【正文】 螺桿頭應(yīng)裝上良好的止逆環(huán)，以免低黏度的熔體發(fā)生過(guò)多的漏流。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)略有差異，性能不盡相同，但成型特點(diǎn)是共同的。成型時(shí)，縮短注射和保壓時(shí)間，提高注射和模具溫度都可減小后收縮。晶體結(jié)構(gòu)不同制件的物理力學(xué)性能將各異。生產(chǎn)上經(jīng)常采用的模具溫度，約為 70～ 90℃ ，在這種情況下，不僅有利于結(jié)晶，而又有利于大分子的松弛，從而減少分子的定向作用，并可降低內(nèi)應(yīng)力。 ②熔體的流變特性：黏度對(duì)剪切速率的依賴(lài)性比溫度的依賴(lài)性大，注射充模時(shí)，通過(guò)提高注射壓力或注射速度來(lái)增大熔體的流動(dòng)性比通過(guò)提高溫度有利。注射成型用的聚丙烯的熔融指數(shù)為 2— 9g／ 10min，熔體流動(dòng)性較好，在柱塞式或螺桿式注射機(jī)中都能順利成型。其成型收縮率為 0． 3％一 0． 7％，為使制件順利脫模，模壁斜度應(yīng)增大至 1186。故模具溫度應(yīng)盡量保持均勻，溫差應(yīng)低于 3— 6℃ 。如有需要，則可在 70～ 80℃ 溫度下干燥 2～ 4h。 3．確定注射成型周期的經(jīng)驗(yàn)方法 第五節(jié) 幾種常用塑料的注射成型特點(diǎn) 一、聚苯乙烯塑料 特點(diǎn)：無(wú)定形塑料，黏度適宜，流動(dòng)性較好，熱穩(wěn)定性亦較好，注射成型比較容易。在滿(mǎn)足此原則的前提下，冷卻時(shí)間應(yīng)盡量取短一些，否則，會(huì)延長(zhǎng)成型周期、降低生產(chǎn)效率，且對(duì)復(fù)雜制件會(huì)造成脫模困難。 注射時(shí)間可用下式估算 GVi nqVt ? (416) 式中 ti—— 注射時(shí)間， s； V—— 制件體積， cm3； n—— 模具中的澆口個(gè)數(shù)； qGV—— 熔體通過(guò)澆口時(shí)的體積流量， cm3／ s；可用下式計(jì)算 式中 γ —— 熔體經(jīng)過(guò)澆口時(shí)的剪切速率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，約為 103～ 104s— 1； b—— 澆口截面寬度； h—— 澆口截面高度。 三、成型周期 注射成型周期：指完成一次注射成型工藝過(guò)程所需的時(shí)間。 ⑥螺桿轉(zhuǎn)矩與螺桿轉(zhuǎn)速的關(guān)系 (圖 435)：塑化各種成型物料時(shí)，螺桿的扭矩均隨螺桿轉(zhuǎn)速提高而增大。 ③塑化效果與螺桿轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系（圖 432）：螺桿轉(zhuǎn)速增大，熔體溫度的均化程度提高，但曳流也隨著增大，故螺桿轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值后，綜合塑化效果 (即物料的綜合塑化質(zhì)量 )下降。但是過(guò)小的背壓有時(shí)會(huì)使空氣進(jìn)入螺桿前端，注射后的制品將會(huì)因此出現(xiàn)黑褐色云狀條紋及細(xì)小的氣泡，對(duì)此必須加以避免。 選擇或控制背壓時(shí)注意事項(xiàng)： ①采用直通式噴嘴和后加料方式背壓高時(shí)容易發(fā)生流涎現(xiàn)象，應(yīng)使用較小的背壓；采用閥式噴嘴和前加料方式時(shí)，背壓可取大一些。 背壓大?。号c塑料品種、噴嘴種類(lèi)和加料方式有關(guān)，并受螺桿轉(zhuǎn)速影響；其數(shù)值的設(shè)定與控制需通過(guò)調(diào)節(jié)注射油缸上的背壓表實(shí)現(xiàn)。 3．背壓力與螺桿轉(zhuǎn)速 (1)背壓力 (塑化壓力 ) 背壓力：指螺桿在預(yù)塑成型物料時(shí)，其前端匯集的熔體對(duì)它所產(chǎn)生的反壓力，簡(jiǎn)稱(chēng)背壓。 ①對(duì)形狀復(fù)雜和薄壁的制件，為了保證成型質(zhì)量，采用的注射壓力往往比較大，故保壓力可稍低于注射壓力。