注塑成型

　　受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn)，是重要的加工方法之一。
　　注塑成型 zhù sù chéng xíng【Injection Molding】
　　注射成型過(guò)程大致可分為以下6個(gè)階段：
　　合模、射膠、保壓、冷卻、溶膠、開(kāi)模、制品取出。
　　上述工藝反復(fù)進(jìn)行，就可連續(xù)生產(chǎn)出制品。熱固性塑料和橡膠的成型也包括同樣過(guò)程，但料筒溫度 較熱塑性塑料的低，注射壓力卻較高，模具是加熱的，物料注射完畢在模具中需經(jīng)固化或硫化過(guò)程，然后趁熱脫膜。
　　現(xiàn)今加工工藝的趨勢(shì)正朝著高新技術(shù)的方向發(fā)展，這些技術(shù)包括：微型注塑、高填充復(fù)合注塑、水輔注塑、混合使用各種特別注塑成型工藝、泡沫注塑、模具技術(shù)、仿真技術(shù)等
　　注塑過(guò)程
　　一、溫度控制
　　⒈料筒溫度：注射模塑過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動(dòng)溫度，同一種塑料，由于來(lái)源或牌號(hào)不同，其流動(dòng)溫度及分解溫度是有差別的，這是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類型的注射機(jī)內(nèi)的塑化過(guò)程也是不同的，因而選擇料筒溫度也不相同。
　�、矅娮鞙囟龋簢娮鞙囟韧ǔＪ锹缘陀诹贤沧罡邷囟鹊�，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的"流涎現(xiàn)象"。噴嘴溫度也不能過(guò)低，否則將會(huì)造成熔料的早凝而將噴嘴堵塞，或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能。
　�、衬＞邷囟龋耗＞邷囟葘�(duì)制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無(wú)、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑吀期等）。
二、壓力控制
　　注塑過(guò)程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量。
　　⒈塑化壓力：（背壓）采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力稱為塑化壓力，亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過(guò)液壓系統(tǒng)中的溢流閥來(lái)調(diào)整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的設(shè)計(jì)、制品質(zhì)量的要求以及塑料的種類不同而需要改變的，如果說(shuō)這些情況和螺桿的轉(zhuǎn)速都不變，則增加塑化壓力會(huì)加強(qiáng)剪切作用，即會(huì)提高熔體的溫度，但會(huì)減小塑化的效率，增大逆流和漏流，增加驅(qū)動(dòng)功率。
　　此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應(yīng)在保證制品質(zhì)量?jī)?yōu)良的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過(guò)20公斤/平方厘米。
　�、沧⑸鋲毫Γ涸诋�(dāng)前生產(chǎn)中，幾乎所有的注射機(jī)的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料所施的壓力（由油路壓力換算來(lái)的）為準(zhǔn)的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力，給予熔料充模的速率以及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)。
三、成型吀期
