注塑成型工藝參數(shù)

1、注塑成型工藝參數(shù)第一節(jié)注塑工藝參數(shù)在制品和模具確定之后，注塑工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整對制品質(zhì) 量將產(chǎn)生直接影響。注塑工藝具體是指溫度、壓力、速度、時間等 有關(guān)參數(shù)，實際成型中應(yīng)綜合考慮，在能保證制品質(zhì)量（如外觀、 尺寸精度、機械強度等）和成型作業(yè)效率（如成型周期）的基礎(chǔ)上 來決定。盡管不同的注塑機調(diào)節(jié)方式各有所異，但是對工藝參數(shù)的 設(shè)定和調(diào)整項目基本是相同的。 注塑工藝參數(shù)與注塑機的設(shè)計參數(shù) 是有關(guān)聯(lián)的，但是在這里主要是從注塑工藝角度理解這些參數(shù)。一、注塑參數(shù)1 .注射量：注射量是指注塑機螺桿（或柱塞）在注射時，向模具 內(nèi)所注射的物料熔體量（ g ）。因此，注射量是由聚合物的物理性能 及螺桿中料筒

2、中的推進容積來確定的。由此可見，選擇注射量時，一方面必須充分地滿足制品及其澆注系統(tǒng) 的總用料量，另一方面必須小于注塑機的理論注射容積。如果選取用注射量 過小則會因注射量不足而使制品產(chǎn)生各種缺陷，但過大又造成能源的浪費。 所以注塑料機不可用來加工小于注射量 10%或超過注射量70%的制品，據(jù) 統(tǒng)計世界上制品生產(chǎn)廠家大約有 1/3的能源浪費在不合理地機型選擇上。2 .計量行程（預(yù)塑行程）：每次注射程序終止后，螺桿是處在料 筒的最前位置，當(dāng)預(yù)塑程序到達時，螺桿開始旋轉(zhuǎn)，物料被輸送 到螺桿頭部，螺桿在物料的反壓力作用下后退，直至碰到限位開 關(guān)為止。這個過程稱計量過程或預(yù)塑過程，螺桿后退的距離稱計 量容

3、積，也正是注射容積，其計量行程也正是注射行程。因此制 品所需的注射量是用計量行程工來調(diào)整的。由此可知，注射量的大小與計量行程的精度有關(guān)，如果計量行程調(diào)節(jié)太小會造成注射量不足，如果計量行程調(diào)整太大，使料筒前部每次注射后的 余料太多，使熔體溫度不均或過熱分解，計量行程的重復(fù)精度的高低會影響注 射量的波動.料溫沿計量行程的分布是不均勻的，增加計量行程會 加劇料溫的不均勻性.螺桿轉(zhuǎn)速、預(yù)塑背壓和料筒的溫度都將對 熔體溫度和溫差有顯著地影響.在注射前處于螺桿頭部計量室外中的熔體溫度最高， 雖然也有溫差，但在這 時較小，在注射后，螺桿槽中熔體的溫度最低，停留一段時間之后熔體溫度上升. 這種溫差可以采用調(diào)整

4、螺桿轉(zhuǎn)速軸向背壓或使用新型螺桿等辦法使其得到改善。3 .余料量：螺桿注射完了之后，并不希望把螺桿頭部的熔料 全部注射出去，還希望留存一些，形成一個余料量。這樣，一 方面可防止螺桿頭部和噴射接觸發(fā)生機械破損事故，另一方面，可通過此余料墊來控制注射量的重復(fù)精度達到穩(wěn)定注塑制品質(zhì) 量的目的。如果余料墊過小，達不到緩沖目的，如果過大會使余 料累積過多。近代注射塑機是通過螺桿注射終止時的極限位置來控制沖量的： 如果位移傳感器所檢測的實際值超出緩沖墊的設(shè)定范圍（一般2-10mm ）。4 .防延量：防延量是指螺桿計量（預(yù)塑）到位后，又直線地 倒退一段距離，使計量室中熔體的比體積增加，內(nèi)壓下降，防止熔 體從計

