1、精品资料注射成型工艺原料的检验、染色和干燥原料的检验、染色和干燥模具清理模具清理嵌件预热嵌件预热料筒清理料筒清理退火退火调湿调湿1.成型前准备原料检验原料检验原料染色原料染色原料干燥原料干燥质量体积流动性水分及挥发物含量收缩率烘箱干燥红外线干燥热板干燥高频干燥嵌件预热嵌件预热模具清理模具清理料筒清理料筒清理2.注射过程3.注射成型后处理 放在的红外线或循环热风烘箱、液体介质中（矿物油，石蜡）一段时间，再缓慢冷却。将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100120)，隔绝空气，进行防氧化处理，达到吸湿平衡。调湿后缓冷至室温。退火：退火：调湿：调湿：高于使用温度1020，低于相变温度1020。又称注射
2、成型(Injection Molding)，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。注射模塑原理颗粒、粉颗粒、粉状塑料状塑料注射机注射机料筒料筒加热加热熔融熔融充模充模冷却冷却固化固化塑件塑件注射成型设备合模单元合模单元注射单元注射单元1.注射机的主要作用顶件开模与合模动作注射结束，进行保压与补缩在一定压力和速度下将塑料注入型腔加热熔融塑料，达粘流态2.注射机的分类 指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的过程。按外形外形可分为：卧式卧式、立式立式和角式注射机角式注射机。塑化塑化 注射机按塑化方式塑化方式分为：柱塞式注射机柱塞式注射机和螺螺杆式注射机杆式注射机。注射成型
3、设备3.柱塞式注射机 很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦。最大注射量取决于料筒的塑化能力（与塑料受热面积有关）与柱塞直径与行程。塑料靠料筒壁和分流梭传热，柱塞推动塑料无混合作用，易产生塑化不均的现象。二、注射成型设备3.柱塞式注射机塑化不均塑化不均：最大注射量受限最大注射量受限：注射压力损失大：注射压力损失大：柱塞式注射机存在的缺点：易产生层流现象且料筒难于清洗易产生层流现象且料筒难于清洗 从柱塞开始接触塑料到压实塑料，注射速度逐渐增加。注射速度不均：注射速度不均：二、注射成型设备4.螺杆式注射机二、注射成型过程4.螺杆式注射机螺杆式注射机模塑工作循环螺杆式注射机模塑工作循环螺
4、杆式注射机的：借助螺杆的旋转运动，材料內部也发热，均勻塑化，塑化能力大。二、注射成型设备4.螺杆式注射机螺杆式注射机的：加热缸內的材料滞留处少，热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。由于加热缸的压力损失小，用较低的射出压力也能成型。成型周期短、效率高，生产过程可实现自动化可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件。注射成型工艺参数温度过高温度过高 成型周期长，脱模后翘曲变形，影响尺寸精度；成型周期长，脱模后翘曲变形，影响尺寸精度；温度太低温度太低 产生较大内应力，开裂，表面质量下降。产生较大内应力，开裂，表面质量下降。完成一次注射模塑过程所需的时间。成型时间注射成型工艺条件成型周期成型周期
5、充模时间充模时间注射时间注射时间闭模冷却时间闭模冷却时间其它时间其它时间保压时间保压时间注射机有关工艺参数的校核注射机技术参数:注塑装置参数注塑装置参数、合模部件参数合模部件参数、整机性能参数整机性能参数注射机类型螺杆式螺杆式柱塞式柱塞式一、最大注射量校核注射机每次实际注射机每次实际的的注射量应在最大注射量的注射量应在最大注射量的80%80%以内以内 注射量以容积表示:V0.8V机 V塑料K压V 其中:V塑件的总体积(塑件+浇注系统)V机注射机的最大注射量(cm3)V塑料成型塑件所需塑料的体积 K压压缩比一、最大注射量校核注射量以重量表示:G0.8G机 G=pV 其中:G塑件的总重量(塑件+浇
6、注系统)G机注射机的最大注射量(g)p料筒温度和压力下塑料的密度(g/cm3)二、注射压力的校核校验注射机的额定注射压力能否满足塑件成型时所需的压力校验注射机的额定注射压力能否满足塑件成型时所需的压力P公P注其中:P注塑料成型时所需的注射压力 P公注射机公称注射压力P注受浇注系统、型腔内阻力、模具温度等因素影响P注太大：毛边大、脱模困难、塑件表面质量差、内应力大P注太小：不能顺利充满型腔、无法成型其中：F锁注射机的额定锁模力(N)A分塑件及浇注系统在分型面上的总投影面积(mm2)q型腔内塑料熔体的平均压力 (MPa)三、锁模力的校核锁模力指的是锁模装置对模具施加的最大加紧力锁模力指的是锁模装置
