【正文】 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 。 適當提高模溫 ， 制件的表面粗糙度值也會隨之減小 。 模溫怎樣控制 ？ 依靠通入其內部的冷卻或加熱介質控制 (要求不嚴時 ， 可空氣冷卻而不用通人任何介質 )， 其具體數(shù)值是決定制品冷卻速度的關鍵 。 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 (見表 4— 10)。 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 。 ④ 為了縮短成型周期 ， 確定模具溫度時可采用兩種方法 。 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的冷卻時間 。 二、壓力 包括：注射壓力、保壓力和背壓力。 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。 注射壓力損失包括：動壓損失和靜壓損失。 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。 注射壓力對熔體的流動、充模及制件質量的影響： ②注射壓力很大且澆口又較小時，熔體在模腔內會產(chǎn)生噴射流動，料流先沖擊模腔表壁而后才擴散，很容易在制件中形成氣泡和銀絲，嚴重時還會因摩擦熱過大燒傷制件。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。 選擇注射壓力大小的因素： 塑料品種、制件的復雜程度、制件的壁厚、噴嘴的結構形式、模具澆口的尺寸以及注射機類型等，常取40～ 200Mpa。 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。 選擇、控制注射壓力的原則： ④對于流動性好的塑料及形狀簡單的厚壁制件，注射壓力可小于 70 MPa。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。對于優(yōu)質、精密、微型制件，注射壓力可取 180～ 250 MPa，甚至更高。其數(shù)值可通過注射機的控制系統(tǒng)進行調整，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。不同的塑料具有不同的流動比范圍，并受注射壓力大小的影響（表 4— 12）。 ?????????????? ????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)。 上兩式可知，注射速度與注射壓力密切相關。 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。另外，高速注射時如排氣不良，模腔內的空氣將受到嚴重的壓縮，不僅使高速流動的熔體流速減慢，還因壓縮氣體放熱灼傷制件或產(chǎn)生熱降解。 vi常用 15—20cm／ s。 生產(chǎn)中的實際確定注射速度的做法： 先采用慢速低壓注射，然后根據(jù)注射出的制件調整注射速度，使之達到合理的數(shù)值。 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。 選擇或控制注射速度時還應注意以下幾點 : ①對于大、中型注射機，可對注射速度采用分段控制，其控制規(guī)律可參考圖424。 在注射成型的保壓補縮階段，為了對模腔內的塑料熔體進行壓實以及為了維持向模腔內進行補料流動所需要的注射壓力叫做保壓力。 (1)保壓力和保壓時間對模腔壓力的影響 圖 425。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 4表示保壓時間不足、保壓力撤除過早、澆口尚未凍結，于是熔體將會產(chǎn)生倒流，模腔壓力在就猛然下降。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。 ② a、 b兩條虛線分別反應模腔中靠近澆口和遠離澆口位置的比體積變化情況。 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。例如，在 50～ 250℃ 范圍內，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％。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。這意味著為了提高制件密度，必須有一段保壓時間，但保壓時間過長，除了浪費注射機能量之外，對于提高制件密度已無效用，所以生產(chǎn)中應能對保壓時間恰當?shù)乜刂圃谝粋€最佳值。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。 ①對形狀復雜和薄壁的制件，為了保證成型質量，采用的注射壓力往往比較大，故保壓力可稍低于注射壓力。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。 3．背壓力與螺桿轉速 (1)背壓力 (塑化壓力 ) 背壓力：指螺桿在預塑成型物料時，其前端匯集的熔體對它所產(chǎn)生的反壓力，簡稱背壓。 