注塑压力(大师傅调校注塑参数的心得技巧)

Posted 2023-05-31

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注塑压力(大师傅调校注塑参数的心得技巧)

1注塑参数技巧

1.1注射量

注射量是指注塑机螺杆(或柱塞)在注射时，向模具内所注射的物料的熔体量(g)。螺杆推进容积又称理论注射容积，与注射螺杆直径大小和注射行程有关。

在注射量选择时，一方面必须充分地满足制品及其浇注系统的总用料量，另一方面必须小于注塑机的理论注射容积。所以，注塑机不可用来加工小于注射量10％或超过注射量70％的制品。

对已选定的注塑机来说，注射量是由注射行程控制的。

1.2计量行程(预塑行程)

每次注射程序终止后，螺杆是处在料筒的最前位置，当预塑程序到达时，螺杆开始旋转，物料被输送到螺杆头部，螺杆在物料的反压力作用下后退，直至碰到限位开关为止，该过程称计量过程或预塑过程，螺杆后退的距离称计量行积或预塑行程。

因此，物料在螺杆头部所占有的容积就是螺杆后退所形成的计量容积，即注射容积，其计量行程就是注射行程。注射量的大小与计量行程的精度有关：如果计量行程调节太小会造成注射量不足，反之则会使料筒每次注射后的余料太多，使熔体温度不均或过热分解，计量行程的重复精度的高低会影响注射量的波动。

1.3余料量(缓冲垫)

螺杆注塑完了之后，并不希望把螺杆头部的熔料全部注射出去，还希望存一些，形成一个余料量。这样，一方面可防止螺杆头部和喷嘴接触发生机械碰撞事故；另一方面可通过此余料垫来控制注射量的重复精度，达到稳定注塑制品质量的目的(余料垫过小，则达不到缓冲的目的，过大会使余料累积过多)。

1.4防延量(松退、倒缩)

防延量是指螺杆计量(预塑)到位后，又直线倒退一段距离，使计量室中熔体的比容增加，内压下降，防止熔体从计量室向外流出(通过喷嘴或间隙)。这个后退动作称防流延，后退的距离称防延量或防流延行程。防流延还有另外一个目的就是在喷嘴不退回进行预塑时，降低喷嘴流道系统的压力，减少内应力。并在开模时容易抽出料杆。

防延量的设置要视塑料的粘度和制品的情况而定，过大的防延量会使计量室中的熔料夹杂气泡，严重影响制品质量，对粘度大的物料可不设防延量。

1.5螺杆转速

螺杆转速影响注塑物料在螺杆中输送和塑化的热历程和剪切效应，是影响塑化能力、塑化质量和成型周期等因素的重要参数。随螺杆转速的提高，塑化能力提高、熔体温度及熔体温度的均匀性提高；塑化作用有所下降。

对热敏性塑料(如PVC、POM等)，应采用低螺杆转速，以防物料分解；对熔体粘度较高的塑料，也应采用低螺杆转速。

1.6背压(塑化压力)

螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称背压或塑化压力，其大小可通过液压系统中的溢流阀来调节。预塑时，只有螺杆头部的熔体压力，克服／螺杆后退时的系统阻力后，螺杆才能后退。

背压的大小与塑化质量、驱动功率、反流和漏流以及塑化能力等有关。背压对熔体温度影响是非常明显的：对不同物料，在一定工艺参数下，熔体温度随背压的增加而提高。原因是背压增加了熔体内压力，加强了剪切效果，形成剪切热。使大分子热能增加，从而提高了熔体的温度。

背压提高有助于螺槽中物料的密实，驱赶走物料中的气体；背压的增加使系统阻力加大，螺杆退回速度减慢，延长了物料在螺杆中的热过程，塑化质量也得到改善。但是过大的背压会增加计量段螺杆熔体的反流和漏流，降低了熔体输送能力，减少了塑化量，而且增加功率消耗；过高背压会使剪切热过高或剪切应力过大，使高分子物料发生降解而严重影响到制品质量。