7、对模具施加的最大加紧力F锁qA分四、装模部分有关尺寸的校核四、装模部分有关尺寸的校核1.喷嘴尺寸浇口套球面R和喷嘴前端球面半径R0喷嘴孔径d0和浇口套小端孔径d正确关系为：d=d0+(0.51)mm R=R0+(12)mm四、装模部分有关尺寸的校核2.定位孔尺寸h:小型模具取810)mm 大型模具取(1015)mm四、装模部分有关尺寸的校核3.拉杆间距 模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，以保证模具能安装到注射机工作台面上。四、装模部分有关尺寸的校核4.模具闭合厚度HmaxHmHmin四、装模部分有关尺寸的校核5.安装螺孔尺寸模具重量较轻用压板固定压板固定模具重量较重的用螺钉固定螺钉固定五、
8、开模行程的校核注射机最大开模行程（S）与模具厚度（Hm）无关五、开模行程的校核单分型面模具：S=H1+H2+(510)mm 双分型面模具：S=H1+H2+a+(510)mm五、开模行程的校核注射机最大开模行程（S）与模具厚度（Hm）有关五、开模行程的校核单分型面模具：S0=Hm+H1+H2+(510)双分型面模具：S0=Hm+H1+H2+a+(510)五、开模行程的校核侧面分型抽芯机构的最大开模程（S）当H4H1+H2时:S=H4+（510）mm当H4H1+H2时:S=H1+H2+（510）mm六、顶出装置的校核中心顶杆机械顶出两侧双顶杆机械顶出中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出中心顶杆液压
9、顶出与其它辅助油缸联合作用顶出装置分类：机筒中的聚合物：机筒中的聚合物：机筒加热和螺杆剪机筒加热和螺杆剪切的双重作用切的双重作用固态固态熔融状态熔融状态冷却定型冷却定型制品制品充模充模螺杆以高压、高螺杆以高压、高速推动速推动注射充模过程注射充模过程-塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或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。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
10、的是通过实验测定来揭示这分析更为不易，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。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，对物料在根据聚合物熔体注射的流动历程，对物料在料筒料筒、喷喷嘴嘴的流动，物料的流动，物料充模充模流动作一简要的分析。流动作一简要的分析。塑料熔体进入模腔内的流动情塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为况可分为充模、保压、倒流和充模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却浇口冻结后的冷却四个阶段。四个阶段。、充模阶段、充模阶段 t t0 0到到t t2 2 、保压阶段、保压阶段 t t2 2到到t t3 3 、倒流阶段、倒流阶段t t3 3到到
11、t t4 4 、冻结后的冷却阶段、冻结后的冷却阶段 t t4 4到到t t5 5 注射过程柱塞位置、塑料温度、柱塞与喷嘴压力注射过程柱塞位置、塑料温度、柱塞与喷嘴压力以及模腔内压力的关系以及模腔内压力的关系熔体在模腔中的充模流动分析熔体在模腔中的充模流动分析熔体熔体主浇道主浇道分浇道分浇道浇口浇口模腔模腔q这一历程虽然很短，但热熔体在不同形状与这一历程虽然很短，但热熔体在不同形状与尺寸的流道内流动时，其流速、温度与压力都产生很尺寸的流道内流动时，其流速、温度与压力都产生很复杂的变化。复杂的变化。q这里对熔体充模时流动的一般特性和影响充模的各这里对熔体充模时流动的一般特性和影响充模的各种因素作简
12、要的说明。种因素作简要的说明。熔体在模具浇注系统内的流动熔体在模具浇注系统内的流动q正如流过喷嘴一样，熔体流过主浇道、分浇正如流过喷嘴一样，熔体流过主浇道、分浇道和浇口时也有道和浇口时也有温度变化和压力损失，温度变化和压力损失，浇注系统的加热状态、浇注系统的加热状态、熔体的流变性能、熔体的流变性能、浇注系统形状和尺寸浇注系统形状和尺寸.影响因素影响因素熔体流过冷浇道时，熔体流过冷浇道时，浇道温度远低于熔体温度，紧贴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。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，因而使熔体能通过的截面积减小，流动阻力增大
