注射成型工艺及模具培训课件

第二篇注射成型工艺及模具第四章注射成型工艺

一、热塑性塑料的工艺性能

二、注射机的基本结构及规格

三、注射成型原理及其工艺过程

四、注射成型工艺条件的选择与控制

五、几种常用塑料的注射成型特点重点掌握什么是注射成型工艺？

注射成型生产中，运用一定的技术方法，将塑料原料、注射设备和注射所用的模具联系起来形成生产能力，这种方法就叫做注射成型工艺。第一节热塑性塑料的工艺性能一、塑料的成型收缩

塑料的收缩性：指塑料制件从模具中取出发生尺寸收缩的特性。

塑料的成型收缩：与塑料本身的热胀冷缩性质、模具结构及成型工艺条件等因素有关的塑料制件的收缩统称为成型收缩。

成型收缩的大小：可用塑料制件的实际收缩率S实表示，即（4-1）式中a——成型温度时制件尺寸；

b——常温时制件的尺寸

成型温度时的制件尺寸无法测量，故常采用常温时的型腔尺寸取代，有

(4-2)

式中c——常温时型腔尺寸；

S计——塑料制件的计算收缩率。

收缩率选择的原则：

①收缩率范围较小的塑料品种，可按收缩率的范围取中间值，此值称平均缩率。

②收缩率范围较大的塑料品种，应根据制件的形状，特别是根据制品的壁厚来确定收缩率，壁厚取上限(大值)，壁薄取下限(小值)。当S计为已知时，可用S计来计算型腔尺寸，即

c=b(1+S计)(4-3)收缩率1．5％乘以比值0．7，内径取大值1．6％，外径取小值1．4％，以留有试模后修正的余地（对高精度塑件或对某种塑料的收缩率缺乏准确数据时，常用这种留有修模余量的设计方法）。

③制件各部分尺寸的收缩率不尽相同，应根据实际情况加以选择。图4—1塑件的材料为尼龙—1010，壁厚4mm，查表4—2得，高度方向的收缩小于水平方向的收缩，其百分比为70％，收缩率范围为1．4％～1．6％，高度方向取平均

④收缩量很大的塑料，可利用现有的或者材料供应部门提供的计算收缩率的图表来确定收缩率。也可收集一些包括该塑料实际收缩率及相应的成型工艺条件等数据，然后用比较法进行估算。必要时应设计、制造一副试验模具，实测在类似的成型条件下塑料的收缩率。二、塑料的流动性

塑料的流动性：比较塑料成型加工难易的一项指标，与黏度一样，依赖于成型条件、聚合物的性质。衡量塑料流动性的指标：聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观黏度以及流动比(流程长度/制品壁厚)。相对分子质量小、熔融指数高、螺旋线长度长、表观黏度小、流动比大则流动性好。

常用热塑性塑料的流动性分为三类。①流动性好的，有尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素。②流动性一般的，有ABS、有机玻璃、聚甲醛、聚氯醚。③流动性差的，有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料。

塑料的流动性随成型工艺条件的改变而变化，熔体成型温度高则流动性好，注射压力大流动性好。模具结构也影响流动性的大小。成型时还可通过控制温度、模温、注射压力及注射速率等因素来调节注射成型过程以满足对制件质量的要求。三、塑料的结晶性

①结晶形塑料须加热至熔点温度以上才能达到软化状态。结晶熔解需要热量，结晶形塑料达到成型温度要比无定形塑料达到成型温度需要更多的热量。②制件在模内冷却时，结晶形塑料要比无定形塑料放出更多的热量，因此结晶形塑料在冷却时需要较长的冷却时间。

③结晶形塑料固态的密度与熔融时的密度相差较大，结晶形塑料的成型收缩率大，达到0.5％一3.0％;无定形塑料的成型收缩率一般为0.4％一0.6％。

④结晶形塑料的结晶度与冷却速度密切相关，在结晶形塑料成型时应按要求控制好模具温度。

⑤结晶形塑料各向异性显著，内应力大。脱模后制品内未结晶的分子有继续结晶的倾向，易使制品变形和翘曲。热敏性：指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或浇口截面过小、剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解的倾向。包括：热敏性、水敏性、应力敏感性、吸湿性、粒度以及塑料的各种热性能指标。四、塑料的其他工艺性能

