注塑速度的比例控制已經(jīng)被注塑機(jī)制造商廣泛采用。雖然電腦控制注塑速度分段控制系統(tǒng)早已存在，但由于相關(guān)的資料有限，這種機(jī)器設(shè)置的優(yōu)勢(shì)很少得到發(fā)揮。本文將系統(tǒng)的說(shuō)明應(yīng)用多段速度注塑的優(yōu)點(diǎn)，并概括地介紹其在消除短射、困氣、縮水等制品缺陷上的用途。
射膠速度與制品質(zhì)量的密切關(guān)系使它成為注塑成型的關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)確定填充速度分段的開(kāi)始、中間、終了, 并實(shí)現(xiàn)一個(gè)設(shè)置點(diǎn)到另一個(gè)設(shè)置點(diǎn)的光滑過(guò)渡，可以保證穩(wěn)定的熔體表面速度以制造出期望的分子取問(wèn)及最小的內(nèi)應(yīng)力。
我們建議采用以下這種速度分段原則：
1）流體表面的速度應(yīng)該是常數(shù)。
2）應(yīng)采用快速射膠防止射膠過(guò)程中熔體凍結(jié)。
3）射膠速度設(shè)置應(yīng)考慮到在臨界區(qū)域（如流道）快速充填的同時(shí)在入水口位減慢速度。
4）射膠速度應(yīng)該保證模腔填滿后立即停止以防止出現(xiàn)過(guò)填充、飛邊及殘余應(yīng)力。
設(shè)定速度分段的依據(jù)必須考慮到模具的幾何形狀、其它流動(dòng)限制和不穩(wěn)定因素。速度的設(shè)定必須對(duì)注塑工藝和材料知識(shí)有較清楚的認(rèn)識(shí)，否則，制品品質(zhì)將難以控制。因?yàn)槿垠w流速難以直接測(cè)量,可以通過(guò)測(cè)量螺桿前進(jìn)速度，或型腔壓力間接推算出（確定止逆閥沒(méi)有泄漏）。
材料特性是非常重要的，因?yàn)榫酆衔锟赡苡捎趹?yīng)力不同而降解，增加模塑溫度可能導(dǎo)致劇烈氧化和化學(xué)結(jié)構(gòu)的降解，但同時(shí)由剪切引起的降解變小，因?yàn)楦邷亟档土瞬牧系恼扯龋瑴p少了剪切應(yīng)力。無(wú)疑，多段射膠速度對(duì)成型諸如PC、POM、UPVC等對(duì)熱敏感的材料及它們的調(diào)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(xiàn)缺陷；為了保證零件質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，注塑速度設(shè)置應(yīng)保證熔體前鋒流速不變。
熔體流動(dòng)速度是非常重要的，因?yàn)樗鼤?huì)影響零件中的分子排列方向及表面狀態(tài)；當(dāng)熔體前方到達(dá)交叉區(qū)域結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該減速；對(duì)于輻射狀擴(kuò)散的復(fù)雜模具，應(yīng)保證熔體通過(guò)量均衡地增加；長(zhǎng)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?yàn)樘斓乃俣葧?huì)將冷料通過(guò)入水口帶入型腔。
調(diào)整注塑速度可以幫助消除由于在入水口位出現(xiàn)的流動(dòng)放慢而引起的缺陷。當(dāng)熔體經(jīng)過(guò)射嘴和流道到達(dá)入水口時(shí)，熔體前鋒的表面可能已經(jīng)冷卻凝固，或者由于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(dòng)熔體穿過(guò)入水口，這就會(huì)使通過(guò)入水口的壓力出現(xiàn)峰形。
高壓將損傷材料并造成諸如流痕和入水口燒焦等表面缺陷,這種情況可以通過(guò)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(guò)度剪切，然后再將射速提高到原來(lái)的數(shù)值。因?yàn)榫_控制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(gè)較好的方案。
我們可以通過(guò)控制末段射膠速度來(lái)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(guò)度填充，避免出現(xiàn)飛邊及減少殘余應(yīng)力。由于模具流徑末端排氣不良或填充問(wèn)題引起的困氣，也可以通過(guò)降低排氣速度，特別是射膠末段的排氣速度加以解決。
短射是由于入水口處的速度過(guò)慢或熔體凝固造成的局部流動(dòng)受阻等原因產(chǎn)生的。在剛剛通過(guò)入水口或局部流動(dòng)阻礙時(shí)加快射膠速度可以解決這個(gè)問(wèn)題。
流痕、入水口燒焦、分子破裂、脫層、剝落等發(fā)生在熱敏性材料上的缺陷是由于通過(guò)入水口時(shí)的過(guò)度剪切造成的。
光滑的制件取決于注塑速度，玻璃纖維填充材料尤其敏感，特別是尼龍。暗斑（波浪紋）是由于粘度變化造成的流動(dòng)不穩(wěn)定引起的。扭曲的流動(dòng)能導(dǎo)致波浪紋或不均勻的霧狀，究竟產(chǎn)生何種缺陷取決于流動(dòng)不穩(wěn)定的程度。
當(dāng)熔體通過(guò)入水口時(shí)高速注射會(huì)導(dǎo)致高剪切，熱敏性塑料將出現(xiàn)燒焦，這種燒焦的材料會(huì)穿過(guò)型腔，到達(dá)流動(dòng)前鋒，呈現(xiàn)在零件表面。