13、，使熔体的压力损失增加，降低了充模的模腔压力。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，熔体流过热浇道时，温度保持在熔点以上，其温度变化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。和压力损失的影响因素与经过喷嘴的情况相似。v易结晶的聚合物当温度低于熔点时会很快凝固，如易结晶的聚合物当温度低于熔点时会很快凝固，如尼龙尼龙6 6，降低熔体温度和模具温度都会使壳层加厚。，降低熔体温度和模具温度都会使壳层加厚。浇口大小浇口大小压力损失、剪切速率压力损失、剪切速率过大的剪切速率会使熔体过大的剪切速率会使熔体出现不稳定流动现象出现不稳定流动现象v浇口越小浇口
14、越小压力损失增大压力损失增大剪切速率提高剪切速率提高熔体温度迅速上升熔体温度迅速上升焦烧和降解现象焦烧和降解现象，v当浇口尺寸已定时，提高熔体温度是防止不稳定流当浇口尺寸已定时，提高熔体温度是防止不稳定流动的有效措施，动的有效措施，v在熔体温度不允许有变化时，可适当降低注射压力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。以降低注射速度，从而避免不稳定流动发生。q对大多数塑料熔体来说，增大浇口截面积提高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，熔体充模时的体积流率有一极限值，q当浇口截面积超过此值之后，反而会使体积流率下当浇口
15、截面积超过此值之后，反而会使体积流率下降。降。q在大多数情况下，截面积小的浇口更有利于熔体的在大多数情况下，截面积小的浇口更有利于熔体的快速充模。快速充模。如果增大浇口截面积会导致流体通过时的剪切速率如果增大浇口截面积会导致流体通过时的剪切速率减小，致使流体表观粘度增大。减小，致使流体表观粘度增大。2 2、大多数情况下，减小浇口的截面积，剪切速率、大多数情况下，减小浇口的截面积，剪切速率因流速的提高而增大，同时高剪切速率下产生的摩擦因流速的提高而增大，同时高剪切速率下产生的摩擦热会使熔体温度明显提高，这二者都使通过浇口的熔热会使熔体温度明显提高，这二者都使通过浇口的熔体粘度下降，而粘度下降又将
16、会导致熔体的体积流率体粘度下降，而粘度下降又将会导致熔体的体积流率增大。增大。1 1、塑料熔体大多具有假塑性流体的流变特性，其表、塑料熔体大多具有假塑性流体的流变特性，其表观粘度与剪切速率之间存在观粘度与剪切速率之间存在a a=K=Kn-1n-1(n(n1)1)的关系。的关系。熔体在模腔内的流动熔体在模腔内的流动v熔体的充模过程熔体的充模过程-是从聚合物进入模腔开始是从聚合物进入模腔开始到模腔被充满时为止。到模腔被充满时为止。v熔体充模的流动应为层流流动，熔体充模的流动应为层流流动，充模时熔体前缘变化的各充模时熔体前缘变化的各阶段，阶段，l-l-开始阶段开始阶段 2-2-过渡阶段过渡阶段 3-
17、3-主阶段主阶段v起始阶段，熔体流前缘起始阶段，熔体流前缘呈圆弧形；呈圆弧形；v过渡阶段，前缘从圆弧过渡阶段，前缘从圆弧形逐渐过渡到直线形；形逐渐过渡到直线形；v主阶段，熔体主流，前主阶段，熔体主流，前缘呈直线移动，直至充缘呈直线移动，直至充满模腔。满模腔。沿圆周方向的充模流动沿圆周方向的充模流动 如果对于浇口位于制品中心且轴线垂直于圆片制品如果对于浇口位于制品中心且轴线垂直于圆片制品的模腔进行充模时，熔体料流则以浇口为中心，用的模腔进行充模时，熔体料流则以浇口为中心，用差不多相同的速度向周围方向铺展流动充模。差不多相同的速度向周围方向铺展流动充模。充填圆片状模腔时熔体充填圆片状模腔时熔体前缘
18、前后相继出现的位前缘前后相继出现的位置置 熔体遇到障碍物时的充模流动：熔体遇到障碍物时的充模流动：流动方向一般分为两股，绕过障碍物再流动方向一般分为两股，绕过障碍物再汇合在一起，在汇合处常有熔接缝形成，汇合在一起，在汇合处常有熔接缝形成，熔体流过不同断面形状障碍物时，速度熔体流过不同断面形状障碍物时，速度变化与流动情况不同。变化与流动情况不同。较好的断面形状是圆柱形，绕过圆柱形较好的断面形状是圆柱形，绕过圆柱形障碍的熔体质点其运动速度是逐渐升高和障碍的熔体质点其运动速度是逐渐升高和下降的，而且升降幅度最小下降的，而且升降幅度最小。形成一个无。形成一个无熔体存在的封闭三角区。熔体存在的封闭三角区
