1、注射成形過程及其工藝參數(shù)對注射坯質(zhì)量的影響一、注射成形過程注射成形過程是使喂料均勻填充模腔成為具有合適最終形狀產(chǎn)品的過程， 是 工藝過程中極為重要的一環(huán)，制品的許多缺陷如起泡、飛邊、表面波紋以及變形 等都是與注射成形參數(shù)的不正確選擇有關。 因此，選擇合理的工藝參數(shù)，包括注 射溫度、注射壓力、注射時間和保壓時間等對注射成形的順利實現(xiàn)至關重要。1、過程描述注射成形過程可以簡單地描述為：在注塑機上加熱喂料至足夠高的溫度使之 熔化，然后利用注塑機的螺桿或柱塞的推動將熔融物注入并充滿模腔中，熔體在控制條件下凝固冷卻成形，從而得到和模腔形狀相同的產(chǎn)品。這一過程所經(jīng)歷的 時間雖短，但熔體在其中發(fā)生的變化卻不

2、少，且這種變化對注射坯的性能有著重 要影響。成形過程所需的時間與模腔尺寸、填充時間和冷卻時間有關，一般為 5s1min之間。為保證喂料的流動性，注射溫度應高于粘結(jié)劑的軟化溫度，一 股在50200c之間。注射溫度偏低將導致短射（注不滿），偏高則會使粘結(jié)劑 分解或產(chǎn)生飛邊，以及出現(xiàn)粉末與粘結(jié)劑分離現(xiàn)象， 而且需要延長冷卻時間。注 射壓力直接影響填充速率。壓力上限由產(chǎn)生噴射、坯件粘模、飛邊現(xiàn)象的鎖模力 決定。如果壓力過高則不利于脫模；過低則坯件表面形成縮孔，這是由于注射壓 力不夠大從而無法彌補冷卻過程中的收縮而導致的。由于注射成形是一個間歇過程，在每一個生產(chǎn)周期中，加入到料桶中的喂料應保持一定水平，

3、當操作穩(wěn)定時， 物料塑化均勻，最終注射制品性能優(yōu)良。以下是注射成形的幾個過程：、進料根據(jù)各種喂料特性，一般在成形前應對喂料進行外觀（喂料顆粒大小及均勻 性）和工藝性能（流變學性能、熱性能及收縮率）的檢驗。注射過程開始前，螺 桿速率和料桶內(nèi)的壓力已定，模具緊閉，頂桿收縮。注射開始后射嘴緊靠流道， 螺桿向前推進，此時螺桿前端的鎖環(huán)擋圈是緊閉的，以保證喂料受壓后擠出料筒， 填充模腔。當料筒前端有足夠喂料填充到模腔中時， 螺桿停止轉(zhuǎn)動，填充過程中 喂料需稍微過量，以便緩沖。一定注射壓力保證了喂料的流出量， 它根據(jù)模腔的 大小和喂料的種類不同而有所改變。.1.2、充模最理想的充模過程是喂料沿模壁逐漸填充

4、模腔。 注射厚坯件要求螺桿推進速度快，薄件則反之。充模速率太大會導致噴射，即喂料的射程超過模具。噴射會 導致氣泡、焊紋或不完全填充(空氣無法逸出)等現(xiàn)象的產(chǎn)生。大的注射壓力和 充模速率、喂料粘度低都是導致噴射產(chǎn)生的原因，因此，一定要避免。不過充模 速度太慢會導致喂料過早冷卻，產(chǎn)生不完全填充，這就是“短射”。對喂料加熱溫度的控制不當也會產(chǎn)生此類現(xiàn)象。通常喂料的充模速率Q與注射壓力P關系如下：Q=P/ 4 K(1)式中 n 一喂料粘度； K一模具阻力。 .一，一、一 3K隨模具形狀尺寸不同而不同。如長 L、寬W厚H的矩形模具的K=L/ WH； 長為L、直徑為d的管型模具K=128 /冗d4。注射溫

5、度、壓力、喂料粘度及剪切速率對成形都有影響。止匕外，模腔內(nèi)壓力 與坯件厚度、澆口和流道的設計有關，對其進行適當?shù)目刂瓶杀ＷC成形坯的密度 分布均勻性。3、保壓當螺桿到達頂端射嘴處后，對喂料進行施壓的過程為保壓過程，它是喂料 在模具中受機器控制的最后的一個階段。 當模腔內(nèi)的壓力增大時，喂料的流動速 率下降。當喂料冷卻時，充模過程結(jié)束了。當澆口凝固時，有些剩余的喂料可能 會發(fā)生倒流，這是不希望發(fā)生的。當澆口的喂料硬化后，可以撤除外壓，但在澆 口處剛發(fā)生硬化時，喂料冷卻體積減小，因此需要維持一段時間的注射壓力， 否 則會出現(xiàn)密度梯度和表面縮孔。冷卻速率與喂料的熱性能及熱量的流動速率q有關：q=QAX

