注射成型原理讲解

鲁智深

1、何谓注塑成型
所谓注塑成型（InjectionMolding）是指，将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化後，得到成形品的方法。适用于量产与形状复杂产品等成形加工领域。

射出成形工程是以下列六大顺序执行：合模→射出→保压→冷却→开模→取出产品。重复执行这种作业流程，就可连续生产制品。

2. 注塑成型机
常用注射机：柱塞式注射机、螺杆式注射机
注射机作用：加热熔融塑料；对粘流的塑料施加高压，注射成型

注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。合模装置是开闭模具以执行脱模作业，以及利用油压缸直接开闭模具的直压方式。

注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。此时，要旋转螺杆，并让投入到料斗的树脂停留在螺杆前端（称之为计量），经过相当于所需树脂量的行程储藏後再进行射出。

当树脂在模具内流动时，则控制螺杆的移动速度（射出速度），并在填充树脂後用压力（保压力）进行控制。当达到一定的螺杆位置或一定射出压力时，则从速度控制切换成压力控制。

3. 模具
所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。虽然没有图示记载，但实际上有几个空孔，并用温水、油、加热器等进行温度管理。

已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道与流道口填充到模槽内。接下来则经由冷却工程与开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。

4. 成形品
成形品是由流入融化树脂的浇口、导入模槽的流道与产品部份所构成。由于一次的成形作业只能作出一个产品，因此效率不高。若能利用流道连结数个模槽，就可同时成形数个产品。

此时，当各模槽的流道长度不同时，就无法同时填充树脂，而且大部分的模槽尺寸、外观、物性皆不同，因此通常都会将流道设计成相同长度。

注射模塑工艺过程
工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，包括成型前的准备、注射过程、制品的后处理。

1、注射成型前的准备

（1）原料的检验和预处理
在成型前应对原料进行外观和工艺性能检验，检验内容包括：色泽、粒度、均匀性、流动性（熔体指数、粘度）、热稳定性、收缩性、水分含量等。
对于吸水性强的塑料，在成型前必须进行干燥处理。

（2）嵌件的预热
预热温度以不损坏嵌件表面所镀的锌层或铬层为限，一般为110～1300C，对于表面无镀层的铝合金或铜嵌件，预热温度可达1500C。

（3）料筒的清洗

2、注射过程
完整注射过程包括：加料®塑化®注射®保压®冷却®脱模。

（1）塑料的塑化

（2）熔体充满型腔与冷却定型

1）充模阶段：从注射机的螺杆或柱塞快速推进，将塑料熔体注入型腔，直到型腔被熔体完全充满为止。（0～t1）

2）压实阶段：指熔体充满型腔时起至螺杆或柱塞开始退回的一段时间。（t1～t2）

3）倒流阶段：从螺杆或柱塞开始后退（t2）至浇口处熔体冻结时（t3）为止。

4）冻结后的冷却阶段：从浇口处的塑料完全冻结到塑料制品脱模取出为止。（t3～t4）

3、塑料制品的后处理
根据塑料特性和使用要求，塑料制品可进行退火处理和调湿处理。
退火处理：消除塑件的内应力，稳定尺寸。

调湿处理：主要针对聚酰胺塑料，将刚脱模的塑件放在热水中处理，不仅隔绝空气、防止氧化、消除内应力，且可以达到吸湿平衡、稳定尺寸。调湿处理温度一般为100～1200C。

注射模塑工艺条件的选择和控制
注射模塑最主要的工艺条件是温度、压力和时间。

1、温度
注射成型中需要控制的温度主要有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和塑料充满型腔；后一种主要影响充满型腔和冷却固化。

（1）料筒的温度

影响因素有：
1）塑料的粘流温度或熔点
2）聚合物的相对分子质量及相对分子质量分布
3）注射机的类型
4）塑料制品及模具结构特点

（2）喷嘴温度
通常比料筒温度低，防止熔体在直通式喷嘴上发生“流涎”现象。

（2）模具温度
应低于塑料的玻璃化温度或热变形温度，以保证塑料熔体凝固定型和脱模。

2、压力
注射模塑过程中要控制的压力有塑化压力和注射压力。

（1）塑化压力
所谓塑化压力是指：采用螺杆式注射机式，螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。又称为背压。

（2）注射压力
注射压力：至柱塞或螺杆顶部对塑料所施加的压力。其作用是克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力；使熔体具有一定的充满型腔的速率；对熔体仅此女冠压实。

注射压力大小取决于塑料品种、注射机类型、模具结构、塑料制品的壁厚和流程及其他工艺条件，尤其是浇注系统的结构和尺寸。

3、时间（成型周期）
完成一次注射模塑过程所需的时间成为成型周期，或称模塑周期。