注射成型工艺及模具培训课件.pptx

第二篇 注射成型工艺及模具第四章 注射成型工艺 一、热塑性塑料工艺性能 二、注射机基本结构及规格 三、注射成型原理及其工艺过程 四、注射成型工艺条件选择与控制 五、几个惯用塑料注射成型特点重点掌握注射成型工艺及模具培训课件第1页什么是注射成型工艺？注射成型生产中，利用一定技术方法，将塑料原料、注射设备和注射所用模具联络起来形成生产能力，这种方法就叫做注射成型工艺。第一节 热塑性塑料工艺性能一、塑料成型收缩 塑料收缩性：指塑料制件从模具中取出发生尺寸收缩特征。塑料成型收缩：与塑料本身热胀冷缩性质、模具结构及成型工艺条件等原因相关塑料制件收缩统称为成型收缩。注射成型工艺及模具培训课件第2页 成型收缩大小：可用塑料制件实际收缩率S实表示，即 （4-1）式中 a成型温度时制件尺寸；b常温时制件尺寸 成型温度时制件尺寸无法测量，故常采取常温时型腔尺寸取代，有 (4-2)式中 c常温时型腔尺寸；S计塑料制件计算收缩率。注射成型工艺及模具培训课件第3页 收缩率选择标准：收缩率范围较小塑料品种，可按收缩率范围取中间值，此值称平均缩率。收缩率范围较大塑料品种，应依据制件形状，尤其是依据制品壁厚来确定收缩率，壁厚取上限(大值)，壁薄取下限(小值)。当S计为已知时，可用S计来计算型腔尺寸，即 c=b(1+S计)(4-3)注射成型工艺及模具培训课件第4页收缩率15乘以比值07，内径取大值16，外径取小值14，以留有试模后修正余地（对高精度塑件或对某种塑料收缩率缺乏准确数据时，惯用这种留有修模余量设计方法）。制件各部分尺寸收缩率不尽相同，应依据实际情况加以选择。图41塑件材料为尼龙1010，壁厚4mm，查表42得，高度方向收缩小于水平方向收缩，其百分比为70，收缩率范围为1416，高度方向取平均注射成型工艺及模具培训课件第5页 收缩量很大塑料，可利用现有或者材料供给部门提供计算收缩率图表来确定收缩率。也可搜集一些包含该塑料实际收缩率及对应成型工艺条件等数据，然后用比较法进行估算。必要时应设计、制造一副试验模具，实测在类似成型条件下塑料收缩率。二、塑料流动性 塑料流动性：比较塑料成型加工难易一项指标，与黏度一样，依赖于成型条件、聚合物性质。注射成型工艺及模具培训课件第6页衡量塑料流动性指标：聚合物相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观黏度以及流动比(流程长度/制品壁厚)。相对分子质量小、熔融指数高、螺旋线长度长、表观黏度小、流动比大则流动性好。惯用热塑性塑料流动性分为三类。流动性好，有尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素。流动性普通，有ABS、有机玻璃、聚甲醛、聚氯醚。流动性差，有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料。注射成型工艺及模具培训课件第7页 塑料流动性随成型工艺条件改变而改变，熔体成型温度高则流动性好，注射压力大流动性好。模具结构也影响流动性大小。成型时还可经过控制温度、模温、注射压力及注射速率等原因来调整注射成型过程以满足对制件质量要求。三、塑料结晶性 结晶形塑料须加热至熔点温度以上才能到达软化状态。结晶熔解需要热量，结晶形塑料到达成型温度要比无定形塑料到达成型温度需要更多热量。注射成型工艺及模具培训课件第8页 制件在模内冷却时，结晶形塑料要比无定形塑料放出更多热量，所以结晶形塑料在冷却时需要较长冷却时间。结晶形塑料固态密度与熔融时密度相差较大，结晶形塑料成型收缩率大，到达0.5一3.0;无定形塑料成型收缩率普通为0.4一0.6。结晶形塑料结晶度与冷却速度亲密相关，在结晶形塑料成型时应按要求控制好模具温度。结晶形塑料各向异性显著，内应力大。脱模后制品内未结晶分子有继续结晶倾向，易使制品变形和翘曲。注射成型工艺及模具培训课件第9页 热敏性：指一些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或浇口截面过小、剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解倾向。包含：热敏性、水敏性、应力敏感性、吸湿性、粒度以及塑料各种热性能指标。四、塑料其它工艺性能 水敏性：指有塑料(如聚碳酸酯等)即便含有少许水分，在高温和高压下也轻易分解。应力敏感性：指有塑料对应力敏感，成型时质脆易裂。对应力敏感塑 料，除在原料内加人添加剂提升抗裂性外，还应合理设计制件和模具，选择有利成型条件，以降低内应力。