高分子材料成型（八）

第八章 注射成型

• 概述
  
  • 塑料制品
  • 橡胶制品
  • 合成纤维
• 塑料注射成型
  
  • 流程
• 工艺特点
  
  • 间歇操作
  • 复杂度高
  • 自动程度高
  • 适应性强

第一节 注射机的结构

1. 注射机的形式
   
   • 结构特点
     
     • 柱塞式注射机
     • 双阶柱塞
     • 螺杆预塑化柱塞式注射机
     • 移动螺杆式
   • 注射机外形
     
     • 立式注射机
     • 卧式
     • 角式
   • 注射机加工能力
     
     • 质量
     • 体积
   • 用途
     
     • 热塑
     • 热固
     • 发泡
   • 加工方式
2. 注射机容量
   
   • 生产能力：注射机一次最大注射量（g）(ps为标准)
     Wmax=Wpsmax⋅ρρps
   • 制品总重量应为Wmax的 80%
3. 注射机的基本结构
   
   • 注射系统
     
     • 加料装置
     • 料筒
     • 柱塞/分流梭
     • 分流梭的作用：
       
       • 传热
       • 分流
   • 螺杆
     
     • 作用
     • 运动方式：旋转+水平运动
     • 与挤出螺杆的结构和功能的区别
   • 喷嘴
     
     • 结构
     • 作用
   • 锁模系统
     
     • 锁模力与注射压力
     • 作用
   • 传动系统
   • 注射模具
     
     • 定、动模
     • 浇注系统

第二节 注射成型原理

1. 塑化过程

   • 目的：加热达到流动状态，良好的可塑性
   • 方式
     
     • 加热
     • 剪切作用
   • 要求：
     
     • 温度
     • 分解物含量
   • 热均匀性
     
     • E=T−T0Tw−T0

   • 影响因素

     • 摩擦热

     • 受热时间:t=Vp⋅tcm

     • 热扩散率：α=λcpρ

     • 料层厚度
     • 温度分布：平均温度与最小温度和模温之间的差值
   • 塑化能力
     
     • 每一周期的注射量：Q=3.6m/t
     • 每一加热时间的原料量：Q=225Vp/th
     • 传热面积和受热体积：Q=KA2Vp

2. 充填过程
   具有流动性的熔体注入模具开始，经型腔注满过程

   • 充填过程 t0−t2
     
     • 螺杆动作：转动，前移
     • t0−t1: 空载期，模腔压力为零，塑化阶段
     • t1−t2： 充填期，模腔压力升高达到最大值
     • t1−tβ: 充模流动，体积充填
     • tβ−t2: 压实流动，密度升高
   • 保压过程 t2−t3
     
     • 动作：静止，后退
     • 作用：弥补由冷却造成的体积收缩
     • 压力下降，温度下降
   • 倒流阶段 t3−t4
     
     • 螺杆后退，浇口冻结
     • 压力下降，温度下降
     • 凝封点

   • 冷却阶段 t4−t5

     • 动作：开模
     • 模内有残余压力
     • 残余压力与压实时间的关系 tβ−t2

   • 熔体在喷嘴中的流动

     • 等温条件下的等截面圆管流动
     • 牛顿流体
     • 幂律流体
     • 入口效应：计算值小于实测值
     • 摩擦热
   • 熔体在浇道内的流动
     
     • 圆形截面圆管流动
     • 圆形或窄缝型浇口
     • 改变流量的方法
       
       • 增大截面积
       • 减小截面积
   • 熔体在模腔内的流动
     
     • 典型模腔形状
     • 熔体的流动类型
       
       • 慢速，层流
       • 快速，湍流
   • 运动机理：
     
     • 初始阶段：圆弧
     • 过度阶段：圆-平直
     • 完全发展：平直

3. 增密和保压过程

   • 压实过程:料流缓慢流入过程
     
     • 决定制品的精度和力学性能
     • 压力切换点
   • 保压过程
     
     • 作用：在温度较高时补缩；温度较低时易产生残余应力
     • 保压时间
     • 保压压力

4. 倒流和冷却过程

   • 凝封点：压力切换越早，凝封点越低
   • 范德华状态方程
   • 冷却过程熔体压力、体积和温度的关系