第三章 注射成型

1、1 第第3章章 注射成型注射成型 n掌握注塑過程，注塑工藝參數(shù)；理解注塑過程掌握注塑過程，注塑工藝參數(shù)；理解注塑過程 中物料流動(dòng)、傳熱、凝聚態(tài)和相形態(tài)發(fā)展變化；中物料流動(dòng)、傳熱、凝聚態(tài)和相形態(tài)發(fā)展變化； 基本會(huì)對(duì)通常聚合物注塑選取工藝條件；基本基本會(huì)對(duì)通常聚合物注塑選取工藝條件；基本 會(huì)分析各種注塑條件變化對(duì)制品結(jié)構(gòu)、表觀、會(huì)分析各種注塑條件變化對(duì)制品結(jié)構(gòu)、表觀、 性能等的影響；了解注塑原料的選擇；了解注性能等的影響；了解注塑原料的選擇；了解注 塑制品應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)；了解注塑發(fā)展趨勢和塑制品應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)；了解注塑發(fā)展趨勢和 研究進(jìn)展。研究進(jìn)展。 2 3.1概述概述 n什么是注射成型什么是注射

2、成型? n注射成型是一種注射兼模塑的成型方法，注射成型是一種注射兼模塑的成型方法， 又稱注塑成型。它是成型聚合物制品，又稱注塑成型。它是成型聚合物制品， 尤其是塑料制品的一種十分重要的方法。尤其是塑料制品的一種十分重要的方法。 n注射成型的重要性：注射成型的重要性： n2030的通用塑料；的通用塑料；7080的的 工程塑料制件是通過注射成型得到的。工程塑料制件是通過注射成型得到的。 3 注射成型過程注射成型過程 注射成型是將注射成型是將固態(tài)聚合物材料固態(tài)聚合物材料(粒料或粉料粒料或粉料) 加熱塑化成加熱塑化成熔融狀態(tài)熔融狀態(tài)，在高壓作用下，高速注，在高壓作用下，高速注 射進(jìn)入模具中，賦予熔體模

3、腔的形狀，經(jīng)射進(jìn)入模具中，賦予熔體模腔的形狀，經(jīng)冷卻冷卻 (對(duì)于熱塑性塑料對(duì)于熱塑性塑料)、加熱交聯(lián)加熱交聯(lián)(對(duì)于熱固性塑料對(duì)于熱固性塑料) 或或熱壓硫化熱壓硫化(對(duì)于橡膠對(duì)于橡膠)而使聚合物固化。然后而使聚合物固化。然后 開啟模具，取出制品。上述步驟為一次注射成開啟模具，取出制品。上述步驟為一次注射成 型過程。型過程。 4 注射成型工藝過程注射成型工藝過程 5 合模合模 注射座前移噴嘴注射座前移噴嘴 與模具流道接觸與模具流道接觸 在壓力的作用下，螺桿在壓力的作用下，螺桿 推動(dòng)塑化的物料注射入推動(dòng)塑化的物料注射入 模具并保壓模具并保壓 物料在模具中物料在模具中 冷卻冷卻 開模，開模， 頂出制品

4、頂出制品 注射成型周期注射成型周期 6 3.2注射機(jī)注射機(jī) n3.2.1注射機(jī)的組成及分類注射機(jī)的組成及分類 注射機(jī)的組成注射機(jī)的組成 注射機(jī)的分類注射機(jī)的分類 7 注射機(jī)的組成：注射機(jī)的組成：主要包括塑化系統(tǒng)注射主要包括塑化系統(tǒng)注射 系統(tǒng)（塑化系統(tǒng)）、合模系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、系統(tǒng)（塑化系統(tǒng)）、合模系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、 電器控制系統(tǒng)。電器控制系統(tǒng)。 8 注射機(jī)的分類注射機(jī)的分類 注射機(jī)的合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)相對(duì)位置劃分。注射機(jī)的合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)相對(duì)位置劃分。 臥式注射機(jī)（合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)一線水平排臥式注射機(jī)（合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)一線水平排 列）、立式注射機(jī)（一線垂直）、角式注射列）、立式注射機(jī)（一線垂

5、直）、角式注射 機(jī)（垂直排列）、多模注射機(jī)（多工位注射機(jī)（垂直排列）、多模注射機(jī)（多工位注射 機(jī)）機(jī)） 9 10 11 3.2.2注射系統(tǒng)注射系統(tǒng) n注射系統(tǒng)的主要作用注射系統(tǒng)的主要作用 塑化塑化 注射注射 保壓保壓 主要包括柱塞式和螺桿預(yù)塑式主要包括柱塞式和螺桿預(yù)塑式 12 柱塞式柱塞式注射系統(tǒng)注射系統(tǒng) n柱塞式注射系統(tǒng)由加料裝置、料筒、柱柱塞式注射系統(tǒng)由加料裝置、料筒、柱 塞、分流梭和噴嘴等部件組成，其具體塞、分流梭和噴嘴等部件組成，其具體 結(jié)構(gòu)如下圖所示。結(jié)構(gòu)如下圖所示。 13 柱塞式注射系統(tǒng)的不足：柱塞式注射系統(tǒng)的不足： 1）塑化不均勻）塑化不均勻:物料靠加熱器通過熱傳導(dǎo)供物料靠加熱器

6、通過熱傳導(dǎo)供 給熱量來進(jìn)行塑化，導(dǎo)致料筒內(nèi)物料的溫差給熱量來進(jìn)行塑化，導(dǎo)致料筒內(nèi)物料的溫差 較大；較大； 2）注射壓力損耗大：注射壓力消耗包括進(jìn)）注射壓力損耗大：注射壓力消耗包括進(jìn) 入模腔的阻力、壓實(shí)物料、物料的前移、通入模腔的阻力、壓實(shí)物料、物料的前移、通 過分流梭所遇到的阻力上。易造成充模困難。過分流梭所遇到的阻力上。易造成充模困難。 3）注射速度不均勻：必須先把料筒中未塑）注射速度不均勻：必須先把料筒中未塑 化的物料壓實(shí)，然后注射柱塞的移動(dòng)速度才化的物料壓實(shí)，然后注射柱塞的移動(dòng)速度才 能與熔體的注射速度達(dá)到一致。能與熔體的注射速度達(dá)到一致。 小型的注射機(jī)上才使用柱塞式注射系統(tǒng)。小型的注射

7、機(jī)上才使用柱塞式注射系統(tǒng)。 14 螺桿預(yù)塑式螺桿預(yù)塑式 應(yīng)用最為廣泛的一種形式。由加料裝置、料應(yīng)用最為廣泛的一種形式。由加料裝置、料 筒、螺桿和噴嘴等部件組成。筒、螺桿和噴嘴等部件組成。 15 螺桿一線式注射系統(tǒng)的特點(diǎn)是：螺桿一線式注射系統(tǒng)的特點(diǎn)是： l螺桿既起塑化物料的作用又具有注射物料螺桿既起塑化物料的作用又具有注射物料 的柱塞功能（當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并后退時(shí)，其主要的柱塞功能（當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并后退時(shí)，其主要 作用是將物料進(jìn)一步塑化均勻并輸送到螺桿作用是將物料進(jìn)一步塑化均勻并輸送到螺桿 端部；當(dāng)螺桿前移時(shí)，就像柱塞一樣，快速端部；當(dāng)螺桿前移時(shí)，就像柱塞一樣，快速 將熔料經(jīng)過噴嘴注射入模腔中）。將熔料經(jīng)

8、過噴嘴注射入模腔中）。 l注射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，塑化物料效注射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，塑化物料效 率高，塑化均勻，注射壓力損失小，對(duì)各種率高，塑化均勻，注射壓力損失小，對(duì)各種 物料注射的適應(yīng)性大。物料注射的適應(yīng)性大。 16 注射系統(tǒng)的主要零部件：加料裝置注射系統(tǒng)的主要零部件：加料裝置 （由料斗、加料計(jì)量裝置及其它輔（由料斗、加料計(jì)量裝置及其它輔 助裝置組成）、料筒、助裝置組成）、料筒、柱塞與分流柱塞與分流 梭、螺桿、噴嘴、加壓和驅(qū)動(dòng)裝置梭、螺桿、噴嘴、加壓和驅(qū)動(dòng)裝置 組成。組成。 17 u料筒是物料的預(yù)熱室，又是塑化室料筒是物料的預(yù)熱室，又是塑化室 u柱塞與分流梭柱塞與分流梭 分流梭是裝在料

