第 1 阶段是把熔融物料高速的注射入模中 计量室)建立的熔体压强。 的阶段, 次注射压力,这就是通常所称的注射压力。 的阶段,此时的压力称为 1 次注射压力,这就是通常所称的注射压力。第 2 阶段是材料充满模具后所加的压力, 次注射压力或保压压力。 阶段是材料充满模具后所加的压力,称为 2 次注射压力或保压压力。 第 3 页 共 11 页 因此,选择注射制品的注射压力时,首先要考虑注塑机所允许的注射压 力,只有在注塑机额定的注射压力范围内,才能调整出具体制品所需求的注射压 力。如果注射压力调过低会导致模腔压力不足,熔体不能充满模腔, 注射压力调过低会导致模腔压力不足 熔体不能充满模腔, 过低会导致模腔压力不足, 反之,如调整过大,不仅会造成制品溢边、胀模等不良现象,因此, 反之,如调整过大,不仅会造成制品溢边、胀模等不良现象,因此, 在试制制品时应从低压开始并逐渐地提高, 以确定合适的 1 次压力。 次压力。 在试制制品时应从低压开始并逐渐地提高, 次注射压力(保压压力) 2 次注射压力(保压压力)是在物料充满模腔后至冷却固化后作用 于物料上的压力,在保压力作用的整个时间,称为保压时间。 于物料上的压力,在保压力作用的整个时间,称为保压时间。2 次 注射压力所起的作用是,在防止毛边的发生和过度充填的基础上, 注射压力所起的作用是,在防止毛边的发生和过度充填的基础上, 把伴随着冷却固化中因收缩引起体积减小的部分, 从喷嘴用熔融物 把伴随着冷却固化中因收缩引起体积减小的部分, 料进行不断的补充,以防止制品因收缩而产生缩痕。 料进行不断的补充,以防止制品因收缩而产生缩痕。从 2 次注射压 力所起的作用上, 次注射压力低, 力所起的作用上,其压力设定往往比 1 次注射压力低,但 2 次注射 压力必须保持到模腔中的物料完全固化, 即各流道中的物料也发生 压力必须保持到模腔中的物料完全固化, 在保压初期阶段,制品重量随保压时间而上升, 固化时为止。在保压初期阶段,制品重量随保压时间而上升,但达 到一定时间之后则重量不再增加,模腔压力近 等速下降。 到一定时间之后则重量不再增加,模腔压力近于等速下降。当保压 之后则重量不再增加 力撤除之后,模内压力迅速地下降,制品重量与保压时间关系,保压压力与模腔 压力关系。保压压力和保压时间对凝固点及制品收缩率有明显影响:提高保压压 力,延长保压时间会使凝固推迟,有助于减小制品收缩率。 保压压力对制品体积(或密度)有很大的影响,但这种影响首先与溶体 的温度有直接关系, 熔体温度与保压压力及其切换时间对制品的比体积和密度起 着严格的控制作用。 在调试压力时最要注意的是注射压力到保压压力和切换点和 保压时间的长短,因为它将影响成型制品的质量。 由注射压力转换到保压压力值时。动作切换的太慢, 由注射压力转换到保压压力值时。动作切换的太慢,充模时 发生了过分充模现象。 发生了过分充模现象。在此种情况下会出现模腔溢边,导致供料不足,使模 内压力太低,制品不密实,发生凹陷,力学性能降低不良现象。注射充模时间设 定的太短,发生充填不足,模内缺料现象。保压时间设定不够,由于保压压力的 第 4 页 共 11 页 过早切换, 模内溶体在浇口冻封之前发生倒流, 导致制品由于补缩不足出现孔穴, 凹陷以及内部质量下降等缺陷。保压压力设定的太低,尽管有足够的时间,但由 于压力不足以克服保压阶段流道中的强大阻力来建立保压流动进行有效地补缩, 也会使模内压力不足,给制品带来各种缺陷。 8.注射速度:注射速度指螺杆前进时,将熔融的物料充填到模 注射速度:注射速度指螺杆前进时, 速度 腔的速度,一般用单位时间的注射质量(g/s) 腔的速度,一般用单位时间的注射质量(g/s)或螺杆前时的速度 m/s)表示。它和注射压力都是注射条件中的重要参数之一, (m/s)表示。它和注射压力都是注射条件中的重要参数之一,注 塑速度要吧作为温度和压力以外的第 种手段, 塑速度要吧作为温度和压力以外的第 3 种手段, 能对物料的粘度进 行控制和调节。注射速度可进行多级控制, 行控制和调节。