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前言本教材的撰写是为了满足东华机械有限公司所属各办事处和代理公司的售后服务人员和业务员对注塑工艺方面知识的需要,并且作为内部培训教材为各级培训人员所用。在当今的注塑机生产行业，在销售和售后服务方面注塑工艺知识的重要性已经体现出来，没有注塑工艺知识的业务员就不知道本公司生产的各型号注塑机适合生产什么样的塑料制品，就不知到从何方向去了解客户相关生产资料（如塑料制品所用原料、制品的工艺要求等），如果业务员有注塑工艺方面的知识，这样就能引导客户正确选择其适用机型和相关配置，这样就能避免公司同客不必要的纷争，从而避免公司经济和声誉上的损失，而且减少售后服务方面的困难，增加客户满意度。对于售后服务人员如果没有注塑工艺方面的知识，那么在处理一些客户问题时就不能正确判断出问题的来源，因为一个塑料制品缺陷的出现同注塑机有关，同制品原料有关，同制品原料处理有关（如原料的烘干、加粉碎料、加色粉或色母混色等），同注塑工艺有关，同注塑模具有关，在所涉及的这五方面都有相关的专业知识在里面，是个庞大的知识体系，我们的售后维修员只有注塑机方面的知识而其他四方面的知识知道甚少，所以在处理问题时由于知识面的限制而不能为客户提供满意的服务。有时因客户知识水平的限制他不能很好的分清问题的来源而认为我司注塑机有质量问题，在加上我司售后服务人员的注塑工艺方面知识的欠缺而使我司蒙受不白之冤。针对以上原因公司决定加大对营业员和售后服务员在注塑工艺及原料、模具知识方面的培训，使我司业务员和售后服务员具备注塑工艺方面的知识提高解决问题的能力，为客户提供满意的服务，使我司在利益和声誉上有更大的收获。本注塑工艺培训教材只能带领大家进入注塑工艺相关领域，而注塑工艺所涉及的浩翰知识只有靠大家的不懈努力方能有大的收获。1一、影响塑料制品品质的因素二、注塑工艺过程三、塑化过程理论与挤出机相类似，聚合物在料筒中从后部（入料口）到前部（喷嘴处）由于热历程不同，物料原料注塑机模具操作者制品品质厂家含湿率种类螺杆开合模冷却注射保压塑化顶出浇道系统刚度精度模具温度熟练程度知识干燥方式干燥时间结晶型/非结晶型粘度添加剂颗粒形状收缩率温度控制系统油温压力速度时间料垫喷嘴形式多级注射位置设定值控制方式/精度结构压力速度时间转换方式/时间级数背压扭矩转速计量装置级数锁模力模板平行度开模速度冷却时间浇口形式/尺寸流道尺寸型腔数热流道温度位置形式速度结构尺寸材料型腔精度分型面精度平行度模温控制方式模温控制精度制品壁厚结构PP填充阶段：把胶料注入模具型腔内的过程。压实阶段：增密保压阶段：补缩倒流阶段170-190℃200-220℃170-200℃喷嘴螺杆头止逆环计量段压缩段进料段介子图12也有三种状态：后部是玻璃态，前部是粘流态，中部是高弹态。与之相对应的标准螺杆也有三段：后部固体输送段（进料段）、前部均化段（计量段）、中间段是压缩段（熔融段），各段螺槽中物料的状态是不同的。螺杆恒定转速时沿螺槽物料要形成稳定状态的分布区。从料口O1O2至A1A2边界面为固体料区（Ⅰ区），从边界B1B2至出口C1C2为粘流区（Ⅲ区），从A1A2至B1B2边界为高弹态过渡区（Ⅱ区），这是两种状态的混合区，各区之间界面不存在明显的界限。物料在螺槽中的吸热首先取决于传热过程，在此过程中，聚合物的导热性、热容性、密度及料筒壁和物料之间的温差，是影响吸收热量的因素，其中料筒温度将起重要作用。当螺杆旋转时还有一部分机械能转化为热能，被物料吸收。在此过程中，聚合物粘度及对剪切速率或温度敏感性，以及固体料对料筒壁的摩擦系数是影响物料吸能的主要因素，所以螺杆旋转将起重要作用。物料热能来源主要靠机械能转换，而料筒的外加热主要用来补偿热能耗散。