5、量室外向外流出（通過噴嘴或間隙）。這個后退動作稱防流延動 作，防流延量可視聚合物沾度、 相對密度和制品的情況進行設(shè)定， 過大的防延 量會使計量室中的熔料夾雜汽泡，嚴重影響制品質(zhì)量。5 .螺桿轉(zhuǎn)速：螺桿轉(zhuǎn)速影響注塑物料在螺桿中輸送；影響 塑化能力、塑化質(zhì)量和成型周期等因素的重要參數(shù)。隨著轉(zhuǎn)速提高塑化能力會增加。提高螺桿轉(zhuǎn)速，流量加大，熔融溫度的均勻 性卻有所改善。熔體溫度和螺桿轉(zhuǎn)速之間隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高，熔體溫度也有所提高。螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)注塑條件用注塑機的額定螺桿轉(zhuǎn)速，以額定量的50%-60%來標定所要加工物料的塑化能力和螺桿轉(zhuǎn)速。調(diào)整時， 要由較低向較高轉(zhuǎn)速逐漸調(diào)試。6 .預(yù)塑背壓：在進入下一次

6、注射前，螺桿通過旋轉(zhuǎn)把熔融物 料輸送到料筒的前部加以儲備，此時，螺桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊將因輸送 到料筒前部的物料產(chǎn)生的反壓力而后退。為了調(diào)整和控制螺桿后退 的方式，可在螺桿上加一定的和熔融物料相反的壓力，這就是螺桿背壓。螺桿背壓可以提高材料的熔融效果和混煉效果，同時也可以保證使熔融物料在螺桿前部的完全充滿，以提高注射計量的準確 性。但螺桿背壓過高，將引起物料處理能力下降，還將使物料因摩 擦熱增加而引起溫度的上升。反之，螺桿背壓過低，會引起注射量 的計量不準。背壓對熔體溫度影響是非常明顯的。背壓提高有助于 螺槽中物料的密實，驅(qū)趕走物料中的氣體。背壓的增加使系統(tǒng)阻力 加大，螺桿退回速度減慢，延長了物料的

7、在螺桿中的熱歷程，塑化 質(zhì)量也得到改善。但是過大的背壓會增加計量段螺槽熔體的反流和 漏流，降低了熔體輸送能力，減少了塑化量，而且增加功率消耗， 過高背壓會使剪切熱，過高或切變應(yīng)力過大，使高分子物料發(fā)生降解而嚴重量影響到制品質(zhì)量。因此背壓是注塑機控制質(zhì)量的重要參數(shù)之一。所以螺桿預(yù)塑開始時要降低背壓，當(dāng)計量結(jié)束時（2-3mm ）, 螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)物別要放慢，以減小慣性沖擊，提高計量精度。7 .注射壓力與保壓壓力：注射壓力是指注射時，在螺桿頭部 （計量室）建立的熔體壓強。第1階段是把熔融物料高速的注射入模中 的階段，此時的壓力稱為1次注射壓力，這就是通常所稱的注射壓力。第2 階段是材料充滿模具后所加的壓

8、力，稱為2次注射壓力或保壓壓力。因此，選擇注射制品的注射壓力時，首先要考慮注塑機所允許的注射壓 力，只有在注塑機額定的注射壓力范圍內(nèi)，才能調(diào)整出具體制品所需求的注射壓 力。如果注射壓力調(diào)過低會導(dǎo)致模腔壓力不足，熔體不能充滿模腔，反之，如調(diào)整過大，不僅會造成制品溢邊、脹模等不良現(xiàn)象，因此, 在試制制品時應(yīng)從低壓開始并逐漸地提高， 以確定合適的1次壓力。 2次注射壓力（保壓壓力）是在物料充滿模腔后至冷卻固化后作用 于物料上的壓力，在保壓力作用的整個時間，稱為保壓時間。2次注射壓力所起的作用是，在防止毛邊的發(fā)生和過度充填的基礎(chǔ)上， 把伴隨著冷卻固化中因收縮引起體積減小的部分，從噴嘴用熔融物 料進行不

