动性的同时使 物料不发生分解。 流变性能： 剪切速率、温度和压力等对熔体粘度的影响规律。 A聚碳酸酯等，粘度对温度敏感。 B聚乙烯等，粘度对剪切速率敏感。 熔体流动速率(流动指数 MI) ： 有些聚合物的MI较高，如PE、PP，MI一般应为2-9克/10分钟。 压缩率： PA66 在100MPa时，4% ； PS 在

19、100MPa时， 7%； PP 在100MPa时， 8.5%。 压缩率越大，制品收缩率越大，为防止凹陷和缩孔，相应要提高注射+保压保压压力。其它工艺性能其它工艺性能： 吸湿性、细度和均匀度等。 原料的预处理 原料的干燥原料的干燥： 对PC和PA等，一定要进行干燥，使吸水率分别小于0.03%和0.3%以下。否则，轻则制品表面出现银纹、斑纹和起泡，重则会分解，变色，使制品的表面和内在质量均降低。 着色：着色： 干法着色：（一般加助染剂，如白油） 糊状着色剂着色。 色粒着色。 色母料着色。 嵌件预热：嵌件预热： 作用作用: 减小塑料和金属间的温差,使塑料冷却收缩均匀,有利于热料补缩,防止产生过大的内

20、应力。 原因原因：因两者间热性能、收缩率差别大，嵌件附近易出现裂纹，导致强度下降。 预热温度预热温度： A.镀锌和镀铬嵌件：110130。 B.无镀层嵌件： 150 左右。 脱模剂的选择脱模剂的选择：为使制品易从模具中脱出而敷于模具内的一种助剂。 . 硬脂酸锌硬脂酸锌：不适用于PA。 . 白油白油：对PA效果好，还可防止空隙。 . 硅油硅油：虽效果好，但价格高，使用麻烦。 料筒的清洗料筒的清洗：在更换原料、调换颜色或发现正在加工中的塑料有一定降解现象出现时，就需要对料筒进行清洗。 对于螺杆式的注射机，一般采用直接换料清洗。对塑料的热稳定性、成型温度范围和各种塑料的相容性要有较深入地了解。 注射

21、成型工艺过程示意图注射成型工艺过程示意图 3.2 3.2 注射成型过程注射成型过程 合模： 在锁模系统作用下，使动、定模严密闭合。塑化： 塑料在料筒中加热，由固体粒子转变为熔体，使物料具有良好的流动性。 影响塑化质量的主要因素影响塑化质量的主要因素： 温度温度：使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件。 剪切作用剪切作用： A . 强化了混合和塑化过程。 B . 温度分布、物料组成、分子形态发生变化，均匀。 C . 摩擦热促进了塑料内部的塑化。 对塑化的总体要求对塑化的总体要求： 充分塑化，达到规定的成型温度且均匀一致。 热分解物含量达到最小值。 提供足够的熔融塑料。 注射(充模)：在柱塞或螺杆的

22、强力推动下，将汇集于料筒前端的熔体以很高的速度注入到温度较低的模具中。熔体在进入型腔之后可分为充模、压实、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段，在此四个阶段中，熔体温度不断下降，压力也不断发生变化。 充模时间充模时间：从高聚物熔体进入模具起至模腔被充满为止的一段时间（t0t1） 。一般为210秒钟。 压力变化压力变化：熔体充模前，模内无压力，随充模进行直到充满模腔，压力增至最大Po。 温度变化温度变化：随充模进行，物料和模具温度稍有升高。 原因原因：由于高速流动，摩擦升热而引起。充模流动分析 熔体以层流规律流动熔体以层流规律流动 料流初进入模腔时，熔体前端呈圆弧形。 原因原因：模内两壁温度低，中心处

23、粘度小，流动阻力小，流速大。 时间温度熔体温度模具温度 模腔两壁充满后模腔两壁充满后，逐渐由前端圆弧形过渡为直线形。 原因原因：由于料流前端与空气接触，界面上熔体冷却，前端的弧形成为粘度较高的熔体膜，流速减小，直至过渡到所有点流速都基本相等。 作为熔体主流作为熔体主流，前端呈直线形向前流动，直至充满模腔。 充模过程中的射流（喷射） 当浇口深度比制品厚度小的多时，如点浇口，容易出现熔体在模腔内的一股单独的连续射流; 射流使制品产生表面缺陷，质量降低(充模不足等); 降低注射速度，提高熔体和模具温度，可防止射流。 保压保压：模具中熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆，迫使浇口或喷嘴附近的熔