為了防止射紋，射膠速度設(shè)置必須保證快速填充流道區(qū)域然后慢速通過(guò)入水口。找出這個(gè)速度轉(zhuǎn)換點(diǎn)是問(wèn)題的本質(zhì)。如果太早，填充時(shí)間會(huì)過(guò)度增加，如果太遲，過(guò)大的流動(dòng)慣性將導(dǎo)致射紋的出現(xiàn)。熔體粘度越低，料筒溫度越高則這種射紋出現(xiàn)的趨勢(shì)越明顯。由于小入水口需要高速高壓注射，所以也是導(dǎo)致流動(dòng)缺陷的重要因素。
縮水可以通過(guò)更有效的壓力傳遞，更小的壓力降得以改善。低模溫和螺桿推進(jìn)速度過(guò)慢極大地縮短了流動(dòng)長(zhǎng)度，必須通過(guò)高射速來(lái)補(bǔ)償。高速流動(dòng)會(huì)減少熱量損失，并且由于高剪切熱產(chǎn)生磨擦熱，會(huì)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(huì)出現(xiàn)縮水。
總之，大多數(shù)注塑缺陷可以通過(guò)調(diào)整注塑速度得到解決，所以調(diào)整注塑工藝的技巧就是合理的設(shè)置射膠速度及其分段。 多級(jí)注塑程序的控制：
近代注塑制品，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，制品形狀十分復(fù)雜，所使用的聚合物性能差別也很大。即便是同一種材料的制品，由于澆道系統(tǒng)及各部位幾何形狀不同，不同部位對(duì)于充模熔體的流動(dòng)（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(jié)晶定向作用，以及制品的表觀質(zhì)量。在一個(gè)注射過(guò)程中，螺桿向模具推進(jìn)熔體時(shí)，要求實(shí)現(xiàn)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(shù)的控制，稱(chēng)這種注射過(guò)程為多級(jí)注塑。
數(shù)字撥碼式注塑機(jī)比較落后，只有一段或二段射膠、一段保壓、一段熔膠的控制程序，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外觀質(zhì)量要求高的產(chǎn)品，很難設(shè)定和控制注射速度及其它工藝條件，導(dǎo)致注塑件出現(xiàn)的一些外觀缺陷無(wú)法通過(guò)調(diào)校注塑參數(shù)的方法來(lái)改善。
如圖b，就采用了在注射的初期使用低速，模腔充填時(shí)使用高速，充填接近終了時(shí)再使用低速注射的方法。通過(guò)注射速度的控制和調(diào)整，可以防止和改善制品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象。
為了滿足提高注塑件外觀質(zhì)量的需要，克服上述問(wèn)題，注塑機(jī)制造商開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了具有多級(jí)射膠、多級(jí)保壓、多級(jí)熔膠功能的注塑機(jī)，這是注塑加工行業(yè)的一次突破性技術(shù)進(jìn)步。
目前，大多數(shù)是注射速度進(jìn)行多級(jí)控制的注塑機(jī)，通常可以把注射全沖程分3個(gè)或4個(gè)區(qū)域，并把各區(qū)域設(shè)置成各自不同的適當(dāng)注射速度。
注射的初期使用低速，模腔充填時(shí)使用高速，充填接近終了時(shí)再使用低速注射的方法。通過(guò)注射速度的控制和調(diào)整，可以防止和改善制品外觀如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象。
多級(jí)注射控制程序可以根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)、澆口的形式及注塑件結(jié)構(gòu)的不同，來(lái)合理設(shè)定多段注射壓力、注射速度、保壓壓力和熔膠方式，有利于提高塑化效果、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低不良率及延長(zhǎng)模具/機(jī)器壽命。 通過(guò)多級(jí)程序控制注塑成型機(jī)的油壓、螺桿位置、螺桿轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)措施，減少各模每次注射成型件的尺寸不均一。
多級(jí)控制的效果
然而，很多注塑技術(shù)人員仍然習(xí)慣使用過(guò)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(jī)器發(fā)揮不了其優(yōu)勢(shì)。
一、設(shè)定多級(jí)注射程序的方法：
一般的塑件注塑時(shí)至少要設(shè)定三段或四段射膠才是比較科學(xué)的。水口流道為第一段、進(jìn)澆口處為第二段、產(chǎn)品進(jìn)膠到90%左右時(shí)為第三段、剩余的部分為第四段(亦稱(chēng)末段)。 對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且外觀質(zhì)量要求不高的膠件注塑時(shí)，可采用三段射膠的程序。但對(duì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、外觀缺陷多、質(zhì)量要求高的膠件注塑時(shí)，需采用四段以上的射膠控制程序。
設(shè)定幾段射膠程序，一定要根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)、澆口的形式/位置/數(shù)量/大小、注塑件結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品質(zhì)量狀況及模具的排氣效果等因素進(jìn)行科學(xué)分析、合理設(shè)定。