6、dT/dx(2)式中Q熱導率A橫截面積dT/dx 溫度梯度.2.混合料在模腔中的冷卻時間與厚度有關， 越厚的坯件冷卻時間越長。微型坯 件的成形相對困難，因為它們冷卻快，且在薄處流動緩慢。有一種方法就是在保 壓過程中將壓力增至100MPa,使得喂料填充每個角落，但這樣做會加快模具和 射嘴的磨損，澆口凝固的時間也會延長。下面的方程式表明了保壓和冷卻過程中溫度 T、壓力P和體積V的關系：(P R) (V-V)=CT(3)式中C、B、V0材料的常數(shù)實際上，由于模具的體積是不變的，保壓壓力改變了坯件的密度，保壓壓力 越大，坯件的密度越大。4、脫模注射成形的最后一步是將成形坯從模具中取出。坯件尺寸和形狀不

7、同，冷 卻速率也不同。開模溫度取決于喂料何時開始硬化， 它應當?shù)陀谂骷撃r維持 其形狀的臨界溫度，其最低值由模具冷卻系統(tǒng)決定。同樣，開模壓力必須小于成 形坯能夠脫模不粘住模壁所需的最大壓力 Pm。開模的壓力和溫度有一定的范圍， 不能出現(xiàn)變形、粘模、劃傷模具及形成表面縮孔或凹陷。二、成形參數(shù)對注射坯性能的影響注射成形機地注射能力與很多參數(shù)有關，其中包括裝入注射機的喂料的量 (注射量)、合模力、注射壓力、注射速度(或注射成形周期)、模腔大小、分模 線與注射方向的垂直度等。參數(shù)的調(diào)整一般在如下范圍：料筒溫度100c200C;射嘴溫度80,200C;模具溫度20 100 C;螺桿轉(zhuǎn)速35 70r/m

8、in；注射壓力01730MPa保壓壓力01-130MPa充模時間0.2 3s；保壓時間260s；冷卻時間1845s；注射成形周期8 -360s.3.各參數(shù)對注射坯性能的影響如下：1、溫度注射成形過程中需要控制的溫度有注射溫度、模具溫度。料筒溫度與射嘴溫 度屬于注射溫度范疇，只是射嘴溫度比料筒溫度低一些。我們通常所談到的注射 溫度是指料筒溫度。注射溫度主要影響喂料的塑化和流動。 模具溫度主要影響喂 料的注射、冷卻和脫模。(1)注射溫度1)料筒溫度料筒溫度的選擇應保證喂料顆粒充分受熱并達到熔融狀態(tài)，能順利實現(xiàn)注射但又不會引起粘結(jié)劑分解。料筒的溫度選擇應考慮以下幾方面：喂料特性：每種喂料都有不同的流

9、動溫度 Tf,不同的粘結(jié)劑、不同的裝 載量對喂料的熔化溫度影響很大，應根據(jù)不同的喂料特性確定料筒溫度。注射機地類型：喂料在不同的注射機中的塑化過程是不同的， 因而選擇 料筒溫度也不同。柱塞式注塑機中的塑料僅靠喂料筒壁及分流梭表面往里面?zhèn)?熱，傳熱速率小，因此需要較高的溫度；螺桿式注塑機中，由于螺桿的剪切和混 合作用使傳熱加快，同時還能獲得較多的摩擦熱，因此選擇的料筒溫度可低一些。制品厚度和形狀：選擇料筒溫度還應結(jié)合制品及模具結(jié)構特點。 由于薄 壁制品的模腔比較狹窄，熔體注入的阻力較大、冷卻快，因此，為了順利充模， 料筒溫度應選擇高一些；相反，注射坯壁厚的制品，料筒溫度可選擇低一些。對 于形狀復

10、雜的和帶有嵌件的制品，或者熔體充模程曲折較多或較長的，料筒溫度 應選擇高一些。2)射嘴溫度射嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的，這是為了防止熔體在直通式射嘴可 能發(fā)生的“流涎現(xiàn)象”。由射嘴低溫產(chǎn)生的影響可從喂料注射時發(fā)生的摩擦熱得 到一定的補償。然而，射嘴溫度也不能過低，否則會導致熔體的早凝而將射嘴堵 死，或者由于早凝料的注入而影響制品性能。料筒溫度與射嘴溫度的選擇不是孤立的，與其他條件存在一定關系。如選擇 較低的注射壓力時，為保證喂料的流動，應適當提高料筒溫度；反之，料筒溫度 偏低就需要較高的注射壓力。由于影響因素很多，一般在成形前通過“對空注射.4. 法”或“注射坯直觀分析法”來進行調(diào)整，以