這意味著為了提高制件密度，必須有一段保壓時(shí)間，但保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，除了浪費(fèi)注射機(jī)能量之外，對(duì)于提高制件密度已無(wú)效用，所以生產(chǎn)中應(yīng)能對(duì)保壓時(shí)間恰當(dāng)?shù)乜刂圃谝粋€(gè)最佳值。例如，在 50～ 250℃ 范圍內(nèi)，若取保壓力為 10MPa，則聚乙烯比體積的變化幅度約為 30％，而聚苯乙烯只有 10％左右；若取保壓力為 160 MPa，兩者的比體積變化幅度又分別為 22％和 3％。 ② a、 b兩條虛線(xiàn)分別反應(yīng)模腔中靠近澆口和遠(yuǎn)離澆口位置的比體積變化情況。曲線(xiàn) 4表示保壓時(shí)間不足、保壓力撤除過(guò)早、澆口尚未凍結(jié)，于是熔體將會(huì)產(chǎn)生倒流，模腔壓力在就猛然下降。 (1)保壓力和保壓時(shí)間對(duì)模腔壓力的影響 圖 425。 選擇或控制注射速度時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn) : ①對(duì)于大、中型注射機(jī)，可對(duì)注射速度采用分段控制，其控制規(guī)律可參考圖424。 生產(chǎn)中的實(shí)際確定注射速度的做法： 先采用慢速低壓注射，然后根據(jù)注射出的制件調(diào)整注射速度，使之達(dá)到合理的數(shù)值。另外，高速注射時(shí)如排氣不良，模腔內(nèi)的空氣將受到嚴(yán)重的壓縮，不僅使高速流動(dòng)的熔體流速減慢，還因壓縮氣體放熱灼傷制件或產(chǎn)生熱降解。 上兩式可知，注射速度與注射壓力密切相關(guān)。不同的塑料具有不同的流動(dòng)比范圍，并受注射壓力大小的影響（表 4— 12）。對(duì)于優(yōu)質(zhì)、精密、微型制件，注射壓力可取 180～ 250 MPa，甚至更高。 選擇、控制注射壓力的原則： ④對(duì)于流動(dòng)性好的塑料及形狀簡(jiǎn)單的厚壁制件，注射壓力可小于 70 MPa。 選擇注射壓力大小的因素： 塑料品種、制件的復(fù)雜程度、制件的壁厚、噴嘴的結(jié)構(gòu)形式、模具澆口的尺寸以及注射機(jī)類(lèi)型等，常取40～ 200Mpa。 注射壓力對(duì)熔體的流動(dòng)、充模及制件質(zhì)量的影響： ②注射壓力很大且澆口又較小時(shí)，熔體在模腔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生噴射流動(dòng)，料流先沖擊模腔表壁而后才擴(kuò)散，很容易在制件中形成氣泡和銀絲，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因摩擦熱過(guò)大燒傷制件。 注射壓力損失包括：動(dòng)壓損失和靜壓損失。 二、壓力 包括：注射壓力、保壓力和背壓力。 ④ 為了縮短成型周期 ， 確定模具溫度時(shí)可采用兩種方法 。 各種塑料適用的模溫選擇或控制的原則： ① 為了保證制件具有較高的形狀和尺寸精度 ， 避免制件脫模時(shí)被頂穿或脫模后發(fā)生較大的翹曲變形 ， 模溫必須低于塑料的熱變形溫度 (見(jiàn)表 4— 10)。 適當(dāng)提高模溫 ， 制件的表面粗糙度值也會(huì)隨之減小 。 2．模具溫度 模具溫度：指和制件接觸的模腔表壁溫度。 通常 ， 機(jī)筒溫度提高以后 ， 都要適當(dāng)縮短物料或熔體在機(jī)筒中的停留時(shí)間 。 ③ 機(jī)筒溫度與注射機(jī)類(lèi)型及制件和模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān) 。 各種塑料適用的機(jī)筒和噴嘴溫度選擇或控制原則 ① 制件注射量大于注射機(jī)額定注射量 75％ 或成型物料不預(yù)熱時(shí) ， 機(jī)筒后段溫度應(yīng)比中段 、 前段低 5— 10℃ 。 料溫主要取決于機(jī)筒和噴嘴兩部分的溫度。 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(shí)間。 退火熱源或加熱保溫介質(zhì)： 紅外線(xiàn)燈、鼓風(fēng)烘箱以及熱水、熱油、熱空氣和液體石蠟等。 什么是退火？ 