【正文】 強烈的攪拌和剪切作用，導致物料之間進行劇烈摩擦，并因此而產(chǎn)生很大熱量，物料塑化時的熱量既可同時來源于a、高溫機筒和自身產(chǎn)生出的摩擦熱，也可以 b、只憑摩擦熱單獨供給。也不如介于中間狀態(tài)的部分依靠機筒熱量的普通螺桿塑化。 ②螺桿式注射機的理論塑化能力，用螺桿計量段對熔體的輸送能力表示，即有 bmmmmps pLDhNhDm??????12sin2cossin 2322 ??（ 45） mps—— 螺桿式注射機的塑化能力， cm3／ s； D—— 螺桿的基本直徑 ， cm； Lm—— 計量段長度， cm； hm—— 計量段螺槽深度 ,cm； φ—— 螺桿的螺旋升角 ,(?)； ηm—— 熔體在計量段螺槽中的黏度， Pa 2． 注射充模 什么是注射充模 ？ 柱塞或螺桿從機筒內(nèi)的計量位置開始 ， 通過注射油缸和活塞施加高壓 ， 將塑化好的塑料熔體經(jīng)過機筒前端的噴嘴和模具中的澆注系統(tǒng)快速進入封閉模腔的過程稱為注射充模 。為了克服這些流動阻力 ， 注射機須通過螺桿或柱塞向熔體施加很大的注射壓力 。 時間 t0～ t2代表整個充模階段 ， 其中 t0～ t1稱為流動期； t1～ t2稱為充模期 。 壓力隨時間呈非線性變化，注射壓力對熔體的作用必須充分，否則，熔體流動會因阻力過大而中斷，導致生產(chǎn)出現(xiàn)廢品。另外，過大的剪切速率又很容易使熔體發(fā)生過度的剪切稀化，從而導致成型過程出現(xiàn)溢料飛邊。 可見 ， 引起溫升的主要原因是注射壓力增大 。 ③ 注射壓力與熔體充模特性 實際中，擴展流動時，料頭前沿低溫熔膜對熔體的阻滯作用較大，先進入模腔的熔體溫度下降得很快，黏度也隨之增大，這加劇后面熔體進模時的流動阻力。在這種情況下生產(chǎn)出的制品，若在溫度變化大的環(huán)境中工作，很有可能發(fā)生與取向一致的裂紋。 分析：①保壓補縮階段，如柱塞或螺桿停止在原位保持不動，模腔壓力曲線會略有下降 (圖 4— 11的 EF段 )；反之，若要使模腔壓力保持不變，則需要柱塞或螺桿在保壓過程中繼續(xù)向前少許移動，這時壓力曲線將與時間坐標軸平行。 結論： a、 保壓力 、 保壓時間與模腔壓力間的關系 ， 對冷卻定型時的制品密度 、 收縮及表面缺陷等問題產(chǎn)生重要影響 。 保壓力、保壓時間與倒流的關系：如撤除壓力時，澆口已經(jīng)凍結或噴嘴帶有止逆閥，倒流現(xiàn)象不存在。 b、對制件內(nèi)的大分子取向也有一定影響，原因是倒流本身也是一種熔體流動行為，從原理上講，也能提高大分子的取向能力，但實際上倒流產(chǎn)生的取向結構在制品內(nèi)并不太多 (因倒流波及的區(qū)域不太大 )，且倒流期內(nèi)，熔體溫度還比較高，取向結構很可能被分子熱運動解除。圖中曲線 1代表模腔壓力很低的情況 ， 曲線 2為正常工藝條件下的情況 。 ②保壓時間不同時，若在模腔壓力相同的條件下脫模，則保壓時間短時，脫模溫度高，制件在模內(nèi)冷卻時間短(從澆口凍結算起 )容易因剛度不足而變形；保壓時間長，情況則相反。 將這種關系反映在溫度 — 壓力坐標系中 ， 可得到許多比容不等的直線 ， 圖 4— 17中的 l、 l’、 2’四條直線 ， 它們統(tǒng)稱為等比體積線 。 ②保壓時間一定時，若采用較高的脫模溫度，冷卻定型時模腔壓力比較大，脫模后制件會進行較大的收縮，脫模制件密度較低，尚待在模外繼續(xù)收縮，制件會因這種模外收縮在其內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應力，發(fā)生翹曲變形。 其中 （ 48） 式中 ρs—— 固化層密度； tc—— 冷卻時間。 受模溫限制 ， 脫模溫度也不能太低 。 ①保壓時間較長，模腔壓力下降慢，脫模時的殘余應力偏向 +pH一邊，當殘余應力超過 +p H，則開啟模具時可能產(chǎn)生爆鳴現(xiàn)象，制件脫模時容易被刮傷或破裂； ②未進行保壓或保壓時間較短，模腔壓力下降快，倒流嚴重，模腔壓力甚至可能下降到比外界壓力要低，這時殘余應力偏向 — pH一邊，制品將會因此產(chǎn)生凹陷或真空泡。 