水敏性：指有的塑料(如聚碳酸酯等)即便含有少量水分，在高温和高压下也容易分解。

应力敏感性：指有的塑料对应力敏感，成型时质脆易裂。对应力敏感的塑料，除在原料内加人添加剂提高抗裂性外，还应合理设计制件和模具，选择有利的成型条件，以减少内应力。粒度度：：指指塑塑料料粒粒料料的的细细度度和和均均匀匀度度。。根根据据技技术术要要求求，，各各种种塑塑料料应应有有一一定定的的技技术术指指标标。。热性性能能指指标标：：塑塑料料的的比比热热容容、、热热导导率率、、热热变变形形温温度度等等。。比比热热容容高高的的塑塑料料熔熔融融时时需需要要更更多多的的热热量量，，热热变变形形温温度度高高的的塑塑料料冷冷却却时时间间可可缩缩短短，，热热导导率率低低的的塑塑料料必必须须注注意意充充分分冷冷却却。。第二二节节注注射射机机的的基基本本结结构构及及规规格格注射射机机为为塑塑料料注注射射成成型型所所用用的的主主要要设设备备。。注射射成成型型时时注注射射模模具具安安装装在在注注射射机机的的动动模模板板和和定定模模板板上上，，由由锁锁模模装装置置合合模模并并锁锁紧紧，，塑塑料料在在料料筒筒内内加加热热呈呈熔熔融融状状态态，，由由注注射射装装置置将将塑塑料料熔熔体体注注入入型型腔腔内内，，塑塑料料制制品品固固化化冷冷却却后后由由锁锁模模装装置置开开模模，，并并由由推推出出装装置置将将制制件件推推出出。。注塑塑机机分分以以下下几几部部分分：：1．注注射射装装置置主要要作作用用：：使使固固态态的的塑塑料料颗颗粒粒均均匀匀地地塑塑化化呈呈熔熔融融状状态态，，并并以以足足够够的的压压力力和和速速度度将将塑塑料料熔熔体体注注入入到到闭闭合合的的型型腔腔中中。。组成成：：料料斗斗、、料料筒筒、、加加热热器器、、计计量量装装置置、、螺螺杆杆(柱塞塞式式注注射射机机为为柱柱塞塞和和分分流流梭梭)及驱驱动动装装置置、、喷喷嘴嘴等等部部件件。。2．锁锁模模装装置置作用用：：①①实实现现模模具具的的开开闭闭动动作作，，②②在在成成型型时时提提供供足足够够的的夹夹紧紧力力使使模模具具锁锁紧紧，，③③开开模模时时推推出出模模内内制制件件。。锁紧紧装装置置类类型型：：机机械械式式，，液液压压式式或或者者液液压压机机械械联联合合作作用用方方式式。。推出出机机构构类类型型：：机机械械式式和和液液压压式式推推出出。。液液压压式式推推出出有有单单点点推推出出、、多多点点推推出出。。3．液液压压传传动动和和电电器器控控制制作用用：：保保证证注注射射成成型型按按照照预预定定的的工工艺艺要要求求(压力力、、速速度度、、时时间间、、温温度度)和动动作作程程序序准准确确进进行行。。液液压压传传动动系系统统是是注注射射机机的的动动力力系系统统；；电电器器控控制制系系统统则则是是控控制制各各个个动动力力液液压压缸缸完完成成开开启启、、闭闭合合和和注注射射、、推推出出等等动动作作的的系系统统。。一、、注注射射机机分分类类按外外形形特特征征可可分分为为如如下下三三类类。。1.立式式注注射射机机特点点：：注注射射装装置置和和定定模模板板设设置置在在设设备备上上部部，，而而锁锁模模装装置置、、动动模模板板、、推推出出机机构构均均设设置置在在设设备备的的下下部部。。优点：占地面面积小，模具具装拆方便，，安装嵌件和和活动型芯简简便可靠；缺缺点：不容易易自动操作，，只适用于小小注射量的场场合，一般注注射量为10—60g。2.卧式注射机特点：注射装装置和定模板板在设备一侧侧，而锁模装装置、动模板板、推出机构构均设置在另另一侧。这是是注射机最普普通、最主要要的形式。优点：机体较较矮，容易操操作加料，制制件推出后能能自动落下，，便于实现自自动化操作；；缺点：设备备占地面积大大，模具安装装比较麻烦。。3.直角式注射机机特点：注射装装置为立式布布置，锁模、、顶出机构以以及动模板、、定模板按卧卧式排列，两两者互为直角角，适用于中中心部分不允允许留有浇口口痕迹的塑件件。缺点：加加料较困难，，嵌件或活动动型芯安放不不便，只适用于小注注射量的场合合，注射量一一般为20～45g。按塑料在料筒筒中的塑化方方式分为两类类。1.柱塞式注射机机工作原理：示示意图4—4。柱塞是直径径约为20～100mm的金属圆杆，，在料筒内仅仅作往复运动动，将熔融塑塑料注人模具具。分流梭是是装在料筒靠靠前端的中心心部分，形如如鱼雷的金属属部件，其作作用是将料筒筒内流经该处处的塑料分成成薄层，使塑塑料分流，以以加快热传递递。同时塑料料熔体分流后后，在分流梭梭表面流速增加，剪剪切速率加大大，剪切发热热使料温升高高、黏度下降降，塑料得到到进一步混合合和塑化。适用场合：塑塑料的导热性性差，若料筒筒内塑料层过过厚，塑料外外层熔融塑化化时，它的内内层尚未塑化化，若要等到到内层熔融塑塑化，则外层层就会因受热热时间过长而而分解。因此此，柱塞式注注射机的注射射量不宜过大大，一般为30—60g，且不宜用来来成型流动性性差、热敏性性强的塑料制制件。2．螺杆式注射射机工作原理：示示意图4-5。螺杆的作用用是送料、压压实、塑化与与传压。当螺螺杆在料筒内内旋转时，将将料斗中的塑塑料卷入，并并逐步将其压压实、排气、、塑化，不断断地将塑料熔熔体推向料筒筒前端，积存存在料筒前部部与喷嘴之间间，螺杆本身身受到熔体的的压力而缓缓缓后退。当积积存螺杆式注射机机中螺杆既可可旋转又可前前后移动，因因而能够胜任任塑料的塑化化、混合和注注射工作。的熔体达到预预定的注射量量时，螺杆停停止转动，并并在液压油缸缸的驱动下向向前移动，将将熔体注入模模具。①国际上趋于于用注射容量量／锁模力来来表示注射机机的主要特征征。