注射成型工艺及模具培训课件第10页 粒度：指塑料粒料细度和均匀度。依据技术要求，各种塑料应有一定技术指标。热性能指标：塑料比热容、热导率、热变形温度等。比热容高塑料熔融时需要更多热量，热变形温度高塑料冷却时间可缩短，热导率低塑料必须注意充分冷却。第二节 注射机基本结构及规格注射机为塑料注射成型所用主要设备。注射成型工艺及模具培训课件第11页 注射成型时注射模具安装在注射机动模板和定模板上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制件推出。注射成型工艺及模具培训课件第12页 注塑机分以下几部分：1注射装置 主要作用：使固态塑料颗粒均匀地塑化呈熔融状态，并以足够压力和速度将塑料熔体注入到闭合型腔中。组成：料斗、料筒、加热器、计量装置、螺杆(柱塞式注射机为柱塞和分流梭)及驱动装置、喷嘴等部件。2锁模装置 作用：实现模具开闭动作，在成型时提供足够夹紧力使模具锁紧，开模时推出模内制件。锁紧装置类型：机械式，液压式或者液压机械联合作用方式。推出机构类型：机械式和液压式推出。液压式推出有单点推出、多点推出。注射成型工艺及模具培训课件第13页3液压传动和电器控制 作用：确保注射成型按照预定工艺要求(压力、速度、时间、温度)和动作程序准确进行。液压传动系统是注射机动力系统；电器控制系统则是控制各个动力液压缸完成开启、闭合和注射、推出等动作系统。一、注射机分类 按外形特征可分为以下三类。1.立式注射机 特点：注射装置和定模板设置在设备上部，而锁模装置、动模板、推出机构均设置在设备下部。优点：占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和活动型芯简便可靠；缺点：不轻易自动操作，只适合用于小注射量场所，普通注射量为1060g。注射成型工艺及模具培训课件第14页2.卧式注射机 特点：注射装置和定模板在设备一侧，而锁模装置、动模板、推出机构均设置在另一侧。这是注射机最普通、最主要形式。优点：机体较矮，轻易操作加料，制件推出后能自动落下，便于实现自动化操作；缺点：设备占地面积大，模具安装比较麻烦。3.直角式注射机 特点：注射装置为立式布置，锁模、顶出机构以及动模板、定模板按卧式排列，二者互为直角，适合用于中心部分不允许留有浇口痕迹塑件。缺点：加料较困难，嵌件或活动型芯安放不便，只适合用于小注射量场所，注射量普通为2045g。注射成型工艺及模具培训课件第15页 按塑料在料筒中塑化方式分为两类。1.柱塞式注射机 工作原理：示意图44。柱塞是直径约为20100mm金属圆杆，在料筒内仅作往复运动，将熔融塑料注人模具。分流梭是装在料筒靠前端中心部分，形如鱼雷金属部件，其作用是将料筒内流经该处塑料分成薄层，使塑料分流，以加紧热传递。同时塑料熔体分流后，在分流梭表面流速增加，剪切速率加大，剪切发烧使料温升高、黏度下降，塑料得到深入混合和塑化。注射成型工艺及模具培训课件第16页 适用场所：塑料导热性差，若料筒内塑料层过厚，塑料外层熔融塑化时，它内层还未塑化，若要等到内层熔融塑化，则外层就会因受热时间过长而分解。所以，柱塞式注射机注射量不宜过大，普通为3060g，且不宜用来成型流动性差、热敏性强塑料制件。注射成型工艺及模具培训课件第17页2螺杆式注射机 工作原理：示意图4-5。螺杆作用是送料、压实、塑化与传压。当螺杆在料筒内旋转时，将料斗中塑料卷入，并逐步将其压实、排气、塑化，不停地将塑料熔体推向料筒前端，积存在料筒前部与喷嘴之间，螺杆本身受到熔体压力而缓缓后退。当积存 螺杆式注射机中螺杆既可旋转又可前后移动，因而能够胜任塑料塑化、混合和注射工作。熔体到达预定注射量时，螺杆停顿转动，并在液压油缸驱动下向前移动，将熔体注入模具。注射成型工艺及模具培训课件第18页 国际上趋于用注射容量锁模力来表示注射机主要特征。这里所指注射容量是指注射压力为100MPa时理论注射容量。我国习惯上采取注射量来表示注射机规格，如XS-ZY500，表示注射机在无模具对空注射时最大注射容量不低于500cm3螺杆式(Y)塑料(S)注射(Z)成型(X)机。我国制订注射机国家标准草案要求能够采取注射容量表示法和注射容量锁模力表示法来表示注射机型号。注射机主要技术参数包含注射、合模、综合性能等三个方面，如公称注射量、螺杆直径及有效长度、注射行程、注射压力、注射速度、塑化能力、合模力、开模力、开模合模速度、开模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、空循环时间、机器功率、体积和质量等。