19、。塑料熔体围绕不同形状的障碍物流动时速度塑料熔体围绕不同形状的障碍物流动时速度V V的变的变化化 a a）矩形）矩形 b b）圆柱形）圆柱形 c c）菱形）菱形熔体在模腔内的流动类型熔体在模腔内的流动类型 q流速过小：流速过小：延长充模时间，延长充模时间，降温引起熔体粘度提高，流动性下降充模不全，降温引起熔体粘度提高，流动性下降充模不全，出现分层和结合不好的熔接痕。出现分层和结合不好的熔接痕。q快速充模：快速充模：湍流流动湍流流动易将空气带入成型物内易将空气带入成型物内模内空气难于排出模内空气难于排出 制品存在较大的内应力。制品存在较大的内应力。q慢速充模：慢速充模：层流流动层流流动可避免以上
20、的缺陷可避免以上的缺陷熔体流动的运动机理熔体流动的运动机理 熔体在模腔内的运动，主要熔体在模腔内的运动，主要是料流中心高速运动的熔体是料流中心高速运动的熔体不断追上并突破前缘膜，进不断追上并突破前缘膜，进而转向模壁，被迅速冷却。而转向模壁，被迅速冷却。这种进程交替进行着，这种进程交替进行着，充模时的这种流动方式容易充模时的这种流动方式容易使制品表面出现波纹。使制品表面出现波纹。q注射制品表面有时出现小波纹的原因：注射制品表面有时出现小波纹的原因：q根据熔体流动的运动机理，只有当熔体的冷却速率很根据熔体流动的运动机理，只有当熔体的冷却速率很高，而注射压力、注射速度和模具温度偏低时，才容易高，而注
21、射压力、注射速度和模具温度偏低时，才容易在制品表面上留下这种波纹。在制品表面上留下这种波纹。q只要适当调节注射成型工艺，使这种波纹在冷却定只要适当调节注射成型工艺，使这种波纹在冷却定型之前被随后到来的熔体所传递的压力型之前被随后到来的熔体所传递的压力“熨平熨平”，就，就不会在制品表面出现了。不会在制品表面出现了。q较高的注射压力、注射速度、模具温度，有利于获较高的注射压力、注射速度、模具温度，有利于获得光洁平整表面的制品。得光洁平整表面的制品。保压过程及分析保压过程及分析熔体充满模腔时，模内压力还较熔体充满模腔时，模内压力还较低，图中低，图中t t点的压力值，点的压力值，为达到制品质量要求，柱
22、塞或螺为达到制品质量要求，柱塞或螺杆将继续前进，再注入一些熔体。杆将继续前进，再注入一些熔体。使已充满的模腔压力迅速上升，使已充满的模腔压力迅速上升，达到了最大值，达到了最大值，图中的图中的t t2 2t t3 3。在这期间柱塞或。在这期间柱塞或螺杆将慢慢地对模腔内进行补料，螺杆将慢慢地对模腔内进行补料，使由于体积收缩而出现的空间能使由于体积收缩而出现的空间能得以继续充满，得以继续充满，熔体的这种流动称保压流动。这熔体的这种流动称保压流动。这一过程就是保压过程。它持续到一过程就是保压过程。它持续到浇口凝封为止。浇口凝封为止。当注射成型薄壁或浇口很小的制品时，由于浇当注射成型薄壁或浇口很小的制品
23、时，由于浇口或模腔浇道很快凝封则保压过程不很明显。口或模腔浇道很快凝封则保压过程不很明显。对于成型厚壁且浇口较大制品时，必须有保压对于成型厚壁且浇口较大制品时，必须有保压过程进行补料，才能获得形状完整而密实的制品过程进行补料，才能获得形状完整而密实的制品。保压的作用：保压的作用：熔体紧密贴合模腔壁，精确取得模腔型样，熔体紧密贴合模腔壁，精确取得模腔型样，完成不同时间、不同流向熔体的相互融合，完成不同时间、不同流向熔体的相互融合，使成型腔内熔物密度增加，使成型腔内熔物密度增加，补充因冷却而引起的体积收缩。补充因冷却而引起的体积收缩。影响保压效果的因素：影响保压效果的因素：v浇口处的压力浇口处的压
24、力 决定模腔所能达到的最大压力。决定模腔所能达到的最大压力。v充模结束时熔体的流动性充模结束时熔体的流动性 决定压力向远离浇口处传递的难易。决定压力向远离浇口处传递的难易。v可见：可见：P P注射注射、喷嘴及浇道处阻力、喷嘴及浇道处阻力，有利于，有利于P P浇口浇口；vT T熔体熔体 T T模具模具 V V注射注射 模腔模腔 有利于改善模腔内的有利于改善模腔内的压力传递。压力传递。v一是模腔充满后，料筒前端仍有一定量的熔体，一是模腔充满后，料筒前端仍有一定量的熔体，v二是从料筒到模腔的通道允许熔体通过（即浇道系二是从料筒到模腔的通道允许熔体通过（即浇道系统尚未凝封）。统尚未凝封）。v影响保压补
