注射成型过程分析及产品质量控制07-4

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1、注射成型过程及产品质量分析北京工商大学材料系王澜1一.注射成型过程分析1.1.注射充模过程及熔体流动分析1.2、保压过程及分析1.3、倒流与冷却定型过程及分析二、注射成型制品的质量控制2.1.注射成型制品的内应力2.2.制品质量控制因素的分析2.3.注塑成型缺陷及解决方法2一.注射成型过程分析3聚合物的注射成型主要包括三个基本过程：塑化熔融、注射充模、冷却定型.这些过程与制品质量、生产效率、原料、工艺性能等因素有密切关系。/机筒中的聚合物：机筒加热和螺杆剪切的双重作用固态→熔融状态保压冷却定型制品充模螺杆以高

2、压、高速推动41.1.注射充模过程及熔体流动分析注射充模过程----塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或螺杆的压力作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模腔这一阶段称为注射充模过程。这是一个非连续非等温的体系，要从理论上进行定量分析更为不易，人们更多的是通过实验测定来揭示这一过程的影响因素及其内在的规律性。根据聚合物熔体注射的流动历程，对物料在料筒、喷嘴的流动，物料充模流动作一简要的分析。/5塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。②.保压阶段t2～t3③.倒流阶段t

3、3～t4④.冻结后的冷却阶段t4～t5①.充模阶段t0～t2空载期t0～t1充模期t1～t261.1.1物料通过料筒的压力损失柱塞式注射机，柱塞向前运动时，先将未熔融的粒子压缩，然后将熔融料注入喷嘴和模腔内，前者的阻力很大，引起很大的压力降，甚至可达料筒总压力降的80％，并且还影响熔体的注射速度。压紧粒料的压力降损失值ΔPg可用下式作近似计算：注射时，熔融物料通过料筒的运动特性，对往模腔内供给熔体和传递压力都有重要影响.柱塞式7式中qv——熔体通过料筒的体积流量cm3/sR——料筒内壁半径cm，η——牛顿流体

4、的粘度L2——熔体流经料筒的长度cm上式表明，高聚物熔体在料筒中的压力损失随料筒内熔体的长度、熔体的粘度和体积流率的增大而增加，随料筒半径的增大而减小。/熔体在料筒中流动的压力损失为：8这样，柱塞式注射装置料筒中物料总的压力损失应为前二者之和：螺杆式注射装置由于螺杆在塑化时的旋转，把熔料推向螺杆前方，注射时，螺杆前移，将熔料推向喷嘴。熔料在料筒内的压力损失主要来自熔体的摩擦阻力和喷嘴的阻力，压力损失较少，主要决定于熔体的粘度与流率qv。熔体的流动速度应基本与螺杆平移速度同步进行。/螺杆式91.1.2.熔体在喷

5、嘴中的运动首先，熔体通过喷嘴孔时的压力损失值仍可用进行近似计算。由于喷嘴孔直径小，其注射压力损失值应增大，当体积流率qv一定时，通过喷嘴的剪切速率将增大，熔体通过喷嘴时定会发生明显的温升。对于聚合物熔体，大多数属于假塑性流体，在高剪切与温升作用下，其表观粘度必然下降，这可以使压力损失值下降。/可预料：10由图看出，主要生热效应发生在喷嘴的入口处。当喷嘴孔直径和注射压力一定时，熔体温升随注射速率增加而增加。为什么热稳定性差的塑料不宜采用细孔喷嘴进行高速注射充模？/图:PS在直径1mm长10mm的细孔喷嘴中温度分

6、布压力：a-73Mpa,b-77MPa，c-100MPa，d-ll5MPa1-离开喷嘴后，2-在喷嘴细孔中，3-在喷嘴细孔入口附近，4～9-沿喷嘴长度的不同点，10-料筒头部111.1.3.熔体在模腔中的充模流动分析熔体→主浇道→分浇道→浇口→模腔这一历程很短，但热熔体在其内的流速、温度与压力都产生很复杂的变化。简要说明：熔体充模时流动的一般特性影响充模的各种因素。/12⑴．熔体在模具浇注系统内的流动正如流过喷嘴一样，熔体流过主浇道、分浇道和浇口时也有温度变化和压力损失，浇注系统的加热状态、熔体的流变性能、浇

7、注系统形状和尺寸.影响13熔体流过冷浇道时，浇道温度远低于熔体温度，紧贴壁的熔体被迅速冷凝而形成不动壳层。因而使熔体能通过的截面积减小，流动阻力增大，使熔体的压力损失增加，降低了充模的模腔压力。/熔体流过热浇道时，温度保持在熔点以上，其温度变化和压力损失的影响因素与经过喷嘴的情况相似。14影响冷凝壳层厚度的因素：熔体的冷凝速度、聚合物的热物理性能、熔体温度、熔体流动速度、模具温度等。易结晶的聚合物当温度低于熔点时会很快凝固，如尼龙6，降低熔体温度和模具温度都会使壳层加厚。/15浇口大小压力损失、剪切速率过大的

8、剪切速率会使熔体出现不稳定流动现象浇口越小→压力损失增大→剪切速率提高→熔体温度迅速上升→烧焦和降解现象。当浇口尺寸已定时，提高熔体温度是防止不稳定流动的有效措施，在熔体温度不允许有变化时，可适当降低注射压力以降低注射速度，从而避免不稳定流动发生。/16对大多数塑料熔体来说，增大浇口截面积提高熔体充模时的体积流率有一极限值，当浇口截面积超过此值之后，反而会使体积流率下降。在大多数情况下，截面积小的浇