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注塑速度的用法及調機注意事項的經驗總結！
  瀏覽次數：6268  發布時間：2016年11月18日 09:15:56
[導讀] 注塑速度的比例控製已經被注塑機製造商廣泛采用。雖然電腦控製注塑速度分段控製係統早已存在，但由於相關的資料有限，這種機器設置的優勢很少得到發揮。本文將係統的說明應用多段速度注塑的優點，並概括地介紹其在消除短射、困氣、縮水等製品缺陷上的用途。


        注塑速度的比例控製已經被注塑機製造商廣泛采用。雖然電腦控製注塑速度分段控製係統早已存在，但由於相關的資料有限，這種機器設置的優勢很少得到發揮。本文將係統的說明應用多段速度注塑的優點，並概括地介紹其在消除短射、困氣、縮水等製品缺陷上的用途。

射膠速度與製品質量的密切關係使它成為注塑成型的關鍵參數。通過確定填充速度分段的開始、中間、終了, 並實現一個設置點到另一個設置點的光滑過渡，可以保證穩定的熔體表麵速度以製造出期望的分子取問及最小的內應力。
我們建議采用以下這種速度分段原則：
        1）流體表麵的速度應該是常數。
        2）應采用快速射膠防止射膠過程中熔體凍結。
        3）射膠速度設置應考慮到在臨界區域（如流道）快速充填的同時在入水口位減慢速度。
        4）射膠速度應該保證模腔填滿後立即停止以防止出現過填充、飛邊及殘餘應力。
 
        設定速度分段的依據必須考慮到模具的幾何形狀、其它流動限製和不穩定因素。速度的設定必須對注塑工藝和材料知識有較清楚的認識，否則，製品品質將難以控製。因為熔體流速難以直接測量,可以通過測量螺杆前進速度，或型腔壓力間接推算出（確定止逆閥沒有泄漏）。 
 
        材料特性是非常重要的，因為聚合物可能由於應力不同而降解，增加模塑溫度可能導致劇烈氧化和化學結構的降解，但同時由剪切引起的降解變小，因為高溫降低了材料的粘度，減少了剪切應力。無疑，多段射膠速度對成型諸如PC、POM、UPVC等對熱敏感的材料及它們的調配料很有幫助。  

模具的幾何形狀也是決定因素：薄壁處需要最大的注射速度；厚壁零件需要慢—快—慢型速度曲線以避免出現缺陷；為了保證零件質量符合標準，注塑速度設置應保證熔體前鋒流速不變。

熔體流動速度是非常重要的，因為它會影響零件中的分子排列方向及表麵狀態；當熔體前方到達交叉區域結構時，應該減速；對於輻射狀擴散的複雜模具，應保證熔體通過量均衡地增加；長流道必須快速填充以減少熔體前鋒的冷卻，但注射高粘度的材料,如PC是例外情況，因為太快的速度會將冷料通過入水口帶入型腔。  

調整注塑速度可以幫助消除由於在入水口位出現的流動放慢而引起的缺陷。當熔體經過射嘴和流道到達入水口時，熔體前鋒的表麵可能已經冷卻凝固，或者由於流道突然變窄而造成熔體的停滯，直到建立起足夠的壓力推動熔體穿過入水口，這就會使通過入水口的壓力出現峰形。

高壓將損傷材料並造成諸如流痕和入水口燒焦等表麵缺陷,這種情況可以通過剛好在入水口前減速的方法克服上述缺陷。這種減速可以防 止入水口位的過度剪切，然後再將射速提高到原來的數值。因為精確控製射速在入水口位減慢是非常困難的，所以在流道末段減速是一個較好的方案。   
 
        我們可以通過控製末段射膠速度來避免或減少諸如飛邊、燒焦、困氣等缺陷。填充末段減速可以防止型腔過度填充，避免出現飛邊及減少殘餘應力。由於模具流徑末端排氣不良或填充問題引起的困氣，也可以通過降低排氣速度，特別是射膠末段的排氣速度加以解決。  
 