25、料效果的主要因素是模腔内压力（称保影响保压补料效果的主要因素是模腔内压力（称保压压力或二次注射压力）和保压时间。压压力或二次注射压力）和保压时间。实现保压补料的必要条件是：实现保压补料的必要条件是：n用柱塞式注射机和较大浇口模具成型用柱塞式注射机和较大浇口模具成型PSPS匣形制品，加匣形制品，加工温度为工温度为254254，注射压力，注射压力112MPa112MPa，在其它条件不变下，在其它条件不变下，改变保压时间所得制品的质量、收缩率、凝封压力和改变保压时间所得制品的质量、收缩率、凝封压力和模腔压力为零时的时间数据如下表所示。模腔压力为零时的时间数据如下表所示。如果在保压期内补料过量，如果在
26、保压期内补料过量，那么当浇口凝封时，模腔中那么当浇口凝封时，模腔中的残余压力就比较大，以致的残余压力就比较大，以致使脱模困难。使脱模困难。此外，制品中的取向程度此外，制品中的取向程度也随保压时间延长而提高。也随保压时间延长而提高。保压时间对模腔压力的影响保压时间对模腔压力的影响注射温度注射温度254254；注射压力；注射压力112.5 MPa112.5 MPa；保压时间；保压时间D D1 1D D5 5分别为分别为1-5s1-5s、2-7s2-7s、3-9s3-9s、4-13s4-13s、5-17s5-17s从图看到，保压终止点从图看到，保压终止点为为D D1 1D D5 5，在这些点之后，在
27、这些点之后，模腔压力迅速下降至模腔压力迅速下降至1155点，浇口基本凝封，点，浇口基本凝封，倒流停止，倒流停止，随后的压力降低是由于随后的压力降低是由于聚合物冷却收缩而引起的聚合物冷却收缩而引起的1155点所对应的压点所对应的压力称为封口压力，力称为封口压力，从图看出，封口压力随从图看出，封口压力随保压时间的变化趋势呈现保压时间的变化趋势呈现为一条曲线。为一条曲线。保压时间对模腔压力的影响保压时间对模腔压力的影响注射温度注射温度254254；注射压力；注射压力112.5 MPa112.5 MPa；保压时间；保压时间D D1 1D D5 5分别为分别为1-5s1-5s、2-7s2-7s、3-9s
28、3-9s、4-13s4-13s、5-17s5-17sv熔体的倒流熔体的倒流保压阶段结束后，螺杆或柱塞要后退，这时模腔中熔保压阶段结束后，螺杆或柱塞要后退，这时模腔中熔体就要倒流。体就要倒流。v原因：在浇口冷凝之前，就解除模腔的外压。原因：在浇口冷凝之前，就解除模腔的外压。v过程：外压解除过程：外压解除模内压高于外压模内压高于外压倒流倒流内内压下降压下降流速下降流速下降浇口熔体冷却浇口熔体冷却凝封。凝封。浇口冻结后的冷却浇口冻结后的冷却v曲线曲线2 2和曲线和曲线3 3的区别在于前者的区别在于前者的保压时间为的保压时间为C C2 2D D2 2，后者延长到，后者延长到C C2 2D D3 3。v
29、D D点时保压期结束点时保压期结束,柱塞或螺杆柱塞或螺杆后退，随之出现倒流引起模内压后退，随之出现倒流引起模内压力沿力沿DEDE下降，下降，E E为凝封点。为凝封点。v凝封点之后模腔内的物料量不凝封点之后模腔内的物料量不再改变，即比容为定值，故温度再改变，即比容为定值，故温度和压力沿和压力沿EFEF呈直线下降。呈直线下降。v曲线曲线1 1是在模腔压力较低的情况下压实而且浇口凝封发是在模腔压力较低的情况下压实而且浇口凝封发生在柱塞或螺杆后退之前，即外压解除后无熔体倒流。生在柱塞或螺杆后退之前，即外压解除后无熔体倒流。v保压时间短，则聚合物的凝保压时间短，则聚合物的凝封温度高，凝封的模腔压力就封温
30、度高，凝封的模腔压力就低，所得制品的密度也就小。低，所得制品的密度也就小。综上所述综上所述,q在注射过程中，由于在注射过程中，由于应力与温度梯度应力与温度梯度的存在，使制的存在，使制品在冷却时或冷却后，各个局部仍存在不同的应力状品在冷却时或冷却后，各个局部仍存在不同的应力状态，态，q使制品内部材料分别受到伸缩或剪切作用。在成型使制品内部材料分别受到伸缩或剪切作用。在成型后制品内部分子间仍然存在的应力就是内应力。后制品内部分子间仍然存在的应力就是内应力。q注射制品存在内应力是较普遍的，它影响制品的力注射制品存在内应力是较普遍的，它影响制品的力学、使用性能，会使制品发生翘曲和在外界环境应力学、使用
31、性能，会使制品发生翘曲和在外界环境应力和腐蚀介质作用下开裂。和腐蚀介质作用下开裂。注射成型制品的内应力注射成型制品的内应力内应力的产生内应力的产生v一是一是由于温度梯度产生的体积温差应力。由于温度梯度产生的体积温差应力。v二是二是由于分子解取向受到阻滞而产生的取向应力。由于分子解取向受到阻滞而产生的取向应力。v三是三是结晶聚合物产生的内应力。结晶聚合物产生的内应力。v四是四是由金属嵌件和脱模顶出时产生的内应力。由金属嵌件和脱模顶出时产生的内应力。v可见，由于不同的原因，形成了各种可能的内应力可见，由于不同的原因，形成了各种可能的内应力，其中温度应力和取向应力是最重要的两种，它对制品其中温度应力
