第六章 注射成型2.
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第六章 注射成型
内容简介：
注射成型是将塑料加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压 下，物料通过料筒前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模 具内，经过冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方 法是一种间歇式的操作过程，可生产结构复杂的制品，其 成型制品占目前全部塑料制品的20～30％，是塑料成型加 工中重要方法之一。
塑化效果（物料转变成熔体之后的均化程度） 的好坏和塑化能力（注射机在单位时间内能够塑化 的物料质量或体积）的大小均与物料受热方式和注 射机结构有关。
柱塞式注射机，物料在机筒内只能接受柱塞的 推挤力，几乎不受剪切作用，塑化所用的热量，主 要从外部装有加热装置的高温机筒上撮取。
螺杆式注射机，螺杆在机筒内的旋转会对物料 起到强烈的搅拌和剪切作用，导致物料之间进行剧 烈摩擦，并因此而产生很大热量，故物料塑化时的 热量既可同时来源于高温机筒和自身产生出的摩擦 热，也可以只凭摩擦热单独供给。 柱塞式注射机与螺杆式注射机相比，无论是塑化速 率还是塑化质量都较差，这也是目前广泛采用螺杆 式注射机的主要原因。
影响塑化过程的因素
料筒温度Tb 提高Tb有利于塑化质量和塑化产量的提高 螺杆转速N，预塑压力（背压）P N一定，提高背压P，则塑化质量提高，而
塑化量下降，流涎现象显著。 P一定，增加N，则塑化量增加，塑化质量
可能不变，变好或变坏（夹杂空气）
2．流动与冷却
指用柱塞或螺杆的推动将具有流动性和温度均 匀的塑料熔体注入模具开始。
6.3.1生产前的准备工作
4．选择脱模剂 注射成型生产中，有时需要对模腔进行清理或
施加脱模剂，使成型后的制件容易从模内脱出。 常用的脱模剂有硬酯酸锌、液体石蜡(白油)和
硅油等。 除了硬酯酸锌不能用于聚酰胺外，上述三种脱
模剂对于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脱模效 果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱膜，但 价格很贵。
硬酯酸锌通常多用于高温模具，而液体石蜡多 用于中低温模具。
对于含有橡胶的软制品或透明制品不宜采用脱 模剂，否则将影响制品的透明度。
6.3.2 注射过程
完整的注射成型工艺过程可以分为 加料、塑化 注射充模 保压、冷却、脱模
1．塑化
实质只是塑化和流 动冷却两过程
指塑料在料筒内经加热达到流动状态，并具有良好可塑
性的全过程。从时间上看，塑化是在上一注射周期中保压完 成后，螺杆或柱塞后退期间进行的。
生产工艺对塑化过程的总要求是：在两次注射的时间间
隔内，提供足够数量的熔融塑料；熔融塑料的温度应均匀一 致，且等于所要求的成型温度；塑料在塑化过程中应不发生 或极少发生热降解。能否达到上述要求与塑料的性质、塑化 工艺条件的控制及注射机结构密切相关。
嵌件是否预热，视塑件性质和嵌件的种类及大小而定。 ①对于分子链刚性大的塑料(如聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳 酸酯和聚砜等)，一般均需预热嵌件，这是因为它们本身就 很容易产生应力开裂。 ②对于分子链柔顺性大的塑料，且嵌件较小时，可以不 预热，原因在于小嵌件容易在模内加热。
预热嵌件的温度一般取110～130℃，并以不破坏嵌件表 面镀层为限。对于铝、铜等有色金属嵌件，预热温度可提高 到150℃。
这种情况出现在制件厚度很小的场合。熔体一般不再会发 生喷射，熔体能以低速平稳的扩展流动充模。这是最理想的 充模形式，所得制品强度和外观都较好（如图 c）。
如果在注射成型过程中，因为某些工艺条件的变化或模 腔形状的影响，正在进行低速充模的熔体很有可能突然转变 为高速，这时充模流动将会改变原有的扩展性质，而趋向成 为一种类似蛇形流的不平稳流动（如图d）。
熔接痕（熔合缝）
熔合缝的力学性能低于塑件的其他区域，是整 个塑件中的薄弱环节。熔合缝的强度通常就是 塑料制件的强度。