注塑热敏性塑料，如PVC、POM等，背压提高，熔体温度升高，制品表面质量较好，但有可能引起制品变色、性能劣化、造成降解；注射熔体粘度较高的塑料，如PC、PSF、PPO等，背压太高。易引起动力过载；注塑熔体粘度特别低的塑料，如PA等，背压太高，一方面易流延，另一方面塑化能力大大下降。以上情况，背压选择都不宜太高。

一些热稳定性比较好，熔体粘度适中的塑料，如PE、PP、PS等，可适当提高背压。

通常情况下，背压不超过2MPa。背压高低与喷嘴种类、加料方式有关：选用直通式(即敞开式)喷嘴或后加料方式，背压应低，防止因背压提高而造成流延；自锁式喷嘴或前加料、固定加料方式，背压可稍稍提高。

1.7注射压力

注射压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向模具型腔的流动阻力，给予熔体一定的充模速度及对熔体进行压实、补缩。这些作用不仅与制品的质量、产量有密切联系，而且还受塑料品种、注塑机类型、制品和模具的结构及其它工艺参数等的影响。下面就注射压力的几方面作用，介绍注塑过程中注射压力的设定。

(1)流动阻力注射时要克服的流动阻力，主要来自两方面：首先是流道。一般，流道长且几何形状复杂时，熔体流动阻力大、需要采用较高的注射压力才能保证熔体顺利充模。其次是塑料的摩擦系数和熔体的粘度。因为润滑性差的物料，摩擦系数大，大分子中分子间作用力大的熔体粘度高，此时，流动阻力也较大，同样需要较高的注射压力。如果各项条件都相同，柱塞式注塑机所用的注射压力比螺杆式的大，原因是塑料在柱塞式注塑机料筒内的压力损失大。

(2)充模速率注射压力在一定程度上决定了塑料的充模速率，并影响制品的质量。在充模阶段，当注射压力较低时，塑料熔体呈铺展流动，流速平稳、缓慢，但延长了注射时间，制品易产生熔接痕、密度不匀等缺陷；当注射压力较高，而浇口又偏小时，熔体为喷射式流动，这样易将空气带入制品中，形成气泡、银纹等缺陷，严重时还会灼伤制品。

适当提高充模阶段的注射压力，可提高充模速率、增加熔体的流动长度和制品的熔接痕强度，制品密实、收缩率下降，但制品易取向，内应力增加。

总之，注射压力的选择与设定，因塑料品种及其牌号流动性、制品形状等的不同而异，还要服从于注塑机所能允许的压力。

1.8保压压力

保压是指在模腔充满后，对模内熔体进行压实、补缩的过程。处于该阶段的注射压力称为保压压力。

实际生产中，保压压力的设定，可与注射压力相等，一般稍低于注射压力。当保压压力较高时，制品的收缩率减小，表面光洁度、密度增加，熔接痕强度提高，制品尺寸稳定。缺点是：脱模时制品中的残余应力较大、易产生溢边。

1.9注射速率

注射速率是指单位时间内注入模腔中的塑料熔体的容积。高速注射可以减少模腔内的熔体温差，改善压力传递效果，可得到密度均匀、内应力小的精密制品；高速注射可采用低温模塑，缩短成型周期，特别在成型薄壁、长流程制品及低发泡制品时能获得较优良的制品。

但是，注射速率过高，熔体流经喷嘴浇口等处时，易产生大量的摩擦热，导致物料烧焦以及吸入气体和排气不良等现象，影响到制品的表面质量，产生银纹、气泡。同时，高速注射也不易保证注射与保压压力稳定的撤换，会因过填充而使制品出现溢料（飞边）。因此，注射速率应根据使用的树脂和加工制品的特点、工艺要求、浇口设计及模具的冷却情况等进行选择。

2合模参数

2.1合模力

合模力的调整将直接影响制品的表面质量和尺寸精度。如果合模力不足，会导致模具离缝，产生溢料；而合模力太大会使模具变形，能量消耗增加。

注塑制品时所需的合模力简称工艺合模力。为保证可靠的锁模，工艺合模力必须小于注塑机的额定合模力，一般取0.8～0.9额定合模力。工艺合模力可根据模腔压力和制品投影面积来确定。