24、体不断补充入模中（补缩），使模腔中塑料能形成形状完整而致密的制品。 保压时间：保压时间：自熔体充满模腔起至螺杆开始后退为止的一段时间。 t1t2，20120秒，也有15分钟的。 主要作用主要作用： A压实塑料压实塑料（提高密度，提高强度）; B使塑料紧密贴模使塑料紧密贴模，制品尺寸精确; C热料补缩热料补缩; 原因原因：温度，熔体冷却时产生收缩，易出现缩孔，凹陷等缺陷。在压力作用下，使熔体不断充模，进行补料。表面凹陷和内部缩孔等。 D防止熔体倒流防止熔体倒流（模内压力高于外部压力时）。 分子取向分子取向： 是形成分子取向的主要阶段是形成分子取向的主要阶段。 原因：原因：由于保压期间熔体仍在流动

25、，而温度不断降低，分子流动取向易被冻结。保压时间越长，分子取向程度越大。（浇口冻结除外） 倒流：自螺杆后退起，至浇口被冻结为止（自螺杆后退起，至浇口被冻结为止（t2t3）。 压力变化：由Po降至PS; 物料由模腔向外流动; 该阶段分子取向程度小（倒流波及的范围很小）; 倒流易使制品产生缩孔、凹陷、收缩、尺寸不稳定。 减小倒流的主要措施： A采用小浇口（点浇口、扁平浇口）; B延长保压时间（保证在保压时间内，使浇口冻结）; 浇口冻结后冷却阶段：浇口冻结后冷却阶段：指浇口处塑料完全冻结至制品取出为止。t3t4，一般为30120秒。 主要作用主要作用：使制品冷却定型，防止脱模时扭曲变形。 压力变化压

26、力变化：由 PS降至Pr，主要是由于冷却收缩所至。 残余压力残余压力： 模内压力与外界压力之差称为残余压力，常用Pr表示。 APr0时时，模内压力为正数，会造成脱模困难。 原因原因：制品冷却收缩，必然对芯模有压力作用，因此脱模时制品易挂伤，变形。 BPr=0时时，内外压力平衡，脱模顺利，制品质量高； CPrP螺螺。 原因原因：在柱塞式注射机中流动阻力大，压力损失大。 注射压力与机台规格无关注射压力与机台规格无关。 但一般来说，同一模具，大机台上比小机台上质量好 A大机台容量大大机台容量大，受热时间长，塑化充分，色料分散好。 B大机台锁模力大，大机台锁模力大，可将注射压力调的较高而又不飞边。可以

27、压力偏高而获得质量高的制品。如表面光滑，光泽好，无收缩凹陷，尺寸准确。 塑料熔体粘度高，摩擦系数大，塑料熔体粘度高，摩擦系数大，Tg高，注射压力应高高，注射压力应高。 PC（100140MPa），聚砜、聚苯醚（140-170MPa), 高精度制品（230-250 MPa）的注射压力大； 但也应根据其流变性能的不同而采取不同措施。 如ABS的高，但它不像PC的对温度敏感，则应采取较高注射压力。 PP、PE等等一旦达到Tm，粘度适宜，应取低压注射（35-55 MPa）。 成型大制品成型大制品，形状复杂、薄壁长流程、带嵌件制品，注射压力应高。 原因原因：冷却快，料流方向变化大，流道截面小，流动阻力大

28、，压力损失大。 加填料和增强材料时加填料和增强材料时，压力应高。 加增塑剂和润滑剂时加增塑剂和润滑剂时，压力应低。 料温和模温高时料温和模温高时，注射压力应低。 注射压力对性能的影响注射压力对性能的影响： 注射压力提高注射压力提高 塑料流动性、充模速度、 熔结强度、密度提高，取向度、 结晶度等也有提高。 注射压力过高时注射压力过高时 脱模困难，光洁度下降， 内应力增加，飞边增加，机器磨 损大。 注射压力对塑料某些成型性能的影响注射压力对塑料某些成型性能的影响 保压压力保压压力：保压阶段，柱塞或螺杆前端的熔体所受到的压力，一般比注射压力低0.6-0.8MPa,或不变。 1作用作用：（1）压实；（

