注塑保壓
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-16
注塑保壓的實例教程
在研究塑料制品注塑成型的過程中，常常將注塑分為兩個階段：在第一階段，大部分塑料充入模具中，一般為整個制品體積的90%～99.9%；在第二階段，壓實制品，得到與模具結構和外形相同的制品。在第二階段，雖然只有相對較少的塑料熔體充入型腔，然而對制品表面的光潔度，美學外觀以及制品尺寸來說非常重要。在大多數情況下，注塑成型的第二階段使用壓力和時間兩個參數。
從科學成型的研究角度，我們將兩個因素增加到四個要素：
(1)第一階段向第二階段轉換的方法；
(2)保持澆口密封(凍結)或澆口不密封狀態下，加工制品；
(3)保壓時間；
(4)保持型腔內的合理壓力。
轉換
或許可以這樣說，第一階段向第二階段轉換的控制是成型過程最關鍵的部分。能否加工出高質量的制品往往取決于此，而且也常常是塑料加工廠不能從一臺設備到另一臺設備生產出相同制品的原因。
在大多數應用領域，應盡可能讓轉換過程短，即不論第一階段最后是什么壓力，都希望能夠快速變化到第二階段壓實和保壓所需要的壓力。另外，你必須了解設備控制單元是如何正確完成這一轉換過程。
遺憾的是在不同設備之間如何判斷完成轉換還沒有統一標準，因此注塑企業需面臨四種可能：
①加工設備配置控制粘度的轉換功能；
②設備控制單元具有一個轉換用粘度設定值，但它只能讓轉換時壓料桿的速度變慢，卻不能控制；
③設備沒有用于轉換的粘度設定值；
④第一階段向第二階段轉換時，設備不能正常運轉，出現漸變的粘度傾斜，下降或波擺動。
必須要保證第一階段向第二階段轉換時迅速而一致。因此了解注塑機的工作原理對獲得所需要的結果非常關鍵。
展開 在注塑成型中，注射和保壓是共存的，對于剛剛接觸成型調試和模流的初學者都會疑問，“產品注射滿了，保壓該如何加呢”？其實，保壓并沒有具體的數值，都是根據自己的生產經驗進行設定，而且每個人的思路不同，設定的數值都會有些差異，以下是我在調試時，所理解保壓的使用方法。
一、轉換保壓的控制方式
在注塑成型中，當熔體注射動作完成后，熔體會因為材料冷凝收縮、定型的特性，模腔內部會留有空間，當螺桿保持一定的壓力，繼續向模腔內施加壓力注射溶體，就會彌補填充收縮后剩下的空間，即轉入的就是保壓。
保壓的參數設定對產品的質量有大的影響，在保壓的作用下，模腔的熔體得到補縮和壓實。在調試時如果保壓過大，會導致澆口附近內應力過大，應力開裂、產品脫模拉傷，周期時間長等問題；如果保壓過小會導致產品縮水、氣泡、表面凹凸不平等缺陷發生，調試產品時保壓參數的常用的設定方式：
1、先低后高的保壓設定
在注射結束后，熔體會由于慣性的作用，螺桿還會注入一些熔體，而前段保壓壓力設定低、增加停頓時間，接觸到模芯的材料會冷凝固化，避免熔體過度填充而引起的缺陷；后段采用較高的保壓壓力控制澆口附近熔體的冷凝，補償產品縮水，還可以控制產品形變。
2、由高逐漸下降的保壓設定
前段保壓用于快速補縮接觸到模芯還沒有注射后冷凝的熔體，對于調試產品重量和尺寸有很大效果；后段保壓冷凝定形，用于逐漸釋放產品的殘余應力的作用。
二、轉換保壓的位置確定
查看注塑機的檢測畫面和注塑機的壓力表都可以查看到保壓的轉換位置，也就是注塑機起壓的地方至降壓的地方。在我剛開始學習成型調試的時候，老師傅告訴我：“產品快打滿了（95%），一點點加保壓，看產品外形變化，表面是否縮水、變形、達到重量、寸法要求？”
展開 三、氣輔工藝控制
1.注氣參數
氣輔控制單元是控制各階段氣體壓力大小的裝置，氣輔參數只有
兩個值：注氣時間（秒）和注氣壓力（MPa）
2.氣輔注塑過程是在模具內注入塑膠熔體的同時注入高壓氣體，熔體與氣體之間存在著復雜的兩相作用，因此工藝參數控制顯得相當重要，各參數的控制方法如下：