熔融过程一般为，当原料由料斗进入料筒后，由于螺杆的旋转使原料压缩形成固体塞，从理论上讲当固体塞超过B1点时，就有熔膜发生，但实际上必须在过一段到A1A2处当熔膜厚度大于螺棱间隙时，由于螺棱和料筒内壁的相对运动，螺棱才能刮下熔膜，熔膜沿料流速度方向流入螺棱推力面的前边，把固体床压向螺棱的背面，于是在固体床背面和推力面之间形成熔池，当螺杆连续旋转时，固体床沿螺槽稳定地向前移动，随着热力历程的加长，固体床不断被熔融，当移动到B1B2处时固体床完全溶解。1预塑后进入冷却周期，注塑螺杆要停留一段时间，由于传导的作用，料筒外部的加热要通过筒壁传递进来再通过熔膜传递给固体床，加速融化使熔膜不断变厚。2再注塑时，由于传导热和剪切热两方面的作用，通过熔膜把热量传递给剩余的固体床，使固体床迅速减小，在熔体上漂浮，并按速度合成运动方向运动，加速解体。3注塑后进入保压阶段，螺杆在前方需停留一段时间，热量通过熔体传给固体床加速固体床的溶解。螺杆转速影响注射物料在螺杆中输送和塑化的热力程，因此它是影响塑化能力、塑化质量和成型等因素的重要参数。如图2-5所示，无论对结晶型聚合物还是非结晶型聚合物，随着螺杆转速的提高塑化能力会增加，但塑化质量下降，电机电流加大，熔融温度的均匀性却有改善。背压产生塑化螺杆在预塑时，不仅有旋转运动而且还兼有后退的直线运动，螺杆边旋转边后退，把熔体从均化段（计量段）的螺槽中向前挤出，使之汇集在螺杆头部的空间内形成计量室，并在室中建立了熔体压力，此压力成为预塑背压。、预塑背压对熔体温度的影响C1C2B2B1A1A2B1A1O1O2进料口螺棱螺棱推力面Ⅲ区Ⅰ区3效果与聚合物性质有密切关系，一般预塑背压加大熔体会有一定温升，背压提高有帮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，延长物料在螺杆中的热历程，塑化效果得到改善。但过大的背压会增加计量段螺槽熔体的反流和漏流，降低熔体的输送能力，减少塑化量，而且增加功率消耗；过高的背压会使剪切热过高和剪切应力过大，使高分子物料发生降解。四、注射过程理论注塑充模过程可分为以下几段：1注塑充模流动阶段；2保压补塑流动阶段；3保压切换倒流阶段。注塑充模周期是从螺杆向前运动开始的，将计量室中塑化好的熔体在注塑油缸推力的作用下，螺杆头部产生注塑压力，使熔体通过喷嘴流道、模具流道（主流道、分流道），最后经浇口充满模腔如上图（右）注塑充模阶段的流动特点是压力随时间变化的非线性函数，如上图（左）所示是一个注塑周期中压力随时间变化的周期图。图中曲线1是计量室压力（注塑压力）随时间变化的曲线，又称注塑压力曲线(Pi)。2是喷嘴末端的压力曲线，又称喷嘴曲线(Pz)。3是浇口浇道的末端，或模腔流道起始处的压力曲线，又称模腔压力曲线(Pb)。4是型腔末端压力曲线(Pc)。压力周期图OTa段是熔体在注塑压力Pi的作用下从计量室流入模腔始端的时间，A点是模腔始点（浇口末端），B点是压力始点。当喷嘴内动压力达到PZ时，模腔始端压力才达到与之相对应的压力Pb，模腔压力才开始增高。喷嘴压力是随模腔压力而变化的（恒定、上升或下降）。当熔体充满模腔后，模腔压力开始增加，当模腔始端压力从Pb增到Pc时模腔末端压力从Pb1增到Pc1，与此同时喷嘴压力也迅速从PZ增加至接近注塑压力Pi。Ta-Tb是充模时间，是最重要的时刻，聚合物熔体在这段时间内必须能克服流道阻力迅速充模模腔；否则，如果压力不足，速度不够，流动就会停止。同时，由于剪切速率的作用，使大分子发生结晶和取向作用。这一段过程特点是在动压作用下高压、高速的充模过程。模腔入口压力Pb和末端压力Pb1之差取决于模腔压力损失大小。Tb-Tc时间内，模腔压力迅速增至最大，是压实熔体过程。Tc-Td时间，称保压时间。在保压时间内要继续推进熔体实现补缩，致密制品。这是的注塑压力称保压压力，它可以维持原来的注塑压力（一次注塑压力），也可以降低或提高，形成二次或三次注塑压力。保压压力的特点是熔体在高压下的慢速流动，螺杆只有向前微小的补缩移动。在保压阶段，物料随模具冷却致密增大而制品逐渐成型。保压阶段一直维持到浇口冻封为止。Td-Te为保压切换到倒流阶段。浇口封冻，保压结束，螺杆预塑开始，喷嘴压力下降为零。