这里所指指的注射容量量是指注射压压力为100MPa时的理论注射射容量。②我国习惯上上采用注射量量来表示注射射机的规格，，如XS-ZY500，表示注射机机在无模具对对空注射时的的最大注射容容量不低于500cm3的螺杆式(Y)塑料(S)注射(Z)成型(X)机。我国制定定的注射机国国家标准草案案规定可以采采用注射容量量表示法和注注射容量／锁锁模力表示法法来表示注射射机的型号。。注射机的主要要技术参数包包括注射、合合模、综合性性能等三个方方面，如公称称注射量、螺螺杆直径及有有效长度、注注射行程、注注射压力、注注射速度、塑塑化能力、合合模力、开模模力、开模合合模速度、开开模行程、模模板尺寸、推推出行程、推推出力、空循循环时间、机机器的功率、、体积和质量量等。注射机的规格格：二、注射机规规格及主要技技术参数第三节注注射成型原理理及其工艺过过程基本原理：利利用塑料的可可挤压性和可可模塑性，将将松散的粒料料或粉状成型型物料从注射射机的料斗送送人高温的机机筒内加热熔熔融塑化，使使之成为黏流流态熔体，在在柱塞或螺杆杆的高压推动动下，以很大大的流速通过过机筒前端的的喷嘴注射进进入温度较低低的闭合模具具中，经过一一段保压冷却却定型时间后后，开启模具具便可从模腔腔中脱出具有有一定形状和和尺寸的塑料料制件。注射成型原理理图4-6。一、生产前的的准备工作l.原料预处理(1)分析检验成型型物料的质量量根据注射成型型对物料的工工艺特性要求求，检验物料料的含水量、、外观色泽、、颗粒情况、、有无杂质并并测试其热稳稳定性、流动动性和收缩率率等指标。如如果检测中出出现问题，应应及时解决。。对于粉状物物料，在注射射成型前，经经常还需要将将其配制成粒粒料，因此其其检验工作应应放在配料后后进行-生产工艺过程程图4—7。作用：往塑料料成型物料中中添加一种称称为色料或着着色剂的物质质，借助这种种物质改变塑塑料原有的颜颜色或赋予塑塑料特殊光学学性能。(2)着色着色剂按其在在塑料中的分分散能力分为为：染料和颜颜料两大类。。染料：具有着着色力强、色色彩鲜艳和色色谱齐全的特特点，但由于于对热、光和和化学药品的的稳定性比较较差，在塑料料中较少应用用；当塑料成成型温度不高高又希望制品品透明时，可可采用耐热性性较好的蒽醌醌类和偶氮类类染料。颜料：主要着着色剂。按化化学组成又分分成无机和有有机颜料。无机颜料：对对热、光和化化学药品的稳稳定性都比较较高，且价格格低廉，但色色泽都不十分分鲜艳，只能能用于不透明明塑料制件的的着色。有机颜料：着着色特性介于于染料和无机机颜料之间，，对热、光和和化学药品的的稳定性一般般不及无机颜颜料，但所着着色制件色彩彩较鲜艳，用用这种颜料的的低浓度着色色可得到彩色色的半透明制制件。粉状或粒状热热塑性塑料着着色的工艺实实现方法：直直接法和间接接法两种。对于吸湿性或或粘水性不强强的成型物料料，如果包装装贮存较好，，也可不必预预热干燥。目的：为了除除去物料中过过多的水分及及挥发物，防防止成型后制制品出现气泡泡和银纹等缺缺陷，同时也也可以避免注注射时发生水水降解。(3)预热干燥预热干燥成型型物料的方法法：①在空气气循环干燥箱箱中进行。②②多品种、小小批量物料，，也可采用循循环热风、红红外线及远红红外线等较为为简单的设备备预热干燥。。③大批量物物料可采用抽抽湿干燥机或或采用负压沸沸腾干燥法。。④高温下易易氧化变色的的塑料(如聚酰胺等)，可采用真空空干燥法。⑤⑤采用料斗干干燥新工艺(图4-8)，使干燥设备备与注射机相相连，简化生生产工序，可可防止吸湿性性塑料再次吸吸湿。2.清洗料筒生产中如遇下下列情况均应应对注射机的的料筒进行清清洗：改变塑塑料品种、更更换物料、调调换颜色，或或发现成型过过程中出现了了热分解或降降解反应。清洗方法：①①柱塞式机筒筒存料量大，，须将机筒拆拆卸清洗。②②螺杆式机筒筒，可采用对对空注射法清清洗。③最近近研制成功了了一种机筒清清洗剂，是一一种粒状无色色高分子热弹弹性材料，100℃时具有橡胶特特性，但不熔熔融或粘结，，将它通过机机筒，可以像像软塞一样把把机筒内的残残料带出，这这种清洗剂主主要适用于成成型温度在180～280℃内的各种塑性性塑料以及中中小型注射机机。采用对空注射射清洗螺杆式式机筒时，应应注意下列事事项。①欲换料的成成型温度高于于机筒内残料料的成型温度度时，应将机机筒和喷嘴温温度升高到欲欲换料的最低低成型温度，，然后加入欲欲换料或其回回头料，并连连续对空注射射，直到全部部残料除尽止止。②欲换料的成成型温度低于于机筒内残料料的成型温度度时，应将机机筒和喷嘴温温度升高到欲欲换最高成型型温度，切断断电源，加入入欲换料的回回头料后，连连续对空注射射，直到全部部残料除尽止止。③两种物料成成型温度相差差不大时，不不必变更温度度，先用回头头料，后和欲欲换料对空注注射可。④残料属热敏敏性塑料时，，应从流动性性好、热稳定定性高的聚乙乙烯、聚苯乙乙烯等塑料中中选黏度较高高的品级作为为过渡料对空空注射。有嵌件的塑料料制件，由于于金属与塑料料两者的收缩缩率不同，嵌嵌件周围的塑塑料容易出现现收缩应力和和裂纹。若成成型前对嵌件件预热，可减减小它在成型型时与塑料熔熔体的温差，，避免或抑制制嵌件周围的的塑料发生收收缩应力和裂裂纹。为什么要预热热嵌件？3．预热嵌件什么情况下嵌嵌件需预热？？①分子链刚性性大的塑料(如聚苯乙烯、、聚苯醚、聚聚碳酸酯和聚聚砜等)，一般均需预预热嵌件，因因它们本身很很容易产生应应力开裂。②分子链柔顺顺性大的塑料料，且嵌件较较小时，可以以不预热，原原因在于小嵌嵌件容易在模模内加热。