a 注射量
氣輔注塑是采用所謂的“短射”方法,即先在模腔內注入一定量的料（通常為滿射時的70-95%），然后再注入氣體，實現全充滿過程。熔膠注射量與模具氣道大小及模腔結構關系最大。氣道截面越大，氣體越易穿透，掏空率越高，適宜于采用較大的“短射率”。這時如果使用過多料量，則很容易發生熔料堆積，料多的地方會出現縮痕。如果料太少，則會導致吹穿。如果氣道與流料方向完全一致，那么最有利于氣體的穿透，氣道的掏空率最大。因此在模具設計時盡可能將氣道與流料方向保持一致。
b 注射速度及保壓
在保證制品表現不出現缺陷的情況下，盡可能使用較高的注射速度，使熔料盡快充填模腔，這時熔料溫度仍保持較高，有利于氣體的穿透及充模。氣體在推動熔料充滿模腔后仍保持一定的壓力，相當于傳統注塑中的保壓階段，因此一般講氣輔注塑工藝可省卻用注塑機來保壓的過程。
但有些制品由于結構原因仍需使用一定的注塑保壓來保證產品表現的質量。但不可使用高的保壓，因為保壓過高會使氣針封死，腔內氣體不能回收，開模時極易產生吹爆。保壓高亦會使氣體穿透受阻，加大注塑保壓有可能使制品表現出現更大縮痕。
c 氣體壓力及注氣速度
氣體壓力與材料的流動性關系最大。
展開 注塑單元注塑保壓階段之制程數字分身
注塑成型實務和模流分析比對過程當中，最關鍵的執行步驟便是需要盡可能讓模流分析輸入資料和真實世界注塑過程的條件一致。其中愈顯重要的是注塑機臺作動的模型建構。以注塑成型注塑單元來看，螺桿內部有進料區、塑化壓縮區與計量區；如圖 1 所示，借著螺桿一邊旋轉一邊后退，將固體塑料往噴嘴端送，期間塑料由固態變成熔融態，累積于螺桿前端準備注塑。此螺桿前端至噴嘴區內，塑料將承受高溫且具壓縮性的明顯變化（包括粘度及 PVT），若注塑保壓的模擬將此因素納入，將可以描述更好的入口條件，并產生更好的壓力峰值預測。
圖１：注塑單元料管內不同元件示意圖
在目前 Moldex3D 的模流分析工具中，使用者可透過機臺分析步驟獲得更貼近真實機臺的流率變化行為，以及流率在初始階段的延遲行為。考慮注塑單位的制程數字分身模擬，Moldex3D 還可結合在注塑保壓過程中，料管前端塑料受到螺桿的壓縮效應，模擬材料在注塑機的料管和噴嘴階段所經歷的暫態壓縮行為；并且整合前述機臺響應參數化模型和高分子熔融塑料的材料壓縮性效應，進行注塑壓力模擬，完整的注塑單位模擬圖如圖２所示。
圖２：考慮注塑單元模擬，觀察材料的溫度分布行為
圖３為比對不同計算模式下所預測而得的射壓差異。
展開 誘發應力的形成原因很多,諸如塑料熔體或注塑件內部溫差或收縮不均勻引起的內力;制件脫模時因為模腔壓力和外界壓力的差值所引起的內力;
塑料熔體因為流動取向引起的內力等。顯然,誘發應力一般都無法與外力平衡,并且很容易保留在冷卻后的制件內部,成為殘余應力,從而對制件質量產生影響。外應力主要指注塑件使用中因受到外力的作用而產生的應變力。對于塑料結構件,使用中往往與金屬固定件連接,為達到緊固、牢靠,從而使制件受到較大的剪切、擠壓,制件內部必然產生與外力相平衡的內力。
應力在注射過程中對制件質量的影響從理論上講,當聚合物注射充模后,如能在保壓壓力作用下以極其緩慢的冷卻速率固化,則聚合物大分子在模腔內就有充分的時間進行變形和重排,從而可使變形量逐漸與注塑壓力和保壓壓力的作用達到平衡,脫模后制件中無殘余應力,尺寸和形狀穩定。
然而,在實際生產中,出于對生產率的要求,上述方法幾乎是不可能的。即使生產中采用緩冷措施,所得到的冷卻速率對于大分子的變形和重排來講,仍然非常劇烈。
故充模后的聚合物在保壓壓力作用下冷卻固化時,大分子只能簡單地按照模腔形狀堆積在一起,而沒有時間進行趨向于穩定狀態的排列。所以,變形量與注塑壓力和保壓壓力的作用不相適應,脫模后制件內仍將存在較大的殘余應力。