9、斷的補充，以防止制品因收縮而產(chǎn)生縮痕。 從2次注射壓 力所起的作用上，其壓力設(shè)定往往比1次注射壓力低，但2次注射 壓力必須保持到模腔中的物料完全固化，即各流道中的物料也發(fā)生 固化時為止。在保壓初期階段，制品重量隨保壓時間而上升，但達 到一定時間之后則重量不再增加，模腔壓力近于等速下降。當(dāng)保壓力撤除之后，模內(nèi)壓力迅速地下降，制品重量與保壓時間關(guān)系，保壓壓力與模腔壓力關(guān)系。保壓壓力和保壓時間對凝固點及制品收縮率有明顯影響：提高保壓壓力，延長保壓時間會使凝固推遲，有助于減小制品收縮率。保壓壓力對制品體積（或密度）有很大的影響，但這種影響首先與溶體 的溫度有直接關(guān)系，熔體溫度與保壓壓力及其切換時間對制

10、品的比體積和密度起 著嚴格的控制作用。在調(diào)試壓力時最要注意的是注射壓力到保壓壓力和切換點和 保壓時間的長短，因為它將影響成型制品的質(zhì)量。由注射壓力轉(zhuǎn)換到保壓壓力值時。動作切換的太慢，充模時 發(fā)生了過分充?，F(xiàn)象。 在此種情況下會出現(xiàn)模腔溢邊，導(dǎo)致供料不足，使模 內(nèi)壓力太低，制品不密實，發(fā)生凹陷，力學(xué)性能降低不良現(xiàn)象。注射充模時間設(shè) 定的太短，發(fā)生充填不足，模內(nèi)缺料現(xiàn)象。保壓時間設(shè)定不夠，由于保壓壓力的 過早切換，模內(nèi)溶體在澆口凍封之前發(fā)生倒流， 導(dǎo)致制品由于補縮不足出現(xiàn)孔穴， 凹陷以及內(nèi)部質(zhì)量下降等缺陷。保壓壓力設(shè)定的太低，盡管有足夠的時間，但由于壓力不足以克服保壓階段流道中的強大阻力來建立保壓

11、流動進行有效地補縮， 也會使模內(nèi)壓力不足，給制品帶來各種缺陷。8 .注射速度：注射速度指螺桿前進時，將熔融的物料充填到模 腔的速度，一般用單位時間的注射質(zhì)量(g/s)或螺桿前時的速度 (m/s)表示。它和注射壓力都是注射條件中的重要參數(shù)之一，注 塑速度要吧作為溫度和壓力以外的第 3種手段，能對物料的粘度進 行控制和調(diào)節(jié)。注射速度可進行多級控制，通常可以根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 不同而設(shè)定，在注射使用低速，模腔充填時使用高速，充填接近終 了時再使用低速注射的方法，通過注射速度的控制和調(diào)整可以防止 改善制品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象。9 .模具型腔壓力：對塑料施加的壓力是由注塑機的螺桿產(chǎn)生的

12、， 塑料在模具型腔內(nèi)所受的壓力 稱為塑模內(nèi)壓力，它比螺桿壓力要小得多， 并且是隨時間的變化而變化的，塑模 內(nèi)壓力的變化可以分為六個階段：(1)當(dāng)螺桿行程向前頂料時，模具型腔內(nèi)的壓力最小。(2)螺桿施加在塑料上原逐步增大以克服塑料的流動阻力，塑料逐漸地填 滿模具型腔。(3)塑模被充滿后，塑模內(nèi)壓力開始升高并很快達到最大值。(4)塑料在模具中開始冷卻，體積逐步縮小，此時塑料仍然處于螺桿的壓 力下，注塑機將一些塑料壓入模具型腔之中以被充塑容積。(5)當(dāng)螺桿向后退時，模具進料口被打開，未完全硬化的流道中的塑料開 始從中塑料冷卻并固化，流道被閉塞。(6)模具流道被閉塞后，塑料在模具型腔中繼續(xù)冷卻，直至最

