解析注射工艺的影响因素

admin

注射工艺的正确制订是为了保证塑料熔体良好的塑化，并顺利地充模、冷却于定型，以便生产出质量合乎要求的制品；在注射工艺中最重要的工艺参数是温度（料温、喷嘴温度、模具温度）、压力（塑化压力、注塑压力、型腔压力）和相对应的各个作用时间（注射时间、保证时间、冷却时间）等。下面仅讨论主要的工艺参数及相互影响。
一、温度的影响
1.料温
塑料的加工温度是由注射机料筒来控制的。料筒温度的正确选择关系到塑料的塑化质量，其原则是能保证顺利地注射成型而又不引起塑料局部降解。通常，料筒末端最高温度应高于塑料的流动温度（或熔融温度），但低于塑料的分解温度。
在生产中除了要严格控制注射机料筒的最高温度外，还应控制塑料熔体在料筒中的停留时间。在确定料筒温度时，还应考虑制品和模具的结构特点。当成型薄壁或形状复杂的制品时，流动阻力大，提高料筒温度有助于改善熔体的流动性。
通常控制喷嘴的最高温度稍低于料筒的最高温度，以防止熔体在喷嘴口发生流延现象。
2.模具温度
在注射成型过程中模具温度是由冷却介质（一般为水）控制的，它决定了塑料熔体的冷却速度。模具温度越低，冷却速度越快，熔体温度降低得越迅速，造成熔体粘度增大、注射压力损失增加，严重时甚至于引起充模不足。随着模具温度的增加，熔体流动性增加，所需充模压力减小，制品表面质量提高；但由于冷却时间增长，制品的生产率下降，制品的成型收缩率增大。
对于结晶形塑料，由于较高温度有利于结晶，所以升高模具温度能提高制品的密度或结构晶度。在较高的模温下制品中聚合物大分子松弛过程较快，分子取向作用和内应力都会降低。
二、压力的影响
注射成型过程中的压力包括塑化压力、注射压力盒型腔压力。
塑化压力又称背压，是指注射机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，是通过调节注射液压缸的回油阻力来控制的。塑化压力增加了熔体的内压力，加强了剪切效果，由于塑料的剪切发热，因此提高了熔体的温度。塑化压力的增加使螺杆退回速度减慢，延长了塑料在螺杆中的受热时间，塑化质量可以得到改善；但过大的塑化压力还增加料筒计量室内熔体的反流和漏流，降低了熔体的输送能力，减少了塑化量，增加了功率消耗，并且过高塑化压力会使剪切发热或切应力过大，熔体易发生降解。
注射压力是指注射时在螺杆头部产生的熔体压强。在选择注射压力时，首先应考虑注塑机所允许的注塑压力，只有在注射压力过低回导致型腔压力不足，熔体不能顺利充满型腔；反之，注射压力过大，不仅会造成制品溢漏，还会造成制品变形，甚至于系统过载。
在注射过程中注射压力与熔体温度是相互制约的。料温高时所需注射压力和料温的组合下才会获得满意的结果。
型腔压力是指注塑压力经过喷嘴、流道贺浇口的压力损失后在模具型腔内产生的熔体压强。
三、注射成型周期和注射速度
完成一次注塑成型所需的时间称为注射成型周期，它包括加料、加热、充模、保压、冷却时间，以及开模、脱模、闭模及辅助作业等时间。在整个注射成型周期中，注射速度和冷却时间对制品的性能有着决定性的影响。
注射速度主要影响熔体在型腔内德流动行为。通常随着注射速度的增大，熔体流速增加，剪切作用加强；熔体温度因剪切发热而升高，粘度降低，所以有利于充模。并且制品各部分的熔合纹强度也得以增加。但是，由于注射速度增大，可能使熔体从层流体状态变为流，严重时会引起熔体在模内喷射而造成模内空气无法排出，这部分空气在高压下被压缩速度升温，会引起制品局部烧焦或分解。
在实际生产中，注射速度通常是经过试验来确认的。一般先以低压慢速度注射，然后根据制品的成型情况而调整注射速度。
现代的注射机已实现了多级注射技术，即在一个注射过程中，当注射机螺杆推动熔体注入模具时，可以根据不同的需要实现对在不同位置上有不同注射速度和不同注射压力等工艺参数的控制。多级注射工艺应根据不同品种的塑料和不同的制品进行拟定和选择。