嵌件预热温度度：一般取110～130℃，并以不破坏坏嵌件表面镀镀层为限。对对铝、铜等有有色金属嵌件件，预热温度度可提高到150℃。4．选择脱模剂剂目的：使成后后的制件容易易从模内脱出出。常用的脱模剂剂：硬酯酸锌锌、液体石蜡蜡(白油)和硅油等。硅硅油脱模效果果最好，只要要对模具施用用一次，即可可长效脱膜，，但价格很贵贵。硬酯酸锌锌（不能用于于聚酰胺）多多用于高温模模具，而液体体石蜡多用于于中低温模具具。注意；含有橡橡胶的软制品品或透明制品品不宜采用脱脱模剂，否则则影响制品的的透明度。二、注射成型型原理及其工工艺过程工艺过程分为为：塑化计量量、注射充模模和冷却定型型三个阶段。。l.塑化计量(1)塑化的概念什么是塑化？？成型物料在注注射成型机料料筒内经过加加热、压实以以及混合等作作用以后，由由松散的粉状状或粒状固体体转变成连续续的均化熔体体的过程称为为塑化。均化包含四方方面的内容：：熔体内组分均均匀、密度均均匀、黏度均均匀和温度分分布均匀。(2)计量计量：指能够够保证注射机机通过柱塞或或螺杆，将塑塑化好的熔体体定温、定压压、定量地输输出(即注射出)机筒所进行的的准备动作，，这些动作均均需注射机控控制柱塞或螺螺杆在塑化过过程中完成。。影响计量准确确性的因素：：①注射机控控制系统的精精度；②机筒筒(即塑化室)和螺杆的几何何要素及其加加工质量影响响。(3)塑化效果和塑塑化能力塑化效果：指指物料转变成成熔体之后的的均化程度。。塑化能力：指指注射机在单单位时间内能能够塑化的物物料质量或体体积。塑化效果与物物料受热方式式和注射机结结构有关：①柱塞式注射射机，物料在在机筒内只能能接受柱塞的的推挤力，几几乎不受剪切切作用，塑化化所用的热量量主要从外部部装有加热装装置的高温机机筒上取得。。②螺杆式注射射机，螺杆在在机筒内的旋旋转会对物料料起到强烈的的搅拌和剪切切作用，导致致物料之间进进行剧烈摩擦擦，并因此而而产生很大热热量，物料塑塑化时的热量量既可同时来来源于a、高温机筒和和自身产生出出的摩擦热，，也可以b、只凭摩擦热热单独供给。。塑化效果对比比：a称为普通螺杆杆塑化；b称为动力熔融融。显然，在在动力熔融条条件下，强烈烈的搅拌与剪剪切作用不仅仅有利于熔体体中各组分混混合均化，而而且还避免了了波动的机筒筒温度对熔体体温度的影响响，有利于熔熔体的黏度均均化和温度分分布均化，能能够得到良好好的塑化效果果。而柱塞式式注射机塑化化物料时，既既不能产生搅搅拌和剪切的的混合作用，，又受机筒温温度波动的影影响，故熔体体的组分、黏黏度和温度分分布的均化程程度都比较低低，其塑化效效果既不如动动力熔融。也也不如介于中中间状态的部部分依靠机筒筒热量的普通通螺杆塑化。。实验验证：：图4—9为柱塞式和和普通螺杆杆式注射机机塑化相同同物料时机机筒中物料料和熔体的的温度分布布曲线。可可以看出：：I、用螺杆式注注射机塑化化物料时，，喷嘴附近近熔体的径径向温度分分布要比柱柱塞式注射射机来得均均匀。II、不同结构构的注射机机，塑化能能力不相同同：①柱塞式注注射机的理理论塑化能能力（4-4）式中mpp——柱塞式注射射机的塑化化能力，kg／h；α——热扩散率，，m2／h；Ap——塑化物料接接受的传热热面积，与与机筒内径径和分流锥直径有有关，m2；ρ——物料密度，，kg／m3；Kt——热流动系数数，与加热热系数有关关，参见图图4-10，ξ——常数，无分分流锥时ξ=1，有分流锥锥时ξ=2；V——受热物料的的总体积，，m3。②螺杆式注注射机的理理论塑化能能力，用螺螺杆计量段段对熔体的的输送能力力表示，即即有（4-5））mps——螺杆式注射射机的塑化化能力，cm3／s；D——螺杆的基本本直径，，cm；Lm——计量段长度度，cm；hm——计量段螺槽槽深度,cm；φ——螺杆的螺旋旋升角,(˚)；ηm——熔体在计量量段螺槽中中的黏度，，Pa·s；N——螺杆转速,r/s；pb——塑化时熔体体对螺杆产产生的反向向压力，通通常称为背背压，Pa.。分析上两式式：①柱塞式注注射机的塑塑化能力与与机筒结构构和物料体体积有关，，提高塑化化能力，需需增大传热热面积AP或减小小物料料的总总体积积V，而增增大AP时常会会使V跟着增增大，，V的增大大将导导致熔熔体不不易均均化；；②螺杆杆式注注射机机塑化化能力力与物物料体体积无无关，，塑化化能力力一般般都比比柱塞塞式注注射机机大，，这也也是普普通柱柱塞式式注射射机为为什么么只能能成型型小型型制品品的主主要原原因之之一。。影响螺螺杆式式注射射机塑塑化效效果和和塑化化能力力的主主要因因素除除了成成型物物料本本身的的特性性之外外，还还与机机筒结结构、、筒的的加热热温度度、螺螺杆转转速、、螺杆杆行程程(或计量量段长长度)、螺杆杆几何何参数数以及及熔体体对螺螺杆产产生的的背压压等因因素有有关。。2．注射射充模模什么是是注射射充模模？柱塞或或螺杆杆从机机筒内内的计计量位位置开开始，，通过过注射射油缸缸和活活塞施施加高高压，，将塑塑化好好的塑塑料熔熔体经经过机机筒前前端的的喷嘴嘴和模模具中中的浇浇注系系统快快速进进入封封闭模模腔的的过程程称为为注射射充模模。分分三个个阶段段：流流动充充模、、保压压补料料、倒倒流。。(1)流动充充模指注射射机将将塑化化好的的熔体体注射射进入入模腔腔的过过程。。熔体注注射过过程中中会遇遇到机机筒、、喷嘴嘴、模模具浇浇注系系统、、模腔腔表壁壁对熔熔体的的外摩摩擦，，及熔熔体内内部产产生的的黏性性内摩摩擦。。为了了克服服这些些流动动阻力力，注注射机机须通通过螺螺杆或或柱塞塞向熔熔体施施加很很大的的注射射压力力。