【正文】 =0時(shí)， h=0，將上式積分后可得固化層厚度與冷卻時(shí)間的關(guān)系為 ? ?Msmscsqth ???? ?? 22 (410) 上式實(shí)際上隱含熔體在模腔內(nèi)的冷卻速度，利用它可以計(jì)算冷卻時(shí)間。 其中 ， 1和 l’分別經(jīng)過(guò) 澆口凍結(jié)位置 G和 G’， 2和 2’分別經(jīng)過(guò)脫模位置 H和 H’。 F和 F’是保壓力撤除的位置； G、 G’分別是與 F、 F’對(duì)應(yīng)的澆口凍結(jié)位置； H、 H’分別與 G、G’對(duì)應(yīng) ， 但模腔壓力相同時(shí)的脫模位置 。保壓時(shí)間較長(zhǎng)，保壓力對(duì)模腔的熔體作用時(shí)間也長(zhǎng)，倒流較小，制品的收縮情況有所減輕；而保壓時(shí)間短，情況剛好相反。 ②保壓力和保壓時(shí)間對(duì)模腔壓力的影響。如此時(shí)的注射壓力不大，很容易使充模流動(dòng)中止，導(dǎo)致注射成型出現(xiàn)廢品。 注射壓力對(duì)流動(dòng)充模時(shí)噴嘴處的熔體溫度也有影響 。 a、流動(dòng)期內(nèi)，注射壓力和噴嘴處的壓力急劇上升，而模腔(澆口末端 )的壓力卻近似等于零，注射壓力主要用來(lái)克服熔體在模腔以外的阻力。 分三個(gè)階段：流動(dòng)充模 、 保壓補(bǔ)料 、 倒流 。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：圖4— 9為柱塞式和普通螺桿式注射機(jī)塑化相同物料時(shí)機(jī)筒中物料和熔體的溫度分布曲線。 (3)塑化效果和塑化能力 塑化效果：指物料轉(zhuǎn)變成熔體之后的均化程度。硅油脫模效果最好，只要對(duì)模具施用一次，即可長(zhǎng)效脫膜，但價(jià)格很貴。 有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料兩者的收縮率不同，嵌件周?chē)乃芰先菀壮霈F(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋。 清洗方法：①柱塞式機(jī)筒存料量大，須將機(jī)筒拆卸清洗。 對(duì)于吸濕性或粘水性不強(qiáng)的成型物料，如果包裝貯存較好，也可不必預(yù)熱干燥。 作用：往塑料成型物料中添加一種稱為色料或著色劑的物質(zhì)，借助這種物質(zhì)改變塑料原有的顏色或賦予塑料特殊光學(xué)性能。 ②我國(guó)習(xí)慣上采用注射量來(lái)表示注射機(jī)的規(guī)格，如 XSZY500，表示注射機(jī)在無(wú)模具對(duì)空注射時(shí)的最大注射容量不低于 500cm3的螺桿式 (Y)塑料 (S)注射 (Z)成型 (X)機(jī)。因此，柱塞式注射機(jī)的注射量不宜過(guò)大，一般為 30— 60g，且不宜用來(lái)成型流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料制件。 特點(diǎn)：注射裝置為立式布置，鎖模、頂出機(jī)構(gòu)以及動(dòng)模板、定模板按臥式排列，兩者互為直角，適用于中心部分不允許留有澆口痕跡的塑件。 3．液壓傳動(dòng)和電器控制 作用：保證注射成型按照預(yù)定的工藝要求 (壓力、速度、時(shí)間、溫度 )和動(dòng)作程序準(zhǔn)確進(jìn)行。 第二節(jié) 注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及規(guī)格 注射機(jī)為塑料注射成型所用的主要設(shè)備。 包括：熱敏性、水敏性、應(yīng)力敏感性、吸濕性、粒度以及塑料的各種熱性能指標(biāo)。結(jié)晶熔解需要熱量，結(jié)晶形塑料達(dá)到成型溫度要比無(wú)定形塑料達(dá)到成型溫度需要更多的熱量。 常用熱塑性塑料的流動(dòng)性分為三類(lèi)。 當(dāng) S計(jì) 為已知時(shí)，可用 S計(jì) 來(lái)計(jì)算型腔尺寸，即 c=b(1+S計(jì) ) (43) 收縮率 1． 5％乘以比值 0． 7，內(nèi)徑取大 值 1． 6％，外徑取小值 1． 4％，以留有試模后修正的余地（對(duì)高精度塑件或?qū)δ撤N塑料的收縮率缺乏準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí)，常用這種留有修模余量的設(shè)計(jì)方法）。 第一節(jié) 熱塑性塑料的工藝性能 一、塑料的成型收縮 塑料的收縮性： 指塑料制件從模具中取出發(fā)生尺寸收縮的特性。也可收集一些包括該塑料實(shí)際收縮率及相應(yīng)的成型工藝條件等數(shù)據(jù)，然后用比較法進(jìn)行估算。 ③流動(dòng)性差的，有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料。無(wú)定形塑料的成型收縮率一般為 ％一 ％。對(duì)應(yīng)力敏感的塑 料，除在原料內(nèi)加人添加劑提高抗裂性外，還應(yīng)合理設(shè)計(jì)制件和模具，選擇有利的成型條件，以減少內(nèi)應(yīng)力。 組成：料斗、料筒、加熱器、計(jì)量裝置、螺桿 (柱塞式注射機(jī)為柱塞和分流梭 )及驅(qū)動(dòng)裝置、噴嘴等部件。 