9、筒前端內(nèi)腔中形似魚雷體分流梭是裝在料筒前端內(nèi)腔中形似魚雷體 的部件，其作用是使料筒內(nèi)物料分流，加的部件，其作用是使料筒內(nèi)物料分流，加 大傳熱面積，減少物料層的厚度大傳熱面積，減少物料層的厚度 u螺桿螺桿 u長徑比為長徑比為1518，壓縮比，壓縮比22.5； 加料加料 段、壓縮段和均化段三段長度約為螺桿全段、壓縮段和均化段三段長度約為螺桿全 長的長的50、25和和25；注射螺桿頭部一；注射螺桿頭部一 般為尖頭，目的是防止物料殘存在料筒端般為尖頭，目的是防止物料殘存在料筒端 部而引起物料降解、螺桿頭部裝上一個(gè)止部而引起物料降解、螺桿頭部裝上一個(gè)止 逆環(huán)，從而防止物料回流。逆環(huán)，從而防止物料回流。

10、18 19 u噴嘴噴嘴 噴嘴是連接料筒和模具的過渡部件，主要作用：噴嘴是連接料筒和模具的過渡部件，主要作用： 1)將熔料的壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶?，使熔料獲得高速將熔料的壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶?，使熔料獲得高速 遠(yuǎn)射程；遠(yuǎn)射程； 2)具有補(bǔ)縮作用，在壓力保持階段，有少量的熔具有補(bǔ)縮作用，在壓力保持階段，有少量的熔 料經(jīng)噴嘴向模腔補(bǔ)縮料經(jīng)噴嘴向模腔補(bǔ)縮; 3)使物料受到較大的剪切作用，因而獲得進(jìn)一步使物料受到較大的剪切作用，因而獲得進(jìn)一步 的塑化。的塑化。 主要類型：直通式噴嘴；鎖閉式噴嘴；特殊用途主要類型：直通式噴嘴；鎖閉式噴嘴；特殊用途 噴嘴噴嘴 20 噴嘴口的直徑主要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定，對(duì)于噴嘴口的直徑主要

11、根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定，對(duì)于 高粘度熔料，噴嘴口的直徑約為螺桿直徑的高粘度熔料，噴嘴口的直徑約為螺桿直徑的 1/10-1/15，對(duì)于中低粘度熔料，噴嘴口的直，對(duì)于中低粘度熔料，噴嘴口的直 徑約為螺桿直徑的徑約為螺桿直徑的1/15-1/20，但要比主流道，但要比主流道 直徑略小直徑略小(約小約小0.51mm)。 21 加壓和驅(qū)動(dòng)裝置加壓和驅(qū)動(dòng)裝置 供給柱塞或螺桿對(duì)物料施加的壓力。使柱塞或螺桿供給柱塞或螺桿對(duì)物料施加的壓力。使柱塞或螺桿 在注射周期中發(fā)生的往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行注射的設(shè)施，就是在注射周期中發(fā)生的往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行注射的設(shè)施，就是 加壓裝置，它的動(dòng)力來源有液壓力和機(jī)械力兩種。大加壓裝置，它的動(dòng)力來源有液壓

12、力和機(jī)械力兩種。大 多數(shù)采用液壓力。多數(shù)采用液壓力。 使注射機(jī)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)而完成對(duì)物料預(yù)塑化的裝置是驅(qū)使注射機(jī)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)而完成對(duì)物料預(yù)塑化的裝置是驅(qū) 動(dòng)裝置。常用的驅(qū)動(dòng)裝置有單速交流電機(jī)和液壓馬達(dá)動(dòng)裝置。常用的驅(qū)動(dòng)裝置有單速交流電機(jī)和液壓馬達(dá) 兩種。采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可保證轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。采用液兩種。采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可保證轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。采用液 壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有：壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有： 1)傳動(dòng)持性較軟，啟動(dòng)慣性小。對(duì)螺桿過負(fù)載有保護(hù)傳動(dòng)持性較軟，啟動(dòng)慣性小。對(duì)螺桿過負(fù)載有保護(hù) 作用。作用。 2)易平滑地實(shí)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)速的無級(jí)調(diào)速；易平滑地實(shí)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)速的無級(jí)調(diào)速； 3)傳功裝置體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等。傳功裝置

13、體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等。 當(dāng)前的發(fā)展趨勢是采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置。當(dāng)前的發(fā)展趨勢是采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置。 22 3.2.3注射機(jī)的合模系統(tǒng)注射機(jī)的合模系統(tǒng) 合模系統(tǒng)是注射機(jī)的一個(gè)重要組成部分，主要合模系統(tǒng)是注射機(jī)的一個(gè)重要組成部分，主要 由導(dǎo)柱由導(dǎo)柱(又稱拉桿又稱拉桿)、定模板、動(dòng)模板、調(diào)模裝、定模板、動(dòng)模板、調(diào)模裝 置、頂出裝置和傳動(dòng)裝置等部件組成，主要作置、頂出裝置和傳動(dòng)裝置等部件組成，主要作 用：用： n1）鎖緊模具，提供足夠的合模力和系統(tǒng)剛度，）鎖緊模具，提供足夠的合模力和系統(tǒng)剛度， 保證注射時(shí)在熔料壓力作用下，不致溢料；保證注射時(shí)在熔料壓力作用下，不致溢料； n2）固定模具，有足夠

14、的安裝模具的面積和開）固定模具，有足夠的安裝模具的面積和開 合、取出制品的行程空間；合、取出制品的行程空間； n3）啟閉模具，開模：先慢后快再慢；合模先）啟閉模具，開模：先慢后快再慢；合模先 快后慢?？旌舐?23 常見的合模系統(tǒng)的基本形式有三大類，常見的合模系統(tǒng)的基本形式有三大類， 即液壓式合模系統(tǒng)、液壓一機(jī)械式合模系即液壓式合模系統(tǒng)、液壓一機(jī)械式合模系 統(tǒng)、機(jī)械式合模系統(tǒng)。統(tǒng)、機(jī)械式合模系統(tǒng)。 液壓合模系統(tǒng)液壓合模系統(tǒng) 24 液壓機(jī)械式合模系統(tǒng)液壓機(jī)械式合模系統(tǒng) 25 機(jī)械式合模系統(tǒng)機(jī)械式合模系統(tǒng) 26 3.2.4注射模具注射模具 注射模具的作用在于利用本身的特定形注射模具的作用在于利用本

15、身的特定形 狀，賦予聚合物形狀和尺寸，給予強(qiáng)度和性狀，賦予聚合物形狀和尺寸，給予強(qiáng)度和性 能，使其成為有用的制品。模具主要由澆注能，使其成為有用的制品。模具主要由澆注 系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件三部分組成。其系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件三部分組成。其 中澆注系統(tǒng)和成型零件與聚合物直接接觸，中澆注系統(tǒng)和成型零件與聚合物直接接觸， 是注射模具中最復(fù)雜、變化最大、要求光潔是注射模具中最復(fù)雜、變化最大、要求光潔 度和精度最高的部分。度和精度最高的部分。 27 澆注系統(tǒng)是指聚合物從噴嘴進(jìn)入型腔的流澆注系統(tǒng)是指聚合物從噴嘴進(jìn)入型腔的流 道部分，包括主流道、冷料井、分流道和道部分，包括主流道、冷料井、分流道和 澆