要要掌握握熔体体的流流动充充模规规律，，须了了解注注射压压力在在此过过程中中的变变化特特点以以及与与它相相关的的熔体体温度度、流流速和和充模模特性性问题题。①注注射压压力的的变化化注射压压力的的变化化可用用注射射成型型的压压力-时间曲曲线描描述，，图4—11。t0，柱塞塞或螺螺杆开开始注注射熔熔体的的时刻刻；t1，熔体体开始始流入入模腔腔的时时刻；；t2，熔体体充满满模腔腔的时时刻。。时间间t0～t2代表整整个充充模阶阶段，，其中中t0～t1称为流流动期期；t1～t2称为充充模期期。a、流动动期内内，注注射压压力和和喷嘴嘴处的的压力力急剧剧上升升，而而模腔腔(浇口末末端)的压力力却近近似等等于零零，注注射压压力主主要用用来克克服熔熔体在在模腔腔以外外的阻阻力。。如，，t1时刻的的压力力差Δpl=pi1—pg1代表熔熔体从从机筒筒到喷喷嘴时时所消消耗的的注射射压力力而喷喷嘴压压力pg1则代表表熔体体从喷喷嘴至至模腔腔之间间消耗耗的注注射压压力。。b、充模模期内内，熔熔体流流入模模腔，，模腔腔压力力急剧剧上升升；注注射压压力和和喷嘴嘴压力力也会会随之之增加加到最最大值值(或最大大值附附近)，然后后停止止变化化或平平缓下下降，，这时时注射射压力力对熔熔体起起两两方方面作作用，，一是是克服服熔体体在模模腔内内的流流动阻阻力，，二是是对熔熔体进进行一一定程程度的的压实实。压力随随时间间呈非非线性性变化化，注注射压压力对对熔体体的作作用必必须充充分，，否则则，熔熔体流流动会会因阻阻力过过大而而中断断，导导致生生产出出现废废品。。流动充充模阶阶段，，注射射a、剪切切速率率一定定，压压力—温度曲曲线分分为三三段，，左边边一段段熔体体热分分解区区，注注射压压力随随温度度升高高迅速速下降降，不不能在在此区区注射射成型型；右右边一一段高高弹变变形流流动区区，注注射压压力随随着温温度降降低迅迅速增增大，，也不不适于于注射射成型型；只只有中中间一一段温温度区区，曲曲线相相对平平缓，，温度度和注注射压压力都都较适适中，，易于于注射射成型型，温温度升升高有有利于于降低低熔体体黏度度，注注射压压力可可随之之减小小一定定幅度度.。。②注注射压压力与与熔体体温度度、熔熔体流流速的的关系系b、温度度一定定时，，剪切切速度度增大大，注注射压压力也也要增增大，，完全全符合合流体体力学学压力力与流流速的的关系系。反反之，，过大大的注注射压压力引引起很很高的的剪切切速率率时，，熔体体内的的剪切切摩擦擦热也也随之之增大大，很很可能能引起起热分分解或或热降降解。。另外外，过过大的的剪切切速率率又很很容易易使熔熔体发发生过过度的的剪切切稀化化，从从而导导致成成型过过程出出现溢溢料飞飞边。。注射压压力对对流动动充模模时喷喷嘴处处的熔熔体温温度也也有影影响。。注射压压力上上升阶阶段，，喷嘴嘴处的的熔体体温度度也随随着升升高，，图4—13。AC段和图图4—11喷嘴压压力曲曲线上上的AC段对应应。可可见，，引起起温升升的主主要原原因是是注射射压力力增大大。生生产中中应尽尽量避避免采采用过过大的的注射射压力力，否否则会会导致致熔体体热降降解。。熔体充充模流流动形形式与与充模模速度度有关关，充充模速速度受受注射射工艺艺条件件和模模具结结构的的影响响。注注射成成型时时不希希望充充模期期发生生高速速喷射射流动动，而而希望望获得得中速速或低低速的的扩展展流动动，为为此，，需通通过分分析充充模期期的流流动取取向，，了解解注射射压力力对于于熔体体充模模特性性的影影响。。③注注射压压力与与熔体体充模模特性性实际中中，扩扩展流流动时时，料料头前前沿低低温熔熔膜对对熔体体的阻阻滞作作用较较大，，先进进入模模腔的的熔体体温度度下降降得很很快，，黏度度也随随之增增大，，这加加剧后后面熔熔体进进模时时的流流动阻阻力。。如此此时的的注射射压力力不大大，很很容易易使充充模流流动中中止，，导致致注射射成型型出现现废品品。为为此，，往往往需提提高注注射压压力。。而注注射压压力提提高后后，熔熔体内内的剪剪切作作用加加强，，流动动取向向效应应将增增大，，最终终可能能导致致制品品出现现比较较明显显的各各向异异性并并引起起热稳稳定性性变差差。在在这种种情况况下生生产出出的制制品，，若在在温度度变化化大的的环境境中工工作，，很有有可能能发生生与取取向一一致的的裂纹纹。注意：：在一一定的的模具具结构构条件件下，，只要要保证证充模模时不不发生生高速速喷射射流动动，充充模速速度尽尽量取取快一一些，，这样样不仅仅避免免使用用较大大的注注射压压力导导致制制品使使用性性能不不良，，而且且对提提高生生产率率也有有好处处。(2)保压补补缩保压补补缩阶阶段：：指从从熔体体充满满模腔腔至柱柱塞或或螺杆杆在机机筒中中开始始后撤撤为止止，图图4—11t2～t3段。保压，，指注注射压压力对对模腔腔内的的熔体体继续续进行行压实实的过过程；；补缩缩，指指保压压过程程中，，注射射机对对模腔腔内逐逐渐开开始冷冷却的的熔体体因成成型收收缩而而出现现的空空隙进进行补补料动动作。。分析：：①保保压补补缩阶阶段，，如柱柱塞或或螺杆杆停止止在原原位保保持不不动，，模腔腔压力力曲线线会略略有下下降(图4—11的EF段)；反之之，若若要使使模腔腔压力力保持持不变变，则则需要要柱塞塞或螺螺杆在在保压压过程程中继继续向向前少少许移移动，，这时时压力力曲线线将与与时间间坐标标轴平平行。。②保压压力和和保压压时间间对模模腔压压力的的影响响。如如保压压力不不足，，补缩缩流动动受浇浇口摩摩擦阻阻力限限制不不易进进行，，模腔腔压力力因补补料不不足迅迅速下下降(图4—14)；如保保压时时间不不充分分，模模腔内内熔体体倒流流，也也会造造成模模腔压压力迅迅速下下降(图4—15)。