注射机规格：二、注射机规格及主要技术参数注射成型工艺及模具培训课件第19页第三节 注射成型原理及其工艺过程 基本原理：利用塑料可挤压性和可模塑性，将涣散粒料或粉状成型物料从注射机料斗送人高温机筒内加热熔融塑化，使之成为黏流态熔体，在柱塞或螺杆高压推进下，以很大流速经过机筒前端喷嘴注射进入温度较低闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可从模腔中脱出含有一定形状和尺寸塑料制件。注射成型工艺及模具培训课件第20页 注射成型原理图4-6。注射成型工艺及模具培训课件第21页一、生产前准备工作 l.原料预处理(1)分析检验成型物料质量 依据注射成型对物料工艺特征要求，检验物料含水量、外观色泽、颗粒情况、有没有杂质并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。假如检测中出现问题，应及时处理。对于粉状物料，在注射成型前，经常还需要将其配制成粒料，所以其检验工作应放在配料后进行-生产工艺过程图47。注射成型工艺及模具培训课件第22页 作用：往塑料成型物料中添加一个称为色料或着色剂物质，借助这种物质改变塑料原有颜色或赋予塑料特殊光学性能。(2)着色 着色剂按其在塑料中分散能力分为：染料和颜料两大类。染料：含有着色力强、色彩鲜艳和色谱齐全特点，但因为对热、光和化学药品稳定性比较差，在塑料中较少应用；当塑料成型温度不高又希望制品透明时，可采取耐热性很好蒽醌类和偶氮类染料。注射成型工艺及模具培训课件第23页 颜料：主要着色剂。按化学组成又分成无机和有机颜料。无机颜料：对热、光和化学药品稳定性都比较高，且价格低廉，但色泽都不十分鲜艳，只能用于不透明塑料制件着色。有机颜料：着色特征介于染料和无机颜料之间，对热、光和化学药品稳定性普通不及无机颜料，但所着色制件色彩较鲜艳，用这种颜料低浓度着色可得到彩色半透明制件。粉状或粒状热塑性塑料着色工艺实现方法：直接法和间接法两种。注射成型工艺及模具培训课件第24页 对于吸湿性或粘水性不强成型物料，假如包装贮存很好，也可无须预热干燥。目标：为了除去物料中过多水分及挥发物，预防成型后制品出现气泡和银纹等缺点，同时也能够防止注射时发生水降解。(3)预热干燥 预热干燥成型物料方法：在空气循环干燥箱中进行。多品种、小批量物料，也可采取循环热风、红外线及远红外线等较为简单设备预热干燥。大批量物料可采取抽湿干燥机或采取负压沸腾干燥法。高温下易氧化变色塑料(如聚酰胺等)，可采取真空干燥法。采取料斗干燥新工艺(图4-8)，使干燥设备与注射机相连，简化生产工序，可预防吸湿性塑料再次吸湿。注射成型工艺及模具培训课件第25页2.清洗料筒 生产中如遇以下情况均应对注射机料筒进行清洗：改变塑料品种、更换物料、调换颜色，或发觉成型过程中出现了热分解或降解反应。清洗方法：柱塞式机筒存料量大，须将机筒拆卸清洗。螺杆式机筒，可采取对空注射法清洗。最近研制成功了一个机筒清洗剂，是一个粒状无色高分子热弹性材料，100时含有橡胶特征，但不熔融或粘结，将它经过机筒，能够像软塞一样把机筒内残料带出，这种清洗剂主要适合用于成型温度在180280内各种塑性塑料以及中小型注射机。注射成型工艺及模具培训课件第26页 采取对空注射清洗螺杆式机筒时，应注意以下事项。欲换料成型温度高于机筒内残料成型温度时，应将机筒和喷嘴温度升高到欲换料最低成型温度，然后加入欲换料或其回头料，并连续对空注射，直到全部残料除尽止。欲换料成型温度低于机筒内残料成型温度时，应将机筒和喷嘴温度升高到欲换最高成型温度，切断电源，加入欲换料回头料后，连续对空注射，直到全部残料除尽止。两种物料成型温度相差不大时，无须变更温度，先用回头料，后和欲换料对空注射可。残料属热敏性塑料时，应从流动性好、热稳定性高聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中选黏度较高品级作为过渡料对空注射。注射成型工艺及模具培训课件第27页 有嵌件塑料制件，因为金属与塑料二者收缩率不一样，嵌件周围塑料轻易出现收缩应力和裂纹。若成型前对嵌件预热，可减小它在成型时与塑料熔体温差，防止或抑制嵌件周围塑料发生收缩应力和裂纹。为何要预热嵌件？3预热嵌件什么情况下嵌件需预热？分子链刚性大塑料(如聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯和聚砜等)，普通均需预热嵌件，因它们本身很轻易产生应力开裂。