注射速度可进行多级控制,通常可以根据产品结构 不同而设定,在注射使用低速,模腔充填时使用高速, 不同而设定,在注射使用低速,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 了时再使用低速注射的方法, 改善制品外观如毛边、喷射痕、银条或焦痕等各种不良现象。 改善制品外观如毛边、喷射痕、银条或焦痕等各种不良现象。 9.模具型腔压力: 模具型腔压力: 对塑料施加的压力是由注塑机的螺杆产生的, 塑料在模具型腔内所受的压力 称为塑模内压力,它比螺杆压力要小得多,并且是随时间的变化而变化的,塑模 内压力的变化可以分为六个阶段: (1)当螺杆行程向前顶料时,模具型腔内的压力最小。 (2)螺杆施加在塑料上原逐步增大以克服塑料的流动阻力,塑料逐渐地填 满模具型腔。 (3)塑模被充满后,塑模内压力开始升高并很快达到最大值。 (4)塑料在模具中开始冷却,体积逐步缩小,此时塑料仍然处于螺杆的压 力下,注塑机将一些塑料压入模具型腔之中以被充塑容积。 (5)当螺杆向后退时,模具进料口被打开,未完全硬化的流道中的塑料开 始从中塑料冷却并固化, ,流道被闭塞。 (6)模具流道被闭塞后,塑料在模具型腔中继续冷却,直至最后完全固化, 第 5 页 共 11 页 压力继续下降,到模具开启时,塑料只受到其中的余压。 注塑中大部分功率是消耗在注射充模、保压补缩和塑化阶段。 注塑中大部分功率是消耗在注射充模、保压补缩和塑化阶段。 其中尤以注射功率消耗为最大。 其中尤以注射功率消耗为最大。 二、合模参数 1、合模力:在注射充模阶段和保压补缩阶段,模腔压力要产生 合模力:在注射充模阶段和保压补缩阶段, 使模具分开的胀模力。为了克服这种胀模作用, 使模具分开的胀模力。为了克服这种胀模作用,合模系统必须施予 模具以闭紧力,称为合模力。 模具以闭紧力,称为合模力。 合模力的调整将直接影响制品的表观质量和尺寸精度; 合模力的调整将直接影响制品的表观质量和尺寸精度;合模力 不足会导致模具离缝,发生溢料,但太大会使模具变形, 不足会导致模具离缝,发生溢料,但太大会使模具变形,制品产生 内应力和不必要的能量消耗。 内应力和不必要的能量消耗。 尽管合模系统产生合模力是一定的, 但是由于注射座喷嘴和模具接触的作用 以及注射时熔体压力产生的胀模作用,合模力在注塑周期中也是变化的, 注塑具体制品需要的合模力简称工艺合模力, 注塑具体制品需要的合模力简称工艺合模力,应根据模腔压力 需要的合模力简称工艺合模力 和制品投影面积来确定, 和制品投影面积来确定,工艺合模力直接与模腔平均压力有关,而模腔压 力可根据注塑制品选择。为保证可靠的锁模, 为保证可靠的锁模, 工艺锁模力必须小于注塑 机的额定合模力。 机的额定合模力。 2.顶出力 当制品从模具上落下时, 2.顶出力 : 当制品从模具上落下时,需一定的外力来克服制 品和模具的附着力。 品和模具的附着力。所以制品的顶出力、顶出速度和顶出行程要根据制品的 结构,形与尺寸,制品材料的性质以及工艺条件进行调整。过小的顶出力制品无 法脱下,过大顶出力和顶出速度会使制品发生翘变形,甚至断裂破坏。注塑制品 脱模过程是很重要的阶段,将对尺寸精度和表面质量产生影响,其中粘附磨擦系 数和滑动摩擦系数是影响脱模力的直接因素,与模腔表面温度和粗糙度有关。 三、温控参数 从聚合物性能可知,它的热物理性能和热机特性是最重要的性质之一,与成 型加工有密切关系,因此在注塑加工各阶段中对温度选择和控制变得十分重要。 第 6 页 共 11 页 1.烘料温度:料的干燥对某些聚合物材料是必备的工序,因为如果聚合 烘料温度: 物含湿量超过允许限度,制品就出现剥层,银纹等不良现象。 2.料筒与喷嘴温度: 料筒与喷嘴温度: (1)料筒温度是指料筒表面的加热温度。 (1)料筒温度是指料筒表面的加热温度。 料筒温度是指料筒表面的加热温度 根据聚合物在料筒内的塑 化机理,分三段加热:第一段固体输送段是靠近料口处,温度要低一 第一段固体输送段是靠近料口处, 些,有冷却水冷却防止物料架桥保证较高的固体输送效率;第二段 有冷却水冷却防止物料架桥保证较高的固体输送效率; 保证较高的固体输送效率 压缩是物料处于压缩状态并逐渐地熔融, 温度设定比第一段要高出 压缩是物料处于压缩状态并逐渐地熔融, 20- ℃,第三段计量段是物料全熔融,预塑开始时, 20-25 ℃,第三段计量段是物料全熔融,预塑开始时,这一段相于 螺杆计段 在预塑终止后形成计量室储存塑化好的物料。 