保压压时间间足够够长，，可使使浇口口或模模腔内内的熔熔体完完全固固化，，倒流流不易易发生生，模模腔压压力将将随着着图4—15中虚线线缓慢慢下降降。结论：：a、保压压力、、保压压时间间与模模腔压压力间间的关关系，，对冷冷却定定型时时的制制品密密度、、收缩缩及表表面缺缺陷等等问题题产生生重要要影响响。b、保压压补缩缩阶段段熔体体仍有有流动动，且且其温温度亦亦在不不断下下降，，此阶阶段是是大分分子取取向以以及熔熔体结结晶的的主要要时期期，保保压时时间的的长短短和冷冷却速速度的的快慢慢均对对取向向和结结晶程程度有有影响响。(3)倒流倒流：：指柱柱塞或或螺杆杆在机机筒中中向后后倒退退时(即撤除除保压压力以以后)，模腔腔内熔熔体朝朝着浇浇口和和流道道进行行的反反向流流动。。整个个倒流流过程程将从从注射射压力力撤出出开始始，至至浇口口处熔熔体冻冻结（（简称称浇口口冻结结）时时为止止，图图4—11,t3～t4。保压力力、保保压时时间与与倒流流的关关系：：如撤撤除压压力时时，浇浇口已已经冻冻结或或喷嘴嘴带有有止逆逆阀，，倒流流现象象不存存在。。保压压时间间较长长，保保压力力对模模腔的的熔体体作用用时间间也长长，倒倒流较较小，，制品品的收收缩情情况有有所减减轻；；而保保压时时间短短，情情况刚刚好相相反。。引起倒倒流的的原因因：主主要是是注射射压力力撤除除后，，模腔腔压力力大于于流道道压力力，且且熔体体与大大气相相通所所造成成的。。倒流对对于注注射成成型不不利：：a、使制制品内内部产产生真真空泡泡或表表面出出现凹凹陷等等成型型缺陷陷。b、对制制件内内的大大分子子取向向也有有一定定影响响，原原因是是倒流流本身身也是是一种种熔体体流动动行为为，从从原理理上讲讲，也也能提提高大大分子子的取取向能能力，，但实实际上上倒流流产生生的取取向结结构在在制品品内并并不太太多(因倒流流波及及的区区域不不太大大)，且倒倒流期期内，，熔体体温度度还比比较高高，取取向结结构很很可能能被分分子热热运动动解除除。3．冷却却定型型冷却定定型：：从浇浇口冻冻结时时间开开始，，到制制品脱脱模为为止。。图4—11,t4-t5，注射射成型型工艺艺过程程的最最后阶阶段。。(1)冷却定定型时时的模模腔压压力与保压压时间间有很很大关关系，，图4—16，温度度—压力曲曲线。。图中中曲线线1代表模模腔压压力很很低的的情况况，曲曲线2为正常常工艺艺条件件下的的情况况。F和F’是保压压力撤撤除的的位置置；G、G’分别是是与F、F’对应的的浇口口冻结结位置置；H、H’分别与与G、G’对应，，但模模腔压压力相相同时时的脱脱模位位置。。从F处撤除除从F’处撤除除保压压力时时，保保压时时间就就会短短一些些。保压力力时，，保压压时间间要长长一些些，分析推推论：：①如果果保压压时间间短，，则保保压作作用终终止时时模内内熔体体温度度较高高，浇浇口冻冻结温温度也也高；；开始始冷却却定型型时的的模腔腔压力力低，，情况况相反反。②保压压时间间不同同时，，若在在模腔腔压力力相同同的条条件下下脱模模，则则保压压时间间短时时，脱脱模温温度高高，制制件在在模内内冷却却时间间短(从浇口口冻结结算起起)容易因因刚度度不足足而变变形；；保压压时间间长，，情况况则相相反。。③若将将温度度—压力曲曲线中中因保保压时时间不不同而而产生生的浇浇口冻冻结位位置连连成曲曲线，，则该该曲线线为浇浇口冻冻结曲曲线，，在注注射工工艺条条件正正常和和稳定定的条条件下下，冻冻结曲曲线呈呈直线线状。。(2)冷却定定型时时的制制品密密度冷却定定型阶阶段，，浇口口冻结结，熔熔体不不再向向模腔腔内补补充，，可用用聚合合物状状态方方程描描述模模腔内内的压压力、、温度度和比比体积积(或密度度)关系。。对于于确定定的聚聚合物物，比比体积积(或密度度)一定时时，温温度和和压力力呈直直线关关系。。将这这种关关系反反映在在温度度—压力坐坐标系系中，，可得得到许许多比比容不不等的的直线线，图图4—17中的l、l’、2、2’四条直直线，，它们们统称称为等等比体体积线线。其其中，，1和l’分别经经过浇口冻冻结位位置G和G’，2和2’分别经经过脱脱模位位置H和H’。很明明显，，四条条直线线的斜斜率均均与比比体积积(或密度度)有关，，斜率率越大大比体体积越越大，，而密密度越越小。。分析结结论：：①保压压时间间长时时，浇浇口冻冻结温温度低低冷却却定型型开始始时模模腔压压力比比较高高，冷冷却定定型时时的制制件密密度比比较大大。②保压压时间间一定定时，，若采采用较较高的的脱模模温度度，冷冷却定定型时时模腔腔压力力比较较大，，脱模模后制制件会会进行行较大大的收收缩，，脱模模制件件密度度较低低，尚尚待在在模外外继续续收缩缩，制制件会会因这这种模模外收收缩在在其内内部产产生较较大的的残余余应力力，发发生翘翘曲变变形。。图中中，，H模腔腔厚厚度度，，h固化化层层厚厚度度，，冷冷却却过过程程中中h不断断加加大大。。θM模腔腔表表壁壁温温度度，，θs固化化层层与与熔熔体体之之间间的的界界面面温温度度，，模模腔腔内内的的温温度度分分布布如如θ(y)曲线线，，y是模模腔腔厚厚度度坐坐标标。。假假设设熔熔体体密密实实，，h增长长很很慢慢，，固固化化层层内内温温度度呈呈直直线线变变化化，，热热传传导导限限定定在在固固化化层层范范围围内内，，则则温温度度分分布布曲曲线线用用下下式式表表达达(3)熔体体在在模模腔腔内内的的冷冷却却情情况况(4-6)若再再设设熔熔体体在在固固化化过过程程中中的的面面密密度度变变化化速速度度为为Vc，则则有有平平衡衡方方程程式中中qm———熔融融潜潜热热；；λs———固化化层层的的导导热热系系数数。。