        短射是由於入水口處的速度過慢或熔體凝固造成的局部流動受阻等原因產生的。在剛剛通過入水口或局部流動阻礙時加快射膠速度可以解決這個問題。
流痕、入水口燒焦、分子破裂、脫層、剝落等發生在熱敏性材料上的缺陷是由於通過入水口時的過度剪切造成的。
 
        光滑的製件取決於注塑速度，玻璃纖維填充材料尤其敏感，特別是尼龍。暗斑（波浪紋）是由於粘度變化造成的流動不穩定引起的。扭曲的流動能導致波浪紋或不均勻的霧狀，究竟產生何種缺陷取決於流動不穩定的程度。  
 
        當熔體通過入水口時高速注射會導致高剪切，熱敏性塑料將出現燒焦，這種燒焦的材料會穿過型腔，到達流動前鋒，呈現在零件表麵。   
  
        為了防止射紋，射膠速度設置必須保證快速填充流道區域然後慢速通過入水口。找出這個速度轉換點是問題的本質。如果太早，填充時間會過度增加，如果太遲，過大的流動慣性將導致射紋的出現。熔體粘度越低，料筒溫度越高則這種射紋出現的趨勢越明顯。由於小入水口需要高速高壓注射，所以也是導致流動缺陷的重要因素。  
 
        縮水可以通過更有效的壓力傳遞，更小的壓力降得以改善。低模溫和螺杆推進速度過慢極大地縮短了流動長度，必須通過高射速來補償。高速流動會減少熱量損失，並且由於高剪切熱產生磨擦熱，會造成熔體溫度的升高，減慢零件外層的增厚速度。型腔交叉位必須有足夠厚度以避免太大的壓力降，否則就會出現縮水。  
 
        總之，大多數注塑缺陷可以通過調整注塑速度得到解決，所以調整注塑工藝的技巧就是合理的設置射膠速度及其分段。  多級注塑程序的控製：
   
        近代注塑製品，在各個領域得到了廣泛的應用，製品形狀十分複雜，所使用的聚合物性能差別也很大。即便是同一種材料的製品，由於澆道係統及各部位幾何形狀不同，不同部位對於充模熔體的流動（速度、壓力）提出要求，否則就要影響熔體在這一部位的流變性能或高分子的結晶定向作用，以及製品的表觀質量。在一個注射過程中，螺杆向模具推進熔體時，要求實現在不同位置上的有不同注射速度和不同注射壓力等工藝參數的控製，稱這種注射過程為多級注塑。

數字撥碼式注塑機比較落後，隻有一段或二段射膠、一段保壓、一段熔膠的控製程序，對於一些結構複雜、外觀質量要求高的產品，很難設定和控製注射速度及其它工藝條件，導致注塑件出現的一些外觀缺陷無法通過調校注塑參數的方法來改善。

如圖b，就采用了在注射的初期使用低速，模腔充填時使用高速，充填接近終了時再使用低速注射的方法。通過注射速度的控製和調整，可以防止和改善製品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現象。

為了滿足提高注塑件外觀質量的需要，克服上述問題，注塑機製造商開發生產了具有多級射膠、多級保壓、多級熔膠功能的注塑機，這是注塑加工行業的一次突破性技術進步。
     
        目前，大多數是注射速度進行多級控製的注塑機，通常可以把注射全衝程分3個或4個區域，並把各區域設置成各自不同的適當注射速度。  
    
        注射的初期使用低速，模腔充填時使用高速，充填接近終了時再使用低速注射的方法。通過注射速度的控製和調整，可以防止和改善製品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現象。
     
         多級注射控製程序可以根據流道的結構、澆口的形式及注塑件結構的不同，來合理設定多段注射壓力、注射速度、保壓壓力和熔膠方式，有利於提高塑化效果、提高產品質量、降低不良率及延長模具/機器壽命。 通過多級程序控製注塑成型機的油壓、螺杆位置、螺杆轉速，能謀求改善成型件的外觀不良，改善縮水、翹曲和毛邊的對應措施，減少各模每次注射成型件的尺寸不均一。
多級控製的效果