特點(diǎn)：注射裝置和定模板設(shè)置在設(shè)備上部，而鎖模裝置、動(dòng)模板、推出機(jī)構(gòu)均設(shè)置在設(shè)備的下部。 工作原理： 示意圖 4— 4。當(dāng)螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將料斗中的塑料卷入，并逐步將其壓實(shí)、排氣、塑化，不斷地將塑料熔體推向料筒前端，積存在料筒前部與噴嘴之間，螺桿本身受到熔體的壓力而緩緩后退。 注射機(jī)的規(guī)格： 二、注射機(jī)規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù) 第三節(jié) 注射成型原理及其工藝過(guò)程 基本原理：利用塑料的可擠壓性和可模塑性，將松散的粒料或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送人高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為黏流態(tài)熔體，在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開(kāi)啟模具便可從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。 顏料：主要著色劑。②多品種、小批量物料，也可采用循環(huán)熱風(fēng)、紅外線及遠(yuǎn)紅外線等較為簡(jiǎn)單的設(shè)備預(yù)熱干燥。 采用對(duì)空注射清洗螺桿式機(jī)筒時(shí)，應(yīng)注意下列事項(xiàng)。 ②分子鏈柔順性大的塑料，且嵌件較小時(shí)，可以不預(yù)熱，原因在于小嵌件容易在模內(nèi)加熱。 二、注射成型原理及其工藝過(guò)程 工藝過(guò)程分為：塑化計(jì)量 、 注射充模和冷卻定型三個(gè)階段 。 ②螺桿式注射機(jī)，螺桿在機(jī)筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)物料起到強(qiáng)烈的攪拌和剪切作用，導(dǎo)致物料之間進(jìn)行劇烈摩擦，并因此而產(chǎn)生很大熱量，物料塑化時(shí)的熱量既可同時(shí)來(lái)源于a、高溫機(jī)筒和自身產(chǎn)生出的摩擦熱，也可以 b、只憑摩擦熱單獨(dú)供給。 ②螺桿式注射機(jī)的理論塑化能力，用螺桿計(jì)量段對(duì)熔體的輸送能力表示，即有 bmmmmps pLDhNhDm??????12sin2cossin 2322 ??（ 45） mps—— 螺桿式注射機(jī)的塑化能力， cm3／ s； D—— 螺桿的基本直徑 ， cm； Lm—— 計(jì)量段長(zhǎng)度， cm； hm—— 計(jì)量段螺槽深度 ,cm； φ—— 螺桿的螺旋升角 ,(?)； ηm—— 熔體在計(jì)量段螺槽中的黏度， Pa為了克服這些流動(dòng)阻力 ， 注射機(jī)須通過(guò)螺桿或柱塞向熔體施加很大的注射壓力 。 壓力隨時(shí)間呈非線性變化，注射壓力對(duì)熔體的作用必須充分，否則，熔體流動(dòng)會(huì)因阻力過(guò)大而中斷，導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)廢品。 可見(jiàn) ， 引起溫升的主要原因是注射壓力增大 。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。 結(jié)論： a、 保壓力 、 保壓時(shí)間與模腔壓力間的關(guān)系 ， 對(duì)冷卻定型時(shí)的制品密度 、 收縮及表面缺陷等問(wèn)題產(chǎn)生重要影響 。 b、對(duì)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(dòng)行為，從原理上講，也能提高大分子的取向能力，但實(shí)際上倒流產(chǎn)生的取向結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)很可能被分子熱運(yùn)動(dòng)解除。 ②保壓時(shí)間不同時(shí)，若在模腔壓力相同的條件下脫模，則保壓時(shí)間短時(shí)，脫模溫度高，制件在模內(nèi)冷卻時(shí)間短(從澆口凍結(jié)算起 )容易因剛度不足而變形；保壓時(shí)間長(zhǎng)，情況則相反。 ②保壓時(shí)間一定時(shí)，若采用較高的脫模溫度，冷卻定型時(shí)模腔壓力比較大，脫模后制件會(huì)進(jìn)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(huì)因這種模外收縮在其內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，發(fā)生翹曲變形。 受模溫限制 ， 脫模溫度也不能太低 。 后處理方法：退火和調(diào)濕。 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(qiáng)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(yīng)力之外，還能促使制件在加熱介質(zhì)中達(dá)到吸濕平衡，以防它們?cè)谑褂眠^(guò)程中發(fā)生尺寸變化。 