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注塑成型原理和注塑工藝準(zhǔn)備條件
注塑機(jī)注射成型的核心過程是充模。塑料熔體充填模腔時(shí)的流動(dòng)模型（流動(dòng)狀態(tài)）決定著制件的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和表觀結(jié)構(gòu)（如結(jié)晶、分子取向、熔合均勻性等），最終影響制件的使用性能。
塑料熔體從澆口進(jìn)入型腔的正常充模方式應(yīng)該是后續(xù)熔體推進(jìn)熔體前緣，逐漸擴(kuò)展，橫跨型腔平面直至抵達(dá)型腔內(nèi)壁，充滿整個(gè)型腔。充模流動(dòng)的非正常形式是噴射流和滯流充模形式。噴射流和滯流表現(xiàn)為充模開始時(shí)熔體以較大的動(dòng)能，通過澆口噴射入型腔，分別形成熔體珠滴和細(xì)絲狀直接噴射到澆口對(duì)面的型腔壁面上，后續(xù)的充模過程又如擴(kuò)散流動(dòng)那樣。充模時(shí)發(fā)生不正常流動(dòng)形式的流動(dòng)會(huì)使熔體產(chǎn)生分離和熔合，形成較多的熔體熔接縫，給制件性能帶來不利影響。
影響熔體充模流動(dòng)形式的因素有：熔體溫度、模具溫度、注射壓力、注射速度以及模具型腔的空間大小、澆口尺寸和位置。
采用色料充模注塑法和透明模具觀察法，觀察不同工藝條件下熔體充模流動(dòng)的形式變化。色料充模注塑法是在透明原料樹脂中混入不同顏料，注射成型試樣，觀察制品上的流痕花紋，根據(jù)流痕花紋判斷是正常的鋪展式充模流動(dòng)，還是非正常的充模流動(dòng)。透明模具觀察法是采用透明模具，直接觀察充模流動(dòng)特點(diǎn)的方法。
注塑機(jī)的工作原理：借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。
注射成型是一個(gè)循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
注塑機(jī)的動(dòng)作程序
噴嘴前進(jìn)→注射→保壓→預(yù)塑→倒縮→噴嘴后退→冷卻→開模→頂出→退針→開門→關(guān)門→合模→噴嘴前進(jìn)。
一般注塑機(jī)包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。
注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時(shí)，由于注射壓力很高，相應(yīng)地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力一般在20~45MPa之間），因此必須有足夠大的合模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機(jī)的關(guān)鍵部件。
預(yù)塑動(dòng)作選擇
根據(jù)預(yù)塑加料前后注座是否后退，即噴嘴是否離開模具，注塑機(jī)一般設(shè)有三種選擇。
（1）固定加料：預(yù)塑前和預(yù)塑后噴嘴都始終貼進(jìn)模具，注座也不移動(dòng)。
（2）前加料：噴嘴頂著模具進(jìn)行預(yù)塑加料，預(yù)塑完畢，注座后退，噴嘴離開模具。選擇這種方式的目的是：預(yù)塑時(shí)利用模具注射孔抵住噴嘴，避免熔料在背壓較高時(shí)從噴嘴流出，預(yù)塑后可以避免噴嘴和模具長時(shí)間接觸而產(chǎn)生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相對(duì)穩(wěn)定。
（3）后加料：注射完成后，注座后退，噴嘴離開模具然后預(yù)塑，預(yù)塑完注座再前進(jìn)。該動(dòng)作適用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于噴嘴與模具接觸時(shí)間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在噴嘴孔內(nèi)的凝固。注射壓力選擇
注塑機(jī)的注射壓力由調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)定壓力的情況下，通過高壓和低壓油路的通斷，控制前后期注射壓力的高低。
