注塑成型教材（第五季）

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84. 如何調較注塑工藝參數(溫度、壓力、速度、位置)？

·溫度

溫度的測量和控制在注塑中是十分重要的。雖然進行這些測量是相對地簡單，但多數注塑機都沒有足夠的溫度采點或線路。

在多數注塑機上，溫度是由熱電偶感應的。一個熱電偶基本上由兩條不同的電線尾部相接而組成的。如果一端比另一端熱，將產生一個微小的電訊；越是加熱，訊號越強。

·溫度的控制

熱電偶也廣泛應用作溫度控制系統的感應器。在控制儀器上，設定需要的溫度，而感應器的顯示將與設定點上產生的溫度相比較。在這簡單的系統中，當溫度到達設定點時，就會關閉，溫度下降后電源又重新開啟。這種系統稱為開閉控制，因為它不是開就是關。 

·熔膠溫度

熔膠溫度是很重要的，所用的射料缸溫度只是指導性。熔膠溫度可在射嘴處量度或使用空氣噴射法來量度。射料缸的溫度設定取決于熔膠溫度、螺桿轉速、背壓、射料量和注塑周期。

您如果沒有加工某一特定級別塑料的經驗，請從低的設定開始。為了便于控制，射料缸分了區，但不是所有都設定為相同溫度。如果運作時間長或在高溫下操作，請將區的溫度設定為較低的數值，這將防止塑料過早熔化和分流。注塑開始前，確保液壓油、料斗封閉器、模具和射料缸都處于正確溫度下。

·注塑壓力

這是引起塑料流動的壓力，可以用在射嘴或液壓線上的傳感器來測量。它沒有固定的數值，而模具填充越困難，注塑壓力也增大，注塑線壓力和注塑壓力是有直接關系。

·階段壓力和第二階段壓力

在注塑周期的填充階段中，可能需要采用高射壓，以維持注塑速度于要求水平。模具經填充后便不再需要高壓力。不過在注塑一些半結晶性熱塑性塑料（如PA及POM）時，由于壓力驟變，會使結構惡化，所以有時無須使用次階段壓力。

·鎖模壓力

為了對抗注射壓力，必須使用鎖模壓力，不要自動地選擇可供使用的大數值，而要考慮投影面積，計算一個適合的數值。注塑件的投影面積，是從鎖模力的應用方向看到的大面積。對大多數注塑情況來說，它約為每平方英寸2噸，或每平方米31兆牛頓。然而這只是個低數值，而且應當作為一個很粗略的經驗值，因為，一旦注塑件有任何的深度，那么側壁便必須考慮。

·背壓

這是螺桿后退前所須要產生及超越的壓力，采用高背壓雖有利于色料散布均勻及塑料熔化，但卻同時延長了中螺桿回位時間，減低填充塑料所含纖維的長度，并增加了注塑機的應力；故背壓越低越好，在任何情況下都不能超過注塑機注塑壓力（高定額）的20%。

·射嘴壓力

射嘴壓力是射嘴里面的壓力。它大約就是引起塑料流動的壓力。它沒有固定的數值，而是隨模具填充的難度加大而增高。射嘴壓力、線壓力和注射壓力之間有直接的關系。在螺旋式注塑機上，射嘴壓力大約比注射壓力少大約百分之十左右。而在活塞式注塑機時壓力損失可達到百分之十左右。而在活塞式注塑機時壓力損失可達到百分之五十。

·注塑速度

這是指螺桿作為沖頭時，模具的填充速度。注塑薄壁制品時，必須采用高射速，以便于熔膠未凝固時完全填充模具，生產較為光滑的表面。填充時使用一系列程序化的射速，避免產生噴射或困氣等缺陷。注射可在開環式或閉環式控制系統下進行。

無論采用那種注射速度，都必須將速度值連同注射時間記錄于記錄表上，注射時間指模具達到預定的首階段射壓所須的時間，乃螺桿推進時間的一部分。

·模具排氣

由于快速填充模具的緣故，模具必須讓氣體排出，多數情況下這氣體只是模腔中的空氣。如果空氣不能排出，它會被熔融壓縮，使溫度上升將引起塑料燃燒。排氣位須設于夾水紋及終注塑部份附近。一般排氣位為6至13毫米寬，0.01至0.03毫米深的槽，通常設于其中一個半模的分模面處。