提高料溫：有利于塑化并降低熔體黏度、流動(dòng)阻力或注射壓力損失，熔體在模內(nèi)的流動(dòng)和充模狀況隨之改變 (流速增大、充模時(shí)間縮短 )，對(duì)制件的一些性能帶來(lái)許多好的影響。 又如 ， 薄壁制件或形狀復(fù)雜以及帶有嵌件的制品 ， 因流動(dòng)較困難或容易冷卻 ， 應(yīng)選用較高的機(jī)筒溫度；反之 ， 對(duì)于厚壁制件 、 簡(jiǎn)單制件及無(wú)嵌件制件 ， 均可選用較低的機(jī)筒溫度 。 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(dòng)性能 、 制件的外觀質(zhì)量及一些主要的物理和力學(xué)性能； ② 模溫波動(dòng)幅度較小 ， 會(huì)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 。 反之 ， 對(duì)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(shí)間 ， 提高生產(chǎn)效率 。 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(dòng)時(shí)，其頭部對(duì)塑料熔體施加的壓力。注意，注射壓力增大之后，制件中的應(yīng)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。對(duì)于高、中黏度的塑料 (如改性聚苯乙烯、聚碳酸酯等 )且對(duì)其制件精度有一定要求，但制品形狀不太復(fù)雜時(shí)，注射壓力可取 100一 140 MPa。 ?????????????? ????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(zhǎng)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)。 vi常用 15—20cm／ s。 在注射成型的保壓補(bǔ)縮階段，為了對(duì)模腔內(nèi)的塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)以及為了維持向模腔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)料流動(dòng)所需要的注射壓力叫做保壓力。曲線 5表示保壓時(shí)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(huì)出現(xiàn)不正常的迅速下降現(xiàn)象，使得保壓流動(dòng)不能有效地補(bǔ)縮，從而造成一些不正常的成型缺陷。所以生產(chǎn)中對(duì)制件密度要求較高時(shí)，同時(shí)需要選擇合理的保壓力和合理的溫度條件，并且結(jié)晶聚合物的保壓力和溫度條件的控制尤其要嚴(yán)格一些。保壓時(shí)間應(yīng)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(yàn)確定。 注意：增大背壓雖可提高塑化效果，但背壓增大后如不相應(yīng)提高螺桿轉(zhuǎn)速，則熔體在螺桿計(jì)量段螺槽中將會(huì)產(chǎn)生較大的逆流和漏流，使塑化能力下降。它所產(chǎn)生的扭矩是塑化過(guò)程中向前輸送物料發(fā)生剪切、混合與均化的原動(dòng)力，是影響注射機(jī)塑化能力、塑化效果以及注射成型重要參數(shù)。 ⑦注射時(shí)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(guān)系（圖436）： 螺桿轉(zhuǎn)速選擇或控制方法： (1) 對(duì)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(jī)額定塑化能力（（ 注射機(jī)的額定螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速 ?? )~（ 414） (2) 根據(jù)物料在機(jī)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(jī)筒中允許的極限速度 [參見(jiàn)式（ 263） ] 。 影響閉模冷卻時(shí)間的因素： 注進(jìn)模腔的熔體溫度、模具溫度、脫模溫度和制件厚度等 。黏流態(tài)的聚苯乙烯，其黏度對(duì)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(jī)成型。為了減少這些癥狀，除調(diào)整工藝參數(shù)和改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)外，應(yīng)對(duì)制件進(jìn)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。注射時(shí)一般不需要進(jìn)行干燥，必要時(shí)可在 80～ 100℃下干燥 3～ 4h。 注意：冷卻速度不僅影響結(jié)晶度，還影響晶體結(jié)構(gòu)。 三、聚酰胺 (又稱尼龍 )塑料 是一類(lèi)塑料，品種