大分子還將隨時間的延長繼續進行變形和重排,以便和成型時的應力作用結果相適應(消除殘余應力)。帶有較大殘余應力的制件經常會在不大的外力或溶劑作用下脆化開裂,即應力開裂。
應力開裂是注塑件常出現的質量問題之一,尤其是在氣候溫差變化較大的北方地區,應力開裂現象更為突出。裂紋多出現在制件的澆口、棱邊、熔接痕等應力較集中的部位。
另外,由于應力的作用,制件還常出現變形、翹曲、扭曲等缺陷。
展開 
注塑保壓的最新內容
通過位置反饋構建的閉環控制系統，使高壓比例閥具備了“自我校正”能力，例如在注塑機保壓階段，若因材料收縮導致腔內壓力下降，控制系統會立即識別閥芯位置偏移，并自動調節電流，驅動閥芯重新定位，以維持恒定壓力，這種實時動態補償能力，大幅提升了工藝一致性、產品質量和能源效率。
自動保壓是某些熱塑性成型工藝的保壓控制的默認選項
對于中性面、Dual Domain 和 3D 網格中的某些熱塑性塑料成型工藝（例如熱塑性塑料注射成型和熱塑性塑料重疊注塑），自動保壓是保壓控制的默認選項。使用此選項時，求解器將自動確定保壓壓力的持續時間和大小，以確保保壓不會在澆口凍結之前結束，并且使用合理的保壓壓力級別。自動保壓曲線可能不一定是最佳曲線。
注塑保壓條件 - 保壓壓力大小設定值與澆口封口時間點 ( 有效保壓作用時間 ) 的實驗驗證；加工條件視窗決定。
冷卻條件 - 冷卻時間科學理論估算。
注塑成型加工周邊參數條件 - 烘料干燥筒容積估算；模溫機冷卻流體流量估算。
此螺桿前端至噴嘴區內，塑料將承受高溫且具壓縮性的明顯變化（包括粘度及 PVT），若注塑保壓的模擬將此因素納入，將可以描述更好的入口條件，并產生更好的壓力峰值預測。
圖３：氣體輔助射出成型技術流程
使用此技術的優點
1、氣體的使用能夠在模腔內產生均勻的壓力
2、改善了表面質量，物件沒有縮痕
3、避免了注塑機的保壓
4、滿射注塑能夠減少70% 的壓力要求，故即使在小的注塑機上，也能生產相對較大的塑料部件
5、較少能源損耗
6、降低了模塑內應力，使成品更堅固、三菱化工在日本擁有該專利權，CGI 在歐洲和美國擁有該專利權
結語
氣體輔助射出成型由于氣體穿透的不穩定經常造成產品和模具開發上之困難
圖1：案例福特汽車 Escape/Kuga MuCell 儀表板
MuCell? 技術用泡孔成長代替注塑機保壓階段, 制作出的低應力零件尺寸穩定性增強, 而且大幅減少了翹曲, 泡孔成長也消除了縮痕。不同于化學發泡劑,MuCell? 物理發泡工藝沒有溫度限制，在聚合物中不留下任何化學殘留物。使用過的產品完全適合以原來聚合物級別回收，并允許回收料重新進入加工流程。
，注塑溫度和保壓時間控制最為關鍵。
注塑保壓完畢，活塞頂部通氣可以使閥針抬起。
所有滑塊均為后模滑塊，角部傾斜的圓孔處的滑塊為油缸驅動的滑塊，油缸為日本太陽鐵油缸。其余的滑塊均為斜導柱驅動的滑塊。在設計斜導柱時，如果滑塊較高，則斜導柱必須作用在滑塊尾部較低的部位，見模具圖（有1處較高的滑塊），在滑塊斜面設計耐磨板，便于模具飛模和調整。
塑件邊緣有整圈的密封件安裝槽，內部有很多骨位，因此，塑件對后模的包緊力很大。
③成型操作方面：
A、注射壓力過大，熔體溫度過高，流動性差;
B、塑件產生飛邊;
C、噴嘴溫度過低，冷卻時間太短;
D、注塑時間和保壓時間過長。
11、裂紋和破裂
① 原料方面：
A、原料吸水性大，加熱后易分解脆化，造成破裂;B、原料中加入再生料較多;C、兩種不能相熔的組分混合在一起;
D、材料本身軔度太低，或剛性太強和有內應力，如PBT、PBT+GF、PC、ABS、PMMA。
氣泡
工藝條件方面：注塑壓力低、保壓壓力不夠、保壓時間不夠、料溫過高；
模具方面：排氣不良、澆口位置不合理、澆口尺寸太小；
原材料方面：含水分未干燥或干燥時間不夠、收縮率過大。
6.