然而，很多注塑技術人員仍然習慣使用過去一段射膠的方法，不懂得如何尋找多段射膠位置和方法，使具有多段射膠功能的機器發揮不了其優勢。      
        一、設定多級注射程序的方法： 
      
        一般的塑件注塑時至少要設定三段或四段射膠才是比較科學的。水口流道為第一段、進澆口處為第二段、產品進膠到90%左右時為第三段、剩餘的部分為第四段(亦稱末段)。 對於結構簡單且外觀質量要求不高的膠件注塑時，可采用三段射膠的程序。但對結構比較複雜、外觀缺陷多、質量要求高的膠件注塑時，需采用四段以上的射膠控製程序。
     
        設定幾段射膠程序，一定要根據流道的結構、澆口的形式/位置/數量/大小、注塑件結構、產品質量狀況及模具的排氣效果等因素進行科學分析、合理設定。 
 
        二、多級注射位置的選擇方法：

1、計算重量法 
        總重量=所有膠件部分的重量+流道部分的重量 注射時的射膠量即為總重量，一段射膠位置即為流道部分的射膠量；二段射膠位置即為產品走膠90%時的射膠量；三段為末段的射膠量。

2、調試觀察法
根據自己的初步估計，將注射時所找位置點的壓力/速度設為零，觀察實際走膠的位置，再根據實際情況進行微調，直至找到你要選擇的位置。

下麵以圖例說明製品和多級控製程序之間的關係

圖一是根據工藝條件設置的不同速度，對注射螺杆進行多級速度轉換（切換）。
圖二是基於對製品幾何形狀分析的基礎上選擇的多級注塑工藝：由於製品的型腔較深而壁又較薄，使模具型腔形成長而窄的流道，熔體流經這個部位時必須很快地通過，否則易冷卻凝固，會導致充不滿模腔的危險，在此應設定高速注射。

但是高速注射會給熔體帶來很大的動能，熔體流到底時會產生很大的慣性衝擊，導致能量損失和溢邊現象，這時須使熔體減緩流速，降低充模壓力而要維持通常所說的保壓壓力（二次壓力，後續壓力）使熔體在澆口凝固之前向模腔內補充熔體的收縮，這就對注塑過程提出多級注射速度與壓力的要求。

在圖二中螺杆計量行程是根據製品用料量與緩衝量來設定的。注射螺杆從位置“97”到“20”是充填製品的薄壁部分，在此階段設定高速值為10，其目的是高速充模可防止熔體散熱時間長而流動終止；

當螺杆從位置“20”→“15”→“2”時，又設定相應的低速5，其目的是減少熔體流速及其衝擊模具的動能。

 
   當螺杆在“97”、“20”、“5”的位置時，設定較高的一次注射壓力以克服充模阻力，從“5”到“2”時又設定了較低的二次注射壓力，以便減小動能衝擊。 現代注塑機還具有多級預塑和多級保壓功能。

 

注塑基礎知識

注塑成型是一門工程技術，它所涉及的內容是將塑料轉變為有用並能保持原有性能的製品。注射成型的重要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度，壓力和相應的各個作用時間。      

溫度控製

1、料筒溫度：注射模塑過程需要控製的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動，而後一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動溫度，同一種塑料，由於來源或牌號不同，其流動溫度及分解溫度是有差別的，這是由於平 均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類型的注射機內的塑化過程也是不同的，因而選擇料筒溫度也不相同。 
    
        2、噴嘴溫度：噴嘴溫度通常是略低於料筒最高溫度的，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發生的"流涎現象"。噴嘴溫度也不能過低，否則將會造成熔料的早凝而將噴嘴堵*，或者由於早凝料注入模腔而影響製品的性能
   
        3、模具溫度：模具溫度對製品的內在性能和表觀質量影響很大。模具溫度的高低決定於塑料結晶性的有無、製品的尺寸與結構、性能要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等）。 
    