·保壓

在注塑周期的填充階段中，可能需要采用高射壓，以維持注塑速度于要求的水平。模具填充后，就進入保持階段，這時螺桿（起沖壓器作用）推進額外的塑料以補償塑料收縮。這可在較低或同樣高的壓力下完成。通常若首階段采用高壓，次階段便采用較低壓力。不過，在注塑一些半結晶性熱塑性塑料（如PA及POM時），由于壓力驟變，會使結晶體結構惡化，所以有時無需使用次階段壓力。

·再生塑料的使用

許多注塑機使用新塑料和回用再生塑料（即通常所說的水口料）的混合物。令人驚奇的是，使用再生塑料可以改善注塑機的表現，即它的使用產生了更一致的注塑件，但值得注意的是，再生料在使用前好要先除去粉塵，以免引起塑料進料量的差異而導致注塑件顏色分布偏差。再生塑料的確切使用比例要根據實驗的數來確定，這個數據必須是在不影響注塑件的物理性質的前提下得來的，一般的經驗數值是在15%至25%之間。

·品質控制

注塑件終的特點（重量和大?。┡c生產條件：如墊料大小、注塑壓力和流量之間在緊密發聯系。這表示在許多情況下，有可能在沒有真正對注塑件進行任何測量之前就可以檢查到注塑件是否令人滿意。在每次注塑中，對選擇的參數進行量并比較設定或儲的數值。只要測量值在預先選擇的范圍內，控制系統就判定該注塑件可以接受。如果測量超出設定的限制，該注塑件將會被廢棄，或者，如果只是超出了一點，就要停下來等有資格人士第二次檢測。現在的注塑機配備了錄影機、電腦系統，這樣在注塑時，每一個注塑件都與儲存的要求映像相比較。每一個注塑件都要和標準注塑件的尺寸和視覺上的缺陷相比較。

·記錄注塑條件

不可忘記注塑的目的是在特定時間內按指定的成本生產符合品質要求的注塑件。要做到這點，基本是做準確的記錄。在許多注塑機上按鈕就可以做到這點。若沒有按鈕，應該完成適當的記錄單并保留注塑件樣本，作為將來的參考。

·停機

重要的是采取一個合理的停機過程，這樣便可節省大量時間和金錢。如果您要停機，正例如燃燒塑料，那么便沒有需要瀉出塑料，您可能會節省完全關閉和清潔注塑機的費用。

·暫時的停頓

若注塑機暫停運作，更須多次將余膠噴清或讓別的塑料來通過注塑機清洗射料缸的剩余塑料。遇上塑料退色，噴清的次數就要增加。進行辦輕微修理時，射料缸的加熱器須調校至低值，以盡量減低熱分解的可能。在更現代化的注塑機上，該過程可能會自動啟動。

·整晚的停頓

注塑熱塑性塑料（如PS）前，如已預先停機一晚，就只須關閉底部的滑板及射料缸加熱器，將射料缸噴射干凈。射嘴完全清潔后，盡量把射料缸高度冷卻，等注塑機冷卻后關閉所有裝備，注塑機便可充分準備好再次加熱。

·熱敏感性塑料

若塑料在注塑機內分解可燃燒，終會變色，使注塑件變成廢件。遇此情形，便須完全關閉注塑機，噴清干凈。預防方法是用一種熱穩定性較高的塑料噴清遇熱敏感的塑料，這樣便能抵常駐隨時后再加熱。為了應付塑料氧化的問題，操作者可以在射料缸中充滿塑料，如PE。

·塑膠制品成型時變形重要原因：

（1）成品肉厚不同，且差距過大，收縮率大小不同而產生。

（2）射壓傳達不均勻，因密度高低而產生（澆口位置及型式）

（3）模溫分布不均勻，冷卻系統近澆口處要較冷，反之。

（4）分子配向差距過大。

（5）后結晶（結晶性塑膠）。

（6）內應力過高。

·鎖模壓力：

鎖模壓力必須大于塑料射入模內之總壓力，若過低塑料即可能由分模面處溢出。壓力過高又會損耗機器，模具及浪費電力。故適當的鎖模力是以成品射入模內分模面不出毛邊為原則。

·螺桿功能：

螺桿對原料有輸送、混練、排氣、除濕、熔解及計量等功能，塑膠原料熔融時所需之熱量有百分之七十是來自螺桿旋轉時發生之磨擦熱，有百分之三十是來自電熱片補充之熱量。低黏度、小螺桿、熔膠轉速要加快。高黏度、大螺桿熔膠轉速要放慢。復合材料需放慢轉速。