29、2）紧密贴模；（3）防止倒流；（4）热料补缩。 2对结构与性能的影响对结构与性能的影响： 提高保压压力提高保压压力，压实补缩作用大，尺寸稳定性好，收缩率小，取向度高，结晶度增大，强度高，断裂伸长率增加。 保压压力太高时保压压力太高时，脱模困难，内应力增大，制品变形、翘曲并开（龟）裂，产生冷料亮斑。 降低保压压力降低保压压力，压实补缩作用小，出现缩孔，凹陷，收缩率增大，取向度下降，结晶度下降，强度下降，尺寸稳定性差。 确定保压压力的主要原则：确定保压压力的主要原则： 厚制品保压压力高，薄制品保压压力低。 大制品保压压力高， 塑料压缩率大，保压压力应高。 P保(柱) P保(螺) 时间（成型周期）时

30、间（成型周期） 充模时间（柱塞或螺杆前移时间） 注射+保压时间 保压时间（柱塞或螺杆停留在前进位置时间） 成型周期 闭模冷却时间： 螺杆旋转后退 其它时间：开模，闭模，涂脱模剂，安装嵌件等。 注射注射+保压时间保压时间 注射时间注射时间 保压时间（保压时间（20120秒）：秒）： . 对性能影响对性能影响 缩短保压时间，凝封压力低，制品易出现凹陷、气泡、收缩，尺寸稳定性差，取向度，内在性能。 延长保压时间，凝封压力，取向度提高，内在性能和表面性能提高。 保压时间过长，内应力，制品收缩过小而脱模困难。 保压时间的确定保压时间的确定（制品尺寸、形状，塑料性能，料温，模温，主流道，浇口等） 厚制品保

31、压时间长，薄制品保压时间短; 料温和模温高，保压时间长; 塑料收缩率高，保压时间长; 主流道、分流道、浇口等截面尺寸大，保压时间长。 注射速度和注射速率注射速度和注射速率 注射速度注射速度：注射时，单位时间内柱塞或螺杆向前移动的距离： V注=S/t注 （mm/sec） 注射速率注射速率：注射时，单位时间内向模腔内注射的熔体容量： Q=Q注/t注 （cm3/sec） 注射速度对成型性能有显著的影响 (实际注射成型时，要分多段注射，注射机上一般都有多段速率设置功能) 注射速率与制品质量的关系注射速率与制品质量的关系 低速注射时低速注射时，熔体以层流形式注入模腔内，排气顺利，质量均匀，尺寸稳定，波动

32、小。因剪切速率降低，所以内应力小且分布均匀，有助于克服凹陷和缩孔。 注射速率太小时注射速率太小时,注射时间延长,先进入模内的熔体温度,后进入的熔体则受到较大阻力,因此需要压力高,否则易出现出模不满; 因压力高，剪切速率大,分子取向,各向异性大,尺寸稳定性差，而易出现分层和熔结痕,内在性能和表面性能降低。 高速注射时高速注射时,物料在浇注系统、模腔内流速增加。由于物料受到强烈的剪切作用，T，流程，熔结强度，光泽，减小了熔结痕和分层现象，收缩凹陷减小，颜色均匀一致。 充模过快时充模过快时，易出现湍流（射流），将大量空气带入模内；由于模底先被熔体充满，排气口被堵死，这种高温、高压气体会使塑料烧伤、分

33、解，制品内应力增大，表面有裂纹，脱模困难，浇口附近出现云雾斑纹，透明制品会变得不透明。 慢速注射(a)和高速注射(b)时熔体充模时的两种极端情况示意 注射速度（注射速率）对某些成型性能的影响注射速度（注射速率）对某些成型性能的影响 注射速度，熔体流动长度,充模压力,熔结强度； 注射速度，表面质量，内应力。 注射速度的确定原则注射速度的确定原则 熔体粘度高，Tg高的塑料，注射速度应高； 薄壁长流程制品，注射速度应高； 流道长，浇口小，制品形状复杂，高速高压注射。注射速度对某些性能的影响高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料) 4 4 热固性塑料的注射模塑和传递模塑热固性塑料的注射模塑和传递模塑