其中中（（4-8）式中中ρs———固化化层层密密度度；；tc———冷却却时时间间。。将式式(4——8)代人人式式(4——7)得（4-9））(4-7)利用用初初始始条条件件tc=0时，，h=0，将上式积分分后可得固化化层厚度与冷冷却时间的关关系为(4-10)上式实际上隐隐含熔体在模模腔内的冷却却速度，利用用它可以计算算冷却时间。。（4）脱模条件聚合物状态方方程表明，冷冷却定型阶段段有压力、比比容和温度三三个可变参数数，但外部无无熔体向模腔腔补给，比容容只与温度变变化引起的体体积收缩有关关，独立参数数只有模腔压压力和温度，，它们均与脱脱模条件有关关。脱模温度：不不宜太高，否否则，制件脱脱模后会产生生较大的收缩缩，容易在脱脱模后发生热热变形。受模模温限制，脱脱模温度也不不能太低。适适当的脱模温温度应在塑料料的热变形温温度θH和模具温度θM之间，图4-19，低于热变形形温度。脱模压力：模模腔压力和外外界压力的差差值不要太大大，应在图4-19中—pH～十pH脱模压力范围围（其值可由由经验或试验验确定）。否否则制件脱模模后内部产生生较大的残余余应力，导致致使用过程中中发生形状尺尺寸变化或产产生其他缺陷陷。①保压时间较较长，模腔压压力下降慢，，脱模时的残残余应力偏向向+pH一边，当残余余应力超过+pH，则开启模具具时可能产生生爆鸣现象，，制件脱模时时容易被刮伤伤或破裂；②未进行保压压或保压时间间较短，模腔腔压力下降快快，倒流严重重，模腔压力力甚至可能下下降到比外界界压力要低，，这时残余应应力偏向—pH一边，制品将将会因此产生生凹陷或真空空泡。∴生产产中应尽量调调整好保压时时间，使脱模模时的残余应应力接近或等等于零，以保保证制件具有有良好质量。。三、制件的后后处理为什么要进行行制件的后处处理？成型过程中塑塑料熔体在温温度和压力作作用下的变形形流动行为非非常复杂，再再加上流动前前塑化不均及及充模后冷却却速度不同，，制件内经常常出现不均匀匀的结晶、取取向和收缩，，导致制件内内产生相应的的结晶、取向向和收缩应力力，除引起脱脱模后时效变变形外，还使使制件的力学学性能、光学学性能及表观观质量变坏，，严重时还会会开裂。为了了解决这些问问题，可对制制件进行一些些适当的后处处理。后处理方法：：退火和调湿湿。将制品加热到到θg～θf(θm)间某一温度后后，进行一定定时间保温的的热处理过程程。什么是退火？？对于：①结结晶形塑料制制件，利用退退火对它们的的结晶度大小小进行调整，，或加速二次次结晶和后结结晶的过程；；②对制品进进行解取向，，降低制件硬硬度和提高韧韧度。利用退火时的的热量，加速速塑料中大分分子松弛，消消除或降低制制件成型后的的残余应力。。退火原理：保温时间：与塑料品种和和制件厚度有有关，如无数数据资料，也也可按每毫米米厚度约需半半小时的原则则估算。退火温度：制件使用温度度以上10～20℃至热变形温度度以下10～20℃间选择和控制制。退火热源或加加热保温介质质：红外线灯、鼓鼓风烘箱以及及热水、热油油、热空气和和液体石蜡等等。应指出，并非非所有塑料制制件都要进行行后处理，通通常，只是对对于带有金属属嵌件、使用用温度范围变变化较大、尺尺寸精度要求求高和壁厚大大的制品才有有必要。调湿处理：一一种调整制件件含水量的后后处理工序，，主要用于吸吸湿性很强且且又容易氧化化的聚酰胺等等塑料制件，，它除了能在在加热和保温温条件下消除除残余应力之之外，还能促促使制件在加加热介质中达达到吸湿平衡衡，以防它们们在使用过程程中发生尺寸寸变化。注意：退火冷冷却时，冷却却速度不宜过过快，否则还还有可能重新新产生温度应应力。第四节注注射成型工艺艺条件的选择择与控制注射成型具有有三大工艺条条件：温度、、压力和时间间。一、温度注射成型温度度主要指料温温和模温。料料温影响塑化化和注射充模模，模温则同同时影响充模模和冷却定型型。1．料温料温：指塑化化物料的温度度和从喷嘴注注射出的熔体体温度，前者者称为塑化温温度，而后者者称为注射温温度。料温主要取决决于机筒和喷喷嘴两部分的的温度。料温太低：不不利于塑化，，物料熔融后后黏度也较大大，故成型比比较困难，成成型后的制件件容易出现熔熔接痕、表面面无光泽和缺缺料等缺陷。。提高料温：有有利于塑化并并降低熔体黏黏度、流动阻阻力或注射压压力损失，熔熔体在模内的的流动和充模模状况随之改改变(流速增大、充充模时间缩短短)，对制件的一一些性能带来来许多好的影影响。料温过高：很很容易引起热热降解，最终终反而导致制制件的物理和和力学性能变变差。各种塑料适用用的机筒和喷喷嘴温度选择择或控制原则则①制件注射量量大于注射机机额定注射量量75％或成型物料料不预热时，，机筒后段温温度应比中段段、前段低5—10℃。对于含水量量偏高的物料料，也可使机机筒后段温度度偏高一些；；对于螺杆式式机筒，为了了防止热降解解，可使机筒筒前段温度略略低于中段。。②机筒温度应应保持在塑料料的黏流温度度θf(θm)以上和热分解解温度θd以下某一个适适当的范围。。对于热敏性性塑料或相对对分子质量较较低、分布又又较宽的塑料料，机筒温度度应选较低值值，即只要稍稍高于θf(θm)即可，以免发发生热降解。。③机筒温度与与注射机类型型及制件和模模具的结构特特点有关。如如，注射同一一塑料时，螺螺杆式机筒温温度可比柱塞塞式低10～20℃。又如，薄壁壁制件或形状状复杂以及带带有嵌件的制制品，因流动动较困难或容容易冷却，应应选用较高的的机筒温度；；反之，对于于厚壁制件、、简单制件及及无嵌件制件件，均可选用用较低的机筒筒温度。