后處理方法：退火和調(diào)濕。 退火原理： 保溫時間： 與塑料品種和制件厚度有關，如無數(shù)據(jù)資料，也可按每毫米厚度約需半小時的原則估算。 調(diào)濕處理：一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件，它除了能在加熱和保溫條件下消除殘余應力之外，還能促使制件在加熱介質(zhì)中達到吸濕平衡，以防它們在使用過程中發(fā)生尺寸變化。料溫影響塑化和注射充模，模溫則同時影響充模和冷卻定型。 提高料溫：有利于塑化并降低熔體黏度、流動阻力或注射壓力損失，熔體在模內(nèi)的流動和充模狀況隨之改變 (流速增大、充模時間縮短 )，對制件的一些性能帶來許多好的影響。 ②機筒溫度應保持在塑料的黏流溫度 θf(θm)以上和熱分解溫度 θd以下某一個適當?shù)姆秶?又如 ， 薄壁制件或形狀復雜以及帶有嵌件的制品 ， 因流動較困難或容易冷卻 ， 應選用較高的機筒溫度；反之 ， 對于厚壁制件 、 簡單制件及無嵌件制件 ， 均可選用較低的機筒溫度 。 ⑥判斷料溫是否合適，可采用對空注射法觀察，或直接觀察制件質(zhì)量好壞。 模溫選擇的意義： ① 模溫選擇得合理 、 分布均勻 ， 可有效改善熔體的充模流動性能 、 制件的外觀質(zhì)量及一些主要的物理和力學性能； ② 模溫波動幅度較小 ， 會促使制件收縮趨于均勻 ，防止脫模后發(fā)生較大的翹曲變形 。 模溫怎樣控制 ？ 依靠通入其內(nèi)部的冷卻或加熱介質(zhì)控制 (要求不嚴時 ， 可空氣冷卻而不用通人任何介質(zhì) )， 其具體數(shù)值是決定制品冷卻速度的關鍵 。 反之 ， 對于黏度較小的聚乙烯 、聚丙烯 、 聚氯乙烯 、 聚苯乙烯和聚酰胺等塑料 ， 可采用較低的模溫 ， 這樣可縮短冷卻時間 ， 提高生產(chǎn)效率 。 b、 使模溫保持在比熱變形溫度稍低的狀態(tài)下 ， 以求在較高的溫度下將制品脫模 ， 而后由其自然冷卻 ， 這樣做也可以縮短制品在模內(nèi)的冷卻時間 。 1．注射壓力與注射速度 (1)注射壓力 什么是注射壓力？ 指螺桿 (或柱塞 )軸向移動時，其頭部對塑料熔體施加的壓力。 靜壓損失，消耗在注射和保壓補縮流動方面，與熔體溫度、模具溫度和噴嘴壓力有關。注意，注射壓力增大之后，制件中的應力也可能隨之增大，這將影響制件脫模后的形狀與尺寸的穩(wěn)定性。 ②對于尺寸較大、形狀復雜的制品或薄壁制件，因模具中的流動阻力較大，也需用較大的注射壓力。對于高、中黏度的塑料 (如改性聚苯乙烯、聚碳酸酯等 )且對其制件精度有一定要求，但制品形狀不太復雜時，注射壓力可取 100一 140 MPa。其數(shù)值可通過注射機的控制系統(tǒng)進行調(diào)整，表達式如下： （ 2）注射速度 ⑤注射壓力還與制件的流動比有關。 ?????????????? ????nnnMiv WHKLppnnq 121122（ 411） 式中 qv—— 體積流量， cm3／ s； pi—— 注射壓力， Pa； pM—— 模腔壓力， Pa； W—— 流道截面的最大尺寸 (寬度 )， cm； H—— 流道截面的最小尺寸 (高度 )， cm； L—— 流道長度， cm； K—— 熔體在工作溫度和許用剪切速率下的稠度系數(shù)，P ； n—— 熔體的非牛頓指數(shù)。 注射速度較高的優(yōu)點：熔體流速較快，其溫度維持在較高的水平，剪切速率具有較大值，熔體黏度較小，流動阻力相對降低，料流長度和模腔壓力會因此增大，制件將比較密實和均勻，熔接痕強度有所提高，用多腔模生產(chǎn)出的制件尺寸誤差也比較小。 vi常用 15—20cm／ s。 應盡量采用高速注射的有： 熔體黏度高、熱敏性強的塑料，成型冷卻速度快的塑料，大型薄壁、精密制件，流程長的制件，纖維增強塑料。 在注射成型的保壓補縮階段，為了對模腔內(nèi)的塑料熔體進行壓實以及為了維持向模腔內(nèi)進行補料流動所需要的注射壓力叫做保壓力。