2.2顶出力

当制品从模具上脱模时，需要一定的外力来克服制品与模具的附着力，该外力即为顶出力。顶出力太小，制品不能从模具上脱下；顶出力太大，会使制品产生翘曲变形，甚至会顶坏制品。

此外，顶出速度和顶出行程也同样影响顶出过程。顶出速度快，制品易翘曲变形和损坏；顶出行程短。制品不易脱下。

3温控参数

注塑过程中需要控制的温度有：料筒温度、喷嘴温度、模具温度和油温四方面的技术参数。

3.1料筒温度

料筒温度是指料筒表面的加热湿度。料筒分三段加热，从料斗到喷嘴前依次由低到高，使塑料材料逐步熔融、塑化。第一段是靠近料斗处的固体输送段，温度要低一些、料斗座还需用冷却水冷却，以防止物料“架桥”并保证较高的固体输送效率；第二段为压缩段，是物料处于压缩状态并逐渐熔融，该段温度设定一般比所用塑料的熔点或粘流化温度高出20～25℃；第三段为计量段，物料在该段处于熔融状态，在预塑终止后形成计量室，储存塑化好的物料，该段温度设定一般要比第二段高出20～25℃。以保证物料处于熔融状态。

料筒温度的设定与所加工塑料的特性有关。

对于无定型塑料，料筒第三段温度应高于塑料的粘流化温度Tf，对于结晶型塑料，应高于塑料的熔点Tm，但都必须低于塑料的分解温度Td。通常，对于Tf～Td的范围较窄的塑料，料筒温度应偏低些，比Tf稍高即可；而对于Tf～Td的范围较宽的塑料，料筒温度可适当高些，即比Tf高得多一些。

如PVC塑料，受热后易分解，因此料筒温度设定低一些；而PS的Tf～Td范围较宽，料筒温度应可以相应设定得高些。

对热敏性塑料，如PVC、POM等，虽然料筒温度控制较低，但如果物料在高温下停留时间过长，同样会发生降解。因此，加工该类塑料时，除严格控制料筒的最高温度外，对塑料在料筒中的停留时间也应有所限制。

同一种塑料，由于生产厂家不同、牌号不一样，其流动温度及降解温度有差别。一般，相对平均分子质量高、分子量分布窄的塑料，熔体的粘度都偏高，流动性也较差，加工时，料筒温度应适当提高；反之则降低。

塑料添加剂（包括填充剂、增强剂）的存在，对成型温度也有影响。若添加剂为玻璃纤维或无机填料时，无熔体流动性会变差，因此，要随添加剂用量的增加，相应提高料筒温度；若添加剂为增塑剂或软化剂时，料筒温度可适当低些。

同种塑料选择不同类型的注塑机进行加工时，料筒温度设定也不同。若选用柱塞式注塑机，由于塑料是靠料筒壁及分流梭表面传热，传热效率低且不均勾。为提高塑料熔体的流动性，必须适当提高料筒温度；若选用螺杆式注塑机，由于预塑时螺杆的转动产生较大的剪切摩擦热，而且料筒内的料层薄，传热容易，因此，料筒温度应低些，一般比柱塞式注塑机的料筒温度低10～20℃。

由于薄壁制品的模腔较窄。熔体注入时阻力大、冷却快，因此，为保证能顺利充模，料筒温度应高些；而注塑厚壁制品时，则可低一些。另外，形状复杂或带有金属嵌件的制品，

由于充模流程曲折、充模时间较长，此时，料筒温度也应设定高些。料筒温度的选择对制品的性能有直接影响：料筒温度提高后，制品的表面光洁度、冲击强度及成型时熔体的流动长度提高了，而注塑压力降低，制品的收缩率、取向度及内应力减少。由此可见，提高料筒温度，有利改善制品质量。因此，在允许的情况下，可适当提高料筒温度。

3.2喷嘴温度

喷嘴具有加速熔体流动、调整熔体温度和使物料均化的作用。在注塑过程中，喷嘴与模具直接接触，由于喷嘴本身热惯性很小，与较低温度的模具接触后，会使喷嘴温度很快下降，导致熔料在喷嘴处冷凝而堵塞喷嘴孔或模具的浇注系统、而且冷凝料注入模具后也会影响制品的表面质量及性能，所以，需控制喷嘴温度。