11、便從中確定最佳的料筒溫度與射嘴 溫度。工藝試驗表明：在120c160c范圍內(nèi)，注射溫度升高10 C,注射坯重 量增加約0.01g,它表明這種喂料在注射溫度波動時，注射坯重量或尺寸容易保 持穩(wěn)定，有利于得到尺寸均一的產(chǎn)品。(2)模具溫度模具溫度對于注射坯的內(nèi)在性能和表面質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低決定于粘結(jié)劑有無結(jié)晶性、注射坯的尺寸與結(jié)構、性能要求，以及其他工藝條件(如 喂料溫度、注射溫度、注射壓力及注射周期等)。模具溫度通常是靠通入定溫的 介質(zhì)來控制的，也有靠喂料注入模具后，通過自然升溫和冷卻達到平衡而保持的。 在某些情況下，還有采用電阻加熱圈或加熱棒對模具進行加熱而保持溫度的，不管采用何種方

12、法使模具保持溫度，對喂料熔體來說都是冷卻。保持溫度低于粘結(jié) 劑玻璃化溫度或工業(yè)上常用的熱變形溫度，才能使喂料成形和脫模。2、壓力注射成形中的壓力包括喂料的注射壓力和保壓壓力，它們直接影響喂料的塑 化和注射坯的質(zhì)量。(1)注射壓力注塑機的注射壓力是指柱塞或螺桿頂部對喂料所施加的壓力。注射壓力在注射成形中所起到的作用是：克服喂料從料筒流向型腔的流動阻力、 提供喂料充模 的速率以及對熔體進行壓實。注塑機的類型、被注射喂料的種類及溫度、樣品的 結(jié)構和復雜程度、壁厚、流道及澆口設計等情況不同，所需的注射壓力也不同， 通常在40130Mpae圍內(nèi)。注射壓力與注射坯質(zhì)量的關系，一般隨注射壓力增 加，生坯的質(zhì)

13、量增加。這主要不是由喂料粘度的變化，而是由于注射壓力的增加 使喂料填充階段的時間增加引起的。 注射過程中，隨著喂料填充到模腔中，模腔 內(nèi)壓力逐漸升高，以抵制喂料的繼續(xù)流入，注射壓力的增加，可以克服模腔內(nèi)填 充而形成的抗力，即增加了填充的時間，將更多的喂料壓入模腔中。工藝試驗表 明：注射壓力增加20%生坯重量幾乎增加1.5%。所以注射壓力的影響是很大的。需要注意的有以下三點：注塑機類型：在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機所用的注射壓力 比螺桿式的大，其原因是喂料在柱塞式注塑機料筒內(nèi)的壓力損耗比螺桿式的多。.5.喂料種類(粘結(jié)劑種類及含量)及溫度。對于喂料粘度大、軟化溫度高 的喂料宜采用較高的注

14、射壓力。注射過程中，注射壓力與喂料溫度實際上是互相 制約的。喂料溫度高時，注射壓力小；反之，所需的注射壓力大。樣品和模具的結(jié)構。結(jié)構復雜、壁薄、流程長的產(chǎn)品，宜采用較高的注 射壓力。(2)保壓壓力保壓壓力的作用是： 壓緊喂料，使喂料緊貼模壁，以獲得精確的形狀， 同時使先后進入模腔中的喂料熔成一體。模內(nèi)喂料冷卻收縮時補料。保壓壓力在生產(chǎn)中有等于注射時所用的壓力的， 也有適當降低的。如果注射 和壓實時壓力相等，則往往可以使注射坯的收縮量減小， 并使坯料制品之間的尺 寸波動較小。缺點是造成模具的參與壓力較大和成形周期較長。保壓壓力的影響 類似于注射壓力，保壓壓力增加，則保壓階段進入模腔中的喂料增多，

15、 生坯重量 增加。但隨保壓壓力增加，生坯重量增加幅度減小，可見在較小的的范圍時，保 壓壓力影響較大，而在較高的壓力值下，保壓壓力的影響較小。、時間完成一次注射成形過程即注射成形過程中出現(xiàn)兩個連續(xù)循環(huán)的相同點所經(jīng) 歷的時間稱為“成形周期”。它由一系列連續(xù)操作組成，而各操作所需時間由注 塑機和喂料熔體性質(zhì)參數(shù)所決定，而且它們相互影響、相互制約。如圖所示，成 形周期由螺桿前進時間ta、注射時間ti、閉模時間te、冷卻時間tf四部分組成,其中ta、ti、te、tf分別為5s、10s、10s、20s,整個注射周期約為45s。5s 10s10s20s0 tat1tetf圖1 注射成形周期示意圖如要提高注射