螺杆计段,在预塑终止后形成计量室储存塑化好的物料。 一般, 20- ℃以便保证物料在熔 一般,第三段温度比第二段要高出 20-25 ℃以便保证物料在熔 融状态。 融状态。料筒的表面温度和料筒内壁温度存在温度梯度,而料筒内壁温度才接 近于熔体的温度。 有时,第三段熔体的实际温度还要高于料筒的温度,这是由于在预塑时,熔 体又吸收一部分切变热使内能增加,温度升高。因此,料筒温度和熔体温度有密 切关系。料筒温度升高会提高熔体温度,成为控制熔体温度和制品质量 料筒温度升高会提高熔体温度 提高熔体温度, 的主要工艺手段。熔体温度对这些因素塑化量、充模压力,料流长、 的主要工艺手段。熔体温度对这些因素塑化量、充模压力,料流长、 冲击强度,收缩率、密度、压力损失、热变形温度、接合缝强度, 冲击强度,收缩率、密度、压力损失、热变形温度、接合缝强度,挠 曲和拉伸强度,制品定向等有影响。 曲和拉伸强度,制品定向等有影响。螺杆转速及背压对熔体温度也有重要 影响,说明螺杆旋转时一部分机械能已转变为聚合物的内能,使熔体温升增加。 计量室中熔体的温度计与料筒温度、螺杆行程、预塑转速成和背压有关:当 螺杆转速和背压一定的条件下,溶体温度和料筒温度大致成比例地变化,所以稳 定料筒温度和调节计量行程对控制计量室中的溶体温度有重要的作用。 、喷嘴温度对保证注塑工艺同样是重要的 (2) 喷嘴温度对保证注塑工艺同样是重要的,因为喷嘴有加速溶体 、喷嘴温度 和提高温度的作用。喷嘴本身热惯性很小但却与大的模具和前模板接触,热交换 会很快地带走热量。 第 7 页 共 11 页 为了防止熔体在喷嘴处凝固,就需要提高喷嘴加热圈的温度,一般比料筒的 第三段温度高出 20-30 ℃,其具体设定温度视聚合物性质、喷嘴及模具流道不 同而异,常由工艺试验确定。 能够一次注塑符合制品质量的标准温度,可以认为是工艺合适温度。在工 艺调整时, 一般应逐渐从低温向高温调节, 一直调到合适温度为止。 艺调整时, 一般应逐渐从低温向高温调节, 一直调到合适温度为止。 但在高温区不应停留时间过长,防止物料分解。 但在高温区不应停留时间过长,防止物料分解。在预试验对空注射时, 温度不要太高,防止喷溅烧伤。如果料筒温度设定较低时,则可能应地把模具温 度提高些,注射压力放低些,当注射行程较短时,料筒温度与制品也要相应地降 低些。 塑 料 名 称 PS HIPS ABS LDPE 比 重 熔 点 收 缩 率 (%) ) 模 温 射嘴 料筒温度 中段 尾段 1.05 130-165 0.4 10-75 180-260 200-260 160-250 5-75 180-270 190-260 160-250 1.04-1.06 130-165 0.4 1.06-1.1 130-160 0.6 50-80 180-250 180-240 170-240 35-60 210-310 220-300 170-220 0.91-0.93 108-126 1.5-5 第 8 页 共 11 页 HDPE PP PVC 0.94-0.97 126-137 2.0-5 0.95 1.35 160-176 1-2.5 35-60 210-310 220-300 170-220 50-80 200-300 180-260 160-240 160-212 0.1-0.5 10-60 160-220 160-195 150-195 160-210 0.5 50-90 160-230 160-240 140-220 PMMA 1.18 PA6 PA66 CA PC POM 1.13 1.14 1.3 1.2 210-215 0.8-1.5 50-80 200-230 210-230 200-210 250-265 2.25 69-105 0.5 50-80 230-280 240-280 220-280 40-75 180-200 170-190 150-180 80-99 250-320 260-340 280-350 50-90 180-210 175-220 160-210 215-265 0.8 1.41-1.42 165-175 2.0 3.