喷嘴温度通常要略低于料筒的最高温度。一方面，这是为了防止熔体产生“流延”现象；另一方面，由于塑料熔体在通过喷嘴时，产生的摩擦热使熔体的实际温度高于喷嘴温度，若喷嘴温度控制过高，还会使塑料发生分解，反而影响制品的质量。

料筒温度和喷嘴温度的设定还与注射成型中的其它工艺参数有关。如：当注射压力较低时，为保证物料的流动，应适当提高料筒和喷嘴的温度；反之，则应降低料筒和喷嘴温度。在注射成型前，一般要通过“对空注射法”和制品的“直观分析法”来调整成型工艺参数。确定最佳的料筒和喷嘴的温度。

3.3模具温度

模具温度是指与制品接触的模腔表面温度。它对制品的外观质量和内在性能影响很大。模具温度通常是靠通入定温的冷却介质来控制的，有时也靠熔体注入模腔后，自然升温和散热达到平衡而保持一定的模温，特殊情况下，还可采用电热丝或电热棒对模具加热来控制模温。不管采用何种方法使模温恒定。对热塑性塑料熔体来说都是冷却过程，因为模具温度的恒定值低于塑料的Tg或低于热变形温度(HDT)，只有这样，才能使塑料定型并有利于脱模。

模具温度的高低主要取决于塑料特性(是否结晶)、制品的结构尺寸、制品的性能要求及其它工艺参数(如熔体的温度、注射压力、注射速率、成型周期等)。

无定型塑料熔体注入模腔后，随着温度不断降低而固化，在冷却过程小不发生相的转变。这时，模温主要影响熔体的粘度，即充模速率。通常，在保证充模顺利的情况下，尽量采用低模温，因为低模温可以缩短冷却时间，从而提高生产效率。

对于熔体粘度较低的塑料(如PS)，由于其流动性好，易充模，因此加工时可采用低模温；而对于熔体粘度较高的塑料(如PC、聚苯醚、聚砜等)。模温应高些。

提高模温可以调整制品的冷却速度，使制品缓慢、均匀冷却，应力得到充分松弛，防止制品因温差过大而产生凹痕、内应力力和裂纹等缺陷。结晶型塑料注入模腔后，模具温度直接影响塑料的结晶度和结晶构型。模温高，冷却速率慢、结晶速率快，制品的硬度大、刚性高，但却延长了成型周期并使制品的收缩率增大；模温低，则冷却速度快、结晶速率慢、结晶度低，制品的韧性提高。

但是，低模温下成型的结晶型塑料，当其Tg较低时，会出现后期结晶，使制品产生后收缩和性能变化。当制品为厚壁的，内外冷却速率应尽可能一致，以防止因内外温差造成内应力及其它缺陷(如凹痕、空隙等)，此时，模温要相应高些；此外，面积大或流动阻力大的薄壁制品，也需要维持较高的模温。

模具温度的选择与设定对制品的性能有很大的影响：适当提高模具温度，可增加熔体流动长度，提高制品表面光洁度、结晶度和密度，减小内应力和充模压力；但由于冷却时间延长，生产效率降低，制品的收缩率增大。

3.4油温

油温是指液压系统的压力油温度。油温的变化影响注塑工艺参数，如：注射压力、注射速率等的稳定性。

当油温升高时，液压油的粘度降低，油泄漏量增大，导致液压系统压力和流量的波动，使注射压力和注射速率降低，影响制品的质量和生产效率。因此，在调整注塑工艺参数时，应注意到油温的变化。正常的油温应保持在30～50℃。

4注射压力与熔料温度的合理组合

在注塑过程中，注射压力与熔料温度实际上是相互制约。熔料温度高时，注射压力就能降低。

对于某种塑料来说，以熔料温度和注射压力分别为坐标，绘制的成型面积能正确地反映适宜的注塑工艺参数，见图3。如图3所示，在成型区域中，适当的温度与压力的组合都能获得满意的成型制品；而在这区域以外的温度与压力的组合，都会给成型带来困难或给制品造成各种缺陷。大型的、正规的原料生产厂家提供成型面积图。

