注塑成型工艺

注塑成型工艺

李晓敏

李晓敏（茂名职业技术学院，广东茂名525000）

摘要：从注塑成型原理，注塑成型工艺条件控制及注塑成型新工艺等角度进行简要论述。

关键词：注塑成型；工艺；条件控制；注塑压缩成型

1注塑成型原理

受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。注射成型过程大致可分为以下六个阶段：合模、注射、保压、冷却、开模、制品取出。上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。

现今加工工艺的趋势正朝着高新技术的方向发展，这些技术包括：微型注塑、高填充复合注塑、水辅注塑、混合使用各种特别注塑成型工艺、泡沫注塑、模具技术、仿真技术等。

2注塑成型工艺条件

控制注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用时间。

2.1温度控制

2.1.1料筒温度

注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。前两程温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。

2.1.2喷嘴温度

喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的“流涎现象”。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能。

2.1.3模具温度

模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）。注塑成型机模温设定直接影响成形品质。模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度，在模具设计及成形工程的条件设定上，重要的是不仅维持适当的温度，还要能让其均匀的分布。不均匀的模温分布，会导致不均匀的收缩和内应力，因而使成型口易发生变形和翘曲。注塑成型中模温很容易影响成型周期及成形品质，在实际操作当中是由使用材质的最低适当模温开始设定，然后根据品质状况来适当调高。（1）提高模温可获得以下效果。a.加成形品结晶度及较均匀的结构；b.使成型收缩较充分，后收缩减小；c.提高成型品的强度和耐热性；d.减少内应力残留、分子配向及变形；e.减少充填时的流动阴抗，降低压力损失；f.使成形品外观较具光泽及良好；g.增加成型品发生毛边的机会；h.增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会；i.减少结合线明显的程度；g.增加冷却时间。（2）产品加工中注塑机温升过高可能会出现的后果。a.使机械产生热变形，液压元件中热胀系数不同的运动部件因其配合间隙变小而卡死，引起动作失灵、影响液压系统的传动精度，导致部件工作质量变差；b.使油的粘度降低，泄漏增加，泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低。由于油的粘度降低，滑阀等移动部件的油膜变薄和被切破，摩擦阻力增大，导致磨损加剧；c.使橡胶密封件变形，加速老化失效，降低密封性能及使用寿命，造成泄漏；d.加速油液氧化变质，并析出沥青物质，降低液压油的使用寿命。析出物堵塞阻尼小孔和缝隙式阀口，导致压力阀卡死而不能动作、金属管路伸长而弯典，甚至破裂等；e.使油的空气分离压降低，油中溶解空气逸出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。

2.2压力控制

2.2.1塑化压力

（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20公斤/厘米。

2.2.2注射压力

在当前生产中，几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。

2.3成型周期

完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。它实际包括以下几部分：成型周期：成型周期直接影响劳动生间率和设备利用率，因此在生产过程中，应在保证质量的前提下，尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，它们对制品的质量均有决定性的影响。注射时间中的充模时间直接反比于充模速率，生产中充模时间一般约为3~5秒。

注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般约为20~120秒（特厚制件可高达5~10分钟）。在浇口处熔料封冻之前，保压时间的多少，对制品尺寸准确性有影响，若在以后，则无影响。保压时间也有最惠值，已知它依赖于料温，模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的，通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。冷却时间主要决定于制品的厚度，塑料的热性能和结晶性能，以及模具温等。冷却时间的终点，应以保证制品脱模时不引起变动为原则，冷却时间性一般约在30~120秒钟之间，冷却时间过长没有必要，不仅降低生产效率，对复杂制件还将造成脱模困难，强行脱模时甚至会产生脱模应力。成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关。

3注塑工艺新发现——注射压缩成型技术

注射压缩成型（injectioncompressionmoulding/icm）是传统注塑成型的一种高级形式。它能增加注塑零件的流注长度/壁厚的比例；采用更小的锁模力和注射压力；减少材料内应力；以及提高加工生产率。注射压缩成型适用于各种热塑性工程塑胶制作的产品，如：大尺寸的曲面零件，薄壁、微型化零件，光学镜片，以及有良好抗袭击特性要求的零件。注射压缩成型的主要特点：与传统注塑过程相比较，注射压缩成型的显著特点是，其模具型腔空间可以按照不同要求自动调整。例如，它可以在材料未注入型腔前，使模具导向部分有所封闭，而型腔空间则扩大到零件完工壁厚的两倍。另外，还可根据不同的操作方式，在材料注射期间或在注射完毕之后相应控制型腔空间的大小，使之与注射过程相配合，让聚合物保持适当的受压状态，并达到补偿材料收缩的效果。根据注塑零件的几何形状、表面质量要求、以及不同的注塑设备条件，有四种注射收缩方式可供选择：顺序式；共动式；呼吸式和局部加压式。

参考文献

[1]注塑成型机模温设定直接影响成形品质[EB/OL].阿里巴巴塑料价格库，2012.

[2]注塑成型工程技术优点介绍[EB/OL].机械专家网，2011.