模具温度模具温度是指与制品接触的模腔表面温度。因为它 模具温度模具温度是指与制品接触的模腔表面温度。 直接影响到制品在模腔中的冷却成型周期,提高制品质量,减少废品率。 模温提高会减小制品的定向作用和流线的方向性, 会增加密度与制品表面粗 糙性,以及垂直于流线方向的收缩率,会降低流线方向的冲击强度延长时间和提 高充模压力。 在注塑周期中, 模腔的表面温度要发生周期性的变化模具温度设定应考虑聚 合物性质,制品大小、形状、模具结构和浇道系统及环境温度等试验而设定。 近代注塑机为满足模温控制要求,配有模具恒温器,利用热交换原理对模具 输入温水或油,保持模具恒温,通过精密电子仪表对温度与冷却介质流量实现闭 环控制系统。考虑熔体温度也可用较简单的热电偶来测定,或在模具上安装双金 属片式温度计。考虑熔体温度提高,如果模温过低会导致过冷充太大影响制品质 量,故在注塑开始时,先向模具内通温水进行预热。 油温: 4.油温:油温本来是注塑机液压系统中的问题,由于注塑机液压系统日 益完善,液压力系统在高压、大流量方面有显著地进展,再加上注塑机载荷急聚 变化的特点,油温问题变得十分突出,在注塑工艺参数起着重要影响。所以调整 注射工艺时,注意油温的变化,对冷却器的冷却水量进行调节。对容积式液 第 9 页 共 11 页 压传动的注塑机来说, ℃以下 以下。 压传动的注塑机来说,应当油温控制在 55 ℃以下。 四、注塑成型周期 1.循环周期:注塑成型是一项综合性的工艺,它与各段程序所进行的时间 有关,因此也就直接影响聚合物固熔体和制品所经过热历程和受力作用的时间, 影响到制品质量和生产效率。 在成型周期中,占主要部分的是注射保压时间、冷却时间, 在成型周期中,占主要部分的是注射保压时间、冷却时间,开 压时间 模时间和脱模取件时间。一个完整的循环周期,它是由闭 模时间和脱模取件时间。一个完整的循环周期,它是由闭门-闭模闭模注射保压-螺杆计量 冷却-开模-顶出制品-开门取件( 注射保压-螺杆计量-冷却-开模-顶出制品-开门取件(全自动时无 此时)等组成。 此时)等组成。 在全自动循环中不存在闭门和开门的人为因素,是用时间设定来控制的。从 成型周期中可以看出,凡影响到循环过程的因素都会影响到制品的质量。 成型周期设定应该在保证制品质量的前提下, 成型周期设定应该在保证制品质量的前提下,要尽量减少各程 序段的周期。在闭门和开门,程序如果采用半自动循环这是唯一由人控参加程 序,要求操作者在时间到达后,应该迅速地揎开或关上安全门,而且尽量使每次 停留的时间相等,否则,累积的时间误差也会影响塑料的热历程。 如果用时间控制闭模(在全自动循环的情况) ,应考虑在制品掉下,检测后 再延时 1-3S 左右时间。在闭模阶段的时间要根据与调节慢速-快速— 在闭模阶段的时间要根据与调节慢速-快速— 慢速和低压保护、转换时间有关。 慢速和低压保护、转换时间有关。调整时应该考虑动模板在小惯性 冲击和保护人身和模具安全条件下工作。 冲击和保护人身和模具安全条件下工作。 注射保压与螺杆的计量时间要根据聚合物性质,制品及模具而定,它与注射 压力、注射速率、螺杆转数、背压为温度等许多因素有关。应保证的质量前提下 寻求最短时间。螺杆转数及背压直接影响到螺杆的计量时间,采用高效螺杆会减 少程序时间。 冷却时间的设定应考虑聚合物的性质、制品和温度等条件, 冷却时间的设定应考虑聚合物的性质、制品和温度等条件,制 品实际的冷却时间是包括了保压和螺杆计量阶段, 因此螺杆计量时 品实际的冷却时间是包括了保压和螺杆计量阶段, 第 10 页 共 11 页 间最好能在制品所需的最短冷却时间内来完成。 间最好能在制品所需的最短冷却时间内来完成。 的最短冷却时间内来完成 在相同模温和脱模温度条件下,充模熔体温度高则周期长。 在相同模温和脱模温度条件下,充模熔体温度高则周期长。