射出速度：

射出速度之快慢，主要決定原料在模具之澆道中及模穴內流動之狀況。速度太快會產生毛頭過飽、燒焦及黏模，太慢易造成短射縮水，結合線明顯，須依實際需要分段調整。

·射出壓力：

射出壓力于射出速度有部分共同之影響，都是決定在模具內原料如何能均勻的，徹底的適量的流滿各

角落，壓力太低會產生短射縮水，壓力太高會產生毛邊、黏模、內應力殘留日后變形、破裂、易損壞模具，機臺等。

·原料溫度：

成型時使原料恰當熔融所需之熱量及溫度，因每種原料之熔融溫度及比熱不同而不同。溫度過低，原料熔融不均則短射，色澤不均，成品內應力高。加溫過高或過久，則因流動性太好易使成品產生毛頭，又因冷卻溫度差異使成品產生縮水，嚴重時則使原料分解變質甚至燒焦。

·模具溫度：

原料將大量之熱帶入模具，而成品則將部分之熱帶走，部分之熱又散入空氣中，因此欲使模具保持某一不變之溫度，在模具內有時通冷凍水、冷水、熱水、熱油或加電熱棒，以使進出模具內之熱平衡而能保持某一不變之溫度。模溫太低，成品易產生短射，表面粗糙，內應力高，黏模。模溫太高，成品易產生收縮下陷、周期延長，故冷卻時間、模溫高低可依經驗來設定。

·溫度控制的必要性：

一.對成形性及成形效率而言

模溫高 流動性佳，需處長成品冷卻時間。

模溫低 縮短固化時間，提高效率。

二.對成形品物性而言

模溫高 結晶度高，表面性質較佳。

模溫低 材料迅速固化，成形壓力大，造成殘留應力。

結晶化度不均勻，易引起后結晶、尺寸不安定。

三.對防止成品變形而言

冷卻不足 發生收宿下陷。

冷卻不均 收縮不平均，引起翹曲、扭曲。

肉厚不同、密度也會不同，收縮也會不同。

四.模溫控制型式

1．冷凍機 8℃-15℃之間冷卻，注意冒汗生銹之問題。

2．水溫機 96℃以內，直接補充水源。

3．油溫機 150℃以內，油溫循環間接用水冷卻。

4．電熱片、棒 200℃以內，小心漏電。

·模具溫度對注塑成型的影響

模具溫度是注塑成型中重要的變量——無論注塑何種塑料，必須保證形成模具表面基本的濕潤。一個熱的模具表面使塑料表面長時間保持液態，足以在型腔內形成壓力。如果型腔填滿而且在凍結的表皮出現硬化之前，型腔壓力可將柔軟的塑料壓在金屬上，那么型腔表面的復制就高。另一方面，如果在低壓下進入型腔的塑料暫停了，不論時間多短，那么它與金屬的輕微接觸都會造成污點，有時被稱為澆口污斑。

對于每一種塑料和塑膠件，存在一個模具表面溫度的極限，超過這個極限就可能出現一種或更多不良影響（例如：組件可以溢出毛邊）。模具溫度更高意味著流動阻力更小。在許多注塑機上，這自然就意味著更快流過澆、澆口和型腔，因為所用的注塑流動控制閥并不糾正這個改變，填充更快會在澆道和型腔內引起更高的有效壓力。可能造成溢料毛邊。由于更熱的模型并不凍結那些在高壓形成之前進入溢料邊區域的塑料，熔料可在頂出桿周圍溢料毛邊并溢出到分割線間隙內。這表明需要有良好的注射速率控制，而一些現代化的流動控制編程器也確實可以做到這點。

通常，模具溫度的升高會減少塑料在型腔晨有冷凝層，使熔融材料在型腔內更易于流動，從而獲得更大的零件重量和更好的表面質量。同時，模具溫度的提高還會使零件張力強度增加。

·模具的保溫方法

許多模具，尤其是工程用的熱塑性塑料，在相對較高的溫度下運行，如80攝氏度或176華氏度。如果模具沒有保溫，流失到空氣和注塑機上的熱量可以很容易地與射料缸流失的一樣多。所以要將模具與機板隔熱，如果可能，將模具的表面隔熱。如果考慮用熱流道模具，嘗試減少熱道部分和冷卻了的注塑件之間的熱量交換。這樣的方法可以減少能量流失和預熱時間。