分子链柔顺性大塑料，且嵌件较小时，能够不预热，原因在于小嵌件轻易在模内加热。注射成型工艺及模具培训课件第28页 嵌件预热温度：普通取110130，并以不破坏嵌件表面镀层为限。对铝、铜等有色金属嵌件，预热温度可提升到150。4选择脱模剂 目标：使成后制件轻易从模内脱出。惯用脱模剂：硬酯酸锌、液体石蜡(白油)和硅油等。硅油脱模效果最好，只要对模具施用一次，即可长期有效脱膜，但价格很贵。硬酯酸锌（不能用于聚酰胺）多用于高温模具，而液体石蜡多用于中低温模具。注意；含有橡胶软制品或透明制品不宜采取脱模剂，不然影响制品透明度。注射成型工艺及模具培训课件第29页二、注射成型原理及其工艺过程 工艺过程分为：塑化计量、注射充模和冷却定型三个阶段。l.塑化计量 (1)塑化概念 什么是塑化？成型物料在注射成型机料筒内经过加热、压实以及混合等作用以后，由涣散粉状或粒状固体转变成连续均化熔体过程称为塑化。均化包含四方面内容：熔体内组分均匀、密度均匀、黏度均匀和温度分布均匀。注射成型工艺及模具培训课件第30页(2)计量 计量：指能够确保注射机经过柱塞或螺杆，将塑化好熔体定温、定压、定量地输出(即注射出)机筒所进行准备动作，这些动作均需注射机控制柱塞或螺杆在塑化过程中完成。影响计量准确性原因：注射机控制系统精度；机筒(即塑化室)和螺杆几何要素及其加工质量影响。(3)塑化效果和塑化能力 塑化效果：指物料转变成熔体之后均化程度。塑化能力：指注射机在单位时间内能够塑化物料质量或体积。注射成型工艺及模具培训课件第31页 塑化效果与物料受热方式和注射机结构相关：柱塞式注射机，物料在机筒内只能接收柱塞推挤力，几乎不受剪切作用，塑化所用热量主要从外部装有加热装置高温机筒上取得。螺杆式注射机，螺杆在机筒内旋转会对物料起到强烈搅拌和剪切作用，造成物料之间进行猛烈摩擦，并所以而产生很大热量，物料塑化时热量既可同时起源于a、高温机筒和本身产生出摩擦热，也能够b、只凭摩擦热单独供给。注射成型工艺及模具培训课件第32页 塑化效果对比：a称为普通螺杆塑化；b称为动力熔融。显然，在动力熔融条件下，强烈搅拌与剪切作用不但有利于熔体中各组分混合均化，而且还防止了波动机筒温度对熔体温度影响，有利于熔体黏度均化和温度分布均化，能够得到良好塑化效果。而柱塞式注射机塑化物料时，既不能产生搅拌和剪切混合作用，又受机筒温度波动影响，故熔体组分、黏度和温度分布均化程度都比较低，其塑化效果既不如动力熔融。也不如介于中间状态部分依靠机筒热量普通螺杆塑化。注射成型工艺及模具培训课件第33页 试验验证：图49为柱塞式和普通螺杆式注射机塑化相同物料时机筒中物料和熔体温度分布曲线。能够看出：I、用螺杆式注射机塑化物料时，喷嘴附近熔体径向温度分布要比柱塞式注射机来得均匀。II、不一样结构注射机，塑化能力不相同：注射成型工艺及模具培训课件第34页柱塞式注射机理论塑化能力（4-4）式中 mpp柱塞式注射机塑化能力，kgh；热扩散率，m2h；Ap塑化物料接收传热面积，与机筒内径和分 流锥直径相关，m2；物料密度，kgm3；Kt热流动系数，与加热系数相关，参见图4-10，常数，无分流锥时=1，有分流锥时=2；V受热物料总体积，m3。注射成型工艺及模具培训课件第35页 螺杆式注射机理论塑化能力，用螺杆计量段对熔体输送能力表示，即有 （4-5）mps螺杆式注射机塑化能力，cm3s；D螺杆基本直径 ，cm；Lm计量段长度，cm；hm计量段螺槽深度,cm；螺杆螺旋升角,()；m熔体在计量段螺槽中黏度，Pas；N螺杆转速,r/s；pb塑化时熔体对螺杆产生反向压力，通常称为背压，Pa.。注射成型工艺及模具培训课件第36页 分析上两式：柱塞式注射机塑化能力与机筒结构和物料体积相关，提升塑化能力，需增大传热面积AP或减小物料总体积V，而增大AP时常会使V跟着增大，V增大将造成熔体不易均化；螺杆式注射机塑化能力与物料体积无关，塑化能力普通都比柱塞式注射机大，这也是普通柱塞式注射机为何只能成型小型制品主要原因之一。影响螺杆式注射机塑化效果和塑化能力主要原因除了成型物料本身特征之外，还与机筒结构、筒加热温度、螺杆转速、螺杆行程(或计量段长度)、螺杆几何参数以及熔体对螺杆产生背压等原因相关。注射成型工艺及模具培训课件第37页2注射充模什么是注射充模？柱塞或螺杆从机筒内计量位置开始，经过注射油缸和活塞施加高压，将塑化好塑料熔体经过机筒前端喷嘴和模具中浇注系统快速进入封闭模腔过程称为注射充模。分三个阶段：流动充模、保压补料、倒流。(1)流动充模 指注射机将塑化好熔体注射进入模腔过程。熔体注射过程中会碰到机筒、喷嘴、模具浇注系统、模腔表壁对熔体外摩擦，及熔体内部产生黏性内摩擦。