熔合缝形成的常见原因有以下几种： ①模腔内型芯或安放的嵌件使熔体分流。 ②同一型腔有几个浇口。 ③塑件的壁厚有变化。 ④熔体喷射和蛇形流会引起波状折叠的熔合缝。
本章重点：
6.2工艺过程及控制因素 6.3工艺条件分析讨论
6.3 工艺过程及控制因素
学习目标： 掌握分析成型过程的方法
重点： 通过注射成型压力与时间的关系分
析充模、保压、倒流、冷却如何影 响制品生产和产品的质量
6.3.1生产前的准备工作
3．预热嵌件
对于有嵌件的塑料制件，成型前可对嵌件预热，减小它 在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料产 生收缩应力和裂纹。
浇口厚度略小于模腔厚度的情况
这种情况出现在制件厚度不太大的场合。熔体将以中速 充模，熔体通过浇口后，喷射流动的可能性减小。若再适当 地进行一些工艺调整(如降低注射速度、提高注射温度和模 具温度等)，则会使熔体进入模腔后出现一种比较平稳的扩 展性运动(或称扩展流)，如图 b所示。
浇口厚度与模腔厚度接近相等的情况
左图是用不同浇口注 射出的扁平有机玻璃 制品，因为浇口不同， 出现:
(a) 扩展流动 (b)喷射流动
两种情况中，前者的 表面质量比后者好得 多。
熔体遇到障碍物时的充模流动
对于带有成型型芯或嵌件的模腔，熔体充模时料流沿流 动方向一般分为两股，绕过障碍物再汇合在一起，在熔体流 汇合处常有熔接痕形成，而制品在该处强度则会降低，同时 外观变坏。
浇口厚度远小于模腔厚度的情况
熔体经浇口进速射出的熔体细流很不平稳，不仅熔体
表面粗糙，而且极易发生熔体破裂现象。即使不发生熔体 破裂，先射出的熔体也会因速度减慢而阻碍后面的熔体运 动，于是造成熔体在模腔中形成蛇形流动（如图a）。 由于蛇形流的出现，成型后的制件将会因折叠而产生波纹 状痕迹或表面疵瘢，强度和外观都较差。
塑料熔体在模腔中的流动情况可细分为充模、 压实（保压补缩）、倒流和浇口冻结后冷却等阶 段。
(1)充模阶段（从柱塞或螺杆开始前移起至模腔 被充满止，P159图6-16中0到t1阶段） 该阶段内熔体流动形式、流速、温度及压力 变化将直接关系到注塑件的质量，并在一定程度 上影响成型周期。
由于浇口形状、尺寸、位置以及塑料流变性 能、制件结构特点等变化的多样性，熔体的流动 充模过程变得极其复杂。
内容简介：
注射成型是将塑料加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压 下，物料通过料筒前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模 具内，经过冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方 法是一种间歇式的操作过程，可生产结构复杂的制品，其 成型制品占目前全部塑料制品的20～30％，是塑料成型加 工中重要方法之一。
塑化效果（物料转变成熔体之后的均化程度） 的好坏和塑化能力（注射机在单位时间内能够塑化 的物料质量或体积）的大小均与物料受热方式和注 射机结构有关。
柱塞式注射机，物料在机筒内只能接受柱塞的 推挤力，几乎不受剪切作用，塑化所用的热量，主 要从外部装有加热装置的高温机筒上撮取。
螺杆式注射机，螺杆在机筒内的旋转会对物料 起到强烈的搅拌和剪切作用，导致物料之间进行剧 烈摩擦，并因此而产生很大热量，故物料塑化时的 热量既可同时来源于高温机筒和自身产生出的摩擦 热，也可以只凭摩擦热单独供给。 柱塞式注射机与螺杆式注射机相比，无论是塑化速 率还是塑化质量都较差，这也是目前广泛采用螺杆 式注射机的主要原因。
影响塑化过程的因素
料筒温度Tb 提高Tb有利于塑化质量和塑化产量的提高 螺杆转速N，预塑压力（背压）P N一定，提高背压P，则塑化质量提高，而
塑化量下降，流涎现象显著。 P一定，增加N，则塑化量增加，塑化质量
可能不变，变好或变坏（夹杂空气）
2．流动与冷却
指用柱塞或螺杆的推动将具有流动性和温度均 匀的塑料熔体注入模具开始。
6.3.1生产前的准备工作
4．选择脱模剂 注射成型生产中，有时需要对模腔进行清理或
施加脱模剂，使成型后的制件容易从模内脱出。 常用的脱模剂有硬酯酸锌、液体石蜡(白油)和
硅油等。 除了硬酯酸锌不能用于聚酰胺外，上述三种脱