16、口等。澆口等。 成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件，成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件， 包括陽模、陰模、型腔、型芯、成型桿以包括陽模、陰模、型腔、型芯、成型桿以 及排氣口等。典型的注射模具結(jié)構(gòu)如下圖及排氣口等。典型的注射模具結(jié)構(gòu)如下圖 所示。所示。 28 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 29 3.2.5 注射機(jī)的基本參數(shù)及其選擇注射機(jī)的基本參數(shù)及其選擇 注射機(jī)的主要性能參數(shù)有注射量、注注射機(jī)的主要性能參數(shù)有注射量、注 射壓力、注射速率、塑化能力、合模力、射壓力、注射速率、塑化能力、合模力、 合模系統(tǒng)的基本尺寸等，這些參數(shù)是設(shè)計(jì)、合模系統(tǒng)的基本尺寸等，這些參數(shù)是設(shè)計(jì)、 制造、購置和使用注射機(jī)的依據(jù)。制造、購置和使

17、用注射機(jī)的依據(jù)。 30 注注 射射 量量 定義定義 指機(jī)器在對(duì)空注射條件下，螺指機(jī)器在對(duì)空注射條件下，螺 桿做一次最大注射行程所能射桿做一次最大注射行程所能射 出的最大注射量。出的最大注射量。 表示方法表示方法 以聚苯乙烯為標(biāo)準(zhǔn)（密度以聚苯乙烯為標(biāo)準(zhǔn)（密度 1.05g/cm3），用注射出的熔），用注射出的熔 料重量料重量g表示，加工其他物料表示，加工其他物料 時(shí)，應(yīng)進(jìn)行密度換算。時(shí)，應(yīng)進(jìn)行密度換算。 以注射出熔料的容積（單位：以注射出熔料的容積（單位： cm3）表示。）表示。 我國注射機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)規(guī)定注射量（我國注射機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)規(guī)定注射量（cm3）的規(guī)格）的規(guī)格 為為30，60，125，250，3

18、50，500，1000，2000， 3000，4000，6000，8000，12000，16000， 24000，32000，48000，64000等等18種。種。 31 0.7-0.90.7-0.9 2 VDS 理 4 理論注理論注 射體積射體積 螺桿外徑螺桿外徑 螺桿最大螺桿最大 注射行程注射行程 VV 理實(shí) ii nGnV G 實(shí) 0.850.85 i nV V 實(shí) 0.85 型腔個(gè)數(shù)型腔個(gè)數(shù) 制品、澆注系統(tǒng)、制品、澆注系統(tǒng)、 飛邊總體積飛邊總體積 制品、澆注系統(tǒng)、制品、澆注系統(tǒng)、 飛邊總重量飛邊總重量 制品密度制品密度 32 注注 射射 壓壓 力力 定義定義 指注射過程中螺桿作用于其頭

19、部熔料上指注射過程中螺桿作用于其頭部熔料上 的單位面積的壓力。的單位面積的壓力。 作用作用 壓力大小與流動(dòng)阻力、制品的形狀、塑壓力大小與流動(dòng)阻力、制品的形狀、塑 料的性能、塑化方式、塑化溫度、模具料的性能、塑化方式、塑化溫度、模具 溫度及對(duì)制品精度要求等因素有關(guān)。溫度及對(duì)制品精度要求等因素有關(guān)。 選用選用 注射壓力過高，制品可能產(chǎn)生飛邊，脫注射壓力過高，制品可能產(chǎn)生飛邊，脫 模困難，影響制品的光潔度，使制品產(chǎn)模困難，影響制品的光潔度，使制品產(chǎn) 生較大內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品。生較大內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品。 注射壓力過低，則易產(chǎn)生物料充不滿模注射壓力過低，則易產(chǎn)生物料充不滿模 腔，甚至根本不能成型等現(xiàn)

20、象。腔，甚至根本不能成型等現(xiàn)象。 33 1）注射壓力）注射壓力70MPa，用于加工流動(dòng)性好的，用于加工流動(dòng)性好的 物料，且制品形狀簡單、壁厚較大；物料，且制品形狀簡單、壁厚較大； 2）注射壓力）注射壓力70一一100MPa，用于加工物料粘度，用于加工物料粘度 較低、形狀精度要求一般的制品；較低、形狀精度要求一般的制品； 3） 注射壓力注射壓力100140MPa，用于加工中、高，用于加工中、高 粘度的物料，且制品的形狀、精度要求一般；粘度的物料，且制品的形狀、精度要求一般； 4）注射壓力）注射壓力140180MPa，用于加工較高粘，用于加工較高粘 度的物料，且制品壁薄、流程長、制品壁厚不度的物料

21、，且制品壁薄、流程長、制品壁厚不 均、精度要求較高。均、精度要求較高。 注射壓力的選取注射壓力的選取 34 注注 射射 速速 度度 、 注注 射射 速速 率率 、 注注 射射 時(shí)時(shí) 間間 定義定義 注射速度指注射時(shí)螺桿的移動(dòng)速度；注射速度指注射時(shí)螺桿的移動(dòng)速度； 注射速率指注射過程中單位時(shí)間內(nèi)從噴嘴注出熔體注射速率指注射過程中單位時(shí)間內(nèi)從噴嘴注出熔體 的容積；的容積； 注射時(shí)間指完成一次最大注射行程所用的時(shí)間。注射時(shí)間指完成一次最大注射行程所用的時(shí)間。 選用選用 注射速率過低，制品易形成冷接縫，不易充滿復(fù)雜注射速率過低，制品易形成冷接縫，不易充滿復(fù)雜 的模腔。的模腔。 注射速率過高，當(dāng)物料高速

22、流經(jīng)噴嘴時(shí)，易產(chǎn)生大注射速率過高，當(dāng)物料高速流經(jīng)噴嘴時(shí)，易產(chǎn)生大 量摩擦熱，使物料產(chǎn)生熱解和變色，模具中的空氣量摩擦熱，使物料產(chǎn)生熱解和變色，模具中的空氣 由于被急劇壓縮產(chǎn)生熱量，在排氣口處可能出現(xiàn)制由于被急劇壓縮產(chǎn)生熱量，在排氣口處可能出現(xiàn)制 品燒傷現(xiàn)象。品燒傷現(xiàn)象。 注射速率一般依成型條件、模具結(jié)構(gòu)、塑料性能、注射速率一般依成型條件、模具結(jié)構(gòu)、塑料性能、 制品形狀、壁厚等確定。合理地提高注射速率，能制品形狀、壁厚等確定。合理地提高注射速率，能 縮短生產(chǎn)周期，減小制品的尺寸公差，能在較低的縮短生產(chǎn)周期，減小制品的尺寸公差，能在較低的 模溫下順利地獲得優(yōu)良的制品。模溫下順利地獲得優(yōu)良的制品。

23、35 注射速度注射速度(cm/s)、注射速率、注射速率(cm3s)、注射時(shí)間、注射時(shí)間(s) 注射時(shí)，熔料經(jīng)噴嘴進(jìn)入溫度較低的模腔內(nèi)、隨著時(shí)注射時(shí)，熔料經(jīng)噴嘴進(jìn)入溫度較低的模腔內(nèi)、隨著時(shí) 間的延長，熔料的流動(dòng)性逐漸減弱為確保熔料充滿模腔，間的延長，熔料的流動(dòng)性逐漸減弱為確保熔料充滿模腔， 就必須縮短注射時(shí)間。也就是提高注射速度或注射速率。就必須縮短注射時(shí)間。也就是提高注射速度或注射速率。 注射速度：指注射時(shí)，螺桿或柱塞移動(dòng)速度，可用下注射速度：指注射時(shí)，螺桿或柱塞移動(dòng)速度，可用下 式表示：式表示： Z Z S t 注射速度注射速度 注射行程注射行程 注射時(shí)間注射時(shí)間 36 注射速率：指單位時(shí)間