为了克服这些流动阻力，注射机须经过螺杆或柱塞向熔体施加很大注射压力。要掌握熔体流动充模规律，须了解注射压力在此过程中改变特点以及与它相关熔体温度、流速和充模特征问题。注射成型工艺及模具培训课件第38页 注射压力改变 注射压力改变可用注射成型压力-时间曲线描述，图411。t0，柱塞或螺杆开始注射熔体时刻；t1，熔体开始流入模腔时刻；t2，熔体充满模腔时刻。时间t0t2代表整个充模阶段，其中t0t1称为流动期；t1t2称为充模期。注射成型工艺及模具培训课件第39页a、流动期内，注射压力和喷嘴处压力急剧上升，而模腔(浇口末端)压力却近似等于零，注射压力主要用来克服熔体在模腔以外阻力。如，t1时刻压力差pl=pi1pg1代表熔体从机筒到喷嘴时所消耗注射压力而喷嘴压力pg1则代表熔体从喷嘴至模腔之间消耗注射压力。注射成型工艺及模具培训课件第40页 b、充模期内，熔体流入模腔，模腔压力急剧上升；注射压力和喷嘴压力也会随之增加到最大值(或最大值附近)，然后停顿改变或平缓下降，这时注射压力对熔体起 两方面作用，一是克服熔体在模腔内流动阻力，二是对熔体进行一定程度压实。压力随时间呈非线性改变，注射压力对熔体作用必须充分，不然，熔体流动会因阻力过大而中止，造成生产出现废品。流动充模阶段，注射注射成型工艺及模具培训课件第41页 a、剪切速率一定，压力温度曲线分为三段，左边一段熔体热分解区，注射压力随温度升高快速下降，不能在此区注射成型；右边一段高弹变形流动区，注射压力伴随温度降低快速增大，也不适于注射成型；只有中间一段温度区，曲线相对平缓，温度和注射压力都较适中，易于注射成型，温度升高有利于降低熔体黏度，注射压力可随之减小一定幅度.。注射压力与熔体温度、熔体流速关系注射成型工艺及模具培训课件第42页b、温度一定时，剪切速度增大，注射压力也要增大，完全符合流体力学压力与流速关系。反之，过大注射压力引发很高剪切速率时，熔体内剪切摩擦热也随之增大，很可能引发热分解或热降解。另外，过大剪切速率又很轻易使熔体发生过分剪切稀化，从而造成成型过程出现溢料飞边。注射成型工艺及模具培训课件第43页 注射压力对流动充模时喷嘴处熔体温度也有影响。注射压力上升阶段，喷嘴处熔体温度也伴随升高，图413。AC段和图411喷嘴压力曲线上AC段对应。可见，引发温升主要原因是注射压力增大。生产中应尽可能防止采取过大注射压力，不然会造成熔体热降解。注射成型工艺及模具培训课件第44页 熔体充模流动形式与充模速度相关，充模速度受注射工艺条件和模具结构影响。注射成型时不希望充模期发生高速喷射流动，而希望取得中速或低速扩展流动，为此，需经过分析充模期流动取向，了解注射压力对于熔体充模特征影响。注射压力与熔体充模特征 实际中，扩展流动时，料头前沿低温熔膜对熔体阻滞作用较大，先进入模腔熔体温度下降得很快，黏度也随之增大，这加剧后面熔体进模时流动阻力。如此时注射压力不大，很轻易使充模流动中止，造成注射成型出现废品。为此，往往需提升注射压力。而注射压力提升后，熔体内剪切作用加强，流动取向效应将增大，最终可能造成制品出现比较显著各向异性并引发热稳定性变差。在这种情况下生产出制品，若在温度改变大环境中工作，很有可能发生与取向一致裂纹。注射成型工艺及模具培训课件第45页 注意：在一定模具结构条件下，只要确保充模时不发生高速喷射流动，充模速度尽可能取快一些，这么不但防止使用较大注射压力造成制品使用性能不良，而且对提升生产率也有好处。(2)保压补缩 保压补缩阶段：指从熔体充满模腔至柱塞或螺杆在机筒中开始后撤为止，图411 t2t3 段。保压，指注射压力对模腔内熔体继续进行压实过程；补缩，指保压过程中，注射机对模腔内逐步开始冷却熔体因成型收缩而出现空隙进行补料动作。分析：保压补缩阶段，如柱塞或螺杆停顿在原位保持不动，模腔压力曲线会略有下降(图411EF段)；反之，若要使模腔压力保持不变，则需要柱塞或螺杆在保压过程中继续向前少许移动，这时压力曲线将与时间坐标轴平行。注射成型工艺及模具培训课件第46页 保压力和保压时间对模腔压力影响。如保压力不足，补缩流动受浇口摩擦阻力限制不易进行，模腔压力因补料不足快速下降(图414)；如保压时间不充分，模腔内熔体倒流，也会造成模腔压力快速下降(图415)。保压时间足够长，可使浇口或模腔内熔体完全固化，倒流不易发生，模腔压力将伴随图415中虚线迟缓下降。注射成型工艺及模具培训课件第47页 结论：a、保压力、保压时间与模腔压力间关系，对冷却定型时制品密度、收缩及表面缺点等问题产生主要影响。