16、效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，就需要對上述參數(shù)進行模擬和大量的 實踐優(yōu)化。成形周期直接影響勞動生產(chǎn)率和設備利用率，因此，在生產(chǎn)中，應在 保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成形周期的各個相關時間，從而縮短整個注射成形 周期。三、粉末注射成形制品缺陷的產(chǎn)生原因分析粉末注射成形過程中，由于注射成形機控制不當或原料本身的問題， 不可避免的會出現(xiàn)注射坯質(zhì)量缺陷。表1中列出了注射成形中的缺陷原因分析。表1 粉末注射成形工藝中產(chǎn)生的缺陷及原因分析缺陷種類產(chǎn) 生 原因樣品缺料1、加料量不足，加料裝置發(fā)生故障，出現(xiàn)缺料或供料中斷；2、料筒、射嘴及模溫偏低；3、注射壓力太低，保壓時間不足；4、注射速度太慢；5、澆口或流道太小，澆口

17、數(shù)量不夠，澆鑄系統(tǒng)堵塞；6、模腔排氣不良；7、注射時間太短；8、喂料流動性差。飛邊1、料筒、射嘴及模溫太高；2、注射壓力太大、鎖模力不足；3、模具密封不嚴，有雜質(zhì)或模板彎曲變形；4、模腔排氣不良；5、喂料流動性差；6、加料量太多。起泡1、喂料中含有水分、溶劑或揮發(fā)性氣體；2、注射速度太快；3、注射壓力太小，撤壓過早；4、模溫太低；5、模具排氣不良；6、從加料端混入空氣。凹陷1、加料量不足；2、料溫太高；3、制品壁厚或壁薄相差大；4、注射及保壓時間太短；5、注射速度太小；6、注射壓力不夠；7、澆口位置不當。焊接痕1、注射溫度太低、喂料流動性差；2、注射壓力??；3、注射速度太慢；4、模溫太低，澆口

18、多，脫模劑過量；5、模腔排氣不良。表面波紋1、喂料含有水分，溶劑或揮發(fā)性氣體；2、料溫太高或太低；3、注射壓力太低，注射速度太慢；4、流道澆口尺寸太小；5、嵌件未預熱或溫度太低；黑點或條紋1、粘結(jié)劑與粉末顆粒分離；2、螺桿轉(zhuǎn)速太快，背壓太高；3、喂料屑卡入柱塞和料筒間；4、射嘴與主流道吻合不好，產(chǎn)生積料；5、模具排氣不良；6、喂料污染。變形1、模溫太高，冷卻時間不夠；2、制品厚薄懸殊過大；3、澆口位置不當，數(shù)量不夠；4、頂出位直小當，受力不均；5、粘結(jié)劑大分子取向作用太大。尺寸不穩(wěn)定1、加料量不穩(wěn)定；2、喂料顆粒不均勻，新舊料混合使用；3、料筒或射嘴溫度太高；4、注射壓力太高；5、充模保壓時間

19、不夠；6、澆口、流道尺寸不均勻；7、模溫不均勻、模具尺寸設計精確；8、脫模桿變形和磨損；9、注射機地電器、液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定。制品粘模1、注射壓力太大，注射時間太長；2、模溫太高；3、澆口尺寸太大和位置不當；4、模腔光潔度不夠；5、脫模角錐度太小，不易脫模；6、頂出位置結(jié)構不合理。分層或起皮1、粘結(jié)劑與粉末混合不均勻；2、注射溫度太低；3、射嘴溫度太低；4、喂料污染和混入異物；制品強度低1、粉末與粘結(jié)劑分離；2、成形溫度太低；3、粘結(jié)劑冷卻強度太低；4、粉末與粘結(jié)劑配比不合理；5、澆口位直小當；6、制品設計不合理，有尖銳缺口；7、模溫太低。表中對常見的幾種缺陷原因及影響進行了分析，由于各種明顯的缺陷都有其根源，控制好工藝，一般可避免出現(xiàn)這些缺陷。從表中所列出的缺陷產(chǎn)生原因可 知：對粉末注射成形過程中溫度和壓力兩個參數(shù)的調(diào)節(jié)是得到良好成形坯的關 鍵。剪切速率由壓力、溫度和模腔形狀共同決定