24、內(nèi)熔料從噴嘴射出的容量，可寫為：注射速率：指單位時(shí)間內(nèi)熔料從噴嘴射出的容量，可寫為： 注射時(shí)間：指螺桿或柱塞完成一次注射量所需的注射時(shí)間：指螺桿或柱塞完成一次注射量所需的 時(shí)間。時(shí)間。 2 4 Z V VS qD tt 實(shí) 注射速率注射速率 37 塑塑 化化 能能 力力 定義定義 指塑化裝置在單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料指塑化裝置在單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料 量，由螺桿轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)功率、螺桿結(jié)構(gòu)、量，由螺桿轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)功率、螺桿結(jié)構(gòu)、 物料性能等決定。物料性能等決定。 應(yīng)用應(yīng)用 塑化能力應(yīng)與整個(gè)注射機(jī)的成型周期、注塑化能力應(yīng)與整個(gè)注射機(jī)的成型周期、注 射量相協(xié)調(diào)，才能保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提射量相協(xié)調(diào)，才能

25、保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提 供足夠的均勻塑化熔料量。供足夠的均勻塑化熔料量。 38 合模力合模力 (kN) 合模力是指注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加合模力是指注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加 的最大夾緊力。機(jī)器在注射時(shí)，熔料經(jīng)料筒、的最大夾緊力。機(jī)器在注射時(shí)，熔料經(jīng)料筒、 噴嘴、模具的澆注系統(tǒng)后進(jìn)入模腔，使注射壓噴嘴、模具的澆注系統(tǒng)后進(jìn)入模腔，使注射壓 力一部分損失在噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)處。其力一部分損失在噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)處。其 余即為模腔內(nèi)熔體壓力、常稱做模腔壓力。若余即為模腔內(nèi)熔體壓力、常稱做模腔壓力。若 使模具不被模腔壓力所產(chǎn)生的脹模力頂開，就使模具不被模腔壓力所產(chǎn)生的脹模力頂開，就 必須施加足夠的

26、夾緊力，即合模力或稱鎖模力。必須施加足夠的夾緊力，即合模力或稱鎖模力。 39 0 FK P A 鎖模力，鎖模力，kNkN 安全系數(shù)，安全系數(shù)， 1.11.11.21.2 平均模腔壓力，平均模腔壓力， MPaMPa 制品在分型面上的制品在分型面上的 投影面積，投影面積，m2m2 實(shí)踐常采用流長比、制品壁厚來選取實(shí)踐常采用流長比、制品壁厚來選取P0。流。流 長比為熔料流經(jīng)自澆注口到制品最邊緣的極長比為熔料流經(jīng)自澆注口到制品最邊緣的極 限流程與制品壁厚之比，其表達(dá)式為：限流程與制品壁厚之比，其表達(dá)式為： L i i L 流長比 熔料自澆口流經(jīng)的極限長度 制品厚度 00 PP 0 物料粘度系數(shù) P模腔

27、壓力 40 41 合合 模模 裝裝 置置 基基 本本 尺尺 寸寸 決定了模具的安裝尺寸，因而也決定了所能加決定了模具的安裝尺寸，因而也決定了所能加 工制品的平面尺寸。工制品的平面尺寸。 模板尺寸及拉桿間距模板尺寸及拉桿間距 模板間的最大開距模板間的最大開距 動(dòng)模板行程動(dòng)模板行程 模具最小厚度與最大厚度模具最小厚度與最大厚度 42 合模系統(tǒng)的基本尺寸合模系統(tǒng)的基本尺寸 主要包括模板尺寸、拉桿間距、模板主要包括模板尺寸、拉桿間距、模板 最大開距、動(dòng)模板行程、模具最大厚度最大開距、動(dòng)模板行程、模具最大厚度 和最小厚度等。和最小厚度等。 43 模板最大開距和行程模板最大開距和行程 模板最大開距是動(dòng)模開

28、啟時(shí)，動(dòng)模板模板最大開距是動(dòng)模開啟時(shí)，動(dòng)模板 與定模板之間的最大距離。與定模板之間的最大距離。 max LS max L S 最大模板開距 動(dòng)模板行程 最大模具厚度 44 動(dòng)模板行程動(dòng)模板行程(mm) 動(dòng)模板行程是指動(dòng)模板能夠移動(dòng)的最大值，動(dòng)模板行程是指動(dòng)模板能夠移動(dòng)的最大值， 為了便于取出制品，一般動(dòng)模板行程為為了便于取出制品，一般動(dòng)模板行程為S2h。 h成型制品的最大高度。成型制品的最大高度。 模具最大厚度與最小厚度模具最大厚度與最小厚度(max，min) 模具的最大厚度和最小厚度是指動(dòng)模板閉合模具的最大厚度和最小厚度是指動(dòng)模板閉合 后，達(dá)到規(guī)定合模力時(shí)，動(dòng)模板與定模板之間所后，達(dá)到規(guī)定合

29、模力時(shí)，動(dòng)模板與定模板之間所 達(dá)到的最大和最小距離，這兩值之差就是調(diào)模機(jī)達(dá)到的最大和最小距離，這兩值之差就是調(diào)模機(jī) 構(gòu)的調(diào)模行程。構(gòu)的調(diào)模行程。 45 移移 模模 速速 度度 定義定義 指動(dòng)模板在開模、合模時(shí)的移指動(dòng)模板在開模、合模時(shí)的移 動(dòng)速度。動(dòng)速度。 速度速度 為了提高機(jī)械效率，移模速度為了提高機(jī)械效率，移模速度 越快越好。高速機(jī)一般在越快越好。高速機(jī)一般在45 50m/min之間，最高速已接近之間，最高速已接近 70m/min。 在閉模接近最終位置和開模過在閉模接近最終位置和開模過 程的始末位置時(shí)，都要求慢速程的始末位置時(shí)，都要求慢速 移模。因此要求模板在整個(gè)行移模。因此要求模板在整個(gè)

30、行 程中速度可調(diào)，合模時(shí)從快到程中速度可調(diào)，合模時(shí)從快到 慢，開模時(shí)從慢到快，再到慢，慢，開模時(shí)從慢到快，再到慢， 慢速移模的速度一般在慢速移模的速度一般在0.24 3m/min范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 46 空空 循循 環(huán)環(huán) 時(shí)時(shí) 間間 定義定義 指不加料注射機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)循環(huán)所指不加料注射機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)循環(huán)所 需時(shí)間，它由合模、注射座前需時(shí)間，它由合模、注射座前 進(jìn)和后退、開模以及動(dòng)作間的進(jìn)和后退、開模以及動(dòng)作間的 切換時(shí)間組成。切換時(shí)間組成。 意義意義 此參數(shù)與制件的成型工藝無關(guān)，此參數(shù)與制件的成型工藝無關(guān)， 是一個(gè)純粹的設(shè)備參數(shù)，它表是一個(gè)純粹的設(shè)備參數(shù)，它表 征機(jī)器的綜合性能，反映了注征機(jī)器的綜合性能，

31、反映了注 射機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的好壞、動(dòng)作靈射機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的好壞、動(dòng)作靈 敏度、液壓及電氣系統(tǒng)性能的敏度、液壓及電氣系統(tǒng)性能的 優(yōu)劣，也是衡量注射機(jī)生產(chǎn)能優(yōu)劣，也是衡量注射機(jī)生產(chǎn)能 力的指標(biāo)。力的指標(biāo)。 1學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 47 3.3注射成型過程分析注射成型過程分析 聚合物的注射模塑主要包括：聚合物的注射模塑主要包括：塑化熔融、塑化熔融、 注射充模，冷卻定型三個(gè)基本過程。注射充模，冷卻定型三個(gè)基本過程。因?yàn)檫@因?yàn)檫@ 些過程與制品質(zhì)量、注射成型的生產(chǎn)效率、些過程與制品質(zhì)量、注射成型的生產(chǎn)效率、 被注射物料、工藝性能等因素有密切關(guān)系，被注射物料、工藝性能等因素有密切關(guān)系， 而關(guān)于熱塑性聚合物，這些過程主要體現(xiàn)在而

