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1基本信息

注塑成型 zhù sù chéng xíng【Injection Molding】

注射成型過(guò)程大致可分為以下6個(gè)階

注塑成型

段 ：

合模、射膠、保壓、冷卻、開(kāi)模、制品取出。

上述工藝反復(fù)進(jìn)行，就可批量周期性生產(chǎn)出制品。熱固性塑料和橡膠的成型也包括同樣過(guò)程，但料筒溫度 較熱塑性塑料的低，注射壓力卻較高，模具是加熱的，物料注射完畢在模具中需經(jīng)固化或硫化過(guò)程，然后趁熱脫膜。

現(xiàn)今加工工藝的趨勢(shì)正朝著*的方向發(fā)展，這些技術(shù)包括：微型注塑、高填充復(fù)合注塑、水輔注塑、混合使用各種特別注塑成型工藝、泡沫注塑、模具技術(shù)、仿真技術(shù)等。

2歷史

在1868年，海雅特開(kāi)發(fā)了一個(gè)塑料材料，他命名為賽璐璐。賽璐璐已經(jīng)于1851年由亞歷山大?帕克斯發(fā)明。海雅特改善它，使它能夠被加工為成品形狀。海雅特同他的兄弟艾賽亞于1872年，注冊(cè)了部柱塞式注射機(jī)的權(quán)。這個(gè)機(jī)器比20世紀(jì)使用的機(jī)器相對(duì)地簡(jiǎn)單。它運(yùn)行起來(lái)基本地像一個(gè)巨大的皮下注射器針頭。這個(gè)巨大的針頭（擴(kuò)散筒）通過(guò)一個(gè)加熱的圓筒注射塑料到模具裏。

在20世紀(jì)40年代第二次世界大戰(zhàn)做成了對(duì)價(jià)格便宜、大量生產(chǎn)產(chǎn)品的巨大需求。，價(jià)格低廉，大量生產(chǎn)的產(chǎn)品。

1946年，美國(guó)發(fā)明家詹姆斯沃森亨德利建造的個(gè)注塑機(jī)，這使得更地控制注射速度和質(zhì)量產(chǎn)生的物品。本機(jī)還使材料混合注射前，使彩色或再生塑料可被*混合注入原生物質(zhì)。1951年美國(guó)研制出臺(tái)螺桿式注射機(jī)，它沒(méi)有申請(qǐng)，這種裝置仍然持續(xù)在使用。

在20世紀(jì)70年代，亨德利接著開(kāi)發(fā)了氣體輔助注塑成型過(guò)程，并允許生產(chǎn)復(fù)雜的、中空的產(chǎn)品，迅速冷卻。這大大提高了設(shè)計(jì)靈活性以及力量和終點(diǎn)制造的部件，同時(shí)減少生產(chǎn)時(shí)間、成本、重量和浪費(fèi)。

3注塑過(guò)程

溫度控制

注塑成型設(shè)備和模具

⒈料筒溫度：注射模塑過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動(dòng)溫度，同一種塑料，由于來(lái)源或牌號(hào)不同，其流動(dòng)溫度及分解溫度是有差別的，這是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類型的注射機(jī)內(nèi)的塑化過(guò)程也是不同的，因而選擇料筒溫度也不相同。

⒉噴嘴溫度：噴嘴溫度通常是略低于料筒高溫度的，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的"流涎現(xiàn)象"。噴嘴溫度也不能過(guò)低，否則將會(huì)造成熔料的早凝而將噴嘴堵塞，或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能。

⒊模具溫度：模具溫度對(duì)制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無(wú)、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等）。

壓力控制

注塑過(guò)程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量。

⒈塑化壓力：（背壓）采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力稱為塑化壓力，亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過(guò)液壓系統(tǒng)中的溢流閥來(lái)調(diào)整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的設(shè)計(jì)、制品質(zhì)量的要求以及塑料的種類不同而需要改變的，如果說(shuō)這些情況和螺桿的轉(zhuǎn)速都不變，則增加塑化壓力會(huì)加強(qiáng)剪切作用，即會(huì)提高熔體的溫度，但會(huì)減小塑化的效率，增大逆流和漏流，增加驅(qū)動(dòng)功率。

此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般

注塑成型中的壓力曲線

操作中，塑化壓力的決定應(yīng)在保證制品質(zhì)量?jī)?yōu)良的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過(guò)20公斤/平方厘米。

⒉注射壓力：在當(dāng)前生產(chǎn)中，幾乎所有的注射機(jī)的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料

所施的壓力（由油路壓力換算來(lái)的）為準(zhǔn)的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力，給予熔料充模的速率以及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)。

