注塑注射與保壓.doc

注射與保壓理論與實(shí)踐 理論是從實(shí)踐歸納出來(lái)。在注塑工藝上亦是這樣。 1950年代開(kāi)始使用注塑機(jī)時(shí)，吾人是用注射壓力來(lái)填充模腔的。后來(lái)進(jìn)展到兩段注射，而第二段注射便是“保壓”的前身。 將注射及保壓分開(kāi)，是因?yàn)樗鼈兊淖饔貌煌?，速度及壓力的重點(diǎn)不同。尤其是在優(yōu)質(zhì)注塑，薄壁注塑，T-模的應(yīng)用等，有必要將兩者區(qū)分出來(lái)。 注射的作用 注射的作用是填滿模腔及施加壓力，將模腔及模芯的形狀，就算是最細(xì)微的地方，轉(zhuǎn)寫(xiě)到熔融上。 速度主導(dǎo) 當(dāng)模腔未填滿前，注射壓力（從壓力表讀出）是很低的，因?yàn)橹灰朔娋?、流道及模腔?nèi)熔融流動(dòng)的阻力便可。這情況持續(xù)到模腔填滿100%為止。 還要弄清楚，注塑機(jī)的壓力控制只是壓力上限控制，如某注射段的壓力設(shè)置為90 bar，只代表此段壓力不能超過(guò)90 bar，但在90 bar以下是哪個(gè)壓力，是由熔融阻力決定的。這個(gè)壓力可以在注射時(shí)從壓力表讀出。 故此，在模腔未填滿前，注塑機(jī)并不能以壓力來(lái)控制，而只能用速度來(lái)控制。壓力源自阻力，而阻力是不由注塑機(jī)去控制的。 注塑出來(lái)的產(chǎn)品穩(wěn)定性與注射速度的穩(wěn)定性則息息相關(guān)。全閉環(huán)注射都是以每段注射要達(dá)到指定的注射速度為目的。 注射段的壓力設(shè)置，請(qǐng)采用系統(tǒng)壓力，就是如140 bar或160 bar的最高壓力。有足夠的壓力才能保證注射時(shí)能控制速度。由于模腔未滿，高的壓力設(shè)置不會(huì)是產(chǎn)生毛邊的原因。 模腔填滿后不代表注射過(guò)程就結(jié)束，還要擠壓。 擠壓 其實(shí)注射與其它成型方法最不同之處便是奇高的注射壓力。此壓力通常是在1000到2000 bar之間。要知道在地球上最深的深淵底，水壓也未及2000 bar。就是這么大的注射壓力在模腔填滿后的擠壓，才能將小到CD片上信息及鏡面的光澤轉(zhuǎn)寫(xiě)到熔融去。 擠壓是靠熔融的壓縮量及螺桿繼續(xù)注射而產(chǎn)生的，亦可看成為超滿充填，相當(dāng)于模腔容積的幾個(gè)百分點(diǎn)的熔融在模腔填滿后再被擠進(jìn)去，使壓力驟升。擠壓段其實(shí)就是最后一段注射，只有擠壓段需要控制注射壓力，設(shè)置一個(gè)上限，以防止毛邊的產(chǎn)生。擠壓結(jié)束，便轉(zhuǎn)到保壓。這個(gè)螺桿位置稱為保壓點(diǎn)，是在電腦屏幕上設(shè)置的。 保壓的作用 保壓的作用是當(dāng)其熔融冷卻/固化收縮時(shí)，保持一個(gè)壓力，繼續(xù)注入熔融來(lái)填補(bǔ)收縮的空間，減少或避免凹痕的產(chǎn)生。 保壓段的設(shè)定壓力不能超過(guò)擠壓段的設(shè)定壓力，否則毛邊有可能在保壓段產(chǎn)生。 多段的保壓壓力是每段下降的，而理想的下降是線性漸降，非階級(jí)性下降，以配合漸漸收縮的實(shí)際需要。 由于收縮緩慢，螺桿的前進(jìn)速度亦是緩慢的，如2%的速度便足夠了。注塑機(jī)的節(jié)能，主要是在保壓時(shí)將泵的流量調(diào)低到如3%，與流量永遠(yuǎn)是100%的定量泵比，便節(jié)省了97%。保壓時(shí)間越長(zhǎng)（壁厚超大），節(jié)省的電耗便越多。 從此可知，保壓時(shí)只需控制壓力而不能控制流量，因收縮率是不由注塑機(jī)去控制的。這是與注射前段剛好相反的。 關(guān)于保壓時(shí)間多長(zhǎng)，當(dāng)生產(chǎn)重量不再上升，或凹痕可以接受時(shí)，保壓便可以停止。下一步便是塑化。它與冷卻時(shí)間是同時(shí)開(kāi)始的。 