【文章內(nèi)容簡介】 冷卻的熔體因成型收縮而出現(xiàn)的空隙進行補料動作 。 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。 ②保壓力和保壓時間對模腔壓力的影響。如保壓力不足，補縮流動受澆口摩擦阻力限制不易進行，模腔壓力因補料不足迅速下降 (圖 4— 14)；如保壓時間不充分，模腔內(nèi)熔體倒流，也會造成模腔壓力迅速下降 (圖 4— 15)。保壓時間足夠長，可使?jié)部诨蚰Ｇ粌?nèi)的熔體完全固化，倒流不易發(fā)生，模腔壓力將隨著圖 4— 15中虛線緩慢下降。 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 。 b、 保壓補縮階段熔體仍有流動 ， 且其溫度亦在不斷下降 ， 此階段是大分子取向以及熔體結晶的主要時期 ， 保壓時間的長短和冷卻速度的快慢均對取向和結晶程度有影響 。 (3)倒流 倒流：指柱塞或螺桿在機筒中向后倒退時 (即撤除保壓力以后 )， 模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道進行的反向流動 。整個倒流過程將從注射壓力撤出開始 ， 至澆口處熔體凍結（ 簡稱澆口凍結 ） 時為止 ， 圖 4— 11,t3～ t4。 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。保壓時間較長，保壓力對模腔的熔體作用時間也長，倒流較小，制品的收縮情況有所減輕；而保壓時間短，情況剛好相反。 引起倒流的原因：主要是注射壓力撤除后，模腔壓力大于流道壓力，且熔體與大氣相通所造成的。 倒流對于注射成型不利： a、使制品內(nèi)部產(chǎn)生真空泡或表面出現(xiàn)凹陷等成型缺陷。 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。 3． 冷卻定型 冷卻定型：從澆口凍結時間開始 ， 到制品脫模為止 。 圖4— 11,t4t5， 注射成型工藝過程的最后階段 。 (1) 冷卻定型時的模腔壓力 與保壓時間有很大關系 ，圖 4— 16， 溫度 — 壓力曲線 。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 。 F和 F’是保壓力撤除的位置； G、 G’分別是與 F、 F’對應的澆口凍結位置； H、 H’分別與 G、G’對應 ， 但模腔壓力相同時的脫模位置 。 從 F處撤除 從 F’處撤除保壓力時，保壓時間就會短一些。 保壓力時，保壓時間要長一些， 分析推論： ①如果保壓時間短，則保壓作用終止時模內(nèi)熔體溫度較高，澆口凍結溫度也高；開始冷卻定型時的模腔壓力低，情況相反。 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。 ③若將溫度 — 壓力曲線中因保壓時間不同而產(chǎn)生的澆口凍結位置連成曲線，則該曲線為澆口凍結曲線，在注射工藝條件正常和穩(wěn)定的條件下，凍結曲線呈直線狀。 (2)冷卻定型時的制品密度 冷卻定型階段 ， 澆口凍結 ， 熔體不再向模腔內(nèi)補充 ， 可用聚合物狀態(tài)方程描述模腔內(nèi)的壓力 、 溫度和比體積 (或密度 )關系 。對于確定的聚合物 ， 比體積 (或密度 )一定時 ， 溫度和壓力呈直線關系 。 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 。 其中 ， 1和 l’分別經(jīng)過 澆口凍結位置 G和 G’， 2和 2’分別經(jīng)過脫模位置 H和 H’。很明顯，四條直線的斜率均與比體積 (或密度 )有關，斜率越大比體積越大，而密度越小。 分析結論： ①保壓時間長時，澆口凍結溫度低冷卻定型開始時模腔壓力比較高，冷卻定型時的制件密度比較大。 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。 圖中， H模腔厚度， h固化層厚度，冷卻過程中 h不斷加大。θM模腔表壁溫度， θs固化層與熔體之間的界面溫度，模腔內(nèi)的溫度分布如 θ(y)曲線， y是模腔厚度坐標。假設熔體密實， h增長很慢，固化層內(nèi)溫度呈直線變化，熱傳導限定在固化層范圍內(nèi)，則溫度分布曲線用下式表達 (3)熔體在模腔內(nèi)的冷卻情況 yhMsM???? ???(46) 若再設熔體在固化過程中的面密度變化速度為 Vc， 則有平衡方程 ? ?Msssmc hyqV ????? ?????????????式中 qm—— 熔融潛熱； λs—— 固化層的導熱系數(shù)。 其中 （ 48） 式中 ρs—— 固化層密度； tc—— 冷卻時間。 csc dtdhV ?? 將式 (4— 8)代人式 (4— 7)得 ? ?Msmssc qdtdhh ???? ??（ 49） (47) 利用初始條件 tc=0時， h=0，將上式積分后可得固化層厚度與冷卻時間的關系為 ? ?Msmscsqth ???? ?? 22 (410) 上式實際上隱含熔體在模腔內(nèi)的冷卻速度，利用它可以計算冷卻時間。 （ 4）脫模條件 聚合物狀態(tài)方程表明，冷卻定型階段有壓力、比容和溫度三個可變參數(shù)，但外部無熔體向模腔補給，比容只與溫度變化引起的體積收縮有關，獨立參數(shù)只有模腔壓力和溫度，它們均與脫模條件有關。 脫模溫度：不宜太高 ，否則 ， 制件脫模后會產(chǎn)生較大的收縮 ， 容易在脫模后發(fā)生熱變形 。 受模溫限制 ， 脫模溫度也不能太低 。 適當?shù)拿撃囟葢谒芰系臒嶙冃螠囟?θH和模具溫度 θM之間 ，圖 419， 低于熱變形溫度 。 脫模壓力：模腔壓力和外界壓力的差值不要太大，應在圖 419中 — pH～十 pH脫模壓力范圍（其值可由經(jīng)驗或試驗確定）。否則制件脫模后內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應力，導致使用過程中發(fā)生形狀尺寸變化或產(chǎn)生其他缺陷。 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。 ∴生產(chǎn)中應盡量調整好保壓時間，使脫模時的殘余應力接近或等于零，以保證制件具有良好質量。 三 、 制件的后處理 為什么要進行制件的后處理 ？ 成型過程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動行為非常復雜 ， 再加上流動前塑化不均及充模后冷卻速度不同 ， 制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結晶 、 取向和收縮 ， 導致制件內(nèi)產(chǎn)生相應的結晶 、 取向和收縮應力 ， 除引起脫模后時效變形外 ， 還使制件的力學性能 、 光學性能及表觀質量變壞 ， 嚴重時還會開裂 。 為了解決這些問題 ， 可對制件進行一些適當?shù)暮筇幚?。 后處理方法：退火和調濕。 將制品加熱到 θg～ θf(θm)間某一溫度后 ， 進行一定時間保溫的熱處理過程 。 什么是退火？ 對于： ①結晶形塑料制件，利用退火對它們的結晶度大小進行調整，或加速二次結晶和后結晶的過程；②對制品進行解取向，降低制件硬度和提高韌度。 利用退火時的熱量 ， 加速塑料中大分子松弛 ， 消除或降低制件成型后的殘余應力 。 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。 退火溫度： 制件使用溫度以上 10～ 20℃ 至熱變形溫度以下10～ 20℃ 間選擇和控制。 退火熱源或加熱保溫介質： 紅外線燈、鼓風烘箱以及熱水、熱油、熱空氣和液體石蠟等。 應指出 ， 并非所有塑料制件都要進行后處理 ， 通常 ，只是對于帶有金屬嵌件 、 使用溫度范圍變化較大 、 尺寸精度要求高和壁厚大的制品才有必要 。 調濕處理：一種調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中達到吸濕平衡，以防它們在使用過程中發(fā)生尺寸變化。 注意：退火冷卻時，冷卻速度不宜過快，否則還有可能重新產(chǎn)生溫度應力。 第四節(jié) 注射成型工藝條件的選擇與控制 注射成型具有三大工藝條件：溫度、壓力和時間。 一、溫度 注射成型溫度主要指料溫和模溫。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。 1．料溫 料溫：指塑化物料的溫度和從噴嘴注射出的熔體溫度，前者稱為塑化溫度，而后者稱為注射溫度。 料溫主要取決于機筒和噴嘴兩部分的溫度。 料溫太低：不利于塑化，物料熔融后黏度也較大，故成型比較困難，成型后的制件容易出現(xiàn)熔接痕、表面無光澤和缺料等缺陷。 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。 料溫過高：很容易引起熱降解，最終反而導致制件的物理和力學性能變差。 各種塑料適用的機筒和噴嘴溫度選擇或控制原則 ① 制件注射量大于注射機額定注射量 75％ 或成型物料不預熱時 ， 機筒后段溫度應比中段 、 前段低 5— 10℃ 。 對于含水量偏高的物料 ， 也可使機筒后段溫度偏高一些；對于螺桿式機筒 ， 為了防止熱降解 ， 可使機筒前段溫度略低于中段 。 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τ跓崦粜运芰匣蛳鄬Ψ肿淤|量較低、分布又較寬的塑料，機筒溫度應選較低值，即只要稍高于 θf(θm)即可，以免發(fā)生熱降解。 ③ 機筒溫度與注射機類型及制件和模具的結構特點有關 。 如 ， 注射同一塑料時 ， 螺桿式機筒溫度可比柱塞式低10～ 20℃ 。 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 。 ④ 為了避免成型物料在機筒中過熱降解 ， 除應嚴格控制機筒最高溫度之外 ， 還必須控制物料或熔體在機筒內(nèi)的停留時間 ， 這對熱敏性塑料尤為重要 。 通常 ， 機筒溫度提高以后 ， 都要適當縮短物料或熔體在機筒中的停留時間 。 ⑤ 為了避免流涎現(xiàn)象 ， 噴嘴溫度可略低于機筒最高溫度 ， 但不能太低 ， 否則會使熔體發(fā)生早凝 ， 其結果不是堵塞噴嘴孔 ， 便是將冷料帶人模腔 ， 最