注塑成型

成型周期

完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間稱成型周期，也稱模塑周期。它實(shí)際包括以下幾部分：

注塑成型周期

成型周期：成型周期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型周期中各個(gè)有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中，以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間重要，它們對(duì)制品的質(zhì)量均有決定性的影響。注射時(shí)間中的充模時(shí)間直接反比于充模速率，生產(chǎn)中充模時(shí)間一般約為3-5秒。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓力時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占的比例較大，一般約為20-120秒（特厚制件可高達(dá)5~10分鐘）。在澆口處熔料封凍之前，保壓時(shí)間的多少，對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性有影響，若在以后，則無(wú)影響。保壓時(shí)間也有惠值，已知它依賴于料溫，模溫以及主流道和澆口的大小。如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的，通常即以得出制品收縮率波動(dòng)范圍小的壓力值為準(zhǔn)。冷卻時(shí)間主要決定于制品的厚度，塑料的熱性能和結(jié)晶性能，以及模具溫等。冷卻時(shí)間的終點(diǎn)，應(yīng)以保證制品脫模時(shí)不引起變動(dòng)為原則，冷卻時(shí)間性一般約在30~120秒鐘之間，冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沒(méi)有必要，不僅降低生產(chǎn)效率，對(duì)復(fù)雜制件還將造成脫模困難，強(qiáng)行脫模時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生脫模應(yīng)力。成型周期中的其它時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及連續(xù)化和自動(dòng)化的程度等有關(guān)。

4參數(shù)

⒈注塑壓力

注塑壓力是由注塑系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)提供的。液壓缸的壓力通過(guò)注塑機(jī)螺桿傳遞到塑料熔體上，塑料熔體在壓力的推動(dòng)下，經(jīng)注塑機(jī)的噴嘴進(jìn)入模具的豎流道（對(duì)于部分模具來(lái)說(shuō)也是主流道）、主流道、分流道，并經(jīng)澆口進(jìn)入模具型腔，這個(gè)過(guò)程即為注塑過(guò)程，或者稱之為填充過(guò)程。壓力的存在是為了克服熔體流動(dòng)過(guò)程中的阻力，或者反過(guò)來(lái)說(shuō)，流動(dòng)過(guò)程中存在的阻力需要注塑機(jī)的壓力來(lái)抵消，以保證填充過(guò)程順利進(jìn)行。

在注塑過(guò)程中，注塑機(jī)噴嘴處的壓力高，以克服熔體全程中的流動(dòng)阻力。其后，壓力沿著流動(dòng)長(zhǎng)度往熔體前端波前處逐步降低，如果模腔內(nèi)部排氣良好，則熔體前端后的壓力就是大氣壓。

影響熔體填充壓力的因素很多，概括起來(lái)有3類：⑴材料因素，如塑料的類型、粘度等；⑵結(jié)構(gòu)性因素，如澆注系統(tǒng)的類型、數(shù)目和位置，模具的型腔形狀以及制品的厚度等；⑶成型的工藝要素。

⒉注塑時(shí)間

這里所說(shuō)的注塑時(shí)間是指塑料熔體充滿型腔所需要的時(shí)間，不包括模具開(kāi)、合等輔助時(shí)間。盡管注塑時(shí)間很短，對(duì)于成型周期的影響也很小，但是注塑時(shí)間的調(diào)整對(duì)于澆口、流道和型腔的壓力控制有著很大作用。合理的注塑時(shí)間有助于熔體理想填充，而且對(duì)于提高制品的表面質(zhì)量以及減小尺寸公差有著非常重要的意義。

注塑時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷卻時(shí)間，大約為冷卻時(shí)間的1/10～1/15，這個(gè)規(guī)律可以作為預(yù)測(cè)塑件全部成型時(shí)間的依據(jù)。在作模流分析時(shí)，只有當(dāng)熔體*是由螺桿旋轉(zhuǎn)推動(dòng)注滿型腔的情況下，分析結(jié)果中的注塑時(shí)間才等于工藝條件中設(shè)定的注塑時(shí)間。如果在型腔充滿前發(fā)生螺桿的保壓切換，那么分析結(jié)果將大于工藝條件的設(shè)定。

⒊注塑溫度

注塑溫度是影響注塑壓力的重要因素。注塑機(jī)料筒有5～6個(gè)加熱段，每種原料都有其合適的加工溫度（詳細(xì)的加工溫度可以參閱材料供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)）。注塑溫度必須控制在一定的范圍內(nèi)。溫度太低，熔料塑化不良，影響成型件的質(zhì)量，增加工藝難度；溫度太高，原料容易分解。在實(shí)際的注塑成型過(guò)程中，注塑溫度往往比料筒溫度高，高出的數(shù)值與注塑速率和材料的性能有關(guān)，高可達(dá)30℃。這是由于熔料通過(guò)注料口時(shí)受到剪切而產(chǎn)生很高的熱量造成的。在作模流分析時(shí)可以通過(guò)兩種方式來(lái)補(bǔ)償這種差值，一種是設(shè)法測(cè)量熔料對(duì)空注塑時(shí)的溫度，另一種是建模時(shí)將射嘴也包含進(jìn)去。