32、關(guān)于熱塑性聚合物，這些過程主要體現(xiàn)在 所發(fā)生的各種物理變化上。因此，本節(jié)著重所發(fā)生的各種物理變化上。因此，本節(jié)著重 討論注射成型過程的物理變化及其影響因素。討論注射成型過程的物理變化及其影響因素。 48 3.3.1塑化過程塑化過程 3.3.1.1物料在料筒內(nèi)的塑化物料在料筒內(nèi)的塑化 所謂塑化是指聚合物在料筒內(nèi)經(jīng)加熱由固所謂塑化是指聚合物在料筒內(nèi)經(jīng)加熱由固 態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融的流動(dòng)狀態(tài)并具有良好的可塑性態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融的流動(dòng)狀態(tài)并具有良好的可塑性 的過程。塑化雖然是預(yù)備性的操作，但塑化質(zhì)的過程。塑化雖然是預(yù)備性的操作，但塑化質(zhì) 量、塑化效率則對(duì)隨后的操作過程、生產(chǎn)效率量、塑化效率則對(duì)隨后的操作過程、生產(chǎn)效

33、率 以及制品質(zhì)量有著極重要的影響。以及制品質(zhì)量有著極重要的影響。 對(duì)于塑化過程的要求是：使物料完全熔融，對(duì)于塑化過程的要求是：使物料完全熔融， 獲得充分的混合，達(dá)到規(guī)定的成型溫度，而且獲得充分的混合，達(dá)到規(guī)定的成型溫度，而且 溫度分布均勻，無過熱分解現(xiàn)象發(fā)生。溫度分布均勻，無過熱分解現(xiàn)象發(fā)生。 49 熔體溫度均一性程度常常是造成注射制品質(zhì)量熔體溫度均一性程度常常是造成注射制品質(zhì)量 優(yōu)劣的重要原因，因而它亦是注射裝置塑化質(zhì)優(yōu)劣的重要原因，因而它亦是注射裝置塑化質(zhì) 量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。 聚合物平均聚合物平均 溫度溫度 聚合物初始聚合物初始 溫度溫度 料筒溫度料筒溫度 加熱系數(shù)加熱系數(shù) 該值

34、不應(yīng)低于該值不應(yīng)低于0.80.8 0 0 a w TT E TT 50 3.3.1.2 螺桿對(duì)物料的塑化的強(qiáng)化作用螺桿對(duì)物料的塑化的強(qiáng)化作用 對(duì)于粘流態(tài)物料在剪切力作用下，產(chǎn)生大對(duì)于粘流態(tài)物料在剪切力作用下，產(chǎn)生大 量的熱量。單位時(shí)間內(nèi)，單位體積的熔體因剪量的熱量。單位時(shí)間內(nèi)，單位體積的熔體因剪 切產(chǎn)生的熱量切產(chǎn)生的熱量Q可表示為：可表示為： 簡化計(jì)算，按牛頓流體處理簡化計(jì)算，按牛頓流體處理: 剪切熱可以用下式計(jì)算剪切熱可以用下式計(jì)算: . Q . 2 . Q 51 對(duì)于螺桿擠出機(jī)對(duì)于螺桿擠出機(jī) 可以看出：聚合物熔體在螺槽內(nèi)受剪切作用而可以看出：聚合物熔體在螺槽內(nèi)受剪切作用而 產(chǎn)生的熱量與螺桿

35、直徑和轉(zhuǎn)速的平方成正比，產(chǎn)生的熱量與螺桿直徑和轉(zhuǎn)速的平方成正比， 而與螺桿深度的平方成反比，而且熔體的粘度而與螺桿深度的平方成反比，而且熔體的粘度 越高，在其他條件相同時(shí)所生成的熱量越大。越高，在其他條件相同時(shí)所生成的熱量越大。 . 60 D n h mmD n 螺桿直徑， 螺桿轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分 h螺槽深度，mm 52 由表由表35看出，為提高熔體溫度，增加背壓看出，為提高熔體溫度，增加背壓 比提高螺桿轉(zhuǎn)速更為有效，但在高背壓下塑比提高螺桿轉(zhuǎn)速更為有效，但在高背壓下塑 于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的逆流和漏流流量增大、塑化于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的逆流和漏流流量增大、塑化 時(shí)間延長，致使塑化效率下降。時(shí)間延長，致使塑化效率下

36、降。 轉(zhuǎn)速/r/min背壓/MPa熔體平均溫度/塑化時(shí)間/s 66024014 6635.725533 129024010 12935.725520 表表3-5HDPE(MFR3.5g/10min)在在215 塑化時(shí)轉(zhuǎn)塑化時(shí)轉(zhuǎn) 速、背壓、熔體平均溫度及塑化時(shí)間數(shù)據(jù)速、背壓、熔體平均溫度及塑化時(shí)間數(shù)據(jù) 53 3.3.2注射過程注射過程 3.3.2.1物料通過料筒的壓力損失物料通過料筒的壓力損失 1 對(duì)于柱塞式注射系統(tǒng)，壓緊粒料的壓力降損失值對(duì)于柱塞式注射系統(tǒng)，壓緊粒料的壓力降損失值pg 可用下式作近似計(jì)算：可用下式作近似計(jì)算： 1 4 0 1) fL D g pep （ 0 1 p D L f

37、注射壓力 料筒內(nèi)壁直徑 粒料區(qū)長度 粒料與料筒的摩擦系數(shù) 54 2 當(dāng)柱塞連續(xù)將熔體向噴嘴方向推動(dòng)時(shí)，熔料當(dāng)柱塞連續(xù)將熔體向噴嘴方向推動(dòng)時(shí)，熔料 經(jīng)過料筒的壓力損失值可借用圓管中牛頓流經(jīng)過料筒的壓力損失值可借用圓管中牛頓流 體的體積流率公式進(jìn)行估算：體的體積流率公式進(jìn)行估算： 4 2 8 L V pR q L 2 4 8 V L Lq p R 2 V q R L 熔體通過料筒的體積流率 料筒內(nèi)壁半徑 牛頓流體粘度 流體流經(jīng)料筒的長度 gL ppp 料筒 55 3.3.2.2熔體在噴嘴中的運(yùn)動(dòng)熔體在噴嘴中的運(yùn)動(dòng) 注射速率一定時(shí)，注射速率一定時(shí)，R，PL受兩方面因素影響，受兩方面因素影響， 1）

38、R減小，公式中減小，公式中PL， 2）R，剪切速率增大，溫度增高，對(duì)于假塑性流，剪切速率增大，溫度增高，對(duì)于假塑性流 體體，PL。 注射速率一定時(shí)，噴嘴長度增加，注射速率一定時(shí)，噴嘴長度增加， PL。 此外，注射壓力對(duì)溫度有很大的影響。間接影響壓此外，注射壓力對(duì)溫度有很大的影響。間接影響壓 力損失。力損失。 噴嘴半徑噴嘴半徑 2 4 8 V L Lq p R 56 注射壓力對(duì)溫注射壓力對(duì)溫 度的影響度的影響 圖圖3-26 聚苯乙烯在直徑聚苯乙烯在直徑1mm長長10mm的細(xì)孔噴嘴中的溫度分布的細(xì)孔噴嘴中的溫度分布 壓力：壓力：a-73MPa b-77.5MPa c-100.5MPa d-115M

39、Pa 1-離開噴嘴后離開噴嘴后 2-在噴嘴細(xì)孔中在噴嘴細(xì)孔中 3-在噴嘴細(xì)孔的入口附近在噴嘴細(xì)孔的入口附近 4-9沿噴嘴長沿噴嘴長 度的不同點(diǎn)度的不同點(diǎn) 10 料筒頭部料筒頭部 料筒料筒 噴嘴噴嘴 57 v3.3.2.3 熔體在模腔中的充模流動(dòng)分析熔體在模腔中的充模流動(dòng)分析 v熔體在模具澆注系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)熔體在模具澆注系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng) v對(duì)于熱流道和冷流道是不同的，熱流道對(duì)于熱流道和冷流道是不同的，熱流道 （保溫，熔體溫度下降很小）壓力降與噴嘴（保溫，熔體溫度下降很小）壓力降與噴嘴 基本相同。對(duì)于冷流道則形成冷硬殼層，熔基本相同。對(duì)于冷流道則形成冷硬殼層，熔 體流動(dòng)半徑下降，使得壓力降增大。體流動(dòng)半