        壓力控製：

注塑過程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，並直接影響塑料的塑化和製品質量。      

1、塑化壓力：（背壓）采用螺杆式注射機時，螺杆頂部熔料在螺杆轉動後退時所受到的壓力稱為塑化壓力，亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過液壓係統中的溢流閥來調整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺杆的轉速都不變，則增加塑化壓力時即會提高熔體的溫度，但會減小塑化的速度。

此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應在保證製品質量優良的前提下越低越好，其具體數值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過20公斤/平方厘米。
     
        2、注射壓力：在當前生產中，幾乎所有的注射機的注射壓力都是以柱塞或螺杆頂部對塑料所施的壓力（由油路壓力換算來的）為準的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔料充模的速率以及對熔料進行壓實。      

成型周期

完成一次注射模塑過程所需的時間稱成型周期，也稱模塑周期。它實際包括以下幾部分：

成型周期:成型周期直接影響勞動生產率和設備利用率。因此,在生產過程中,應在保證質量的前提下,盡量縮短成型周期中各個有關時間。在整個成型周期中,以注射時間和冷卻時間最重要,它們對製品的質量均有決定性的影響。注射時間中的充模時間直接反比於充模速率,生產中充模時間一般約為3-5秒。
     
        注射時間中的保壓時間就是對型腔內塑料的壓力時間,在整個注射時間內所占的比例較大,一般約為20-120秒(特厚製件可高達5~10分鍾)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時間的多少,對製品尺寸準確性有影響,若在以後,則無影響。保壓時間也有最惠值,已知它依賴於料溫,模溫以及主流道和澆口的大小。

如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的,通常即以得出製品收縮率波動範圍最小的壓力值為準。冷卻時間主要決定於製品的厚度,塑料的熱性能和結晶性能,以及模具溫等。冷卻時間的終點,應以保證製品脫模時不引起變動為原則,冷卻時間性一般約在30~120秒鍾之間,冷卻時間過長沒有必要,不僅降低生產效率,對複雜製件還將造成脫模困難,強行脫模時甚至會產生脫模應力。成型周期中的其它時間則與生產過程是否連續化和自動化以及連續化和自動化的程度等有關。      

一般的注塑機可以根據以下的程序作調校：      

根據原料供應商的資料所提供的溫度範圍，將料筒溫度調至該範圍的中間，並調整模溫。

估計所需的射膠量，將注塑機調至估計的最大射膠量的三分之二。調校倒索(抽膠)行程。估計及調校二級注塑時間，將二級注塑壓力調至零。
     
        初步調校一級注塑壓力至注塑機極限的一半(50%) ；將注塑速度調至最高。 估計及調校所需要的冷卻時間。 將背壓調至3.5bar。 清除料筒內已降解了的樹脂。

采用半自動注塑模式；開始注塑程序，觀察螺杆的動作。
  
        就需要而適當調節射膠速度和壓力，若要使充模時間縮短，可以增加注塑壓力。如前所述，由於十足充模之前會有一個過程，充模最終壓力可以調至一級注塑壓力的100%。壓力最終都要調得夠高，使可以達到的最大速度不受設定壓力限製。若有溢料，可以把速度減低。

每觀察一個周期之後，便把射膠量及轉換點調節。設定程序，使可以在第一級注塑時已能獲得按射膠重量計算達到95-98% 的充模。 
        
        當第一級注塑的注射量、轉換點、注塑速度及壓力均調節妥當後，便可進行第二級的保壓壓力的調校程序。
     
        按需要適當調校保壓壓力，但切勿過份充填模腔。調校螺杆速度，確保剛在周期完成之前熔膠已完成，而注塑周期又沒有受到限製。      

縮短周期時間予提高生產率

對大部分的注塑廠商來說，注塑周期可直接影響以下兩個主要目的：
        1、每天從機械中得到更多的製件；
        2、製件合乎客人的要求。