對(duì)于： ①結(jié)晶形塑料制件，利用退火對(duì)它們的結(jié)晶度大小進(jìn)行調(diào)整，或加速二次結(jié)晶和后結(jié)晶的過(guò)程；②對(duì)制品進(jìn)行解取向，降低制件硬度和提高韌度。 三 、 制件的后處理 為什么要進(jìn)行制件的后處理 ？ 成型過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動(dòng)行為非常復(fù)雜 ， 再加上流動(dòng)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(jié)晶 、 取向和收縮 ， 導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶 、 取向和收縮應(yīng)力 ， 除引起脫模后時(shí)效變形外 ， 還使制件的力學(xué)性能 、 光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞 ， 嚴(yán)重時(shí)還會(huì)開(kāi)裂 。 脫模壓力：模腔壓力和外界壓力的差值不要太大，應(yīng)在圖 419中 — pH～十 pH脫模壓力范圍（其值可由經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)確定）。 （ 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(gè)可變參數(shù)，但外部無(wú)熔體向模腔補(bǔ)給，比容只與溫度變化引起的體積收縮有關(guān)，獨(dú)立參數(shù)只有模腔壓力和溫度，它們均與脫模條件有關(guān)。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(xiàn)， y是模腔厚度坐標(biāo)。很明顯，四條直線(xiàn)的斜率均與比體積 (或密度 )有關(guān)，斜率越大比體積越大，而密度越小。 (2)冷卻定型時(shí)的制品密度 冷卻定型階段 ， 澆口凍結(jié) ， 熔體不再向模腔內(nèi)補(bǔ)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(guān)系 。 從 F處撤除 從 F’處撤除保壓力時(shí)，保壓時(shí)間就會(huì)短一些。 圖4— 11,t4t5， 注射成型工藝過(guò)程的最后階段 。 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。 (3)倒流 倒流：指柱塞或螺桿在機(jī)筒中向后倒退時(shí) (即撤除保壓力以后 )， 模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道進(jìn)行的反向流動(dòng) 。如保壓力不足，補(bǔ)縮流動(dòng)受澆口摩擦阻力限制不易進(jìn)行，模腔壓力因補(bǔ)料不足迅速下降 (圖 4— 14)；如保壓時(shí)間不充分，模腔內(nèi)熔體倒流，也會(huì)造成模腔壓力迅速下降 (圖 4— 15)。 (2)保壓補(bǔ)縮 保壓補(bǔ)縮階段：指從熔體充滿(mǎn)模腔至柱塞或螺桿在機(jī)筒中開(kāi)始后撤為止 ， 圖 4— 11 t2～ t3 段 。為此，往往需提高注射壓力。 熔體充模流動(dòng)形式與充模速度有關(guān)，充模速度受注射工藝條件和模具結(jié)構(gòu)的影響。 注射壓力上升階段 ， 噴嘴處的熔體溫度也隨著升高 ， 圖 4— 13。 ② 注射壓力與熔體溫度、熔體流速的關(guān)系 b、溫度一定時(shí)，剪切速度增大，注射壓力也要增大，完全符合流體力學(xué)壓力與流速的關(guān)系。如， t1時(shí)刻的壓力差Δpl=pi1— pg1代表熔體從機(jī)筒到噴嘴時(shí)所消耗的注射壓力而噴嘴壓力 pg1則代表熔體從噴嘴至模腔之間消耗的注射壓力。 ① 注射壓力的變化 注射壓力的變化可用注射成型的壓力 時(shí)間曲線(xiàn)描述 ，圖 4— 11。 (1)流動(dòng)充模 指注射機(jī)將塑化好的熔體注射進(jìn)入模腔的過(guò)程 。 