40、徑下降，使得壓力降增大。 v熔體充模流動(dòng)特點(diǎn)熔體充模流動(dòng)特點(diǎn) v起始階段起始階段 v過渡階段過渡階段 v主階段主階段 v熔體遇到障礙物時(shí)的充模流動(dòng)熔體遇到障礙物時(shí)的充模流動(dòng) 58 由圖由圖327可以看出，隨料流前緣運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的不同?？梢钥闯?，隨料流前緣運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的不同。 可將整個(gè)充模運(yùn)動(dòng)過程相對(duì)地分成三個(gè)典型階段，即圖可將整個(gè)充模運(yùn)動(dòng)過程相對(duì)地分成三個(gè)典型階段，即圖 中中1為起始階段，相當(dāng)于熔體流的開始部分，熔體流前緣為起始階段，相當(dāng)于熔體流的開始部分，熔體流前緣 呈圓弧形；呈圓弧形；2為過渡階段，前緣從圓弧形逐漸過渡到直線為過渡階段，前緣從圓弧形逐漸過渡到直線 形；形；3為主階段，相當(dāng)于熔體主流

41、，前緣呈直線移動(dòng)，直為主階段，相當(dāng)于熔體主流，前緣呈直線移動(dòng)，直 至充滿模腔。至充滿模腔。 圖圖3-27 充模時(shí)熔體前緣變化的各階段充模時(shí)熔體前緣變化的各階段 1-開始階段開始階段 2-過渡階段過渡階段 3-主階段主階段 59 熔體遇到障礙物時(shí)的充模流動(dòng)熔體遇到障礙物時(shí)的充模流動(dòng) 圖圖 3-31 熱塑性塑料熔體圍繞不同形狀的障礙物熱塑性塑料熔體圍繞不同形狀的障礙物 流動(dòng)時(shí)速度流動(dòng)時(shí)速度v的變化及熔體的流動(dòng)情況的變化及熔體的流動(dòng)情況 （a）矩形）矩形 （b）圓柱形（）圓柱形（c）菱形）菱形 金屬鑲嵌件的設(shè)計(jì)問題金屬鑲嵌件的設(shè)計(jì)問題 60 v充模流動(dòng)長度充模流動(dòng)長度 v充模過程中凝固殼層的形成充模

42、過程中凝固殼層的形成 v充模流動(dòng)長度的影響因素充模流動(dòng)長度的影響因素 61 v熔體在模具中的流動(dòng)及凝固熔體在模具中的流動(dòng)及凝固 圖圖3-34 3-34 熔體流的速度分布熔體流的速度分布 1-1-澆口澆口 2-2-熔體前緣熔體前緣 3-3-熔體流中的微元流動(dòng)方向熔體流中的微元流動(dòng)方向 4-4-聚合物的凝固層聚合物的凝固層 62 圖圖 3-35 螺旋線模試驗(yàn)?zāi)Ｇ宦菪€模試驗(yàn)?zāi)Ｇ?63 影響充模流動(dòng)長度的因素影響充模流動(dòng)長度的因素 v料筒溫度，料筒溫度，T ， ，P ，L v模具溫度，模具溫度主要影響凝固層厚度，對(duì)模具溫度，模具溫度主要影響凝固層厚度，對(duì) 熔體的充模流動(dòng)長度影響不大熔體的充模流動(dòng)長度

43、影響不大 v注射壓力，注射壓力， P ， L v注射速度，提高充模時(shí)的體積流速，能夠增大注射速度，提高充模時(shí)的體積流速，能夠增大 熔體在模腔內(nèi)流動(dòng)的動(dòng)能，故可增加流動(dòng)長度。熔體在模腔內(nèi)流動(dòng)的動(dòng)能，故可增加流動(dòng)長度。 v螺線槽橫截面尺寸，其它工藝條件一定時(shí)，影螺線槽橫截面尺寸，其它工藝條件一定時(shí)，影 響較大，螺線槽橫截面厚度、寬度響較大，螺線槽橫截面厚度、寬度， L 聚合物分子結(jié)構(gòu)與性能，聚合物分子結(jié)構(gòu)與性能，M， ， L 64 65 66 3.3.2.5充模過程模腔的壓力變化充模過程模腔的壓力變化 OA段：聚合物從噴嘴流入模具澆口，段：聚合物從噴嘴流入模具澆口， 柱塞前端及噴嘴處壓力迅速上升，

44、柱塞前端及噴嘴處壓力迅速上升，A 點(diǎn)為充模的開始點(diǎn)。點(diǎn)為充模的開始點(diǎn)。 tA一一tB為充模時(shí)間，此時(shí)模腔被充滿。為充模時(shí)間，此時(shí)模腔被充滿。 tB一一tC：模腔充滿之后，柱塞或螺桿模腔充滿之后，柱塞或螺桿 還要再注入一些熔體，在時(shí)間還要再注入一些熔體，在時(shí)間tB一一tC 內(nèi)，模內(nèi)壓力升至最高值。內(nèi)，模內(nèi)壓力升至最高值。 充充 模模 起起 點(diǎn)點(diǎn) 充充 模模 完完 成成 凝凝 封封 點(diǎn)點(diǎn) 脫脫 模模 點(diǎn)點(diǎn) 保保 壓壓 終終 止止 點(diǎn)點(diǎn) 模腔模腔 壓力壓力 最高最高 點(diǎn)點(diǎn) 67 3.3.3 保壓過程保壓過程 需要維持一段時(shí)間，即需要維持一段時(shí)間，即tC一一tD ，在這期間柱塞，在這期間柱塞 或螺桿對(duì)

45、模腔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)料，以使由于聚合物充模后或螺桿對(duì)模腔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)料，以使由于聚合物充模后 溫度下降體積收縮而出現(xiàn)的空間能得以繼續(xù)充滿，溫度下降體積收縮而出現(xiàn)的空間能得以繼續(xù)充滿， 熔體的這種流動(dòng)稱保壓流動(dòng)。這熔體的這種流動(dòng)稱保壓流動(dòng)。這過程就是保壓過過程就是保壓過 程。它持續(xù)到保壓終止點(diǎn)程。它持續(xù)到保壓終止點(diǎn)D為止。為止。 68 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：聚苯乙烯注塑件保壓時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：聚苯乙烯注塑件保壓時(shí)間 為為57秒時(shí)制品有縮孔，秒時(shí)制品有縮孔，917秒時(shí)，制品秒時(shí)，制品 無縮孔。無縮孔。 69 3.3.4倒流與冷卻定型過程倒流與冷卻定型過程 3.3.4.1熔體的倒流（熔體的倒流（D點(diǎn)點(diǎn)-E點(diǎn)點(diǎn)) 保壓階

46、段結(jié)束后壓力撤除，螺桿開保壓階段結(jié)束后壓力撤除，螺桿開 始后退預(yù)塑，這時(shí)模腔中的熔體就要發(fā)始后退預(yù)塑，這時(shí)模腔中的熔體就要發(fā) 生倒流。生倒流。DE階段表示模腔壓力的變化。階段表示模腔壓力的變化。 倒流一直持續(xù)到澆口凝封點(diǎn)倒流一直持續(xù)到澆口凝封點(diǎn)E為止。為止。 70 3.3.4.2熔體的冷卻定型熔體的冷卻定型 從圖從圖346中曲線上的凝封點(diǎn)中曲線上的凝封點(diǎn)E到脫模點(diǎn)到脫模點(diǎn)F，這，這 就是澆口凝固后的冷卻時(shí)期，此時(shí)不會(huì)有熔體進(jìn)就是澆口凝固后的冷卻時(shí)期，此時(shí)不會(huì)有熔體進(jìn) 行補(bǔ)料，對(duì)于只有可壓縮性的粘流態(tài)高聚物，其行補(bǔ)料，對(duì)于只有可壓縮性的粘流態(tài)高聚物，其 比體積比體積或密度或密度(1)、溫度、溫度