增大背壓可驅除物料中的空氣提高熔體密實程度，增大熔體內的壓力，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。 背壓大?。号c塑料品種、噴嘴種類和加料方式有關，并受螺桿轉速影響；其數(shù)值的設定與控制需通過調節(jié)注射油缸上的背壓表實現(xiàn)。 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。 選擇或控制背壓時注意事項： ①采用直通式噴嘴和后加料方式背壓高時容易發(fā)生流涎現(xiàn)象，應使用較小的背壓；采用閥式噴嘴和前加料方式時，背壓可取大一些。 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。但是過小的背壓有時會使空氣進入螺桿前端，注射后的制品將會因此出現(xiàn)黑褐色云狀條紋及細小的氣泡，對此必須加以避免。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)。 ③塑化效果與螺桿轉速之間的關系（圖 432）：螺桿轉速增大，熔體溫度的均化程度提高，但曳流也隨著增大，故螺桿轉速達到一定數(shù)值后，綜合塑化效果 (即物料的綜合塑化質量 )下降。 ⑤圖 434說明背壓增大、塑化能力下降時，螺桿轉速對塑化能力具有補償作用。 ⑥螺桿轉矩與螺桿轉速的關系 (圖 435)：塑化各種成型物料時，螺桿的扭矩均隨螺桿轉速提高而增大。 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速之間的關系（圖436）： 螺桿轉速選擇或控制方法： (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速螺桿轉速 ?? )~（ 414） (2) 根據(jù)物料在機筒中允許的極限線速度確定螺桿轉速 (r／ min) Dv?lim?螺桿轉速（ 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） ] 。 三、成型周期 注射成型周期：指完成一次注射成型工藝過程所需的時間。（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。 注射時間可用下式估算 GVi nqVt ? (416) 式中 ti—— 注射時間， s； V—— 制件體積， cm3； n—— 模具中的澆口個數(shù)； qGV—— 熔體通過澆口時的體積流量， cm3／ s；可用下式計算 式中 γ —— 熔體經(jīng)過澆口時的剪切速率，根據(jù)經(jīng)驗，約為 103～ 104s— 1； b—— 澆口截面寬度； h—— 澆口截面高度。 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 。在滿足此原則的前提下，冷卻時間應盡量取短一些，否則，會延長成型周期、降低生產(chǎn)效率，且對復雜制件會造成脫模困難。 最短閉模冷卻時間可按下式計算 ?????????????????MHMRzcht??????? 4ln22m in,（ 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， ℃ 。 3．確定注射成型周期的經(jīng)驗方法 第五節(jié) 幾種常用塑料的注射成型特點 一、聚苯乙烯塑料 特點：無定形塑料，黏度適宜，流動性較好，熱穩(wěn)定性亦較好，注射成型比較容易。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。如有需要，則可在 70～ 80℃ 溫度下干燥 2～ 4h。 ②模具常用水冷卻。故模具溫度應盡量保持均勻，溫差應低于 3— 6℃ 。為了減少這些癥狀，除調整工藝參數(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。其成型收縮率為 0． 3％一 0． 7％，為使制件順利脫模，模壁斜度應增大至 1186。 二、聚丙烯塑料 特點：結晶性高聚物。注射成型用的聚丙烯的熔融指數(shù)為 2— 9g／ 10min，熔體流動性較好，在柱塞式或螺桿式注射機中都能順利成型。注射時一般不需要進行干燥，必要時可在 80～ 100℃下干燥 3～ 4h。 ②熔體的流變特性：黏度對剪切速率的依賴性比溫度的依賴性大，注射充模時，通過提高注射壓力或注射速度來增大熔體的流動性比通過提高溫度有利。 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。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，并可降低內應力。 注意：冷卻速度不僅影響結晶度，還影響晶體結構。晶體結構不同制件的物理力學性能將各異。后收縮量隨制件厚度而定，越厚的，后收縮越大。成型時，縮短注射和保壓時間，提高注射和模具溫度都可減小后收縮。 三、聚酰胺 (又稱尼龍 )塑料 是一類塑料，品種較多。它們的化學結構略有差異，性能不盡相同，但成型特點是共同的。可采用柱塞式或螺桿式注射機進行成型。螺桿頭應裝上良好的止逆環(huán)，以免低黏度的熔體發(fā)生過多的