⒋保壓壓力與時(shí)間

在注塑過(guò)程將近結(jié)束時(shí)，螺桿停止旋轉(zhuǎn)，只是向前推進(jìn)，此時(shí)注塑進(jìn)入保壓階段。保壓過(guò)程中注塑機(jī)的噴嘴不斷向型腔補(bǔ)料，以填充由于制件收縮而空出的容積。如果型腔充滿后不進(jìn)行保壓，制件大約會(huì)收縮25%左右，特別是筋處由于收縮過(guò)大而形成收縮痕跡。保壓壓力一般為充填大壓力的85%左右，當(dāng)然要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。

⒌背壓

背壓是指螺桿反轉(zhuǎn)后退儲(chǔ)料時(shí)所需要克服的壓力。采用高背壓有利于色料的分散和塑料的融化，但卻同時(shí)延長(zhǎng)了螺桿回縮時(shí)間，降低了塑料纖維的長(zhǎng)度，增加了注塑機(jī)的壓力，因此背壓應(yīng)該低一些，一般不超過(guò)注塑壓力的20%。注塑泡沫塑料時(shí)，背壓應(yīng)該比氣體形成的壓力高，否則螺桿會(huì)被推出料筒。有些注塑機(jī)可以將背壓編程，以補(bǔ)償熔化期間螺桿長(zhǎng)度的縮減，這樣會(huì)降低輸入熱量，令溫度下降。不過(guò)由于這種變化的結(jié)果難以估計(jì)，故不易對(duì)機(jī)器作出相應(yīng)的調(diào)整。

5缺陷解決

注塑成型加工過(guò)程中是一個(gè)涉及模具設(shè)計(jì)、模具制造、原材料特性和原材料預(yù)處理方法、成型工藝、注塑機(jī)操作等多方面因素，并與加工環(huán)境條件、制品冷卻時(shí)間、后處理工藝密切相關(guān)的復(fù)雜加工流程。因此，制品質(zhì)量的好壞就不單取決于注塑機(jī)的注塑精度、計(jì)量精度，或是僅僅由模具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和模具加工的精度級(jí)別決定，通常，它還會(huì)受到上述的其他因素的影響和制約。

在如此眾多的復(fù)合因子約束下，注塑成型制品的缺陷的出現(xiàn)就在所難免，于是，尋求缺陷產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)理以及預(yù)測(cè)制品可能產(chǎn)生缺陷的位置和種類，并用于指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)和改進(jìn)、歸納缺陷產(chǎn)生的規(guī)律、制訂更為合理的工藝操作條件就顯得尤為重要。我們將從影響注塑成型加工過(guò)程中的塑料材料特性、模具結(jié)構(gòu)、注塑成型工藝及注塑設(shè)備三個(gè)主要因素來(lái)闡述注塑成型缺陷產(chǎn)生機(jī)理及解決辦法。

注塑成型制品常見(jiàn)缺陷分類

注塑成型加工過(guò)程中所用的塑料原料多種多樣，模具設(shè)計(jì)的種類和形式也是五花八門(mén)，另外，操作工人對(duì)于特定注塑機(jī)的熟悉程度以及工人之間的操作技能，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的差異也各不相同，同時(shí)，客觀環(huán)境（如環(huán)境溫度、濕度、空氣潔凈程度）也會(huì)隨著季節(jié)變化而不同，這些客觀和主觀條件共同決定了注塑成型制品缺陷的產(chǎn)生。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于塑料制品性能優(yōu)劣的評(píng)價(jià)主要有三個(gè)方面：

、外觀質(zhì)量，包括完整性、顏色、光澤；

第二、尺寸和相對(duì)位置間的準(zhǔn)確性，即尺寸精度和位置精度；

第三、與用途相應(yīng)的力學(xué)性能、化學(xué)性能、電學(xué)性能等，即功能性

因而，如果由于上述三個(gè)方面中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致制品缺陷的產(chǎn)生和擴(kuò)展。

注塑成型制品常見(jiàn)缺陷分類

外觀缺陷：銀紋變色、熔接痕

工藝問(wèn)題：飛邊、縮水、缺膠

性能問(wèn)題：翹曲、脆化