普通中型以上的注塑機(jī)設(shè)置有三種壓力選擇，即高壓、低壓和先高壓后低壓。高壓注射是由注射油缸通入高壓壓力油來實(shí)現(xiàn)。由于壓力高，塑料從一開始就在高壓、高速狀態(tài)下進(jìn)入模腔。高壓注射時(shí)塑料入模迅速，注射油缸壓力表讀數(shù)上升很快。低壓注射是由注射油缸通入低壓壓力油來實(shí)現(xiàn)的，注射過程壓力表讀數(shù)上升緩慢，塑料在低壓、低速下進(jìn)入模腔。先高壓后低壓是根據(jù)塑料種類和模具的實(shí)際要求從時(shí)間上來控制通入油缸的壓力油的壓力高低來實(shí)現(xiàn)的。
為了滿足不同塑料要求有不同的注射壓力，也可以采用更換不同直徑的螺桿或柱塞的方法，這樣既滿足了注射壓力，又充分發(fā)揮了機(jī)器的生產(chǎn)能力。在大型注塑機(jī)中往往具有多段注射壓力和多級(jí)注射速度控制功能，這樣更能保證制品的質(zhì)量和精度。
注射速度的選擇
一般注塑機(jī)控制板上都有快速—慢速旋鈕用來滿足注射速度的要求。在液壓系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)大流量油泵和一個(gè)小流量泵同時(shí)運(yùn)行供油。當(dāng)油路接通大流量時(shí)，注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)快速開合模、快速注射等，當(dāng)液壓油路只提供小流量時(shí)，注塑機(jī)各種動(dòng)作就緩慢進(jìn)行。
頂出形式的選擇
注塑機(jī)頂出形式有機(jī)械頂出和液壓頂出二種，有的還配有氣動(dòng)頂出系統(tǒng)，頂出次數(shù)設(shè)有單次和多次二種。頂出動(dòng)作可以是手動(dòng)，也可以是自動(dòng)。頂出動(dòng)作是由開模停止限位開關(guān)來啟動(dòng)的。
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合模是以巨大的機(jī)械推力將模具合緊，以抵擋注塑過程熔融塑料的高壓注射及填充模具而令模具發(fā)生的巨大張開力。
注塑機(jī)的合模結(jié)構(gòu)有全液壓式和機(jī)械連桿式。不管是那一種結(jié)構(gòu)形式，最后都是由連桿完全伸直來實(shí)施合模力的。連桿的伸直過程是活動(dòng)板和尾板撐開的過程，也是四根拉桿受力被拉伸的過程。
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當(dāng)熔融塑料注射入模腔內(nèi)及至冷卻完成后，隨著便是開模動(dòng)作，取出制品。開模過程也分三個(gè)階段。第一階段慢速開模，防止制件在模腔內(nèi)撕裂。第二階段快速開模，以縮短開模時(shí)間。第三階段慢速開模，以減低開模慣性造成的沖擊及振動(dòng)。
注塑工藝條件的控制
注射速度的程序控制
注射速度的程序控制是將螺桿的注射行程分為3~4個(gè)階段，在每個(gè)階段中分別使用各自適當(dāng)?shù)淖⑸渌俣?。在熔融塑料剛開始通過澆口時(shí)減慢注射速度，在充模過程中采用高速注射，在充模結(jié)束時(shí)減慢速度。采用這樣的方法，可以防止溢料，消除流痕和減少制品的殘余應(yīng)力等。
低速充模時(shí)流速平穩(wěn)，制品尺寸比較穩(wěn)定，波動(dòng)較小，制品內(nèi)應(yīng)力低，制品內(nèi)外各向應(yīng)力趨于一致（例如將某聚碳酸脂制件浸入四氯化碳中，用高速注射成型的制件有開裂傾向，低速的不開裂）。在較為緩慢的充模條件下，料流的溫差，特別是澆口前后料的溫差大，有助于避免縮孔和凹陷的發(fā)生。但由于充模時(shí)間延續(xù)較長容易使制件出現(xiàn)分層和結(jié)合不良的熔接痕，不但影響外觀，而且使機(jī)械強(qiáng)度大大降低。
高速注射時(shí)，料流速度快，當(dāng)高速充模順利時(shí)，熔料很快充滿型腔，料溫下降得少，黏度下降得也少，可以采用較低的注射壓力，是一種熱料充模態(tài)勢(shì)。高速充模能改進(jìn)制件的光澤度和平滑度，消除了接縫線現(xiàn)象及分層現(xiàn)象，收縮凹陷小，顏色均勻一致，對(duì)制件較大部分能保證豐滿。但容易產(chǎn)生制品發(fā)胖起泡或制件發(fā)黃，甚至燒傷變焦，或造成脫模困難，或出現(xiàn)充模不均的現(xiàn)象。對(duì)于高黏度塑料有可能導(dǎo)致熔體破裂，使制件表面產(chǎn)生云霧斑。
