注塑工艺及内应力

84. 如何调较注塑工艺参数(温度、压力、速度、位置)？∙温度温度的测量和控制在注塑中是十分重要的。

虽然进行这些测量是相对地简单，但多数注塑机都没有足够的温度采点或线路。

在多数注塑机上，温度是由热电偶感应的。

一个热电偶基本上由两条不同的电线尾部相接而组成的。

如果一端比另一端热，将产生一个微小的电讯；越是加热，讯号越强。

∙温度的控制热电偶也广泛应用作温度控制系统的感应器。

在控制仪器上，设定需要的温度，而感应器的显示将与设定点上产生的温度相比较。

在这最简单的系统中，当温度到达设定点时，就会关闭，温度下降后电源又重新开启。

这种系统称为开闭控制，因为它不是开就是关。

∙熔胶温度熔胶温度是很重要的，所用的射料缸温度只是指导性。

熔胶温度可在射嘴处量度或使用空气喷射法来量度。

射料缸的温度设定取决于熔胶温度、螺杆转速、背压、射料量和注塑周期。

您如果没有加工某一特定级别塑料的经验，请从最低的设定开始。

为了便于控制，射料缸分了区，但不是所有都设定为相同温度。

如果运作时间长或在高温下操作，请将第一区的温度设定为较低的数值，这将防止塑料过早熔化和分流。

注塑开始前，确保液压油、料斗封闭器、模具和射料缸都处于正确温度下。

∙注塑压力这是引起塑料流动的压力，可以用在射嘴或液压线上的传感器来测量。

它没有固定的数值，而模具填充越困难，注塑压力也增大，注塑线压力和注塑压力是有直接关系。

∙第一阶段压力和第二阶段压力在注塑周期的填充阶段中，可能需要采用高射压，以维持注塑速度于要求水平。

模具经填充后便不再需要高压力。

不过在注塑一些半结晶性热塑性塑料（如PA及POM）时，由于压力骤变，会使结构恶化，所以有时无须使用次阶段压力。

∙锁模压力为了对抗注射压力，必须使用锁模压力，不要自动地选择可供使用的最大数值，而要考虑投影面积，计算一个适合的数值。

注塑件的投影面积，是从锁模力的应用方向看到的最大面积。

对大多数注塑情况来说，它约为每平方英寸2吨，或每平方米31兆牛顿。

然而这只是个低数值，而且应当作为一个很粗略的经验值，因为，一旦注塑件有任何的深度，那么侧壁便必须考虑。

∙背压这是螺杆后退前所须要产生及超越的压力，采用高背压虽有利于色料散布均匀及塑料熔化，但却同时延长了中螺杆回位时间，减低填充塑料所含纤维的长度，并增加了注塑机的应力；故背压越低越好，在任何情况下都不能超过注塑机注塑压力（最高定额）的20%。