b、保压补缩阶段熔体仍有流动，且其温度亦在不停下降，此阶段是大分子取向以及熔体结晶主要时期，保压时间长短和冷却速度快慢均对取向和结晶程度有影响。(3)倒流 倒流：指柱塞或螺杆在机筒中向后倒退时(即撤除保压力以后)，模腔内熔体朝着浇口和流道进行反向流动。整个倒流过程将从注射压力撤出开始，至浇口处熔体冻结（简称浇口冻结）时为止，图411,t3t4。注射成型工艺及模具培训课件第48页 保压力、保压时间与倒流关系：如撤除压力时，浇口已经冻结或喷嘴带有止逆阀，倒流现象不存在。保压时间较长，保压力对模腔熔体作用时间也长，倒流较小，制品收缩情况有所减轻；而保压时间短，情况刚好相反。引发倒流原因：主要是注射压力撤除后，模腔压力大于流道压力，且熔体与大气相通所造成。倒流对于注射成型不利：a、使制品内部产生真空泡或表面出现凹陷等成型缺点。b、对制件内大分子取向也有一定影响，原因是倒流本身也是一个熔体流动行为，从原理上讲，也能提升大分子取向能力，但实际上倒流产生取向结构在制品内并不太多(因倒流涉及区域不太大)，且倒流期内，熔体温度还比较高，取向结构很可能被分子热运动解除。注射成型工艺及模具培训课件第49页 3冷却定型 冷却定型：从浇口冻结时间开始，到制品脱模为止。图411,t4-t5，注射成型工艺过程最终阶段。(1)冷却定型时模腔压力 与保压时间有很大关系，图416，温度压力曲线。图中曲线1代表模腔压力很低情况，曲线2为正常工艺条件下情况。F和F是保压力撤除位置；G、G分别是与F、F对应浇口冻结位置；H、H分别与G、G对应，但模腔压力相同时脱模位置。从F处撤除从F处撤除保压力时，保压时间就会短一些。保压力时，保压时间要长一些，注射成型工艺及模具培训课件第50页 分析推论：假如保压时间短，则保压作用终止时模内熔体温度较高，浇口冻结温度也高；开始冷却定型时模腔压力低，情况相反。保压时间不一样时，若在模腔压力相同条件下脱模，则保压时间短时，脱模温度高，制件在模内冷却时间短(从浇口冻结算起)轻易因刚度不足而变形；保压时间长，情况则相反。若将温度压力曲线中因保压时间不一样而产生浇口冻结位置连成曲线，则该曲线为浇口冻结曲线，在注射工艺条件正常和稳定条件下，冻结曲线呈直线状。注射成型工艺及模具培训课件第51页(2)冷却定型时制品密度 冷却定型阶段，浇口冻结，熔体不再向模腔内补充，可用聚合物状态方程描述模腔内压力、温度和比体积(或密度)关系。对于确定聚合物，比体积(或密度)一定时，温度和压力呈直线关系。将这种关系反应在温度压力坐标系中，可得到许多比容不等直线，图417中l、l、2、2四条直线，它们统称为等比体积线。其中，1和l分别经过浇口冻结位置G和G，2和2分别经过脱模位置H和H。很显著，四条直线斜率均与比体积(或密度)相关，斜率越大比体积越大，而密度越小。注射成型工艺及模具培训课件第52页 分析结论：保压时间长时，浇口冻结温度低冷却定型开始时模腔压力比较高，冷却定型时制件密度比较大。保压时间一定时，若采取较高脱模温度，冷却定型时模腔压力比较大，脱模后制件会进行较大收缩，脱模制件密度较低，尚待在模外继续收缩，制件会因这种模外收缩在其内部产生较大残余应力，发生翘曲变形。注射成型工艺及模具培训课件第53页 图中，H模腔厚度，h固化层厚度，冷却过程中h不停加大。M模腔表壁温度，s固化层与熔体之间界面温度，模腔内温度分布如(y)曲线，y是模腔厚度坐标。假设熔体密实，h增加很慢，固化层内温度呈直线改变，热传导限定在固化层范围内，则温度分布曲线用下式表示(3)熔体在模腔内冷却情况(4-6)注射成型工艺及模具培训课件第54页 若再设熔体在固化过程中面密度改变速度为Vc，则有平衡方程 式中 qm熔融潜热；s固化层导热系数。其中 （4-8）式中 s固化层密度；tc冷却时间。将式(48)代人式(47)得 （4-9）(4-7)注射成型工艺及模具培训课件第55页 利用初始条件tc=0时，h=0，将上式积分后可得固化层厚度与冷却时间关系为(4-10)上式实际上隐含熔体在模腔内冷却速度，利用它能够计算冷却时间。（4）脱模条件 聚合物状态方程表明，冷却定型阶段有压力、比容和温度三个可变参数，但外部无熔体向模腔补给，比容只与温度改变引发体积收缩相关，独立参数只有模腔压力和温度，它们均与脱模条件相关。注射成型工艺及模具培训课件第56页 脱模温度：不宜太高，不然，制件脱模后会产生较大收缩，轻易在脱模后发生热变形。受模温限制，脱模温度也不能太低。适当脱模温度应在塑料热变形温度H和模具温度M之间，图4-19，低于热变形温度。注射成型工艺及模具培训课件第57页 脱模压力：模腔压力和外界压力差值不要太大，应在图4-19中pH十pH脱模压力范围（其值可由经验或试验确定）。