模剂对于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脱模效 果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱膜，但 价格很贵。
硬酯酸锌通常多用于高温模具，而液体石蜡多 用于中低温模具。
对于含有橡胶的软制品或透明制品不宜采用脱 模剂，否则将影响制品的透明度。
6.3.2 注射过程
完整的注射成型工艺过程可以分为 加料、塑化 注射充模 保压、冷却、脱模
1．塑化
实质只是塑化和流 动冷却两过程
指塑料在料筒内经加热达到流动状态，并具有良好可塑
性的全过程。从时间上看，塑化是在上一注射周期中保压完 成后，螺杆或柱塞后退期间进行的。
生产工艺对塑化过程的总要求是：在两次注射的时间间
隔内，提供足够数量的熔融塑料；熔融塑料的温度应均匀一 致，且等于所要求的成型温度；塑料在塑化过程中应不发生 或极少发生热降解。能否达到上述要求与塑料的性质、塑化 工艺条件的控制及注射机结构密切相关。
嵌件是否预热，视塑件性质和嵌件的种类及大小而定。 ①对于分子链刚性大的塑料(如聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳 酸酯和聚砜等)，一般均需预热嵌件，这是因为它们本身就 很容易产生应力开裂。 ②对于分子链柔顺性大的塑料，且嵌件较小时，可以不 预热，原因在于小嵌件容易在模内加热。
预热嵌件的温度一般取110～130℃，并以不破坏嵌件表 面镀层为限。对于铝、铜等有色金属嵌件，预热温度可提高 到150℃。
这种情况出现在制件厚度很小的场合。熔体一般不再会发 生喷射，熔体能以低速平稳的扩展流动充模。这是最理想的 充模形式，所得制品强度和外观都较好（如图 c）。
如果在注射成型过程中，因为某些工艺条件的变化或模 腔形状的影响，正在进行低速充模的熔体很有可能突然转变 为高速，这时充模流动将会改变原有的扩展性质，而趋向成 为一种类似蛇形流的不平稳流动（如图d）。
熔接痕（熔合缝）
熔合缝的力学性能低于塑件的其他区域，是整 个塑件中的薄弱环节。熔合缝的强度通常就是 塑料制件的强度。
熔合缝形成的常见原因有以下几种： ①模腔内型芯或安放的嵌件使熔体分流。 ②同一型腔有几个浇口。 ③塑件的壁厚有变化。 ④熔体喷射和蛇形流会引起波状折叠的熔合缝。
本章重点：
6.2工艺过程及控制因素 6.3工艺条件分析讨论
6.3 工艺过程及控制因素
学习目标： 掌握分析成型过程的方法
重点： 通过注射成型压力与时间的关系分
析充模、保压、倒流、冷却如何影 响制品生产和产品的质量
6.3.1生产前的准备工作
3．预热嵌件
对于有嵌件的塑料制件，成型前可对嵌件预热，减小它 在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料产 生收缩应力和裂纹。
浇口厚度略小于模腔厚度的情况
这种情况出现在制件厚度不太大的场合。熔体将以中速 充模，熔体通过浇口后，喷射流动的可能性减小。若再适当 地进行一些工艺调整(如降低注射速度、提高注射温度和模 具温度等)，则会使熔体进入模腔后出现一种比较平稳的扩 展性运动(或称扩展流)，如图 b所示。
浇口厚度与模腔厚度接近相等的情况
左图是用不同浇口注 射出的扁平有机玻璃 制品，因为浇口不同， 出现:
(a) 扩展流动 (b)喷射流动
两种情况中，前者的 表面质量比后者好得 多。
熔体遇到障碍物时的充模流动
对于带有成型型芯或嵌件的模腔，熔体充模时料流沿流 动方向一般分为两股，绕过障碍物再汇合在一起，在熔体流 汇合处常有熔接痕形成，而制品在该处强度则会降低，同时 外观变坏。
浇口厚度远小于模腔厚度的情况
熔体经浇口进速射出的熔体细流很不平稳，不仅熔体
表面粗糙，而且极易发生熔体破裂现象。即使不发生熔体 破裂，先射出的熔体也会因速度减慢而阻碍后面的熔体运 动，于是造成熔体在模腔中形成蛇形流动（如图a）。 由于蛇形流的出现，成型后的制件将会因折叠而产生波纹 状痕迹或表面疵瘢，强度和外观都较差。
塑料熔体在模腔中的流动情况可细分为充模、 压实（保压补缩）、倒流和浇口冻结后冷却等阶 段。
(1)充模阶段（从柱塞或螺杆开始前移起至模腔 被充满止，P159图6-16中0到t1阶段） 该阶段内熔体流动形式、流速、温度及压力 变化将直接关系到注塑件的质量，并在一定程度 上影响成型周期。
由于浇口形状、尺寸、位置以及塑料流变性 能、制件结构特点等变化的多样性，熔体的流动 充模过程变得极其复杂。