曲線 2， 注射壓力和保壓力切換時，注射機動作響應過慢，熔體過量充填模腔，分型面被漲開溢料，導致模腔壓力產(chǎn)生不正常的快速下降，反而造成制件密度減小、缺料、凹陷及力學性能變差等不良現(xiàn)象。曲線 5表示保壓時間足夠，但采用的保壓力太低，因此保壓力不能充分傳遞給模腔中的熔體，故模腔壓力也會出現(xiàn)不正常的迅速下降現(xiàn)象，使得保壓流動不能有效地補縮，從而造成一些不正常的成型缺陷。 結晶聚合物的比體積、溫度和保壓力之間的關系曲線：各條曲線的變化總趨勢，與圖 426有些相似，即在較高的保壓力與較低的溫度條件下，可使制件得到較小的比體積或較大的密度。所以生產(chǎn)中對制件密度要求較高時，同時需要選擇合理的保壓力和合理的溫度條件，并且結晶聚合物的保壓力和溫度條件的控制尤其要嚴格一些。結合聚合物狀態(tài)方程可以認為保壓力大、保壓時間充分時，澆口凍結溫度低 (即冷凍時間晚 )，補縮作用強，有助于減小制件收縮。保壓時間應在保壓力和注射溫度條件確定以后，根據(jù)制件的使用要求試驗確定。 增大背壓可驅(qū)除物料中的空氣提高熔體密實程度，增大熔體內(nèi)的壓力，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用加強，摩擦熱量增多，熔體溫度上升，塑化效果提高。 注意：增大背壓雖可提高塑化效果，但背壓增大后如不相應提高螺桿轉(zhuǎn)速，則熔體在螺桿計量段螺槽中將會產(chǎn)生較大的逆流和漏流，使塑化能力下降。 ③增大背壓雖可提高塑化效果，但因螺桿后退速度減慢，塑化時間或成型周期將會延長。它所產(chǎn)生的扭矩是塑化過程中向前輸送物料發(fā)生剪切、混合與均化的原動力，是影響注射機塑化能力、塑化效果以及注射成型重要參數(shù)。 ⑤圖 434說明背壓增大、塑化能力下降時，螺桿轉(zhuǎn)速對塑化能力具有補償作用。 ⑦注射時加熱能量、物料黏性摩擦耗散量及熔體溫度與螺桿轉(zhuǎn)速之間的關系（圖436）： 螺桿轉(zhuǎn)速選擇或控制方法： (1) 對于高密度聚乙烯和聚丙烯 選定的塑化能力聚苯乙烯）注射機額定塑化能力（（ 注射機的額定螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速 ?? )~（ 414） (2) 根據(jù)物料在機筒中允許的極限線速度確定螺桿轉(zhuǎn)速 (r／ min) Dv?lim?螺桿轉(zhuǎn)速（ 415） 式中 D—— 螺桿直徑； Vlim—— 物料在機筒中允許的極限速度 [參見式（ 263） ] 。（即包括流動充模時間和保壓時間兩部分） 影響注射時間的因素：與塑料的流動性能、制品的幾何形狀和尺寸大小、模具澆注系統(tǒng)的形式、成型所用的注射方式和其他一些工藝條件等。 影響閉模冷卻時間的因素： 注進模腔的熔體溫度、模具溫度、脫模溫度和制件厚度等 。 最短閉模冷卻時間可按下式計算 ?????????????????MHMRzcht??????? 4ln22mi n,（ 418） 式中 tc,min—— 最短冷卻時間， s； hz—— 制件的最大厚度， mm； α —— 塑料的熱擴散率， mm2／ s； θ R、 θ M、 θ H—— 分別為熔體充模溫度、模具溫度和制件的脫模溫度， ℃ 。黏流態(tài)的聚苯乙烯，其黏度對剪切速率和溫度都比較敏感，既可用螺桿式也可用柱塞式注射機成型。 ②模具常用水冷卻。為了減少這些癥狀，除調(diào)整工藝參數(shù)和改進模具結構外，應對制件進行熱處理，即將制件放入 65—80℃ 的熱水處理 1～ 3 h，然后緩慢冷卻至室溫。 二、聚丙烯塑料 特點：結晶性高聚物。注射時一般不需要進行干燥，必要時可在 80～ 100℃下干燥 3～ 4h。 ③聚丙烯的結晶能力較強，提高模具溫度將有助于制件結晶度的增加，甚至能夠提前脫模。 注意：冷卻速度不僅影響結晶度，還影響晶體結構。后收縮量隨制件厚度而定，越厚的，后收縮越大。 三、聚酰胺 (又稱尼龍 )塑料 是一類塑料，品種較多?？刹捎弥交蚵輻U式注射機進行