④为了避免成成型物料在机机筒中过热降降解，除应严严格控制机筒筒最高温度之之外，还必须须控制物料或或熔体在机筒筒内的停留时时间，这对热热敏性塑料尤尤为重要。通通常，机筒温温度提高以后后，都要适当当缩短物料或或熔体在机筒筒中的停留时时间。⑤为了避免流流涎现象，喷喷嘴温度可略略低于机筒最最高温度，但但不能太低，，否则会使熔熔体发生早凝凝，其结果不不是堵塞喷嘴嘴孔，便是将将冷料带人模模腔，最终导导致成型缺陷陷。⑥判断料温是是否合适，可可采用对空注注射法观察，，或直接观察察制件质量好好坏。对空注注射时，如果果料流均匀、、光滑、无泡泡、色泽均匀匀，则说明料料温合适；如如料流毛糙、、有银丝或变变色现象，则则说明料温不不合适。2．模具温度模具温度：指指和制件接触触的模腔表壁壁温度。模温直接影响响熔体的充模模流动行为、、制件的冷却却速度和成型型后的制件性性能等。模温选择的意意义：①模温选择得得合理、分布布均匀，可有有效改善熔体体的充模流动动性能、制件件的外观质量量及一些主要要的物理和力力学性能；②模温波动幅幅度较小，会会促使制件收收缩趋于均匀匀，防止脱模模后发生较大大的翘曲变形形。提高模温：可可改善熔体在在模内的流动动性、增强制制件的密度和和结晶度及减减小充模压力力和制件中的的压力；但制制件的冷却时时间、收缩率率和脱模后的的翘曲变形将将延长或增大大，且生产率率也会因冷却却时间延长而而下降。适当当提高模温，，制件的表面面粗糙度值也也会随之减小小。降低模温：能能缩短冷却时时间和提高生生产率，但温温度过低，熔熔体在模内的的流动性能会会变差，制件件产生较大的的应力或明显显的熔接痕等等缺陷。模温怎样控制制？依靠靠通入其内部部的冷却或加加热介质控制制(要求不严时，，可空气冷却却而不用通人人任何介质)，其具体数值值是决定制品品冷却速度的的关键。冷却速度分：：缓冷(θM≈θcmax)、中速冷却(θM≈θg)和急冷(θM<θg)三种方式。各种塑料适用用的模温选择择或控制的原原则：①为了保证制制件具有较高高的形状和尺尺寸精度，避避免制件脱模模时被顶穿或或脱模后发生生较大的翘曲曲变形，模温温必须低于塑塑料的热变形形温度(见表4—10)。②为了改变聚聚碳酸酯、聚聚砜和聚苯醚醚等高黏度塑塑料的流动和和充模性能，，并力求使它它们获得致密密的组织结构构，需要采用用较高的模具具温度。反之之，对于黏度度较小的聚乙乙烯、聚丙烯烯、聚氯乙烯烯、聚苯乙烯烯和聚酰胺等等塑料，可采采用较低的模模温，这样可可缩短冷却时时间，提高生生产效率。③对于厚制件件，因充模和和冷却时间较较长，若模温温过低，易使使制件内部产产生真空泡和和较大的应力力，不宜采用用较低的模具具温度。④为了缩短成成型周期，确确定模具温度度时可采用两两种方法。a、把模温取得得尽可能低，，以加快冷却却速度缩短冷冷却时间。b、使模温保持持在比热变形形温度稍低的的状态下，以以求在较高的的温度下将制制品脱模，而而后由其自然然冷却，这样样做也可以缩缩短制品在模模内的冷却时时间。具体采采用何种方法法，需要根据据塑料品种和和制件的复杂杂程度确定。。二、压力包括：注射压压力、保压力力和背压力。。注射压力，与与注射速度相相辅相成，对对塑料熔体的的流动和充模模具有决定性性作用；保压压力，和保压压时间密切相相关，主要影影响模腔压力力以及最终的的成型质量；；背压力，与与螺杆转速有有关，大小影影响物料的塑塑化过程、塑塑化效果、和和塑化能力。。1．注射压力与与注射速度(1)注射压力什么是注射压压力？指螺杆(或柱塞)轴向移动时，，其头部对塑塑料熔体施加加的压力。注射压力作用用：在注射成型过过程中主要用用来克服熔体体在整个注射射成型系统中中的流动阻力力，对熔体起起一定程度的的压实作用。。注射压力损失失包括：动压压损失和静压压损失。动压损失，消消耗在喷嘴、、流道、浇口口和模腔对熔熔体的流动阻阻力以及塑料料熔体自身内内部的黏性摩摩擦方面，与与熔体温度及及体积流量成成正比，受各各段料流通道道的长度、截截面尺寸及熔熔体的流变学学性质影响。。静压损失，消消耗在注射和和保压补缩流流动方面，与与熔体温度、、模具温度和和喷嘴压力有有关。注射压力选择择过低，注射射成型过程中中因其压力损损失过大而导导致模腔压力力不足，熔体体将很难充满满模腔；注射射压力选择得得过大，虽可可使压力损失失相对减小，，但却可能出出现涨模、溢溢料等不良现现象，引起较较大的压力波波动，生产操操作难于稳定定控制，还容容易使机器出出现过载现象象。注射压力对熔熔体的流动、、充模及制件件质量的影响响：②注射压力很很大且浇口又又较小时，熔熔体在模腔内内会产生喷射射流动，料流流先冲击模腔腔表壁而后才才扩散，很容容易在制件中中形成气泡和和银丝，严重重时还会因摩摩擦热过大烧烧伤制件。因因此，注射压压力选择要适适中，在可能能的情况下尽尽量把注射压压力选择得大大一些，这样样有助于提高高充模速度及及料流长度，，还可能使制制件的熔接痕痕强度提高、、收缩率减小小。注意，注注射压力增大大之后，制件件中的应力也也可能随之增增大，这将影影响制件脱模模后的形状与与尺寸的稳定定性。①注射压力不不太高且浇口口尺寸又较大大时，熔体充充模流动比较较平稳，这时时因模温比熔熔体温度低，，对熔体有冷冷却作用，容容易使熔体在在浇口附近的的模腔处形成成堆积，料流流长度会因此此而减短，导导致模腔难于于充满。选择注射压力力大小的因素素：塑料品种、制制件的复杂程程度、制件的的壁厚、喷嘴嘴的结构形式式、模具浇口口的尺寸以及及注射机类型型等，常取40～200Mpa。①对对