分析上兩式： ①柱塞式注射機(jī)的塑化能力與機(jī)筒結(jié)構(gòu)和物料體積有關(guān)，提高塑化能力，需增大傳熱面積 AP或減小物料的總體積 V，而增大 AP時(shí)常會(huì)使 V跟著增大， V的增大將導(dǎo)致熔體不易均化； ②螺桿式注射機(jī)塑化能力與物料體積無(wú)關(guān)，塑化能力一般都比柱塞式注射機(jī)大，這也是普通柱塞式注射機(jī)為什么只能成型小型制品的主要原因之一。可以看出：I、 用螺桿式注射機(jī)塑化物料時(shí)，噴嘴附近熔體的徑向溫度分布要比柱塞式注射機(jī)來(lái)得均勻。顯然，在動(dòng)力熔融條件下，強(qiáng)烈的攪拌與剪切作用不僅有利于熔體中各組分混合均化，而且還避免了波動(dòng)的機(jī)筒溫度對(duì)熔體溫度的影響，有利于熔體的黏度均化和溫度分布均化，能夠得到良好的塑化效果。 塑化能力：指注射機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)能夠塑化的物料質(zhì)量或體積。 均化包含四方面的內(nèi)容： 熔體內(nèi)組分均勻、密度均勻、黏度均勻和溫度分布均勻。硬酯酸鋅（不能用于聚酰胺）多用于高溫模具，而液體石蠟多用于中低溫模具。對(duì)鋁、銅等有色金屬嵌件，預(yù)熱溫度可提高到 150℃ 。若成型前對(duì)嵌件預(yù)熱，可減小它在成型時(shí)與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周?chē)乃芰习l(fā)生收縮應(yīng)力和裂紋。 ②欲換料的成型溫度低于機(jī)筒內(nèi)殘料的成型溫度時(shí)，應(yīng)將機(jī)筒和噴嘴溫度升高到欲換最高成型溫度，切斷電源，加入欲換料的回頭料后，連續(xù)對(duì)空注射，直到全部殘料除盡止。②螺桿式機(jī)筒，可采用對(duì)空注射法清洗。④高溫下易氧化變色的塑料 (如聚酰胺等 )，可采用真空干燥法。 目的：為了除去物料中過(guò)多的水分及揮發(fā)物，防止成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時(shí)也可以避免注射時(shí)發(fā)生水降解。 無(wú)機(jī)顏料：對(duì)熱、光和化學(xué)藥品的穩(wěn)定性都比較高，且價(jià)格低廉，但色澤都不十分鮮艷，只能用于不透明塑料制件的著色。 (2)著色 著色劑按其在塑料中的分散能力分為：染料和顏料兩大類(lèi)。 一、生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作 (1)分析檢驗(yàn)成型物料的質(zhì)量 根據(jù)注射成型對(duì)物料的工藝特性要求，檢驗(yàn)物料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無(wú)雜質(zhì)并測(cè)試其熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。我國(guó)制定的注射機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定可以采用注射容量表示法和注射容量／鎖模力表示法來(lái)表示注射機(jī)的型號(hào)。 的熔體達(dá)到預(yù)定的注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并在液壓油缸的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng)，將熔體注入模具。 2．螺桿式注射機(jī) 工作原理：示意圖 45。分流梭是裝在料筒靠前端的中心部分，形如魚(yú)雷的金屬部件，其作用是將料筒內(nèi)流經(jīng)該處的塑料分成薄層，使塑料分流，以加快熱傳遞。缺點(diǎn)：加料較困難，嵌件或活動(dòng)型芯安放不便 ， 只適用于小注射量的場(chǎng)合，注射量一般為 20～ 45g。 特點(diǎn)：注射裝置和定模板在設(shè)備一側(cè)，而鎖模裝置、動(dòng)模板、推出機(jī)構(gòu)均設(shè)置在另一側(cè)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是注射機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)；電器控制系統(tǒng)則是控制各個(gè)動(dòng)力液壓缸完成開(kāi)啟、閉