47、T(用熱力學(xué)溫度用熱力學(xué)溫度K 表示表示)和模腔壓力和模腔壓力P之間的關(guān)系可用修正的范德華方之間的關(guān)系可用修正的范德華方 程表示程表示 式中式中 p聚合物分子吸引力引起的內(nèi)部壓力；聚合物分子吸引力引起的內(nèi)部壓力；聚聚 合物分子的比體積；合物分子的比體積； M r聚合物分子結(jié)構(gòu)單元的聚合物分子結(jié)構(gòu)單元的 相對(duì)分子質(zhì)量；相對(duì)分子質(zhì)量；R通用氣體常數(shù)；其中通用氣體常數(shù)；其中p ，M r 是因高聚物不同而不同的常數(shù)。是因高聚物不同而不同的常數(shù)。 ()() r R ppvvT M 71 冷卻時(shí)，物料熔體的溫度和壓力都在下降，冷卻時(shí)，物料熔體的溫度和壓力都在下降， 只有溫度降到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度只有溫度降到玻

48、璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg(或熱變形或熱變形 溫度溫度)以下，壓力下降到與大氣壓平衡以下，壓力下降到與大氣壓平衡(即模即模 內(nèi)殘余壓力內(nèi)殘余壓力PE0)時(shí)，才是制品脫模和抽芯時(shí)，才是制品脫模和抽芯 的最佳條件。殘余壓力為零是冷卻過程結(jié)的最佳條件。殘余壓力為零是冷卻過程結(jié) 束的重要標(biāo)志。由于聚合物在模腔內(nèi)，其束的重要標(biāo)志。由于聚合物在模腔內(nèi)，其 溫度下降不可能低于模具溫度溫度下降不可能低于模具溫度T。在制品。在制品 冷卻過程中，殘余壓力為零若出現(xiàn)在冷卻冷卻過程中，殘余壓力為零若出現(xiàn)在冷卻 過程的初期，則模腔內(nèi)聚合物凝固層較薄，過程的初期，則模腔內(nèi)聚合物凝固層較薄， 無足夠強(qiáng)度抵抗隨后的內(nèi)部冷卻收縮而使無足

49、夠強(qiáng)度抵抗隨后的內(nèi)部冷卻收縮而使 之出現(xiàn)負(fù)壓，制品表面將出現(xiàn)凹痕；若零之出現(xiàn)負(fù)壓，制品表面將出現(xiàn)凹痕；若零 壓力在冷卻過程的中期出現(xiàn)，則內(nèi)部未凝壓力在冷卻過程的中期出現(xiàn)，則內(nèi)部未凝 熔體會(huì)在足夠厚的外殼層拉應(yīng)力作用下而熔體會(huì)在足夠厚的外殼層拉應(yīng)力作用下而 產(chǎn)生縮孔；只有在冷卻過程后期殘余壓力產(chǎn)生縮孔；只有在冷卻過程后期殘余壓力 為零，制品內(nèi)外部已凝固，才不致發(fā)生上為零，制品內(nèi)外部已凝固，才不致發(fā)生上 述的缺陷。述的缺陷。 72 控制殘余壓力是很重要的，因?yàn)槿绻刂茪堄鄩毫κ呛苤匾?，因?yàn)槿绻鸓 PE E 過大，制品在過大，制品在 開模后頂出時(shí)就會(huì)發(fā)生應(yīng)力斷裂或表面嚴(yán)重?fù)p傷。但如開模后頂出時(shí)就會(huì)

50、發(fā)生應(yīng)力斷裂或表面嚴(yán)重?fù)p傷。但如 果果P PE E過小，制品在有型芯的情況下，由于冷卻收縮，就過小，制品在有型芯的情況下，由于冷卻收縮，就 會(huì)在型芯上產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)會(huì)在型芯上產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)P PE E 過小、收縮應(yīng)力過大過小、收縮應(yīng)力過大 時(shí)，同樣會(huì)造成脫模時(shí)制品斷裂或嚴(yán)重刮傷。所以，殘時(shí)，同樣會(huì)造成脫模時(shí)制品斷裂或嚴(yán)重刮傷。所以，殘 余壓力在制品服模時(shí)也有一個(gè)范圍要求。由于制品脫模余壓力在制品服模時(shí)也有一個(gè)范圍要求。由于制品脫模 時(shí)溫度必須低于時(shí)溫度必須低于TgTg；而模溫又為；而模溫又為T T，這樣脫模溫度范，這樣脫模溫度范 圍一定是圍一定是TgTgTT之間。這樣利用溫度一壓力關(guān)系可以

51、之間。這樣利用溫度一壓力關(guān)系可以 確定開模條件：在圖確定開模條件：在圖348348中中P PE EP PE E ，TgTgTT圍圍 成的方塊區(qū)域，構(gòu)成了較佳的脫模條件區(qū)域。成的方塊區(qū)域，構(gòu)成了較佳的脫模條件區(qū)域。 73 74 3.3.5注射成型過程中注射成型過程中 聚合物的取向、結(jié)晶與內(nèi)應(yīng)力聚合物的取向、結(jié)晶與內(nèi)應(yīng)力 1 取向取向 取向的形成：取向的形成： 高分子鏈具有幾何不對(duì)稱性，在外力場的高分子鏈具有幾何不對(duì)稱性，在外力場的 作用下（剪切和拉伸應(yīng)力），高分子鏈沿外力場方向作有序作用下（剪切和拉伸應(yīng)力），高分子鏈沿外力場方向作有序 排列就形成分子鏈的取向。取向是一種非平衡態(tài)，一旦外力排列就形

52、成分子鏈的取向。取向是一種非平衡態(tài)，一旦外力 場除去，分子熱運(yùn)動(dòng)將使有序排列的結(jié)構(gòu)自發(fā)趨向無序化，場除去，分子熱運(yùn)動(dòng)將使有序排列的結(jié)構(gòu)自發(fā)趨向無序化， 這個(gè)過程為解取向。高分子的取向分為鏈段取向和大分子鏈這個(gè)過程為解取向。高分子的取向分為鏈段取向和大分子鏈 取向兩種。一般來講，在高彈態(tài)僅發(fā)生鏈段取向，在粘流態(tài)取向兩種。一般來講，在高彈態(tài)僅發(fā)生鏈段取向，在粘流態(tài) 就會(huì)發(fā)生大分子鏈取向。就會(huì)發(fā)生大分子鏈取向。 75 76 3.3.5注射成型過程中聚合物的取向、結(jié)晶注射成型過程中聚合物的取向、結(jié)晶 與內(nèi)應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)力 取向?qū)π阅艿挠绊懭∠驅(qū)π阅艿挠绊?取向?qū)е铝W(xué)性能的各向異性，沿取向方向強(qiáng)度提高，取

53、向?qū)е铝W(xué)性能的各向異性，沿取向方向強(qiáng)度提高， 伸長率下降，而垂直于取向方向的性能與取向方向相反。伸長率下降，而垂直于取向方向的性能與取向方向相反。 77 影響制品取向的因素影響制品取向的因素 l熔體溫度熔體溫度，取向度，取向度，解取向，解取向； l模具溫度模具溫度，取向，取向； l注射壓力注射壓力，剪切增加，取向度，剪切增加，取向度； l注射速度，快速充模，制品表面高度取向，內(nèi)部取向注射速度，快速充模，制品表面高度取向，內(nèi)部取向 較少；慢速充模表層凍結(jié)，中心部位熔體溫度因與較少；慢速充模表層凍結(jié)，中心部位熔體溫度因與Tg或或 Tm的差值減小，導(dǎo)致解取向時(shí)間縮短，取向度的差值減小，導(dǎo)致解取向時(shí)