不然制件脱模后内部产生较大残余应力，造成使用过程中发生形状尺寸改变或产生其它缺点。保压时间较长，模腔压力下降慢，脱模时残余应力偏向+pH一边，当残余应力超出+p H，则开启模具时可能产生爆鸣现象，制件脱模时轻易被刮伤或破裂；注射成型工艺及模具培训课件第58页未进行保压或保压时间较短，模腔压力下降快，倒流严重，模腔压力甚至可能下降到比外界压力要低，这时残余应力偏向pH一边，制品将会所以产生凹陷或真空泡。生产中应尽可能调整好保压时间，使脱模时残余应力靠近或等于零，以确保制件含有良好质量。三、制件后处理为何要进行制件后处理？成型过程中塑料熔体在温度和压力作用下变形流动行为非常复杂，再加上流动前塑化不均及充模后冷却速度不一样，制件内经常出现不均匀结晶、取向和收缩，造成制件内产生对应结晶、取向和收缩应力，除引发脱模后时效变形外，还使制件力学性能、光学性能及表观质量变坏，严重时还会开裂。为了处理这些问题，可对制件进行一些适当后处理。后处理方法：退火和调湿。注射成型工艺及模具培训课件第59页 将制品加热到gf(m)间某一温度后，进行一定时间保温热处理过程。什么是退火？对于：结晶形塑料制件，利用退火对它们结晶度大小进行调整，或加速二次结晶和后结晶过程；对制品进行解取向，降低制件硬度和提升韧度。利用退火时热量，加速塑料中大分子松弛，消除或降低制件成型后残余应力。退火原理：注射成型工艺及模具培训课件第60页保温时间：与塑料品种和制件厚度相关，如无数据资料，也可按每毫米厚度约需半小时标准估算。退火温度：制件使用温度以上1020至热变形温度以下1020间选择和控制。退炽热源或加热保温介质：红外线灯、鼓风烘箱以及热水、热油、热空气和液体石蜡等。注射成型工艺及模具培训课件第61页 应指出，并非全部塑料制件都要进行后处理，通常，只是对于带有金属嵌件、使用温度范围改变较大、尺寸精度要求高和壁厚大制品才有必要。调湿处理：一个调整制件含水量后处理工序，主要用于吸湿性很强且又轻易氧化聚酰胺等塑料制件，它除了能在加热和保温条件下消除残余应力之外，还能促使制件在加热介质中到达吸湿平衡，以防它们在使用过程中发生尺寸改变。注意：退火冷却时，冷却速度不宜过快，不然还有可能重新产生温度应力。注射成型工艺及模具培训课件第62页第四节 注射成型工艺条件选择与控制 注射成型含有三大工艺条件：温度、压力和时间。一、温度 注射成型温度主要指料温和模温。料温影响塑化和注射充模，模温则同时影响充模和冷却定型。1料温 料温：指塑化物料温度和从喷嘴注射出熔体温度，前者称为塑化温度，而后者称为注射温度。料温主要取决于机筒和喷嘴两部分温度。料温太低：不利于塑化，物料熔融后黏度也较大，故成型比较困难，成型后制件轻易出现熔接痕、表面无光泽和缺料等缺点。注射成型工艺及模具培训课件第63页 提升料温：有利于塑化并降低熔体黏度、流动阻力或注射压力损失，熔体在模内流动和充模情况随之改变(流速增大、充模时间缩短)，对制件一些性能带来许多好影响。料温过高：很轻易引发热降解，最终反而造成制件物理和力学性能变差。注射成型工艺及模具培训课件第64页 各种塑料适用机筒和喷嘴温度选择或控制标准 制件注射量大于注射机额定注射量75或成型物料不预热时，机筒后段温度应比中段、前段低510。对于含水量偏高物料，也可使机筒后段温度偏高一些；对于螺杆式机筒，为了预防热降解，可使机筒前段温度略低于中段。机筒温度应保持在塑料黏流温度f(m)以上和热分解温度d以下某一个适当范围。对于热敏性塑料或相对分子质量较低、分布又较宽塑料，机筒温度应选较低值，即只要稍高于f(m)即可，以免发生热降解。注射成型工艺及模具培训课件第65页 机筒温度与注射机类型及制件和模具结构特点相关。如，注射同一塑料时，螺杆式机筒温度可比柱塞式低1020。又如，薄壁制件或形状复杂以及带有嵌件制品，因流动较困难或轻易冷却，应选取较高机筒温度；反之，对于厚壁制件、简单制件及无嵌件制件，均可选取较低机筒温度。为了防止成型物料在机筒中过热降解，除应严格控制机筒最高温度之外，还必须控制物料或熔体在机筒内停留时间，这对热敏性塑料尤为主要。通常，机筒温度提升以后，都要适当缩短物料或熔体在机筒中停留时间。为了防止流涎现象，喷嘴温度可略低于机筒最高温度，但不能太低，不然会使熔体发生早凝，其结果不是堵塞喷嘴孔，便是将冷料带人模腔，最终造成成型缺点。注射成型工艺及模具培训课件第66页 判断料温是否适当，可采取对空注射法观察，或直接观察制件质量好坏。对空注射时，假如料流均匀、光滑、无泡、色泽均匀，则说明料温适当；如料流毛糙、有银丝或变色现象，则说明料温不适当。