32、和取向应力是最重要的两种，它对制品的物理力学性能的影响最大。的物理力学性能的影响最大。在注射成型过程中，制品内应力的产生可能来在注射成型过程中，制品内应力的产生可能来自以下几个方面：自以下几个方面：影响内应力的因素影响内应力的因素温度应力产生于充模时熔体与模壁的巨大温差，材料冷温度应力产生于充模时熔体与模壁的巨大温差，材料冷凝收缩先后不同，当内层熔料不断冷却时，不能自由收缩凝收缩先后不同，当内层熔料不断冷却时，不能自由收缩，就产生了拉伸应力，而壳层处则相应产生压缩应力，就产生了拉伸应力，而壳层处则相应产生压缩应力。在浇口尚未凝封的保压期间进行补料，可使已凝固的表在浇口尚未凝封的保压期间进行补料
33、，可使已凝固的表层受到拉伸，即在其中产生拉伸应力。层受到拉伸，即在其中产生拉伸应力。若拉伸应力能与由温度差产生的压缩应力抵消，则与冷若拉伸应力能与由温度差产生的压缩应力抵消，则与冷却、冷凝有关的温度应力有可能消失。却、冷凝有关的温度应力有可能消失。(a(a）温度应力的影响因素）温度应力的影响因素q如果模腔内压力较低，或者保压时间较短，上述拉如果模腔内压力较低，或者保压时间较短，上述拉伸应力不足以抵消压缩应力，那么温度应力就会保留伸应力不足以抵消压缩应力，那么温度应力就会保留在制品内。在制品内。q由此可见，注射过程中，增大模内压力、延长保压由此可见，注射过程中，增大模内压力、延长保压时间是有助缓
34、解成型制品的温度应力的。时间是有助缓解成型制品的温度应力的。（b b）取向应力的影响因素）取向应力的影响因素q熔体温度：熔体温度：熔体温度高、粘度低，剪切应力降低、取向度减小。熔体温度高、粘度低，剪切应力降低、取向度减小。同时，由于熔体温度高会使应力松弛加快，解取向作同时，由于熔体温度高会使应力松弛加快，解取向作用加强。用加强。q取向应力产生于分子解取向受到阻碍取向应力产生于分子解取向受到阻碍.由分子由分子链取向形成的链取向形成的.影响取向应力的因素有：影响取向应力的因素有：制品厚度：制品厚度：取向应力随注射制品厚度增加而降低，取向应力随注射制品厚度增加而降低，因为厚壁制品冷却缓慢，可以有比较
35、长的解取向时因为厚壁制品冷却缓慢，可以有比较长的解取向时间；间；模具温度：模具温度：模具温度提高有利于取向应力减少，模具温度提高有利于取向应力减少，由于塑料件内的大分子链取向构象主要集中在制品由于塑料件内的大分子链取向构象主要集中在制品外层和浇口附近，因此，薄壁长流程制品外层和浇外层和浇口附近，因此，薄壁长流程制品外层和浇口附近将产生较大的取向应力。口附近将产生较大的取向应力。保压时间：保压时间：延长保压时间可使取向应力不断延长保压时间可使取向应力不断增大，增大，用热处理方法降低与消除内应力用热处理方法降低与消除内应力对于分子链刚性较大、对于分子链刚性较大、TgTg较高的聚合物，较高的聚合物，
36、对于壁厚不均匀性较大、或带有金属嵌件的制品，对于壁厚不均匀性较大、或带有金属嵌件的制品，对使用温度范围较宽和尺寸精度要求较高的制品等对使用温度范围较宽和尺寸精度要求较高的制品等在加工过程中很容易产在加工过程中很容易产生内应力又难以消除生内应力又难以消除在注射成型后都必须在注射成型后都必须而且可能通过热处理而且可能通过热处理方法消除或减小内应力方法消除或减小内应力通过热处理可以使高聚物分子由不平衡构象向平衡构通过热处理可以使高聚物分子由不平衡构象向平衡构象转变，使强迫冻结处于不稳定的高弹形变获得能量象转变，使强迫冻结处于不稳定的高弹形变获得能量而进行热松弛，从而降低或基本上消除内应力。而进行热松
37、弛，从而降低或基本上消除内应力。内部性能内部性能-制品的力学性能制品的力学性能拉伸强度、拉伸强度、冲击强度、冲击强度、模量及制品的熔模量及制品的熔合强度合强度外观质量外观质量-制品的尺寸精度和表面光洁度制品的尺寸精度和表面光洁度聚合物的种类、制品形聚合物的种类、制品形状和机械设备、模具与状和机械设备、模具与注塑工艺条件注塑工艺条件当聚合物与制品已选定，当聚合物与制品已选定，工艺条件与模腔结构就工艺条件与模腔结构就是主要的影响因素。是主要的影响因素。注射制品的注射制品的拉伸强度、拉伸强度、冲击强度冲击强度制品的分子结构制品的分子结构成型中形成的内成型中形成的内应力大小与分布应力大小与分布各种工艺
