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技术知识 knowledge
工艺设置
来源:
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作者:profed5ca94
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发布时间: 2021-02-01
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加工工艺的设置原则是使融料在模腔中平稳地流动，以较经济、可行、安全的方法使注射成型，得以顺利实施的而确定的具体调整方法。
2.1 加工工艺设置原则
加工工艺的设置原则是使融料在模腔中平稳地流动，以较经济、可行、安全的方法使注射成型，得以顺利实施的而确定的具体调整方法。
2.1.1温度设置
温度设置包含料筒温度、模具温度、干燥温度，干燥温度另单独设置。
2.1.1.1料筒温度
各区段的温度设置保持在该材料所能承受的范围内。料筒各区段的温度设置从后段开始由低到高、逐渐上升。料筒温度的合理设定是影响熔体粘度的主要因素，因为聚合物熔体在任何经给定剪切速率下的粘度主要由2个方面的因素决定：熔体内的自 由体积变化与大分子链之间的缠结。自由体积指的是聚合物中未被聚合物占领的空隙，是大分子链活动的场所；大分子链之间缠结会使分子链的运动变得困难，设法减少缠结作用因素，能加速分子间的运动使粘度下降。合理地设置料筒温度可提高分子单元的活化能，使分子间的滑移（流动）更方便，有利于注射成型控制。
喷咀温度设定原则以各材料的熔点为基点，使料筒内已熔融的物料能顺利通过，不给熔体流动增加阻力。
在成型过程中需停机时，应先将温度降至200℃以下再停止主机，长时间停机时应先用通用塑料（最好为PS）将料筒清洗干净，因为各类阻燃助剂受热后对金属有腐蚀作用。
2.1.1.2模具温度
高精度模塑制品在生产过程考虑制品的综合性能及优良的外观，一般选用该材料所适宜的模温中间区段，该温度设置上阶要高于常温，低于材料所能承受的热变形温度值。
模具温度与制件结构的复杂程度、塑胶原料类型有直接关系，对模具增设该制件所需的相应温度，有利于注射成型。材料中的增强比例占30%以上时，应适当提高模温，以利于熔胶的顺利填充。模具温度对材料的结晶速度有决定性的影响，塑件中存在的不同结晶率将造成尺寸差异，跟据塑件的不同使用场合要特别加以关注模温：模 温高可提高塑件刚性 及表面硬 度，模温低则有利于得到韧性较好的塑件。
2.1.2压力设置
压力设置包含开/合模压力、注射压力、保压压力、熔胶压力，模具静压力不在设备环围内。
2.1.2.1开、合模压力
合模压力是确保注射成型机锁模机构按要求运动，将模具锁紧的力。分为合模压力和锁模压力。
① 合模压力是在非锁紧状态下，使注射成型机的合模机构执行开合模的压力。为确保开合模过程中快速、平稳、安全（不损伤模具）地运行，通常该压力设置为低压。
② 锁模压力是合模机构处在闭合位置，但还没锁紧时促使2块模板锁紧的力。为确保动静模有效锁紧，该压力通常设置为高压，并且该压力设置需高于注射压力。
③ 开模压力为使处在锁紧状态的模板按要求分开并平稳地运行，不损伤模型，通常在开模初始力设置与锁模力相当，随即转为低压。
2.1.2.2注射压力
注射压力对塑件质量有决定性的影响，聚合物在同时受到加热加压的作用时，体积都有不同程度的缩小，聚合物中的自由体积也同样缩小，粘流体的粘度也随之增大。所以单纯通过增大压力来提高聚合物熔体的流量是不恰当的。应根据制件的结构、形状不同，分别采取不同的压力控制。由于物料在压力的推动下产生流动，熔体表层与模壁处粘合、冷却，而中间的内层继续向前推进，形成熔体间与模壁的拽力，内层的流速大，流经浇口的压力最高，流速最大，而分子取向与压力降成正比，造成浇口处的取向最大而前峰为0，并且分子取向是与塑件壁厚有定量关系。经冻结的分子取向虽能提高塑件的强度，但该现象使分子单元处于被压迫的状态，因为分子的结构本是呈球形状态，而由于取向作用将分子给强行拉直形成整齐的碳—碳键排列，一有适应的场合（如高温及外压）便易回复成原态，故易产生翘曲，甚至开裂。控制注射压力能有效地减少或降低分子取向，保持塑件表观光亮度及良好的内在质量。
