注塑成型技術(shù)1

1、注塑成型技術(shù)注塑成型技術(shù)（工程技術(shù)人員）（工程技術(shù)人員）第一章第一章 注塑過程原理注塑過程原理1 概論概論2 塑化過程塑化過程3 注射充模過程注射充模過程4 增密與保壓過程增密與保壓過程5 倒流與冷卻定型過程倒流與冷卻定型過程1 概論概論1、預(yù)塑計(jì)量過程、預(yù)塑計(jì)量過程 高分子物料在料筒中進(jìn)行塑化的過程：把固體粒料或粉料經(jīng)過加熱、高分子物料在料筒中進(jìn)行塑化的過程：把固體粒料或粉料經(jīng)過加熱、壓實(shí)、混合，從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化成均化的粘流態(tài)。壓實(shí)、混合，從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化成均化的粘流態(tài)。 均化：聚合物熔體溫度均化、粘度均化、密度均化和組份均化。均化：聚合物熔體溫度均化、粘度均化、密度均化和組份均化。 重要特征：聚合

2、物的熱機(jī)性能，影響預(yù)塑過程的重要因素是熱能輸入重要特征：聚合物的熱機(jī)性能，影響預(yù)塑過程的重要因素是熱能輸入和轉(zhuǎn)化條件。和轉(zhuǎn)化條件。 三種輸入方式：三種輸入方式： 1）外加熱）外加熱 2）內(nèi)加熱（剪切熱和摩擦熱）內(nèi)加熱（剪切熱和摩擦熱） 3）前兩種加熱方式的組合）前兩種加熱方式的組合 預(yù)塑時的能量平衡條件：預(yù)塑時的能量平衡條件： Q總熱總熱=Q對流對流+Q傳導(dǎo)傳導(dǎo)+Q剪切剪切+Q摩擦摩擦 預(yù)塑時影響聚合物熔體塑化質(zhì)量的因素：預(yù)塑時影響聚合物熔體塑化質(zhì)量的因素： 1）工藝參數(shù)（）工藝參數(shù)（T機(jī)筒機(jī)筒、S螺桿螺桿、n螺桿螺桿、p背壓背壓、s計(jì)量計(jì)量）；）； 2）聚合物熱物理性能和流變性能有關(guān)的參數(shù)。

3、）聚合物熱物理性能和流變性能有關(guān)的參數(shù)。 塑化過程追求的主要指標(biāo)是：塑化質(zhì)量、計(jì)量精度和塑化能力。塑化過程追求的主要指標(biāo)是：塑化質(zhì)量、計(jì)量精度和塑化能力。1 概論概論2、注射充模注射充模過程：把計(jì)量室中預(yù)塑好的熔體注入到模腔型腔中。兩個階段：注射階段與保壓階段。3、冷卻定型及過程冷卻定型過程：從澆口“凍封”開始至制品脫模為止。特點(diǎn)：溫度表現(xiàn)是主要的。研究注塑過程的目的：1）根據(jù)物料和制品調(diào)整好注塑工藝參數(shù)；2）控制好注塑制品質(zhì)量。2 塑化過程塑化過程一、柱塞式塑化二、螺桿式塑化1、特點(diǎn)：第一階段：短暫的擠出過程，螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動后退直線運(yùn)動；第二階段：螺桿靜止。2 塑化過程塑化過程2、物料在螺槽中

4、的變化與擠出機(jī)類似：聚合物在料筒中從后部（入料口）到前部（噴嘴處）由于熱歷程不同，也有三種狀態(tài)。后部是玻璃態(tài)，前部是粘流態(tài)，中間是高彈態(tài)。與之對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)螺桿也分為三段：各段螺槽中物料狀態(tài)不同。1）固體輸送段（加料段）；2）壓縮段（熔融段）；3）均化段（計(jì)量段）。2 塑化過程塑化過程3、物料在螺槽中的吸熱過程：影響因素：1）固體料區(qū)（o1o2a1a2）:（1）傳熱過程：聚合物的導(dǎo)熱性、熱容量、密度、筒壁與物料之間的溫差、料筒溫度（起重要作用）（2）剪切與摩擦過程：螺桿旋轉(zhuǎn)時部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能（粘度對剪切速率或溫度敏感性以及固體料對筒壁的摩擦系數(shù)），螺桿轉(zhuǎn)速起重要作用2）熔體料區(qū)（b1b2c1c