2模具温度 模具温度：指和制件接触模腔表壁温度。模温直接影响熔体充模流动行为、制件冷却速度和成型后制件性能等。注射成型工艺及模具培训课件第67页 模温选择意义：模温选择得合理、分布均匀，可有效改进熔体充模流动性能、制件外观质量及一些主要物理和力学性能；模温波动幅度较小，会促使制件收缩趋于均匀，预防脱模后发生较大翘曲变形。提升模温：可改进熔体在模内流动性、增强制件密度和结晶度及减小充模压力和制件中压力；但制件冷却时间、收缩率和脱模后翘曲变形将延长或增大，且生产率也会因冷却时间延长而下降。适当提升模温，制件表面粗糙度值也会随之减小。注射成型工艺及模具培训课件第68页 降低模温：能缩短冷却时间和提升生产率，但温度过低，熔体在模内流动性能会变差，制件产生较大应力或显著熔接痕等缺点。模温怎样控制？依靠通入其内部冷却或加热介质控制(要求不严时，可空气冷却而不用通人任何介质)，其详细数值是决定制品冷却速度关键。冷却速度分：缓冷(Mcmax)、中速冷却(Mg)和急冷(M g)三种方式。各种塑料适用模温选择或控制标准：为了确保制件含有较高形状和尺寸精度，防止制件脱模时被顶穿或脱模后发生较大翘曲变形，模温必须低于塑料热变形温度(见表410)。注射成型工艺及模具培训课件第69页 为了改变聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等高黏度塑料流动和充模性能，并力争使它们取得致密组织结构，需要采取较高模具温度。反之，对于黏度较小聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料，可采取较低模温，这么可缩短冷却时间，提升生产效率。对于厚制件，因充模和冷却时间较长，若模温过低，易使制件内部产生真空泡和较大应力，不宜采取较低模具温度。为了缩短成型周期，确定模具温度时可采取两种方法。a、把模温取得尽可能低，以加紧冷却速度缩短冷却时间。b、使模温保持在比热变形温度稍低状态下，以求在较高温度下将制品脱模，而后由其自然冷却，这么做也能够缩短制品在模内冷却时间。详细采取何种方法，需要依据塑料品种和制件复杂程度确定。注射成型工艺及模具培训课件第70页二、压力 包含：注射压力、保压力和背压力。注射压力，与注射速度相辅相成，对塑料熔体流动和充模含有决定性作用；保压力，和保压时间亲密相关，主要影响模腔压力以及最终成型质量；背压力，与螺杆转速相关，大小影响物料塑化过程、塑化效果、和塑化能力。1注射压力与注射速度(1)注射压力什么是注射压力？指螺杆(或柱塞)轴向移动时，其头部对塑料熔体施加压力。注射压力作用：在注射成型过程中主要用来克服熔体在整个注射成型系统中流动阻力，对熔体起一定程度压实作用。注射成型工艺及模具培训课件第71页 注射压力损失包含：动压损失和静压损失。动压损失，消耗在喷嘴、流道、浇口和模腔对熔体流动阻力以及塑料熔体本身内部黏性摩擦方面，与熔体温度及体积流量成正比，受各段料流通道长度、截面尺寸及熔体流变学性质影响。静压损失，消耗在注射和保压补缩流动方面，与熔体温度、模具温度和喷嘴压力相关。注射压力选择过低，注射成型过程中因其压力损失过大而造成模腔压力不足，熔体将极难充满模腔；注射压力选择得过大，虽可使压力损失相对减小，但却可能出现涨模、溢料等不良现象，引发较大压力波动，生产操作难于稳定控制，还轻易使机器出现过载现象。注射成型工艺及模具培训课件第72页 注射压力对熔体流动、充模及制件质量影响：注射压力很大且浇口又较小时，熔体在模腔内会产生喷射流动，料流先冲击模腔表壁而后才扩散，很轻易在制件中形成气泡和银丝，严重时还会因摩擦热过大烧伤制件。所以，注射压力选择要适中，在可能情况下尽可能把注射压力选择得大一些，这么有利于提升充模速度及料流长度，还可能使制件熔接痕强度提升、收缩率减小。注意，注射压力增大之后，制件中应力也可能随之增大，这将影响制件脱模后形状与尺寸稳定性。注射压力不太高且浇口尺寸又较大时，熔体充模流动比较平稳，这时因模温比熔体温度低，对熔体有冷却作用，轻易使熔体在浇口附近模腔处形成堆积，料流长度会所以而减短，造成模腔难于充满。注射成型工艺及模具培训课件第73页注射成型工艺及模具培训课件第74页 选择注射压力大小原因：塑料品种、制件复杂程度、制件壁厚、喷嘴结构形式、模具浇口尺寸以及注射机类型等，常取40200Mpa。对于玻璃化温度和熔体黏度较高塑料，宜用较大注射压力。对于尺寸较大、形状复杂制品或薄壁制件，因模具中流动阻力较大，也需用较大注射压力。熔体温度较低时，