5成型周期

完成一次注射模塑过程所需要的时间称成型周期。成型周期包括以下几部分：由于成型周期直接影响到劳动生产率和设备利用率。因此，生产中应在保证制品质量前提下，尽量缩短成型周期中各有关时间。

在整个成型周期中，以注射时间和模内冷却时间的设定最重要，对制品的质量起决定作用。

5.1充模时间

注射时间中的充模时间越短，则注射速率越快，此时，熔体的密度高、温差小，有利提高制品的精度，但制品上易产生溢边、银纹、气泡等缺陷。通常，充模时间为3～5s。对熔体粘度高、Tg高、冷却速率快的大型、薄壁、精密制品以及玻璃纤维增强制品、低发泡制品等，应采用快速注射。

5.2保压时间

保压时间就是对型腔内塑料的压实、补缩时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般为20～120 s，特别厚的制品可达3～5min；而形状简单的制品，保压时间也可很短，如几秒钟。在浇口处熔体冻结之前，保压时间的长短，对制品的质量有较大影响。

若保压时间短，则制品的密度低、尺寸偏小、易出现缩孔；而保压时间长，则制品的内应力大、强度低、脱模困难。此外，保压时间还与料温、模温、主流道及浇口尺寸等到有关。如果工艺参数正常、浇注系统设计合理，通常以制品的收缩率波动范围最小时的时间即为最佳保压时间。

确定保压时间时要考虑的因素有：塑料的品种与性能；制品与模具等条件；其它注塑工艺条件，如温度、背压、注射压力、注射速率、螺杆转速等工艺参数。

5.3总的冷却时间

设定时主要取决于制品的厚度、塑料的热性能和结晶性以及模具温度等，以保证制品脱模时不变形为原则。一般，Tg高及具有结晶性的塑料，冷却时间较短；反之，则应长些。如果冷却时间过长，不仅会降低生产效率，而且会使复杂制品脱模困难，强行脱模时将产生较大的脱模应力，严重时则可能损坏制品。

浇口冻结后的冷却时间与螺杆后退后制品在模内的冷却时间从理论上讲应该一致，但实际生产总是不一致的。一般说来，螺杆后退是在浇口冻结后的才开始，至于在浇口冻结后经过多长时间螺杆才开始后退，原则是这段时间越短越好。

如果螺杆的后退是在浇口冻结之前，那将发生倒流，这在实际生产中是不允许的。浇口冻结后的冷却时间与制品性能的关系很大；如果时间过短，则制品易产生内应力，易发生变形；如果时间过长，则制品变脆。浇口冻结后的冷却时间与制品脱模的难易程度也有一定的关系：时间过短，则残余应力较大，脱模困难。

5.4其他时间

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、操作者的熟练程度等有关。空循环时间这是指在不加料的情况下，注塑机空转一个周期所需的最少操作时间。这是注塑机运行过程中灵敏程度的一个标志。

6多级注塑

制品型腔较深而壁厚较薄，使模具型腔形成长而窄的流通，熔体在流经该部位时必须快速通过，否则会冷却凝固，导致充填不足，故在此应设定高速注射。但高速注射会给熔体带来很大的动能，熔体流到底时会产生很大的惯性冲击，导致能量损失和溢料现象，这时必须使熔体减缓流速、降低充模压力、维持保压压力，使熔体在浇口凝封之前向模腔内补充熔体的收缩。因此，该制品的注塑过程必须采用多级注塑。

多级注塑是指在注射过程中，当螺杆向模腔内推进熔体时，不同位置采用不同的注射压力和注射速率。使用多级注塑有利提高制品质量。

多级注塑适合薄壁制品、长流距的大型制品、精密注射制品以及型腔配置不均衡或锁模不太紧密的制品生产。在制定多级注塑工艺时，首先要根据制品的结构、重量、尺寸及几何形状，模具型腔结构及制品所用的塑料，选择好机型，确定合理的注塑工艺参数，制定多级注射压力和多级注射速率的设定图形，并依图进行调节、控制。

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