下列情況可以考慮采用高速高壓注射：（1）塑料黏度高，冷卻速度快，長流程制件采用低壓慢速不能完全充滿型腔各個(gè)角落的；（2）壁厚太薄的制件，熔料到達(dá)薄壁處易冷凝而滯留，必須采用一次高速注射，使熔料能量大量消耗以前立即進(jìn)入型腔的；（3）用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料，或含有較大量填充材料的塑料，因流動(dòng)性差，為了得到表面光滑而均勻的制件，必須采用高速高壓注射的。
對(duì)高級(jí)精密制品、厚壁制件、壁厚變化大的和具有較厚突緣和筋的制件，最好采用多級(jí)注射，如二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)甚至五級(jí)。
注射壓力的程序控制
通常將注射壓力的控制分成為一次注射壓力、二次注射壓力（保壓）或三次以上的注射壓力的控制。壓力切換時(shí)機(jī)是否適當(dāng)，對(duì)于防止模內(nèi)壓力過高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取決于保壓階段澆口封閉時(shí)的熔料壓力和溫度。如果每次從保壓切換到制品冷卻階段的壓力和溫度一致，那麼制品的比容就不會(huì)發(fā)生改變。在恒定的模塑溫度下，決定制品尺寸的最重要參數(shù)是保壓壓力，影響制品尺寸公差的最重要的變量是保壓壓力和溫度。
螺桿背壓和轉(zhuǎn)速的程序控制
高背壓可以使熔料獲得強(qiáng)剪切，低轉(zhuǎn)速也會(huì)使塑料在機(jī)筒內(nèi)得到較長的塑化時(shí)間。因而目前較多地使用了對(duì)背壓和轉(zhuǎn)速同時(shí)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的控制。例如：在螺桿計(jì)量全行程先高轉(zhuǎn)速、低背壓，再切換到較低轉(zhuǎn)速、較高背壓，然后切換成高背壓、低轉(zhuǎn)速，最后在低背壓、低轉(zhuǎn)速下進(jìn)行塑化，這樣，螺桿前部熔料的壓力得到大部分的釋放，減少螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而提高了螺桿計(jì)量的精確程度。過高的背壓往往造成著色劑變色程度增大；預(yù)塑機(jī)構(gòu)和機(jī)筒螺桿機(jī)械磨損增大；預(yù)塑周期延長，生產(chǎn)效率下降；噴嘴容易發(fā)生流涎，再生料量增加；即使采用自鎖式噴嘴，如果背壓高于設(shè)計(jì)的彈簧閉鎖壓力，亦會(huì)造成疲勞破壞。所以，背壓壓力一定要調(diào)得恰當(dāng)。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，將小型計(jì)算機(jī)納入注塑機(jī)的控制系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)來控制注塑過程已成為可能。
注塑成型前的準(zhǔn)備工作
成型前的準(zhǔn)備工作可能包括的內(nèi)容很多，如：物料加工性能的檢驗(yàn)（測(cè)定塑料的流動(dòng)性、水分含量等）；原料加工前的染色和選粒；粒料的預(yù)熱和干燥；嵌件的清洗和預(yù)熱；試模和料筒清洗等。
原料的預(yù)處理
根據(jù)塑料的特性和供料情況，一般在成型前應(yīng)對(duì)原料的外觀和工藝性能進(jìn)行檢測(cè)。如果所用的塑料為粉狀，如：聚氯乙烯，還應(yīng)進(jìn)行配料和干混；如果制品有著色要求，則可加入適量的著色劑或色母料；供應(yīng)的粒料往往含有不同程度的水分、溶劑及其它易揮發(fā)的低分子物，特別是一些具有吸濕傾向的塑料含水量總是超過加工所允許的限度。因此，在加工前必須進(jìn)行干燥處理，并測(cè)定含水量。
嵌件的預(yù)熱