∙射嘴压力射嘴压力是射嘴里面的压力。

它大约就是引起塑料流动的压力。

它没有固定的数值，而是随模具填充的难度加大而增高。

射嘴压力、线压力和注射压力之间有直接的关系。

在螺旋式注塑机上，射嘴压力大约比注射压力少大约百分之十左右。

而在活塞式注塑机时压力损失可达到百分之十左右。

而在活塞式注塑机时压力损失可达到百分之五十。

∙注塑速度这是指螺杆作为冲头时，模具的填充速度。

注塑薄壁制品时，必须采用高射速，以便于熔胶未凝固时完全填充模具，生产较为光滑的表面。

填充时使用一系列程序化的射速，避免产生喷射或困气等缺陷。

注射可在开环式或闭环式控制系统下进行。

无论采用那种注射速度，都必须将速度值连同注射时间记录于记录表上，注射时间指模具达到预定的首阶段射压所须的时间，乃螺杆推进时间的一部分。

∙模具排气由于快速填充模具的缘故，模具必须让气体排出，多数情况下这气体只是模腔中的空气。

如果空气不能排出，它会被熔融压缩，使温度上升将引起塑料燃烧。

排气位须设于夹水纹及最终注塑部份附近。

一般排气位为6至13毫米宽，0.01至0.03毫米深的槽，通常设于其中一个半模的分模面处。

∙保压在注塑周期的填充阶段中，可能需要采用高射压，以维持注塑速度于要求的水平。

模具填充后，就进入保持阶段，这时螺杆（起冲压器作用）推进额外的塑料以补偿塑料收缩。

这可在较低或同样高的压力下完成。

通常若首阶段采用高压，次阶段便采用较低压力。

不过，在注塑一些半结晶性热塑性塑料（如PA及POM时），由于压力骤变，会使结晶体结构恶化，所以有时无需使用次阶段压力。

∙再生塑料的使用许多注塑机使用新塑料和回用再生塑料（即通常所说的水口料）的混合物。

令人惊奇的是，使用再生塑料可以改善注塑机的表现，即它的使用产生了更一致的注塑件，但值得注意的是，再生料在使用前最好要先除去粉尘，以免引起塑料进料量的差异而导致注塑件颜色分布偏差。

再生塑料的确切使用比例要根据实验的数来确定，这个数据必须是在不影响注塑件的物理性质的前提下得来的，一般的经验数值是在15%至25%之间。

∙品质控制注塑件最终的特点（重量和大小）与生产条件：如垫料大小、注塑压力和流量之间在紧密发联系。

这表示在许多情况下，有可能在没有真正对注塑件进行任何测量之前就可以检查到注塑件是否令人满意。

在每次注塑中，对选择的参数进行量并比较设定或储的数值。

只要测量值在预先选择的范围内，控制系统就判定该注塑件可以接受。

如果测量超出设定的限制，该注塑件将会被废弃，或者，如果只是超出了一点，就要停下来等有资格人士第二次检测。

现在的注塑机配备了录影机、电脑系统，这样在注塑时，每一个注塑件都与储存的要求映像相比较。

每一个注塑件都要和标准注塑件的尺寸和视觉上的缺陷相比较。

∙记录注塑条件永远不可忘记注塑的目的是在特定时间内按指定的成本生产符合品质要求的注塑件。

要做到这点，基本是做准确的记录。

在许多注塑机上按钮就可以做到这点。

若没有按钮，应该完成适当的记录单并保留注塑件样本，作为将来的参考。

∙停机最重要的是采取一个合理的停机过程，这样便可节省大量时间和金钱。

如果您要停机，正例如燃烧塑料，那么便没有需要泻出塑料，您可能会节省完全关闭和清洁注塑机的费用。

∙暂时的停顿若注塑机暂停运作，更须多次将余胶喷清或让别的塑料来通过注塑机清洗射料缸的剩余塑料。

遇上塑料退色，喷清的次数就要增加。

进行办轻微修理时，射料缸的加热器须调校至最低值，以尽量减低热分解的可能。

在更现代化的注塑机上，该过程可能会自动启动。

∙整晚的停顿注塑热塑性塑料（如PS）前，如已预先停机一晚，就只须关闭底部的滑板及射料缸加热器，将射料缸喷射干净。

射嘴完全清洁后，尽量把射料缸高度冷却，等注塑机冷却后关闭所有装备，注塑机便可充分准备好再次加热。

∙热敏感性塑料若塑料在注塑机内分解可燃烧，最终会变色，使注塑件变成废件。

遇此情形，便须完全关闭注塑机，喷清干净。

预防方法是用一种热稳定性较高的塑料喷清遇热敏感的塑料，这样便能抵常驻随时后再加热。

为了应付塑料氧化的问题，操作者可以在射料缸中充满塑料，如PE。

塑胶制品成型时变形重要原因：（1）成品肉厚不同，且差距过大，收缩率大小不同而产生。

（2）射压传达不均匀，因密度高低而产生（浇口位置及型式）（3）模温分布不均匀，冷却系统近浇口处要较冷，反之。

（4）分子配向差距过大。

（5）后结晶（结晶性塑胶）。

（6）内应力过高。

锁模压力：锁模压力必须大于塑料射入模内之总压力，若过低塑料即可能由分模面处溢出。

压力过高又会损耗机器，模具及浪费电力。

故适当的锁模力是以成品射入模内分模面不出毛边为原则。

螺杆功能：螺杆对原料有输送、混练、排气、除湿、熔解及计量等功能，塑胶原料熔融时所需之热量有百分之七十是来自螺杆旋转时发生之磨擦热，有百分之三十是来自电热片补充之热量。