13、后完全固化， 壓力繼續(xù)下降，到模具開啟時，塑料只受到其中的余壓。注塑中大部分功率是消耗在注射充模、保壓補縮和塑化階段。 其中尤以注射功率消耗為最大。二、合模參數(shù)1、合模力：在注射充模階段和保壓補縮階段， 模腔壓力要產(chǎn)生使模具分開的脹模力。為了克服這種脹模作用，合模系統(tǒng)必須施予 模具以閉緊力，稱為合模力。合模力的調(diào)整將直接影響制品的表觀質(zhì)量和尺寸精度；合模力 不足會導(dǎo)致模具離縫，發(fā)生溢料，但太大會使模具變形，制品產(chǎn)生 內(nèi)應(yīng)力和不必要的能量消耗。盡管合模系統(tǒng)產(chǎn)生合模力是一定的，但是由于注射座噴嘴和模具接觸的作用 以及注射時熔體壓力產(chǎn)生的脹模作用，合模力在注塑周期中也是變化的，注塑具體制品需要的合模

14、力簡稱工藝合模力，應(yīng)根據(jù)模腔壓力 和制品投影面積來確定， 工藝合模力直接與模腔平均壓力有關(guān)，而模腔壓 力可根據(jù)注塑制品選擇。為保證可靠的鎖模，工藝鎖模力必須小于注塑 機的額定合模力。2.頂出力：當(dāng)制品從模具上落下時，需一定的外力來克服制 品和模具的附著力。 所以制品的頂出力、頂出速度和頂出行程要根據(jù)制品的 結(jié)構(gòu)，形與尺寸，制品材料的性質(zhì)以及工藝條件進行調(diào)整。過小的頂出力制品無法脫下，過大頂出力和頂出速度會使制品發(fā)生翹變形，甚至斷裂破壞。注塑制品脫模過程是很重要的階段， 將對尺寸精度和表面質(zhì)量產(chǎn)生影響， 其中粘附磨擦系 數(shù)和滑動摩擦系數(shù)是影響脫模力的直接因素，與模腔表面溫度和粗糙度有關(guān)。三、溫控

15、參數(shù)從聚合物性能可知，它的熱物理性能和熱機特性是最重要的性質(zhì)之一，與成型加工有密切關(guān)系，因此在注塑加工各階段中對溫度選擇和控制變得十分重要。1 .烘料溫度：料的干燥對某些聚合物材料是必備的工序，因為如果聚合 物含濕量超過允許限度，制品就出現(xiàn)剝層，銀紋等不良現(xiàn)象。2 .料筒與噴嘴溫度：(1)料筒溫度是指料筒表面的加熱溫度。根據(jù)聚合物在料筒內(nèi)的塑 化機理，分三段加熱： 第一段固體輸送段是靠近料口處，溫度要低一 些，有冷卻水冷卻防止物料架橋保證較高的固體輸送效率；第二段壓縮是物料處于壓縮狀態(tài)并逐漸地熔融，溫度設(shè)定比第一段要高出20-25 C,第三段計量段是物料全熔融，預(yù)塑開始時，這一段相于 螺桿計段

16、，在預(yù)塑終止后形成計量室儲存塑化好的物料。一般，第三段溫度比第二段要高出 20- 25 C以便保證物料在熔 融狀態(tài)。料筒的表面溫度和料筒內(nèi)壁溫度存在溫度梯度，而料筒內(nèi)壁溫度才接 近于熔體的溫度。有時，第三段熔體的實際溫度還要高于料筒的溫度，這是由于在預(yù)塑時，熔體又吸收一部分切變熱使內(nèi)能增加，溫度升高。因此，料筒溫度和熔體溫度有密切關(guān)系。料筒溫度升高會提高熔體溫度，成為控制熔體溫度和制品質(zhì)M 的主要工藝手段。熔體溫度對這些因素塑化M、充模壓力，料流長、 沖擊強度，收縮率、密度、壓力損失、熱變形溫度、接合縫強度，撓 曲和拉伸強度，制品定向等有影響。螺桿轉(zhuǎn)速及背壓對熔體溫度也有重要影響，說明螺桿旋轉(zhuǎn)