二、多級(jí)注射位置的選擇方法：
1、計(jì)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(shí)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(chǎn)品走膠90%時(shí)的射膠量；三段為末段的射膠量。
2、調(diào)試觀察法
根據(jù)自己的初步估計(jì)，將注射時(shí)所找位置點(diǎn)的壓力/速度設(shè)為零，觀察實(shí)際走膠的位置，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)，直至找到你要選擇的位置。
下面以圖例說(shuō)明制品和多級(jí)控制程序之間的關(guān)系
圖一是根據(jù)工藝條件設(shè)置的不同速度，對(duì)注射螺桿進(jìn)行多級(jí)速度轉(zhuǎn)換（切換）。
圖二是基于對(duì)制品幾何形狀分析的基礎(chǔ)上選擇的多級(jí)注塑工藝：由于制品的型腔較深而壁又較薄，使模具型腔形成長(zhǎng)而窄的流道，熔體流經(jīng)這個(gè)部位時(shí)必須很快地通過(guò)，否則易冷卻凝固，會(huì)導(dǎo)致充不滿模腔的危險(xiǎn)，在此應(yīng)設(shè)定高速注射。
但是高速注射會(huì)給熔體帶來(lái)很大的動(dòng)能，熔體流到底時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的慣性沖擊，導(dǎo)致能量損失和溢邊現(xiàn)象，這時(shí)須使熔體減緩流速，降低充模壓力而要維持通常所說(shuō)的保壓壓力（二次壓力，后續(xù)壓力）使熔體在澆口凝固之前向模腔內(nèi)補(bǔ)充熔體的收縮，這就對(duì)注塑過(guò)程提出多級(jí)注射速度與壓力的要求。
在圖二中螺桿計(jì)量行程是根據(jù)制品用料量與緩沖量來(lái)設(shè)定的。注射螺桿從位置“97”到“20”是充填制品的薄壁部分，在此階段設(shè)定高速值為10，其目的是高速充?？煞乐谷垠w散熱時(shí)間長(zhǎng)而流動(dòng)終止；
當(dāng)螺桿從位置“20”→“15”→“2”時(shí)，又設(shè)定相應(yīng)的低速5，其目的是減少熔體流速及其沖擊模具的動(dòng)能。
注塑基礎(chǔ)知識(shí)
注塑成型是一門(mén)工程技術(shù)，它所涉及的內(nèi)容是將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏貌⒛鼙３衷行阅艿闹破贰Ｗ⑸涑尚偷闹匾に嚄l件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度，壓力和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間。
溫度控制
1、料筒溫度：注射模塑過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度，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(dòng)，而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動(dòng)溫度，同一種塑料，由于來(lái)源或牌號(hào)不同，其流動(dòng)溫度及分解溫度是有差別的，這是由于平 均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類(lèi)型的注射機(jī)內(nèi)的塑化過(guò)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于料筒最高溫度的，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的"流涎現(xiàn)象"。噴嘴溫度也不能過(guò)低，否則將會(huì)造成熔料的早凝而將噴嘴堵*，或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能
3、模具溫度：模具溫度對(duì)制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無(wú)、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、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）。
壓力控制：
注塑過(guò)程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量。
1、塑化壓力：（背壓）采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力稱(chēng)為塑化壓力，亦稱(chēng)背壓。這種壓力的大小是可以通過(guò)液壓系統(tǒng)中的溢流閥來(lái)調(diào)整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的轉(zhuǎn)速都不變，則增加塑化壓力時(shí)即會(huì)提高熔體的溫度，但會(huì)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(yīng)在保證制品質(zhì)量?jī)?yōu)良的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過(guò)20公斤/平方厘米。