低黏度、小螺杆、熔胶转速要加快。

高黏度、大螺杆熔胶转速要放慢。

复合材料需放慢转速。

射出速度：射出速度之快慢，主要决定原料在模具之浇道中及模穴内流动之状况。

速度太快会产生毛头过饱、烧焦及黏模，太慢易造成短射缩水，结合线明显，须依实际需要分段调整。

射出压力：射出压力于射出速度有部分共同之影响，都是决定在模具内原料如何能均匀的，彻底的适量的流满各角落，压力太低会产生短射缩水，压力太高会产生毛边、黏模、内应力残留日后变形、破裂、易损坏模具，机台等。

原料温度：成型时使原料恰当熔融所需之热量及温度，因每种原料之熔融温度及比热不同而不同。

温度过低，原料熔融不均则短射，色泽不均，成品内应力高。

加温过高或过久，则因流动性太好易使成品产生毛头，又因冷却温度差异使成品产生缩水，严重时则使原料分解变质甚至烧焦。

模具温度：原料将大量之热带入模具，而成品则将部分之热带走，部分之热又散入空气中，因此欲使模具保持某一不变之温度，在模具内有时通冷冻水、冷水、热水、热油或加电热棒，以使进出模具内之热平衡而能保持某一不变之温度。

模温太低，成品易产生短射，表面粗糙，内应力高，黏模。

模温太高，成品易产生收缩下陷、周期延长，故冷却时间、模温高低可依经验来设定。

温度控制的必要性：一.对成形性及成形效率而言模温高流动性佳，需处长成品冷却时间。

模温低缩短固化时间，提高效率。

二.对成形品物性而言模温高结晶度高，表面性质较佳。

模温低材料迅速固化，成形压力大，造成残留应力。

结晶化度不均匀，易引起后结晶、尺寸不安定。

三.对防止成品变形而言冷却不足发生收宿下陷。

冷却不均收缩不平均，引起翘曲、扭曲。

肉厚不同、密度也会不同，收缩也会不同。

四.模温控制型式1.冷冻机8℃-15℃之间冷却，注意冒汗生锈之问题。

2.水温机96℃以内，直接补充水源。

3.油温机150℃以内，油温循环间接用水冷却。

4.电热片、棒200℃以内，小心漏电。

模具温度对注塑成型的影响模具温度是注塑成型中最重要的变量——无论注塑何种塑料，必须保证形成模具表面基本的湿润。

一个热的模具表面使塑料表面长时间保持液态，足以在型腔内形成压力。

如果型腔填满而且在冻结的表皮出现硬化之前，型腔压力可将柔软的塑料压在金属上，那么型腔表面的复制就高。

另一方面，如果在低压下进入型腔的塑料暂停了，不论时间多短，那么它与金属的轻微接触都会造成污点，有时被称为浇口污斑。

对于每一种塑料和塑胶件，存在一个模具表面温度的极限，超过这个极限就可能出现一种或更多不良影响（例如：组件可以溢出毛边）。

模具温度更高意味着流动阻力更小。

在许多注塑机上，这自然就意味着更快流过浇、浇口和型腔，因为所用的注塑流动控制阀并不纠正这个改变，填充更快会在浇道和型腔内引起更高的有效压力。

可能造成溢料毛边。

由于更热的模型并不冻结那些在高压形成之前进入溢料边区域的塑料，熔料可在顶出杆周围溢料毛边并溢出到分割线间隙内。

这表明需要有良好的注射速率控制，而一些现代化的流动控制编程器也确实可以做到这点。

通常，模具温度的升高会减少塑料在型腔晨有冷凝层，使熔融材料在型腔内更易于流动，从而获得更大的零件重量和更好的表面质量。

同时，模具温度的提高还会使零件张力强度增加。

模具的保温方法许多模具，尤其是工程用的热塑性塑料，在相对较高的温度下运行，如80摄氏度或176华氏度。

如果模具没有保温，流失到空气和注塑机上的热量可以很容易地与射料缸流失的一样多。

所以要将模具与机板隔热，如果可能，将模具的表面隔热。

如果考虑用热流道模具，尝试减少热道部分和冷却了的注塑件之间的热量交换。