判斷模腔填滿 可以說(shuō)保壓點(diǎn)是分開(kāi)注射(含擠壓)及保壓的螺桿位置。操作員要設(shè)置保壓點(diǎn), 就是找出模腔填滿時(shí)的螺桿位置, 有以下三種方法。 1. 理論計(jì)算。 如 d = 螺桿直徑，mm s = 螺桿行程，mm w = 塑件總重量（含冷流道重量），g = 塑料的室溫密度，g/cc w可以這樣子表達(dá) w = (d2) / (400) s / 10 0.85 其中0.85是個(gè)系數(shù)。 故 s = (4000w) / (0.85d2) = (1497.9w) / (d2) 而保壓點(diǎn)，mm h = p - s p = 塑化完的螺桿位置，mm 2.當(dāng)模腔填滿時(shí)，螺桿前進(jìn)的速度會(huì)驟然降下來(lái)。這可以從注塑機(jī)螺桿位置的（機(jī)械）指針在注射及保壓時(shí)觀察出來(lái)，并從指針后面的紙尺讀出慢下來(lái)一剎那的螺桿位置。將這個(gè)位置設(shè)定為保壓點(diǎn)值。 3.在注射及保壓時(shí)，觀察系統(tǒng)壓力表。當(dāng)模腔填滿時(shí)，油壓壓力驟升。此時(shí)觀察員喊出來(lái)，由另一位觀察員讀出指針或電腦顯示的螺桿位置。將這個(gè)位置設(shè)置為保壓點(diǎn)值。這個(gè)方法只適宜于注射速度慢的厚壁注塑。 壓力控制還是速度控制？ 總結(jié)以上幾點(diǎn)，注射、擠壓、保壓的控制，表列如后。注射段以螺桿位置分隔最常見(jiàn)，而保壓段只能以時(shí)間來(lái)分隔。注塑機(jī)操作 從操作的層面，注射與保壓有如下相同之處。 1. 除非使用注射伺服閥，注射方向閥在注射及保壓時(shí)都是打開(kāi)的，其間不會(huì)關(guān)閉（當(dāng)然亦不會(huì)轉(zhuǎn)向）。 2. 在一般電腦屏幕上，注射及保壓均有速度及壓力控制。 3. 注射的分段，雖然以螺桿位置區(qū)分最為準(zhǔn)確，但亦可用時(shí)間區(qū)分，（稱為時(shí)間注射）與保壓的分段相同。 故有些操作員根本不使用保壓段而使用注射的后段或后幾段做保壓。在簡(jiǎn)單的注塑，如兩段注射及兩段保壓的情況下，是可以的，如下圖所示，但在較高檔的應(yīng)用、優(yōu)化及概念上會(huì)有問(wèn)題。 注意如注射三及注射四選用了時(shí)間注射，這亦限制了注射一及注射二（擠壓段）亦只能采用時(shí)間注射，而不能用較精確的位置注射來(lái)區(qū)分。 電腦注塑機(jī)都會(huì)有以下兩個(gè)功能。 1. 在位置+時(shí)間模式下，可指定注射時(shí)間上限。注射上限時(shí)間到后螺桿還未到保壓點(diǎn)，過(guò)程還是會(huì)轉(zhuǎn)到保壓。這在多腔注塑時(shí)有模腔的流道堵塞便會(huì)出現(xiàn)。不采用保壓段時(shí)，便用不上此模式，只能用時(shí)間注射。 2. 在保壓點(diǎn)前后的范圍外有兩個(gè)報(bào)警區(qū)，螺桿未到位區(qū)稱為欠注區(qū)，螺桿過(guò)了保壓點(diǎn)的稱為溢料區(qū)。兩者都有機(jī)會(huì)產(chǎn)生廢品，通知操作員于以處理。不采用保壓段亦用不上此功能。 如電腦能提供保壓段的線性漸降壓力，不采用保壓段便用不上此功能了。 精密及薄壁注塑都會(huì)采用閉環(huán)控制。閉環(huán)控制只允許注射段用速度控制，配擠壓段的壓力上限控制，而保壓段則用壓力控制。歐美的注塑機(jī)/電腦都不設(shè)注射前段的壓力控制，只設(shè)擠壓段的壓力控制。這樣便避免了用注射來(lái)作保壓的可能。 節(jié)能 就算注塑機(jī)是配了節(jié)能的變量泵或變頻器，如果保壓段的流量設(shè)置為高（3%），節(jié)能效果便降低。 總結(jié) 多段注射及保壓的參數(shù)很多，沒(méi)有理論基礎(chǔ)的話，盲目設(shè)置而找到優(yōu)化的參