注射压力根据制件的结构、形状不同，对薄壁长流程或外型结构复杂、有效流程长的制件采用中、高压充填，玻璃纤维增强材料也可选用高速高压成型；其它一般制件均采用中速中压注射成型。原则是充填至型腔总量的85%-90%时降低压力，采用原有压力速度的50～70%继续充填，在进行压力切换时，应避免出现涡流，使空气混入，造成不良熔接痕。
2.1.2.3保压压力
保压过程主要考虑到塑料件的密实度问题，注射已填满模腔，但塑胶还处于熔融状态，会有一定程度的收缩，保压压力的合理设置能有效地补充材料的体积收缩，并保持分子单元以适宜的状态存在，避免产生内应力。
保压过程对厚壁制件应将保压时间及压力调整至制品的质（重）量没有再增加时为最佳的充填压力及时间，制品的外观不得有收缩痕。具体操作方法是将已注射成型还没保压的制件经精密称量，再增加保压时间与压力后所得制件再称量；如此反复至质量不再升高时为最佳值，不宜再增加压力与时间，避免保压时所产生的内应力。
2.1.2.4熔胶压力
熔胶（塑化）压力分为系统液压力及熔体压力，通常所涉及到的主要是系统液压力，此压力能量占注射成型过程中60%的能耗，故在塑料熔融状态许可的情况下，不考虑使用背压压力，因为背压压力会增加能量消耗，但设置背压的优点是提高了材料的塑化效果（剪切熔融更均匀），跟据制件成型过程的实际状况调整其相应压力。
2.1.2.5模具静压力
模具静压力对成型过程的影响取决于模具的合理设计，一般带有通孔的塑件无此顾虑；当深腔形或盲孔的结构件时要考虑采用适当的排（引）气通道，避免脱模时由于静压力而致使塑件产生强行顶出的痕迹甚至破裂
2.1.3速度设置
速度设置分为注射速度、冷却速度。
2.1.3.1注射速度
在加工过程中，熔胶分子单元以群聚体的形式出现，有相当大的流动半径及拖曳力，磨擦阻力大，当剪切速率增加时，集结在一起的缠结分子链团逐渐解缠，流动半径减小，拖曳作用减弱，故而熔体粘度随着剪切速率增加而减少。各类聚合物对剪切速率的敏感性各有差别，调整剪切速率只适应于对粘度比较敏感的聚合物。如聚合物熔体粘度在很宽的剪切速率范围内都是可用的，选择粘度对比较不敏感的剪切速率下操作更合适，可以有效减少分子填充过程中的取向，有利于保证产品质量的均匀一致。
保压阶段一致采用中、低速度推进，这是由于前期模腔中已被注射过程充满，保压的功能只是补充熔体的收缩，不需要快速填充，填充过快反而会造成分子取向增多，影响产品质量。
2.1.3.2冷却速度
在注射动作完成后，让熔融的塑胶材料转为固态，并得到所期望想象的性能，设置一定的时间，该时间起到冷却控制作用。该时间与熔胶时间在关联性，当冷却时间大于熔胶时间时该时间有效，自动循环过程中采用冷却时间；当熔胶时间大于冷却时间时该时间无效，自动循环过程中采用熔胶时间。
冷却速度是除了预塑过程以外，占成型总周期的主要时间因素，冷却速度的快慢直接影响到塑料件制造生产成本，又与原料、模温、料筒温度有相互制约的因素影响塑件质量。在产品（塑件）外观及内在质量许可的前题下，尽可能地选用低模温及低料筒温度，加快成型周期；反之整个模塑周期延长，这是因为材料由熔融（粘流态）转化为固态的过程变得缓慢。结晶型塑料由于模塑周期长，塑件的结晶过程变化使尺寸产生差异，应避免出现类似现象。
2.1.4时间设置
时间设置包含注射时间、冷却时间、循环周期时间。
2.1.4.1注射时间
为了使注入模腔的熔体材料是按照所需的要求进行，特对注射时间进行限制，超过该时间注射动作即停止，起到保护模型的作用。
2.1.4.2 冷却时间
含在“冷却速度”内。
2.1.4.3循环周期时间
自合模动作开始至下一次再次合模开始，整个过程的循环过程的总时间为循环周期时间。该时间通常不用人为设置，只有在特殊需要时，设置总的循环周期时间，使循环过程按设定进度进行。
不同的成型设备周期循环时间也将产生变化。
2.1.5塑料件的成型（条件）工艺设置
调整恰当的成型工艺使融料在模腔中平滑地流动，避免成型填充过程由于分子取向产生所造成的内应力。分子取向所产生的各向异性使塑件在不同的方向上呈现出不同的力学性能。结晶过程对聚合物力学性能的影响至关重要，不同的成型处理方法可得到理想的性能指标。注射成型工艺与塑料件的物理机械性能见下表：
2.1.6塑料件的退火工艺设置（消除应力处理）