17、時一部分機械能已轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锏膬?nèi)能，使熔體溫升增加。計量室中熔體的溫度計與料筒溫度、螺桿行程、預(yù)塑轉(zhuǎn)速成和背壓有關(guān)：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速和背壓一定的條件下， 溶體溫度和料筒溫度大致成比例地變化，所以穩(wěn)定料筒溫度和調(diào)節(jié)計量行程對控制計量室中的溶體溫度有重要的作用。(2)、噴嘴溫度對保證注塑工藝同樣是重要的，因為噴嘴有加速溶體和提高溫度的作用。噴嘴本身熱慣性很小但卻與大的模具和前模板接觸，熱交換會很快地帶走熱量。為了防止熔體在噴嘴處凝固， 就需要提高噴嘴加熱圈的溫度， 一般比料筒的 第三段溫度高出20- 30 C ,其具體設(shè)定溫度視聚合物性質(zhì)、噴嘴及模具流道不 同而異，常由工藝試驗確定。能夠一次注塑符合制品

18、質(zhì)量的標準溫度，可以認為是工藝合適溫度。在工藝調(diào)整時，一般應(yīng)逐漸從低溫向高溫調(diào)節(jié)，一直調(diào)到合適溫度為止。 但在高溫區(qū)不應(yīng)停留時間過長，防止物料分解。在預(yù)試驗對空注射時，溫度不要太高，防止噴濺燒傷。如果料筒溫度設(shè)定較低時， 則可能應(yīng)地把模具溫度提高些，注射壓力放低些，當(dāng)注射行程較短時， 料筒溫度與制品也要相應(yīng)地降 低些塑 料 名 稱比重熔 點收 縮 率 (%)模 溫料筒溫度射嘴中段尾段PS130-16510-75180-260200-260160-250HIPS因為它直接模具溫度模具溫度是指與制品接觸的模腔表面溫度 影響到制品在模腔中的冷卻成型周期，提高制品質(zhì)量，減少廢品率。模溫提高會減小制品的

19、定向作用和流線的方向性，會增加密度與制品表面粗糙性，以及垂直于流線方向的收縮率， 會降低流線方向的沖擊強度延長時間和提 高充模壓力。在注塑周期中，模腔的表面溫度要發(fā)生周期性的變化模具溫度設(shè)定應(yīng)考慮聚 合物性質(zhì)，制品大小、形狀、模具結(jié)構(gòu)和澆道系統(tǒng)及環(huán)境溫度等試驗而設(shè)定。近代注塑機為滿足模溫控制要求， 配有模具恒溫器，利用熱交換原理對模具 輸入溫水或油，保持模具恒溫，通過精密電子儀表對溫度與冷卻介質(zhì)流量實現(xiàn)閉 環(huán)控制系統(tǒng)?？紤]熔體溫度也可用較簡單的熱電偶來測定，或在模具上安裝雙金屬片式溫度計。考慮熔體溫度提高，如果模溫過低會導(dǎo)致過冷充太大影響制品質(zhì) 量，故在注塑開始時，先向模具內(nèi)通溫水進行預(yù)熱。4.油溫：油溫本來是注塑機液壓系統(tǒng)中的問題，由于注塑機液壓系統(tǒng)日 益完善，液壓力系統(tǒng)在高壓、 大流量方面有顯著地進展， 再加上注塑機載荷急聚 變化的特點，油溫問題變得十分突出，在注塑工藝參數(shù)起著重要影響。所以調(diào)整注射工藝時，注意油溫的變化，對冷卻器的冷卻水量進行調(diào)節(jié)。對容積式液壓傳動的注塑機來說，應(yīng)當(dāng)油溫控制在55 C以下。四、注塑成型周期1.循環(huán)周期：注塑成型是一項綜合性的工藝，它與各段程序所進行的時間 有關(guān)，因此也就直接影響聚合物固熔體和制品所經(jīng)過熱歷程和受力作用的