这是压力时间0TaTbTcTdTeTf1=计量室2=喷嘴3=浇口末端4=制品末端1234压力时间0TaTbTcTdTeTf1=计量室2=喷嘴3=浇口末端4=制品末端1234PiPzPbPcPiPc1Pb1PePf4浇口虽然封冻，但模内熔体尚未完全凝结，在模腔压力反作用下，模内熔体将向浇口系统回流，使模腔压力从Pd降至Pe。模腔压力Pe称封断压力。倒流时间及封断压力Pe应取决于聚合物性质、料筒模具温度及浇口尺寸等因素。Te-Tf是冷却定型阶段。这是进一步冷却制品的过程。使制品具有一定钢性和强度下脱模，防止顶出变形。脱模时制品剩余压力为Pf，并以压力形式集中于浇口处。从A到C是注塑充模过程中，熔体的温度要随压力升高而上升到最高值。当聚合物熔体被注入模腔后，模腔的表面温度会升高，随后又冷却而逐渐降低，因此，模腔表面温度在两个极限温度之间进行变化。当熔体被注入模腔时，则模腔表面最高温度接近于熔体的温度，随后又降下来。一般情况下，模具表面的工作温度（注入熔体的温度）比其最低温度要高30℃左右。五、注塑机喷嘴的功能及对注塑工艺的影响喷嘴和浇口的作用是一样，是为了加速熔体流速，把势能转换为动能，并有调整熔体温度和均化作用。实践证明，熔体通过喷嘴时温度要发生很大的变化，如下表：在不同的注射压力条件下注射压力与温度之间的关系，可以看出，注射压力对熔体流经喷嘴的温升有很大影响，而喷嘴直径对熔体温升影响却不大。聚合物熔体的注射压力又取决于熔体的温度和通过喷嘴的速度。如果喷嘴直径和剪切速率一定的情况下，通过喷嘴的出口压力可得到各种聚合物注塑温度范围。压力与熔体温度的关系常用压力的对数和绝对温度的倒数来表示，如图下图根据此曲线可判断聚合物分解温度和给定剪切速率下的最低注射温度。该曲线表达了聚合物变形阻力与温度之间的关系。压力-温度的曲线上有二点，三段。这三段与聚合物三种物理状态相适应。第一段温度是下拐点的温度范围，属于化学分解区，拐点相当于分解温度（Tp）；第二段是粘流区，属于注塑温度区；第三段是聚合物熔体通过喷嘴，阻力急剧上升。这一段正是应力的增长速率超过料应力松弛速率，对温度（曲线上的拐点处）有很大影响。压力温度曲线的第三段式高弹变形占有优越的区域，是不适合注射的区域，因为会影响注射制品质量。因此在高于分解温度区（Tp）和低于高弹变形区的温度（Tm）时，所获得的注塑制品，对其力学性质均有不利影响，如对结晶型聚合物，聚酰胺非常明显。在温度进入粘弹性区时（超过上拐点）很小的温度变化会引起很大的压力波动。使用小直径的喷嘴会使注塑温度区间大大缩小喷嘴直径、注射压力与温度关系表六、充模过程喷嘴直径mm注射压力Mpa温度升高℃0.550260.5100460.750260.7100471.050251.0100451.550231.5100432.050193.05018压力MPA温度℃1015253545556575350310270250230210190160132不同剪切速率下的压力温度曲线熔指数为5g/10min的LDPE剪切速率1—2.4*10-52—3.5*10-43—1.2*10-41/S5充模过程时比较复杂而重要的阶段，是高温熔体向相对较低温的模腔中流动阶段，是决定聚合物定向和结晶的阶段，因此，也就直接影响制品质量。在这个阶段制品质量和工艺参数与注塑机工作性能之间产生密切的联系。不论从实践角度或理论角度对上述进行研究都必将对注塑成型的发展有重要作用。充模机理熔体充模过程，根据熔体充模速率可能是稳定流动，但也可能是非稳定流动。熔体从浇口进入模腔的初始流动情况，除解决工艺条件外，还取决于浇口和制品厚度的比例。因为聚合物从浇口流出时，是一股细流，如果浇口深度比型腔入口深度小的多，这时充模速率较低，在剪切速率没有超过临界剪切速率时，不会发生不稳定的弹性湍流，而是一股连续的细流，但是这种细流从浇口一流出就表现出无规则的波动，细流的表面情况与高剪切速率下的情况类似，表面粗糙，这是由于前面细流阻碍后面的流动，造成滞留堆积。如果在浇口很小的情况下，充模速率很