　　完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間稱成型吀期，也稱模塑吀期。它實(shí)際包括以下幾部分：成型吀期：成型吀期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型吀期中各個(gè)有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型吀期中，以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要，它們對(duì)制品的質(zhì)量均有決定性的影響。注射時(shí)間中的充模時(shí)間直接反比于充模速率，生產(chǎn)中充模時(shí)間一般約為3-5秒。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓力時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占的比例較大，一般約為20-120秒（特厚制件可高達(dá)5~10分鐘）。在澆口處熔料封凍之前，保壓時(shí)間的多少，對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性有影響，若在以后，則無(wú)影響。保壓時(shí)間也有最惠值，已知它依賴于料溫，模溫以及主流道和澆口的大小。如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的，通常即以得出制品收縮率波動(dòng)范圍最小的壓力值為準(zhǔn)。冷卻時(shí)間主要決定于制品的厚度，塑料的熱性能和結(jié)晶性能，以及模具溫等。冷卻時(shí)間的終點(diǎn)，應(yīng)以保證制品脫模時(shí)不引起變動(dòng)為原則，冷卻時(shí)間性一般約在30~120秒鐘之間，冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沒(méi)有必要，不僅降低生產(chǎn)效率，對(duì)復(fù)雜制件還將造成脫模困難，強(qiáng)行脫模時(shí)甚至?xí)�產(chǎn)生脫模應(yīng)力。成型吀期中的其它時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及連續(xù)化和自動(dòng)化的程度等有關(guān)。
　　注塑成型工藝參數(shù)
　�、弊⑺軌毫�
　　注塑壓力是由注塑系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)提供的。液壓缸的壓力通過(guò)注塑機(jī)螺桿傳遞到塑料熔體上，塑料熔體在壓力的推動(dòng)下，經(jīng)注塑機(jī)的噴嘴進(jìn)入模具的豎流道（對(duì)于部分模具來(lái)說(shuō)也是主流道）、主流道、分流道，并經(jīng)澆口進(jìn)入模具型腔，這個(gè)過(guò)程即為注塑過(guò)程，或者稱之為填充過(guò)程。壓力的存在是為了克服熔體流動(dòng)過(guò)程中的阻力，或者反過(guò)來(lái)說(shuō)，流動(dòng)過(guò)程中存在的阻力需要注塑機(jī)的壓力來(lái)抵消，以保證填充過(guò)程順利進(jìn)行。
　　在注塑過(guò)程中，注塑機(jī)噴嘴處的壓力最高，以克服熔體全程中的流動(dòng)阻力。其后，壓力沿著流動(dòng)長(zhǎng)度往熔體最前端波前處逐步降低，如果模腔內(nèi)部排氣良好，則熔體前端最后的壓力就是大氣壓。
　　影響熔體填充壓力的因素很多，概括起來(lái)有3類：⑴材料因素，如塑料的類型、粘度等；⑵結(jié)構(gòu)性因素，如澆注系統(tǒng)的類型、數(shù)目和位置，模具的型腔形狀以及制品的厚度等；⑶成型的工藝要素。
　�、沧⑺軙r(shí)間
　　這里所說(shuō)的注塑時(shí)間是指塑料熔體充滿型腔所需要的時(shí)間，不包括模具開(kāi)、合等輔助時(shí)間。盡管注塑時(shí)間很短，對(duì)于成型吀期的影響也很小，但是注塑時(shí)間的調(diào)整對(duì)于澆口、流道和型腔的壓力控制有著很大作用。合理的注塑時(shí)間有助于熔體理想填充，而且對(duì)于提高制品的表面質(zhì)量以及減小尺寸公差有著非常重要的意義。
　　注塑時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷卻時(shí)間，大約為冷卻時(shí)間的1/10～1/15，這個(gè)規(guī)律可以作為預(yù)測(cè)塑件全部成型時(shí)間的依據(jù)。在作模流分析時(shí)，只有當(dāng)熔體完全是由螺桿旋轉(zhuǎn)推動(dòng)注滿型腔的情況下，分析結(jié)果中的注塑時(shí)間才等于工藝條件中設(shè)定的注塑時(shí)間。如果在型腔充滿前發(fā)生螺桿的保壓切換，那么分析結(jié)果將大于工藝條件的設(shè)定。
　　⒊注塑溫度
　　注塑溫度是影響注塑壓力的重要因素。注塑機(jī)料筒有5～6個(gè)加熱段，每種原料都有其合適的加工溫度（詳細(xì)的加工溫度可以參閱材料供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)）。注塑溫度必須控制在一定的范圍內(nèi)。溫度太低，熔料塑化不良，影響成型件的質(zhì)量，增加工藝難度；溫度太高，原料容易分解。在實(shí)際的注塑成型過(guò)程中，注塑溫度往往比料筒溫度高，高出的數(shù)值與注塑速率和材料的性能有關(guān)，最高可達(dá)30℃。這是由于熔料通過(guò)注料口時(shí)受到剪切而產(chǎn)生很高的熱量造成的。在作模流分析時(shí)可以通過(guò)兩種方式來(lái)補(bǔ)償這種差值，一種是設(shè)法測(cè)量熔料對(duì)空注塑時(shí)的溫度，另一種是建模時(shí)將射嘴也包含進(jìn)去。