34、 热固性塑料的传统成型方法是压缩模塑，但是它热固性塑料的传统成型方法是压缩模塑，但是它有如下几个缺点：不能加工结构复杂、壁厚变化的制有如下几个缺点：不能加工结构复杂、壁厚变化的制品；不宜加工带嵌件的制品；制品的尺寸精度差；成品；不宜加工带嵌件的制品；制品的尺寸精度差；成型周期长，为了克服以上缺点，型周期长，为了克服以上缺点， 热固性塑料的热固性塑料的注射成注射成型型和和传递模塑传递模塑方法出现了方法出现了. 4.1 4.1 热固性塑料注射模塑热固性塑料注射模塑 （1）特点：）特点： 成型时必须严格控制温度； 恒温水控温，温差1C。 温度低，流动性很差；温度高，发生硬化（交联），流动性降低。 模

35、内有交联反应，析出小分子，设备应能满足排气操作要求； 料筒内不能停留时间过长，否则易交联硬化； 注射压力和锁模力比热塑性塑料大。（2）对原料的要求）对原料的要求： 流动性要高； 在8095 ，保持流动状态大于10分钟； 在7580 ，保持流动状态大于1小时。 （3）注射机的特征：）注射机的特征： 长径比1420 （偏大些好） ； 压缩比较小：0.81.4,否则易在料筒内硬化； 螺槽较深，原因：剪切作用 ，摩擦热 ，防止过早硬化； 螺杆头部为锥形（减少剩料）； 螺杆中心应有通水冷却孔； 螺杆光洁度要高； 直通式喷嘴，孔口直径较小（便于清理） ； 模具型腔淬火后的硬度能达到HRC50以上。 （4）

36、成型工艺）成型工艺： 温度控制是关键。 酚醛塑料：3070；7595 ；喷嘴85100 ；通过喷嘴100130 。 螺杆转速和背压要小，n50转/分 背压，硬化，不利于充模。 模温很重要模温很重要 模温低时，硬化时间长，效率，物理机械性能； 模温高时，硬化快，情况与（ ）相反； 但也不能太高，否则硬化太快，小分子不易排出，制品疏松，起泡，颜色发暗； 注射压力：注射压力：100170MPa。 注射速度：注射速度： 注射速度快，硬化时间 ，效率 。 注射速度过快，卷入空气，气孔，质量。 一般注射时间2-10秒，保压时间5-20秒，硬化时间15-100秒， 成型周期45-120秒。 （ 5）主要优点

37、：）主要优点： 成型周期短，生产过程简化，效率提高10-20倍； 制品后加工少，劳动条件改善； 自动化程度高； 质量稳定，可大批生产。 4.2 4.2 传递模塑传递模塑 定义:将预热过的热固性塑料锭放在加热室内加热，然后在压力下使其通过浇口、分流道等而进入加热的闭合模内，经硬化后脱模即得制品。 主要方法主要方法： 活板式 罐式 柱塞式 优点：优点： 制品废料少，减少后加工量； 能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔制品，能保持嵌件与孔眼位置正确； 性能均匀，尺寸准确，质量； 塑模磨损小。 缺点缺点： 塑模成本比压制模高； 塑料损耗增多； 压制纤维状填料时，各向异性大； 嵌件周围而熔接不牢而强度降低；

38、一般温度偏低，压力要求较高，1380MPa。高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)5 5 反应注射成型反应注射成型 将两种高化学活性的低分子量的液体原料，在高将两种高化学活性的低分子量的液体原料，在高压（压（1420MPa）下撞击混合，然后注入密闭的模）下撞击混合，然后注入密闭的模具内，通过聚合、交联、固化等化学反应并形成制品具内，通过聚合、交联、固化等化学反应并形成制品的一个过程。的一个过程。（1）反应注射成型的设备对设备要求：精确控制各组分的流量和配比；能够快速加热或冷却；两组分能够在混合头内得到充分混合，并在注入模腔后具有自动清理功能；保证两组分同时进入模腔，不允许某一成分超前或滞后