38、因素各种工艺因素结晶、结晶、晶型结构、晶型结构、取向程度取向程度温度、温度、压力、压力、时间时间注射温度对冲击强度的影响注射温度对冲击强度的影响v注射温度对非结晶性聚合物的冲击强度有很大影响，注射温度对非结晶性聚合物的冲击强度有很大影响，如如PSPS随注射温度提高，冲击强度有很大下降。见下表。随注射温度提高，冲击强度有很大下降。见下表。n注射温度提高，低分子量注射温度提高，低分子量PSPS的冲击强度变化要比高的冲击强度变化要比高分子量分子量PSPS更为明显。更为明显。熔体温度对模拟试样的熔体温度对模拟试样的 冲击强度的影响冲击强度的影响模腔压力模腔压力=37MPa=37MPa 模具温度模具温度
39、=60=60注射速度注射速度=70mm/s=70mm/s测试温度测试温度=20 =20 浇口尺寸浇口尺寸=2=21.2mm1.2mm2 2n对于结晶性聚合物对于结晶性聚合物，以，以PPPP为例，结果如图。为例，结果如图。n发现随熔体温度提高，冲发现随熔体温度提高，冲击强度均下降击强度均下降。n图中曲线图中曲线X X是板面上（无筋是板面上（无筋处）材料的测试，曲线处）材料的测试，曲线Y Y是是在筋部的材料，二者的冲击在筋部的材料，二者的冲击强度有很大的差别。强度有很大的差别。n因为在板上有较大的轴向因为在板上有较大的轴向取向，而且没有熔合缝，所取向，而且没有熔合缝，所以冲击强度大，以冲击强度大，
40、n而在筋部取向小，有熔合而在筋部取向小，有熔合缝存在，所以该处冲击强度缝存在，所以该处冲击强度低。低。(b)(b)模具温度模具温度n注射非结晶性聚合物时，模具温度对制品的力学性能影注射非结晶性聚合物时，模具温度对制品的力学性能影响比较小。响比较小。n以以PSPS为例，根据试验。模温从为例，根据试验。模温从1717升至升至7575时，时，HIPSHIPS的的极限拉伸强度变化极小，其冲击强度的变化也不太大；极限拉伸强度变化极小，其冲击强度的变化也不太大；n对于结晶性聚合物而言，模温变化对其力学性能则有较对于结晶性聚合物而言，模温变化对其力学性能则有较大的影响。随着模具温度的升高，拉伸强度和弹性模量
41、大的影响。随着模具温度的升高，拉伸强度和弹性模量增大，断裂伸长率有所下降。增大，断裂伸长率有所下降。图表示了聚甲醛随模温图表示了聚甲醛随模温的提高，拉伸强度和弹的提高，拉伸强度和弹性模量增大，断裂伸长性模量增大，断裂伸长率则下降。率则下降。图图 聚甲醛的弹性模量、断聚甲醛的弹性模量、断裂时的相对伸长率和极限裂时的相对伸长率和极限拉伸强度与模温的关系拉伸强度与模温的关系n表表3 31414中数据显示出随模温提高，聚酰胺的极限拉伸强中数据显示出随模温提高，聚酰胺的极限拉伸强度和硬度增大，弹性模量提高，断裂伸长率下降。度和硬度增大，弹性模量提高，断裂伸长率下降。n对于聚烯烃，以对于聚烯烃，以HDPE
42、HDPE为例见表为例见表3 31515，随着模温升高，随着模温升高，HDPEHDPE拉伸屈服强度有所上升。拉伸屈服强度有所上升。(c)(c)注射压力和保压时间注射压力和保压时间注射压力对热塑性塑料的力学性能的影响比较小。注射压力对热塑性塑料的力学性能的影响比较小。n从图中可看出，温从图中可看出，温度相同，随注射压度相同，随注射压力力，制品的拉伸，制品的拉伸强度强度，n但变化并不太大。但变化并不太大。n因为当浇口凝封后，压力的传递即行停止。因为当浇口凝封后，压力的传递即行停止。n因此，如果浇口截面积很小因此，如果浇口截面积很小,那么保压压力对制品的那么保压压力对制品的拉伸强度就几乎没有影响拉伸强
43、度就几乎没有影响；n若浇口大，保压压力和保压时间就会对制品的拉伸强若浇口大，保压压力和保压时间就会对制品的拉伸强度有影响。度有影响。如弹性模量如弹性模量、屈服强度、屈服强度和硬度等和硬度等依赖于依赖于制品的制品的结晶度结晶度 如注射温度低如注射温度低，模温低、模，模温低、模内压力高、保内压力高、保压时间延长、压时间延长、浇口尺寸大、浇口尺寸大、制品应尽可能制品应尽可能薄。薄。n对于非结晶性塑料制品对于非结晶性塑料制品，为了获得沿为了获得沿模内流动方向较好的力学性能，必须在模内流动方向较好的力学性能，必须在注射时造成使取向程度增大的条件，注射时造成使取向程度增大的条件，n对于结晶性塑料，对于结晶
44、性塑料，除了与上面除了与上面相似的结果外，结晶性塑料的相似的结果外，结晶性塑料的一些力学性能一些力学性能图示为测定取向方向和垂直方向强度用的哑铃图示为测定取向方向和垂直方向强度用的哑铃形注射试样浇口位置图形注射试样浇口位置图.流动方向表示沿熔体流动方向表示沿熔体充模流动方向，垂直充模流动方向，垂直方向指的是垂直于充方向指的是垂直于充模流动方向。模流动方向。浇口位置不同的本体法浇口位置不同的本体法PSPS哑铃形试样的极限拉伸强哑铃形试样的极限拉伸强度与注射温度的关系，度与注射温度的关系，1-1-哑铃轴线方向哑铃轴线方向 2-2-垂直于哑铃轴线方向垂直于哑铃轴线方向n 取向方向上的拉伸强度随注射温