将刚制成的塑件放入烘箱或熔液中加热一定时间后取出使其自然冷却，改善结晶过程，均化晶核，将内在集中的应力分散消除，保持制品的综合性能及尺寸稳定性。与没经过退火的塑件进行对比，材料的优异性能得到充分体现。根据制品不同的材质及厚度找到最佳的退火工艺条件。塑料制件的最佳后处理方案见表2：
加工工艺的设置原则是使融料在模腔中平稳地流动，以较经济、可行、安全的方法使注射成型，得以顺利实施的而确定的具体调整方法。
2.1.1温度设置
温度设置包含料筒温度、模具温度、干燥温度，干燥温度另单独设置。
2.1.1.1料筒温度
各区段的温度设置保持在该材料所能承受的范围内。料筒各区段的温度设置从后段开始由低到高、逐渐上升。料筒温度的合理设定是影响熔体粘度的主要因素，因为聚合物熔体在任何经给定剪切速率下的粘度主要由2个方面的因素决定：熔体内的自 由体积变化与大分子链之间的缠结。自由体积指的是聚合物中未被聚合物占领的空隙，是大分子链活动的场所；大分子链之间缠结会使分子链的运动变得困难，设法减少缠结作用因素，能加速分子间的运动使粘度下降。合理地设置料筒温度可提高分子单元的活化能，使分子间的滑移（流动）更方便，有利于注射成型控制。
喷咀温度设定原则以各材料的熔点为基点，使料筒内已熔融的物料能顺利通过，不给熔体流动增加阻力。
在成型过程中需停机时，应先将温度降至200℃以下再停止主机，长时间停机时应先用通用塑料（最好为PS）将料筒清洗干净，因为各类阻燃助剂受热后对金属有腐蚀作用。
2.1.1.2模具温度
高精度模塑制品在生产过程考虑制品的综合性能及优良的外观，一般选用该材料所适宜的模温中间区段，该温度设置上阶要高于常温，低于材料所能承受的热变形温度值。
模具温度与制件结构的复杂程度、塑胶原料类型有直接关系，对模具增设该制件所需的相应温度，有利于注射成型。材料中的增强比例占30%以上时，应适当提高模温，以利于熔胶的顺利填充。模具温度对材料的结晶速度有决定性的影响，塑件中存在的不同结晶率将造成尺寸差异，跟据塑件的不同使用场合要特别加以关注模温：模 温高可提高塑件刚性 及表面硬 度，模温低则有利于得到韧性较好的塑件。
2.1.2压力设置
压力设置包含开/合模压力、注射压力、保压压力、熔胶压力，模具静压力不在设备环围内。
2.1.2.1开、合模压力
合模压力是确保注射成型机锁模机构按要求运动，将模具锁紧的力。分为合模压力和锁模压力。
① 合模压力是在非锁紧状态下，使注射成型机的合模机构执行开合模的压力。为确保开合模过程中快速、平稳、安全（不损伤模具）地运行，通常该压力设置为低压。
② 锁模压力是合模机构处在闭合位置，但还没锁紧时促使2块模板锁紧的力。为确保动静模有效锁紧，该压力通常设置为高压，并且该压力设置需高于注射压力。
③ 开模压力为使处在锁紧状态的模板按要求分开并平稳地运行，不损伤模型，通常在开模初始力设置与锁模力相当，随即转为低压。
2.1.2.2注射压力
注射压力对塑件质量有决定性的影响，聚合物在同时受到加热加压的作用时，体积都有不同程度的缩小，聚合物中的自由体积也同样缩小，粘流体的粘度也随之增大。所以单纯通过增大压力来提高聚合物熔体的流量是不恰当的。应根据制件的结构、形状不同，分别采取不同的压力控制。由于物料在压力的推动下产生流动，熔体表层与模壁处粘合、冷却，而中间的内层继续向前推进，形成熔体间与模壁的拽力，内层的流速大，流经浇口的压力最高，流速最大，而分子取向与压力降成正比，造成浇口处的取向最大而前峰为0，并且分子取向是与塑件壁厚有定量关系。经冻结的分子取向虽能提高塑件的强度，但该现象使分子单元处于被压迫的状态，因为分子的结构本是呈球形状态，而由于取向作用将分子给强行拉直形成整齐的碳—碳键排列，一有适应的场合（如高温及外压）便易回复成原态，故易产生翘曲，甚至开裂。控制注射压力能有效地减少或降低分子取向，保持塑件表观光亮度及良好的内在质量。
注射压力根据制件的结构、形状不同，对薄壁长流程或外型结构复杂、有效流程长的制件采用中、高压充填，玻璃纤维增强材料也可选用高速高压成型；其它一般制件均采用中速中压注射成型。原则是充填至型腔总量的85%-90%时降低压力，采用原有压力速度的50～70%继续充填，在进行压力切换时，应避免出现涡流，使空气混入，造成不良熔接痕。
2.1.2.3保压压力