39、；保证料流以层流的方式流动；注入后要保证较快的固化速率。工作原理：通过两组分的比例控制，使之均匀混合及注入模腔。设备的主要组成：储料系统、液压系统和混合系统（1）特点 原料黏度低、流动性好、易于输送、混合均匀、原料配方灵活、充模压力低仅为常规注射成型的1/5或1/10。调整组分比可得到不同性能的制品；反应速度快、生产周期短；需要模具及夹具数量少，设备投资少，适宜生产大型及形状复杂的制品。（2）工艺流程组分A组分B混合碰撞注射充模聚合交联固化后处理制品高压机械能放热吸热（4）工艺控制要点为了防止在成型前发生化学反应，两种原料应独立贮存；撞击混合的质量和与雷诺数（Re）密切相关，当Re200,液体

40、黏度为1Pas以下时，可使高反应体系达到混合要求；要实现高速充模，熔体黏度不能太高也不能太低；高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)6 6 其它注射成型其它注射成型 6.1 排气式注射成型排气式注射成型 6.2 结构发泡注射成型结构发泡注射成型 6.3 流动注射成型流动注射成型 6.4无分流道赘物注射成型无分流道赘物注射成型 6.5 共注射成型共注射成型 6.6 气（水）体辅助注射成型气（水）体辅助注射成型 6.7 动态保压注射成型动态保压注射成型 6.1 排气式注射成型排气式注射成型 为解决吸湿性材料注射成型过程可能导致的质量为解决吸湿性材料注射成型过程可能导致的质量问题，在常规注射机上

41、的机筒上增设排气孔和真空装问题，在常规注射机上的机筒上增设排气孔和真空装置，这样排气注射机就形成了。它有如下特点：机置，这样排气注射机就形成了。它有如下特点：机筒中部开设有排气孔，并与真空系统相连；由于注筒中部开设有排气孔，并与真空系统相连；由于注射机的螺杆不仅要转动而且要轴向运动，因此它的排射机的螺杆不仅要转动而且要轴向运动，因此它的排气段的长度要比挤出机里的排气段要长。气段的长度要比挤出机里的排气段要长。6.2 结构发泡注射成型结构发泡注射成型 结构发泡材料是指密度在结构发泡材料是指密度在1060kg/m3之间的发泡之间的发泡材料。结构发泡注塑制品的表面呈封闭致密的表层，而材料。结构发泡注

42、塑制品的表面呈封闭致密的表层，而芯层呈微孔泡沫结构，例如和馒头结构非常相似。适于芯层呈微孔泡沫结构，例如和馒头结构非常相似。适于结构发泡注射的材料很多，如结构发泡注射的材料很多，如PP、PE、PA、PC等，其等，其发泡方式多采用化学发泡，即使用化学发泡剂。其成型发泡方式多采用化学发泡，即使用化学发泡剂。其成型过程如下：发泡剂和热塑性塑料一起在料筒内塑化混合，过程如下：发泡剂和热塑性塑料一起在料筒内塑化混合，在温度和剪切的作用下，发泡剂分解并释放出的气体渗透在温度和剪切的作用下，发泡剂分解并释放出的气体渗透到塑料熔体中，并建立较高的熔体压力。注射时发泡剂到塑料熔体中，并建立较高的熔体压力。注射时

43、发泡剂释放的气体在型腔里使熔体迅速膨胀，并把物料迅速充释放的气体在型腔里使熔体迅速膨胀，并把物料迅速充满型腔，经固化定型而形成制品；满型腔，经固化定型而形成制品； 发泡注射成型又有新的进展，如微孔发泡注射成型发泡注射成型又有新的进展，如微孔发泡注射成型。微孔注塑是一种近几年才成功诞生的高新技术，其注射压力可比传统注塑的降低48%, 锁模力降低高达80%，并可缩短成型周期。微孔注塑制件具有优良的冲击性能和绝热性能、高的强度/质量比和尺寸精度以及低的翘曲等。目前，微孔注塑尚存在着很多难题需要解决，相关的关键技术都被微孔注塑尚存在着很多难题需要解决，相关的关键技术都被国外公司专利保护或严格保密国外公