注射成型制品為了裝配及強(qiáng)度方面的要求，需要在制品中嵌入金屬嵌件。注射成型時(shí)，安放在模腔中的冷金屬嵌件和熱塑料熔體一起冷卻時(shí)，由于金屬和塑料收縮率的顯著不同，常常使嵌件周圍產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力（尤其是像聚苯乙烯等剛性鏈的高聚物更多顯著）。這種內(nèi)應(yīng)力的存在使嵌件周圍出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致制品的使用性能大大降低。這可以通過選用熱膨脹系數(shù)大的金屬（鋁、鋼等）作嵌件，以及將嵌件（尤其是大的金屬嵌件）預(yù)熱。同時(shí)，設(shè)計(jì)制品時(shí)在嵌件周圍安排較大的厚壁等措施。
機(jī)筒的清洗
新購進(jìn)的注塑機(jī)初用之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注塑機(jī)機(jī)筒進(jìn)行清洗或拆洗。
脫模劑的選用
脫模劑是能使塑料制品易于脫模的物質(zhì)。硬脂酸鋅適用于除聚酰胺外的一般塑料；液體石蠟用于聚酰胺類的塑料效果較好；硅油價(jià)格昂貴，使用麻煩，較少用。
使用脫模劑應(yīng)控制適量，盡量少用或不用。噴涂過量會(huì)影響制品外觀，對(duì)制品的彩飾也會(huì)產(chǎn)生不良影響。
注塑制品產(chǎn)生缺陷的原因及其處理方法
在注塑成型加工過程中可能由于原料處理不好、制品或模具設(shè)計(jì)不合理、*作工沒有掌握合適的工藝*作條件，或者因機(jī)械方面的原因，常常使制品產(chǎn)生注不滿、凹陷、飛邊、氣泡、裂紋、翹曲變形、尺寸變化等缺陷。
對(duì)塑料制品的評(píng)價(jià)主要有三個(gè)方面，第一是外觀質(zhì)量，包括完整性、顏色、光澤等；第二是尺寸和相對(duì)位置間的準(zhǔn)確性；第三是與用途相應(yīng)的機(jī)械性能、化學(xué)性能、電性能等。這些質(zhì)量要求又根據(jù)制品使用場合的不同，要求的尺度也不同。
螺桿塑化能力是指當(dāng)背壓為零、螺桿轉(zhuǎn)速最大時(shí)單位時(shí)間內(nèi)所能提供的熔料量。
評(píng)價(jià)螺桿設(shè)計(jì)水平，可以通過檢測(cè)其塑化能力以及螺桿轉(zhuǎn)速、背壓和功率消耗等對(duì)塑化能力的影響敏感程度。在設(shè)計(jì)螺桿時(shí)，希望螺桿直徑能盡可能小，螺桿能承受的轉(zhuǎn)速盡可能高，從而達(dá)到塑化能力高、塑化質(zhì)量好。
注塑機(jī)的塑化能力決定了注塑機(jī)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率。根據(jù)注射螺桿塑化機(jī)理，由于螺桿間歇性工作和塑化時(shí)螺桿軸向移動(dòng)以及注射時(shí)螺槽內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)等作用，形成了塑料在螺槽內(nèi)的熔融過程為非穩(wěn)態(tài)過程，表現(xiàn)出熔料軸向溫差大、螺桿的塑化能力和功率消耗不穩(wěn)定。
螺桿塑化時(shí)，背壓對(duì)塑化能力的影響是顯著的，在螺桿塑化過程中，當(dāng)增大注射油缸的回泄阻力（背壓增大）時(shí)，即增大螺桿均化段前部熔料的壓力，使反向流量增加，塑化能力相應(yīng)降低。
背壓增大，螺桿驅(qū)動(dòng)功率也將增大，螺桿轉(zhuǎn)速與塑化能力成正比，而螺桿的驅(qū)動(dòng)功率又正比于塑化能力，所以螺桿的驅(qū)動(dòng)功率與螺桿轉(zhuǎn)速成正比。
模具溫度均勻，提高模溫時(shí)，對(duì)注射成型工藝和制品性能有如下影響：
有利于熔體充模流動(dòng)，充模壓力略微降低；
冷卻時(shí)間延長，所需保壓時(shí)間延長，成型周期也延長；
制品脫模困難，結(jié)晶性聚合物結(jié)晶度增高（制品密度提高），后收縮減少，制品收縮率增大；
制品表面光亮程度提高，制品內(nèi)大分子定向程度減少，內(nèi)應(yīng)力降低；
沖擊強(qiáng)度下降模具溫度不均勻：制品收縮不均勻，從而造成制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，翹曲變形及應(yīng)力開裂。模溫過低導(dǎo)致熔體流動(dòng)性降低，充模不滿或產(chǎn)生熔接痕強(qiáng)度低。制品內(nèi)存在較大內(nèi)應(yīng)力則易產(chǎn)生翹曲變形或應(yīng)力開裂。