保压过程主要考虑到塑料件的密实度问题，注射已填满模腔，但塑胶还处于熔融状态，会有一定程度的收缩，保压压力的合理设置能有效地补充材料的体积收缩，并保持分子单元以适宜的状态存在，避免产生内应力。
保压过程对厚壁制件应将保压时间及压力调整至制品的质（重）量没有再增加时为最佳的充填压力及时间，制品的外观不得有收缩痕。具体操作方法是将已注射成型还没保压的制件经精密称量，再增加保压时间与压力后所得制件再称量；如此反复至质量不再升高时为最佳值，不宜再增加压力与时间，避免保压时所产生的内应力。
2.1.2.4熔胶压力
熔胶（塑化）压力分为系统液压力及熔体压力，通常所涉及到的主要是系统液压力，此压力能量占注射成型过程中60%的能耗，故在塑料熔融状态许可的情况下，不考虑使用背压压力，因为背压压力会增加能量消耗，但设置背压的优点是提高了材料的塑化效果（剪切熔融更均匀），跟据制件成型过程的实际状况调整其相应压力。
2.1.2.5模具静压力
模具静压力对成型过程的影响取决于模具的合理设计，一般带有通孔的塑件无此顾虑；当深腔形或盲孔的结构件时要考虑采用适当的排（引）气通道，避免脱模时由于静压力而致使塑件产生强行顶出的痕迹甚至破裂
2.1.3速度设置
速度设置分为注射速度、冷却速度。
2.1.3.1注射速度
在加工过程中，熔胶分子单元以群聚体的形式出现，有相当大的流动半径及拖曳力，磨擦阻力大，当剪切速率增加时，集结在一起的缠结分子链团逐渐解缠，流动半径减小，拖曳作用减弱，故而熔体粘度随着剪切速率增加而减少。各类聚合物对剪切速率的敏感性各有差别，调整剪切速率只适应于对粘度比较敏感的聚合物。如聚合物熔体粘度在很宽的剪切速率范围内都是可用的，选择粘度对比较不敏感的剪切速率下操作更合适，可以有效减少分子填充过程中的取向，有利于保证产品质量的均匀一致。
保压阶段一致采用中、低速度推进，这是由于前期模腔中已被注射过程充满，保压的功能只是补充熔体的收缩，不需要快速填充，填充过快反而会造成分子取向增多，影响产品质量。
2.1.3.2冷却速度
在注射动作完成后，让熔融的塑胶材料转为固态，并得到所期望想象的性能，设置一定的时间，该时间起到冷却控制作用。该时间与熔胶时间在关联性，当冷却时间大于熔胶时间时该时间有效，自动循环过程中采用冷却时间；当熔胶时间大于冷却时间时该时间无效，自动循环过程中采用熔胶时间。
冷却速度是除了预塑过程以外，占成型总周期的主要时间因素，冷却速度的快慢直接影响到塑料件制造生产成本，又与原料、模温、料筒温度有相互制约的因素影响塑件质量。在产品（塑件）外观及内在质量许可的前题下，尽可能地选用低模温及低料筒温度，加快成型周期；反之整个模塑周期延长，这是因为材料由熔融（粘流态）转化为固态的过程变得缓慢。结晶型塑料由于模塑周期长，塑件的结晶过程变化使尺寸产生差异，应避免出现类似现象。
2.1.4时间设置
时间设置包含注射时间、冷却时间、循环周期时间。
2.1.4.1注射时间
为了使注入模腔的熔体材料是按照所需的要求进行，特对注射时间进行限制，超过该时间注射动作即停止，起到保护模型的作用。
2.1.4.2 冷却时间
含在“冷却速度”内。
2.1.4.3循环周期时间
自合模动作开始至下一次再次合模开始，整个过程的循环过程的总时间为循环周期时间。该时间通常不用人为设置，只有在特殊需要时，设置总的循环周期时间，使循环过程按设定进度进行。
不同的成型设备周期循环时间也将产生变化。
2.1.5塑料件的成型（条件）工艺设置
调整恰当的成型工艺使融料在模腔中平滑地流动，避免成型填充过程由于分子取向产生所造成的内应力。分子取向所产生的各向异性使塑件在不同的方向上呈现出不同的力学性能。结晶过程对聚合物力学性能的影响至关重要，不同的成型处理方法可得到理想的性能指标。注射成型工艺与塑料件的物理机械性能见下表：
2.1.6塑料件的退火工艺设置（消除应力处理）
将刚制成的塑件放入烘箱或熔液中加热一定时间后取出使其自然冷却，改善结晶过程，均化晶核，将内在集中的应力分散消除，保持制品的综合性能及尺寸稳定性。与没经过退火的塑件进行对比，材料的优异性能得到充分体现。根据制品不同的材质及厚度找到最佳的退火工艺条件。塑料制件的最佳后处理方案见表2：
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