44、司专利保护或严格保密。 经过几年的技术攻关，国内也研制成功超临界流体辅助微孔注塑成套设备。其创新性创新性在于把超临界流体计量和输送装置与混炼型自锁式喷嘴组件相结合，使超临界流体均匀地注入聚合物熔体。熔体温度： 165 170 175 熔体温度： 180 190 200 注射速度： 35% 55%芯部整体注射速度的提高使熔体经过喷嘴时的压力降和压力降速率得到了提高，增加了熔体的成核速率，最终提高了制品的泡孔密度，降低了泡孔直径。 165175气体含量： 0.6 mL 1 mL 1.4 mL 6.3 流动注射成型流动注射成型 一般而言，制品的质量不能超过注射机的最大注射量，为了保证塑化均匀和制品的

45、质量，减少流道赘物的质量，而把挤出和注射相结合的一种注射方法即流动注射成型。其原理是螺杆的快速转动把物料挤入型腔，充模结束后螺杆停止转动，依靠轴向压力使熔体在适当的压力下保持一段时间。其特点是塑化的物料不是储存在料筒内，而是不断挤入型腔中；由于物料在料筒内停留时间短，适宜加工热敏性塑料；流动速率小，制品的内应力小。6.4 无分流道赘物注射成型无分流道赘物注射成型 常规注射成型的流道和分流道在制品顶出后会有流道赘物出现，浪费塑化能量和生产成本。保持流道内物料一直处于熔融状态是解决此类问题的一个有效办法，即热流道（热塑性）技术。其方法主要有三： 热流道模具，主要使流道封闭加热，使熔体一直处于流动状

46、态； 绝热热流道模具，流道采用绝热材料，主要依靠熔体自身的热量来保持流道内物料处于熔融状态； 带加热探针的绝热流道，其原理和热流道同。6.5 共注射成型共注射成型 是指用两个或两个以上注射单元的注射机，将不同品种或不同颜色的物料同时或先后注入到型腔中的一种成型方法。此方法可以生产多种色彩或材料复合的制品，也是聚合物回收聚合物回收的一个重要方法的一个重要方法。6.6 气（水）辅助注射成型技术气（水）辅助注射成型技术 节省原料节省原料 减小合模力减小合模力 缩短冷却时间缩短冷却时间 防止制品缩痕防止制品缩痕 减少制品内应力减少制品内应力 减少或消除制品翘曲减少或消除制品翘曲 提高制品表面性能提高制

47、品表面性能 提高生产效率提高生产效率 降低生产成本降低生产成本6.6 气（水）辅助注射成型技术气（水）辅助注射成型技术熔体回流法活动型芯法 水辅助注塑技术水辅助注塑技术（Water Assisted Injection Molding 简称简称WAIM）是一种新型的中空成型方法，是一种新型的中空成型方法，是在是在GAIM的基础上发展起来的的基础上发展起来的, WAIM与与GAIM的的原理基本相似。原理基本相似。 WAIM技术除了可以减少或消除翘曲、避免技术除了可以减少或消除翘曲、避免凹痕、节省原料、降低制品内应力、减小锁模力外，凹痕、节省原料、降低制品内应力、减小锁模力外，可以生产壁厚更薄、更均匀，内表面较光滑的制件可以生产壁厚更薄、更均匀，内表面较光滑的制件（GAIM很难达到）。很难达到）。R. Protte, et al. SPE ANTEC Proc., 2003, 404 对于管状制品的初步研究表明对于管状制品的初步研究表明, 采用采用WAIM可得到较薄可得到较薄的壁厚。这是由于在水前锋的熔体冷却后，黏度增加的壁厚。这是由于在水前锋的熔体冷却后，黏度增加, 形成一形成一种高黏度的膜；与种高黏度的膜；与GAIM比较比较, 膜的位移势能较大膜的位移势能较大, 可使较多可使较多的材料沿流动方向移动的材料沿流