　�、幢�壓壓力與時(shí)間
　　在注塑過(guò)程將近結(jié)束時(shí)，螺桿停止旋轉(zhuǎn)，只是向前推進(jìn)，此時(shí)注塑進(jìn)入保壓階段。保壓過(guò)程中注塑機(jī)的噴嘴不斷向型腔補(bǔ)料，以填充由于制件收縮而空出的容積。如果型腔充滿后不進(jìn)行保壓，制件大約會(huì)收縮25%左右，特別是筋處由于收縮過(guò)大而形成收縮痕跡。保壓壓力一般為充填最大壓力的85%左右，當(dāng)然要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。
　�、当硥�
　　背壓是指螺桿反轉(zhuǎn)后退儲(chǔ)料時(shí)所需要克服的壓力。采用高背壓有利于色料的分散和塑料的融化，但卻同時(shí)延長(zhǎng)了螺桿回縮時(shí)間，降低了塑料纖維的長(zhǎng)度，增加了注塑機(jī)的壓力，因此背壓應(yīng)該低一些，一般不超過(guò)注塑壓力的20%。注塑泡沫塑料時(shí)，背壓應(yīng)該比氣體形成的壓力高，否則螺桿會(huì)被推出料筒。有些注塑機(jī)可以將背壓編程，以補(bǔ)償熔化期間螺桿長(zhǎng)度的縮減，這樣會(huì)降低輸入熱量，令溫度下降。不過(guò)由于這種變化的結(jié)果難以估計(jì)，故不易對(duì)機(jī)器作出相應(yīng)的調(diào)整。
　　注塑成型缺陷產(chǎn)生機(jī)理及解決辦法
　　注塑成型加工過(guò)程中是一個(gè)涉及模具設(shè)計(jì)、模具制造、原材料特性和原材料預(yù)處理方法、成型工藝、注塑機(jī)操作等多方面因素，并與加工環(huán)境條件、制品冷卻時(shí)間、后處理工藝密切相關(guān)的復(fù)雜加工流程。因此，制品質(zhì)量的好環(huán)就不單取決于注塑機(jī)的注塑精度、計(jì)量精度，或是僅僅由模具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和模具加工的精度級(jí)別決定，通常，它還會(huì)受到上述的其他因素的影響和制約。
　　在如此眾多的復(fù)合因子約束下，注塑成型制品的缺陷的出現(xiàn)就在所難免，于是，尋求缺陷產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)理以及預(yù)測(cè)制品可能產(chǎn)生缺陷的位置和種類，并用于指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)和改進(jìn)、歸納缺陷產(chǎn)生的規(guī)律、制訂更為合理的工藝操作條件就顯得尤為重要。我們將從影響注塑成型加工過(guò)程中的塑料材料特性、模具結(jié)構(gòu)、注塑成型工藝及注塑設(shè)備三個(gè)主要因素來(lái)闡述注塑成型缺陷產(chǎn)生機(jī)理及解決辦法。
　　注塑成型制品常見(jiàn)缺陷分類
　　注塑成型加工過(guò)程中所用的塑料原料多種多樣，模具設(shè)計(jì)的種類和形式也是五花八門，另外，操作工人對(duì)于特定注塑機(jī)的熟悉程度以及工人之間的操作技能，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的差異也各不相同，同時(shí)，客觀環(huán)境（如環(huán)境溫度、濕度、空氣潔凈程度）也會(huì)隨著季節(jié)變化而不同，這些客觀和主觀條件共同決定了注塑成型制品缺陷的產(chǎn)生。
　　一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于塑料制品性能優(yōu)劣的評(píng)價(jià)主要有三個(gè)方面：
　　第一、外觀質(zhì)量，包括完整性、顏色、光澤；
　　第二、尺寸和相對(duì)位置間的準(zhǔn)確性，即尺寸精度和位置精度；
　　第三、與用途相應(yīng)的力學(xué)性能、化學(xué)性能、電學(xué)性能等，即功能性
　　因而，如果由于上述三個(gè)方面中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致制品缺陷的產(chǎn)生和擴(kuò)展。
　　注塑成型制品常見(jiàn)缺陷分類
　　外觀缺陷：
　　銀紋變色 熔接痕 工藝問(wèn)題：
　　飛邊 性能問(wèn)題：
　　翹曲 脆化