2、注射壓力：在當(dāng)前生產(chǎn)中，幾乎所有的注射機(jī)的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料所施的壓力（由油路壓力換算來(lái)的）為準(zhǔn)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(dòng)阻力，給予熔料充模的速率以及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)。
成型周期
完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)成型周期，也稱(chēng)模塑周期。它實(shí)際包括以下幾部分：
成型周期:成型周期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。因此,在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下,盡量縮短成型周期中各個(gè)有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中,以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要,它們對(duì)制品的質(zhì)量均有決定性的影響。注射時(shí)間中的充模時(shí)間直接反比于充模速率,生產(chǎn)中充模時(shí)間一般約為3-5秒。
注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓力時(shí)間,在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占的比例較大,一般約為20-120秒(特厚制件可高達(dá)5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時(shí)間的多少,對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性有影響,若在以后,則無(wú)影響。保壓時(shí)間也有最惠值,已知它依賴(lài)于料溫,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,通常即以得出制品收縮率波動(dòng)范圍最小的壓力值為準(zhǔn)。冷卻時(shí)間主要決定于制品的厚度,塑料的熱性能和結(jié)晶性能,以及模具溫等。冷卻時(shí)間的終點(diǎn),應(yīng)以保證制品脫模時(shí)不引起變動(dòng)為原則,冷卻時(shí)間性一般約在30~120秒鐘之間,冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沒(méi)有必要,不僅降低生產(chǎn)效率,對(duì)復(fù)雜制件還將造成脫模困難,強(qiáng)行脫模時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生脫模應(yīng)力。成型周期中的其它時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及連續(xù)化和自動(dòng)化的程度等有關(guān)。
一般的注塑機(jī)可以根據(jù)以下的程序作調(diào)校：
根據(jù)原料供應(yīng)商的資料所提供的溫度范圍，將料筒溫度調(diào)至該范圍的中間，并調(diào)整模溫。
估計(jì)所需的射膠量，將注塑機(jī)調(diào)至估計(jì)的最大射膠量的三分之二。調(diào)校倒索(抽膠)行程。估計(jì)及調(diào)校二級(jí)注塑時(shí)間，將二級(jí)注塑壓力調(diào)至零。
初步調(diào)校一級(jí)注塑壓力至注塑機(jī)極限的一半(50%) ；將注塑速度調(diào)至最高。 估計(jì)及調(diào)校所需要的冷卻時(shí)間。 將背壓調(diào)至3.5bar。 清除料筒內(nèi)已降解了的樹(shù)脂。
采用半自動(dòng)注塑模式；開(kāi)始注塑程序，觀察螺桿的動(dòng)作。
就需要而適當(dāng)調(diào)節(jié)射膠速度和壓力，若要使充模時(shí)間縮短，可以增加注塑壓力。如前所述，由于十足充模之前會(huì)有一個(gè)過(guò)程，充模最終壓力可以調(diào)至一級(jí)注塑壓力的100%。壓力最終都要調(diào)得夠高，使可以達(dá)到的最大速度不受設(shè)定壓力限制。若有溢料，可以把速度減低。
每觀察一個(gè)周期之后，便把射膠量及轉(zhuǎn)換點(diǎn)調(diào)節(jié)。設(shè)定程序，使可以在第一級(jí)注塑時(shí)已能獲得按射膠重量計(jì)算達(dá)到95-98% 的充模。
當(dāng)?shù)谝患?jí)注塑的注射量、轉(zhuǎn)換點(diǎn)、注塑速度及壓力均調(diào)節(jié)妥當(dāng)后，便可進(jìn)行第二級(jí)的保壓壓力的調(diào)校程序。
按需要適當(dāng)調(diào)校保壓壓力，但切勿過(guò)份充填模腔。調(diào)校螺桿速度，確保剛在周期完成之前熔膠已完成，而注塑周期又沒(méi)有受到限制。
縮短周期時(shí)間予提高生產(chǎn)率
對(duì)大部分的注塑廠商來(lái)說(shuō)，注塑周期可直接影響以下兩個(gè)主要目的：
1、每天從機(jī)械中得到更多的制件；
2、制件合乎客人的要求。
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