5、2）:溫升主要靠剪切功。hDnW6022 塑化過程塑化過程3）熔融區(qū)：由于注射螺桿預(yù)塑過程的間歇性和復(fù)合運(yùn)動，使壓縮段的熔融機(jī)理與連續(xù)旋轉(zhuǎn)下的擠出機(jī)熔融機(jī)理有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)在固體床的物理模型上。（圖5）2 塑化過程塑化過程4）注射螺桿的一個螺槽與擠出螺桿的區(qū)別：擠出螺桿：工藝條件穩(wěn)定，固體床的狀態(tài)穩(wěn)定；注射螺桿：流場、溫度場、密度場、應(yīng)力場比擠出有更大的不穩(wěn)定性。（圖6）2 塑化過程塑化過程5）注射螺桿塑化時產(chǎn)生較大軸向溫差（工作不連續(xù)并有軸向移動）：實(shí)驗(yàn)曲線表明：螺桿預(yù)塑時，熔體的軸向溫差與螺桿行程、螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)。2 塑化過程塑化過程4、固體輸送過程：1）固體輸送段的壓力分布。假設(shè)加料段

6、的螺槽內(nèi)被固體料充滿形成均衡而密實(shí)的彈性固體塞，取一段固體塞做分離體，作用在這個固體塞上的外力有：螺棱推力面的法向反力（P1），料筒壁沿切線方向作用的摩擦力（P2），兩螺棱側(cè)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），螺桿底面作用的摩擦力（P5），和阻止固體塞運(yùn)動的反壓力（P6）。2 塑化過程塑化過程根據(jù)平衡條件: Pz+Pn+Ps+Pp=0微分形式： dPz+dPn+dPs+dPp=0固體輸送段的軸向壓力分布函數(shù)：lWhWfhWfWfPPbsblsin)sin2(cosexp0sinWDW2 塑化過程塑化過程2）固體輸送段的輸送能力（從固體塞在螺槽的運(yùn)動分析中得到）合成

7、速度：軸向合成速度：固體輸送段的輸送能力：sbwVVVsinsinsinsin)sin(DnVbVwVVwe)cottan1 (cossin11DWhnWhVGeL=時，GL1=0，Vs=0；最大輸送效率時，螺旋角 和輸送角應(yīng)滿足下式：2 塑化過程塑化過程1940175 . 025. 01)90(2sincoscot2sin5 . 0cosmaxmax2則，常見之間的關(guān)系如右圖，與時，達(dá)到最大等于當(dāng)fsffffWhWfsbbss2 塑化過程塑化過程5、熔體的輸送過程1）速度分布：NavierStokes運(yùn)動方程可簡化為：上式進(jìn)行2次積分并對y采用邊界條件后得Vz:)()()(tftpnGtMd

8、ZdPdyVdz122zpzdzVVdZdPyhyhyVV2202 塑化過程塑化過程*；不同時，速度分布不同方向的速度分布：當(dāng)沿螺槽與aVVZVVzpzdzpzd2 塑化過程塑化過程2) 輸送能力：當(dāng)不考慮螺棱漏流時，計(jì)量段的熔體輸送率GL3由正向流Gs和反向壓力流決定，即：sincos0cossincos)tan(122303dldZDnVeDeDWdZdPWhWhVGbL式中：2 塑化過程塑化過程計(jì)量段熔體的總流率為：計(jì)量段最高輸送能力要比固體輸送段的最高輸送能力低50左右。最大輸送能力與最大背壓之比：bhpsLPLDhhnDGGG32322312sin2cossin，2max1max3cos21LLGG時，當(dāng)5 .464217DsSmax1max3LLGG流通系數(shù)。計(jì)量段阻力系數(shù)；KRKRhKLDhPGhbL112sin323maxmax32 塑化過程塑化過程計(jì)量段槽深對輸送率和背壓的影響：（1）Pb0，Gsfs(h)；（2）Pb=fb(1/h2);（3）Gp=fp(h3)3 注射充模過程注射充模過程一、注射充模周期三個階段： 特點(diǎn)：（1）注射充模流動階段； 壓力隨時間變化的非線形函數(shù)（2）保壓補(bǔ)縮流動階段；（3）保壓切換倒流階段。3 注射充模過程注射充模過程二、熔體在噴嘴中的流動：1、噴嘴流道形式 2、噴嘴壓力溫度關(guān)系3 注射充模過程注射充模過程噴嘴直徑、注射壓力