54、間縮短，取向度。 總之，隨著模具溫度、制品厚度、充模時(shí)熔料的溫度總之，隨著模具溫度、制品厚度、充模時(shí)熔料的溫度 的增加，分子取向有減弱的趨勢；增加澆口長度、壓力，的增加，分子取向有減弱的趨勢；增加澆口長度、壓力， 分子取向程度也隨之增加；分子取向程度與澆口設(shè)定的分子取向程度也隨之增加；分子取向程度與澆口設(shè)定的 位置和形狀有很大關(guān)系，直澆口比點(diǎn)澆口更容易維持取位置和形狀有很大關(guān)系，直澆口比點(diǎn)澆口更容易維持取 向效應(yīng)。向效應(yīng)。 78 3.3.5注射成型過程中聚合物的取向、結(jié)晶與內(nèi)應(yīng)注射成型過程中聚合物的取向、結(jié)晶與內(nèi)應(yīng) 力力 2 注射成型中聚合物的結(jié)晶注射成型中聚合物的結(jié)晶 結(jié)晶的形成結(jié)晶的形成

55、結(jié)晶性聚合物在冷卻條件下，分子鏈作有序排列，形結(jié)晶性聚合物在冷卻條件下，分子鏈作有序排列，形 成晶體。晶核生長速度和晶粒生長速度（鏈斷的重排能成晶體。晶核生長速度和晶粒生長速度（鏈斷的重排能 力）。溫度力）。溫度，晶核生長速度，晶核生長速度，有利于形成不完整的晶，有利于形成不完整的晶 體；溫度體；溫度，鏈斷的重排能力，鏈斷的重排能力，晶粒生長速度，晶粒生長速度，有利于，有利于 形成完整的晶體。形成完整的晶體。 79 80 3.3.5注射成型過程中聚合物的取向、結(jié)晶與內(nèi)應(yīng)注射成型過程中聚合物的取向、結(jié)晶與內(nèi)應(yīng) 力力 2 注射成型中聚合物的結(jié)晶注射成型中聚合物的結(jié)晶 影響制品結(jié)晶的因素影響制品結(jié)晶

56、的因素 溫度和過冷度溫度和過冷度 結(jié)晶溫度范圍及原因結(jié)晶溫度范圍及原因 TTm，分子難以形成有序排列而無法結(jié)晶；而，分子難以形成有序排列而無法結(jié)晶；而 TTg，大分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，不易有序排列，也不，大分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，不易有序排列，也不 容易結(jié)晶。所以，結(jié)晶的溫度范圍是在容易結(jié)晶。所以，結(jié)晶的溫度范圍是在Tg和和Tm之間。之間。 81 在在TgTm高溫區(qū)高溫區(qū)(接近于接近于Tm)，晶核不，晶核不 穩(wěn)定，單位時(shí)間內(nèi)成核數(shù)量少；而在穩(wěn)定，單位時(shí)間內(nèi)成核數(shù)量少；而在 低溫區(qū)低溫區(qū)(接近于接近于Tg )自由能低，結(jié)晶時(shí)自由能低，結(jié)晶時(shí) 間長，結(jié)晶速度慢。在間長，結(jié)晶速度慢。在Tm與與Tg 之間之

57、間 存在一個(gè)最高的結(jié)晶速度和相應(yīng)的結(jié)存在一個(gè)最高的結(jié)晶速度和相應(yīng)的結(jié) 晶溫度，如圖晶溫度，如圖353所示。所示。 82 2 注射成型中聚合物的結(jié)晶注射成型中聚合物的結(jié)晶 過冷度過冷度 T=Tm-T；T，接觸模具的聚合物迅速冷，接觸模具的聚合物迅速冷 卻，結(jié)晶度低，中心部位結(jié)晶度仍較高，易形成卻，結(jié)晶度低，中心部位結(jié)晶度仍較高，易形成 “皮芯結(jié)構(gòu)皮芯結(jié)構(gòu)”；T很小，容易形成均勻的晶體；很小，容易形成均勻的晶體； T中等，有利于皮層和中心部位的結(jié)晶。但在中等，有利于皮層和中心部位的結(jié)晶。但在 考慮結(jié)晶的同時(shí)還應(yīng)該考慮冷卻時(shí)間的因素和脫考慮結(jié)晶的同時(shí)還應(yīng)該考慮冷卻時(shí)間的因素和脫 模因素。模因素。 8

58、3 2 注射成型中聚合物的結(jié)晶注射成型中聚合物的結(jié)晶 熔體壓力熔體壓力 熔體壓力提高，剪切作用增強(qiáng)，有利于結(jié)晶，原熔體壓力提高，剪切作用增強(qiáng)，有利于結(jié)晶，原 因在于：應(yīng)力對(duì)聚合物結(jié)晶有誘導(dǎo)作用，應(yīng)力會(huì)使因在于：應(yīng)力對(duì)聚合物結(jié)晶有誘導(dǎo)作用，應(yīng)力會(huì)使 分子鏈沿受力方向取向，形成有序區(qū)，結(jié)晶度提高。分子鏈沿受力方向取向，形成有序區(qū)，結(jié)晶度提高。 結(jié)晶度對(duì)性能的影響結(jié)晶度對(duì)性能的影響 結(jié)晶度結(jié)晶度，密度，密度；力學(xué)性能；力學(xué)性能；原因在于晶體類似；原因在于晶體類似 于交聯(lián)點(diǎn)的作用，從而限制了聚合物分子鏈之間的于交聯(lián)點(diǎn)的作用，從而限制了聚合物分子鏈之間的 滑移，力學(xué)性能滑移，力學(xué)性能；結(jié)晶度；結(jié)晶度，耐

59、熱性能提高，耐熱性能提高；結(jié)晶；結(jié)晶 度度，耐化學(xué)溶劑性能提高，耐化學(xué)溶劑性能提高。 84 3 注射成型制品的內(nèi)應(yīng)力注射成型制品的內(nèi)應(yīng)力 內(nèi)應(yīng)力的種類：內(nèi)應(yīng)力的種類： 體積溫差應(yīng)力、取向應(yīng)力、結(jié)晶聚合物的內(nèi)應(yīng)力、體積溫差應(yīng)力、取向應(yīng)力、結(jié)晶聚合物的內(nèi)應(yīng)力、 金屬嵌件和脫模頂出時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力金屬嵌件和脫模頂出時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 表層限制其收縮，受到表層限制其收縮，受到 拉應(yīng)力拉應(yīng)力 受內(nèi)層的限制壓應(yīng)力受內(nèi)層的限制壓應(yīng)力 1）體積溫差應(yīng)力）體積溫差應(yīng)力 表層受到壓應(yīng)力，內(nèi)層受到拉表層受到壓應(yīng)力，內(nèi)層受到拉 應(yīng)力應(yīng)力 收縮收縮 85 2）取向應(yīng)力）取向應(yīng)力 非晶性聚合物，充模流動(dòng)和保壓過程中，由非晶性聚

60、合物，充模流動(dòng)和保壓過程中，由 于應(yīng)力作用使高分子鏈取向，自發(fā)的解取向受到于應(yīng)力作用使高分子鏈取向，自發(fā)的解取向受到 熔體迅速冷卻的阻礙。于是就形成了取向的內(nèi)應(yīng)熔體迅速冷卻的阻礙。于是就形成了取向的內(nèi)應(yīng) 力。力。 部分結(jié)晶的聚合物，當(dāng)聚合物溫度高于部分結(jié)晶的聚合物，當(dāng)聚合物溫度高于Tg時(shí)，時(shí)， 非結(jié)晶相的分子鏈段可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。取向的分子非結(jié)晶相的分子鏈段可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。取向的分子 鏈段則要自發(fā)地回復(fù)到無序的卷曲狀態(tài)，解取向鏈段則要自發(fā)地回復(fù)到無序的卷曲狀態(tài)，解取向 過程受到結(jié)晶相分子的限制，阻止拉伸鏈分子返過程受到結(jié)晶相分子的限制，阻止拉伸鏈分子返 回，于是也形成了取向應(yīng)力?；兀谑且残纬闪巳∠?/p>