注射工藝的正確制訂是為了保證塑料熔體良好的塑化,并順利地充模、冷卻于定型,以便生產(chǎn)出質(zhì)量合乎要求的制品;在注射工藝中最重要的工藝參數(shù)是溫度(料溫、噴嘴溫度、模具溫度)、壓力(塑化壓力、注塑壓力、型腔壓力)和相對(duì)應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間(注射時(shí)間、保證時(shí)間、冷卻時(shí)間)等。下面僅討論主要的工藝參數(shù)及相互影響。
一、溫度的影響
1.料溫
塑料的加工溫度是由注射機(jī)料筒來控制的。料筒溫度的正確選擇關(guān)系到塑料的塑化質(zhì)量,其原則是能保證順利地注射成型而又不引起塑料局部降解。通常,料筒末端最高溫度應(yīng)高于塑料的流動(dòng)溫度(或熔融溫度),但低于塑料的分解溫度。
在生產(chǎn)中除了要嚴(yán)格控制注射機(jī)料筒的最高溫度外,還應(yīng)控制塑料熔體在料筒中的停留時(shí)間。在確定料筒溫度時(shí),還應(yīng)考慮制品和模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。當(dāng)成型薄壁或形狀復(fù)雜的制品時(shí),流動(dòng)阻力大,提高料筒溫度有助于改善熔體的流動(dòng)性。
通??刂茋娮斓淖罡邷囟壬缘陀诹贤驳淖罡邷囟龋苑乐谷垠w在噴嘴口發(fā)生流延現(xiàn)象。
2.模具溫度
在注射成型過程中模具溫度是由冷卻介質(zhì)(一般為水)控制的,它決定了塑料熔體的冷卻速度。模具溫度越低,冷卻速度越快,熔體溫度降低得越迅速,造成熔體粘度增大、注射壓力損失增加,嚴(yán)重時(shí)甚至于引起充模不足。隨著模具溫度的增加,熔體流動(dòng)性增加,所需充模壓力減小,制品表面質(zhì)量提高;但由于冷卻時(shí)間增長(zhǎng),制品的生產(chǎn)率下降,制品的成型收縮率增大。
對(duì)于結(jié)晶形塑料,由于較高溫度有利于結(jié)晶,所以升高模具溫度能提高制品的密度或結(jié)構(gòu)晶度。在較高的模溫下制品中聚合物大分子松弛過程較快,分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力都會(huì)降低。
二、壓力的影響
注射成型過程中的壓力包括塑化壓力、注射壓力盒型腔壓力。
塑化壓力又稱背壓,是指注射機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力,是通過調(diào)節(jié)注射液壓缸的回油阻力來控制的。塑化壓力增加了熔體的內(nèi)壓力,加強(qiáng)了剪切效果,由于塑料的剪切發(fā)熱,因此提高了熔體的溫度。塑化壓力的增加使螺桿退回速度減慢,延長(zhǎng)了塑料在螺桿中的受熱時(shí)間,塑化質(zhì)量可以得到改善;但過大的塑化壓力還增加料筒計(jì)量室內(nèi)熔體的反流和漏流,降低了熔體的輸送能力,減少了塑化量,增加了功率消耗,并且過高塑化壓力會(huì)使剪切發(fā)熱或切應(yīng)力過大,熔體易發(fā)生降解。
注射壓力是指注射時(shí)在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強(qiáng)。在選擇注射壓力時(shí),首先應(yīng)考慮注塑機(jī)所允許的注塑壓力,只有在注射壓力過低回導(dǎo)致型腔壓力不足,熔體不能順利充滿型腔;反之,注射壓力過大,不僅會(huì)造成制品溢漏,還會(huì)造成制品變形,甚至于系統(tǒng)過載。
在注射過程中注射壓力與熔體溫度是相互制約的。料溫高時(shí)所需注射壓力和料溫的組合下才會(huì)獲得滿意的結(jié)果。
型腔壓力是指注塑壓力經(jīng)過噴嘴、流道賀澆口的壓力損失后在模具型腔內(nèi)產(chǎn)生的熔體壓強(qiáng)。
三、注射成型周期和注射速度
完成一次注塑成型所需的時(shí)間稱為注射成型周期,它包括加料、加熱、充模、保壓、冷卻時(shí)間,以及開模、脫模、閉模及輔助作業(yè)等時(shí)間。在整個(gè)注射成型周期中,注射速度和冷卻時(shí)間對(duì)制品的性能有著決定性的影響。
注射速度主要影響熔體在型腔內(nèi)德流動(dòng)行為。通常隨著注射速度的增大,熔體流速增加,剪切作用加強(qiáng);熔體溫度因剪切發(fā)熱而升高,粘度降低,所以有利于充模。并且制品各部分的熔合紋強(qiáng)度也得以增加。但是,由于注射速度增大,可能使熔體從層流體狀態(tài)變?yōu)?流,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起熔體在模內(nèi)噴射而造成模內(nèi)空氣無法排出,這部分空氣在高壓下被壓縮速度升溫,會(huì)引起制品局部燒焦或分解。
在實(shí)際生產(chǎn)中,注射速度通常是經(jīng)過試驗(yàn)來確認(rèn)的。一般先以低壓慢速度注射,然后根據(jù)制品的成型情況而調(diào)整注射速度。
現(xiàn)代的注射機(jī)已實(shí)現(xiàn)了多級(jí)注射技術(shù),即在一個(gè)注射過程中,當(dāng)注射機(jī)螺桿推動(dòng)熔體注入模具時(shí),可以根據(jù)不同的需要實(shí)現(xiàn)對(duì)在不同位置上有不同注射速度和不同注射壓力等工藝參數(shù)的控制。多級(jí)注射工藝應(yīng)根據(jù)不同品種的塑料和不同的制品進(jìn)行擬定和選擇。