45、度提高而降低，取向方向上的拉伸强度随注射温度提高而降低，垂直方向的拉伸强度则无变化。垂直方向的拉伸强度则无变化。n原因是垂直于取向方向的强度主要只取决于分子间的原因是垂直于取向方向的强度主要只取决于分子间的作用力，与取向程度关系不大作用力，与取向程度关系不大.n对大多数非晶态热塑性塑料，随着注射温度的提高，对大多数非晶态热塑性塑料，随着注射温度的提高，其各向异性的力学性能均会有所降低。其各向异性的力学性能均会有所降低。由图可见：由图可见：在取向方在取向方向上的拉伸强度（曲线向上的拉伸强度（曲线1 1）大于垂直方向上（曲）大于垂直方向上（曲线线2 2）的拉伸强度；）的拉伸强度；表表3 31717
46、列举了列举了HDPEHDPE在不同的注射温度条件下其在不同的注射温度条件下其拉伸屈服强度、极限拉伸强度和断裂伸长率的测拉伸屈服强度、极限拉伸强度和断裂伸长率的测试数据。试数据。在在190190和和50N50N的条件下测试的条件下测试结晶性热塑性注射制品的力学性能也显示出各向异性结晶性热塑性注射制品的力学性能也显示出各向异性。(a)(a)熔接缝的形成熔接缝的形成当注射制品有孔、嵌件的结构或厚度不均或采用当注射制品有孔、嵌件的结构或厚度不均或采用多于一个浇口的情况下，就形成熔接缝。多于一个浇口的情况下，就形成熔接缝。常见的熔接缝有两种：常见的熔接缝有两种：一种是在充模开始时形成的熔接缝，一种是在充
47、模开始时形成的熔接缝，另一种是在充模终止时另一种是在充模终止时形成的熔接缝，形成的熔接缝，如图所示。如图所示。制品熔接缝处的力学制品熔接缝处的力学性能较其余部位的力性能较其余部位的力学性能低，学性能低，(b)(b)影响熔接缝强度的因素影响熔接缝强度的因素聚合物的类型、聚合物的类型、熔合缝的形式、熔合缝的形式、注射工艺条件、注射工艺条件、制品的厚度等制品的厚度等。实验表明：影响熔接实验表明：影响熔接缝强度的因素很多缝强度的因素很多、从聚合物的类型来说：、从聚合物的类型来说：在相同工艺条件下，熔接缝的拉伸强度、冲击强度：在相同工艺条件下，熔接缝的拉伸强度、冲击强度：结晶性聚合物结晶性聚合物半结晶型
48、或无结晶型聚合物，半结晶型或无结晶型聚合物，非结晶性聚合物非结晶性聚合物，熔接缝处取向方向拉伸强度，熔接缝处取向方向拉伸强度，但是对于冲击强度，有熔接缝无熔接缝的。但是对于冲击强度，有熔接缝无熔接缝的。对用对用HIPSHIPS注射试样注射试样的结果见图，的结果见图，这是因为在熔接缝这是因为在熔接缝处分子取向受到破处分子取向受到破坏，没有发生取向坏，没有发生取向效应，使其冲击强效应，使其冲击强度反而提高。度反而提高。图图363 363 注射温度不同的抗冲注射温度不同的抗冲PSPS试样试样的冲击强度与试样厚度的关系的冲击强度与试样厚度的关系1 1、6-220 26-220 2、5-24035-24
49、03、4-2604-2601 1、2 2、3-3-有熔接缝的试样有熔接缝的试样4 4、5 5、6-6-无熔接缝的试样无熔接缝的试样 7-7-压制试样压制试样从熔接缝的形式比较。从熔接缝的形式比较。图表示两种不同浇口配置图表示两种不同浇口配置,形成不同的熔接缝，其极形成不同的熔接缝，其极限拉伸强度的比较。限拉伸强度的比较。v充模终止形成的熔接缝充模终止形成的熔接缝的拉伸强度随注射温度的的拉伸强度随注射温度的提高而增大，提高而增大，v充模初期形成的熔接缝，充模初期形成的熔接缝，其拉伸强度随注射温度的其拉伸强度随注射温度的变化而变化不大。变化而变化不大。本体法本体法PSPS的极限拉伸的极限拉伸强度与
50、注射温度的关系强度与注射温度的关系1-1-两个浇口沿轴线方向配置在哑两个浇口沿轴线方向配置在哑铃形试样两端铃形试样两端2-2-两个浇口沿垂直于哑铃形试样两个浇口沿垂直于哑铃形试样轴的方向并排配置轴的方向并排配置熔接缝的强度与注射工艺条件有关：熔接缝的强度与注射工艺条件有关：较高的熔体温度或模具温较高的熔体温度或模具温度使熔接缝的拉伸屈服强度提高，如下图所示。度使熔接缝的拉伸屈服强度提高，如下图所示。熔接缝拉伸强度熔接缝拉伸强度与熔体温度的关系与熔体温度的关系 熔接缝拉伸屈服强度熔接缝拉伸屈服强度与模温的关系与模温的关系熔体温度熔体温度=200 =200 注射速度注射速度=中速中速 闭模时间闭模
