注塑注射与保压.doc

注射与保压理论与实践 理论是从实践归纳出来。在注塑工艺上亦是这样。 1950年代开始使用注塑机时，吾人是用注射压力来填充模腔的。后来进展到两段注射，而第二段注射便是“保压”的前身。 将注射及保压分开，是因为它们的作用不同，速度及压力的重点不同。尤其是在优质注塑，薄壁注塑，T-模的应用等，有必要将两者区分出来。 注射的作用 注射的作用是填满模腔及施加压力，将模腔及模芯的形状，就算是最细微的地方，转写到熔融上。 速度主导 当模腔未填满前，注射压力（从压力表读出）是很低的，因为只要克服喷咀、流道及模腔内熔融流动的阻力便可。这情况持续到模腔填满100%为止。 还要弄清楚，注塑机的压力控制只是压力上限控制，如某注射段的压力设置为90 bar，只代表此段压力不能超过90 bar，但在90 bar以下是哪个压力，是由熔融阻力决定的。这个压力可以在注射时从压力表读出。 故此，在模腔未填满前，注塑机并不能以压力来控制，而只能用速度来控制。压力源自阻力，而阻力是不由注塑机去控制的。 注塑出来的产品稳定性与注射速度的稳定性则息息相关。全闭环注射都是以每段注射要达到指定的注射速度为目的。 注射段的压力设置，请采用系统压力，就是如140 bar或160 bar的最高压力。有足够的压力才能保证注射时能控制速度。由于模腔未满，高的压力设置不会是产生毛边的原因。 模腔填满后不代表注射过程就结束，还要挤压。 挤压 其实注射与其它成型方法最不同之处便是奇高的注射压力。此压力通常是在1000到2000 bar之间。要知道在地球上最深的深渊底，水压也未及2000 bar。就是这么大的注射压力在模腔填满后的挤压，才能将小到CD片上信息及镜面的光泽转写到熔融去。 挤压是靠熔融的压缩量及螺杆继续注射而产生的，亦可看成为超满充填，相当于模腔容积的几个百分点的熔融在模腔填满后再被挤进去，使压力骤升。挤压段其实就是最后一段注射，只有挤压段需要控制注射压力，设置一个上限，以防止毛边的产生。挤压结束，便转到保压。这个螺杆位置称为保压点，是在电脑屏幕上设置的。 保压的作用 保压的作用是当其熔融冷却/固化收缩时，保持一个压力，继续注入熔融来填补收缩的空间，减少或避免凹痕的产生。 保压段的设定压力不能超过挤压段的设定压力，否则毛边有可能在保压段产生。 多段的保压压力是每段下降的，而理想的下降是线性渐降，非阶级性下降，以配合渐渐收缩的实际需要。 由于收缩缓慢，螺杆的前进速度亦是缓慢的，如2%的速度便足够了。注塑机的节能，主要是在保压时将泵的流量调低到如3%，与流量永远是100%的定量泵比，便节省了97%。保压时间越长（壁厚超大），节省的电耗便越多。 从此可知，保压时只需控制压力而不能控制流量，因收缩率是不由注塑机去控制的。这是与注射前段刚好相反的。 关于保压时间多长，当生产重量不再上升，或凹痕可以接受时，保压便可以停止。下一步便是塑化。它与冷却时间是同时开始的。 判断模腔填满 可以说保压点是分开注射(含挤压)及保压的螺杆位置。操作员要设置保压点, 就是找出模腔填满时的螺杆位置, 有以下三种方法。 1. 理论计算。 如 d = 螺杆直径，mm s = 螺杆行程，mm w = 塑件总重量（含冷流道重量），g = 塑料的室温密度，g/cc w可以这样子表达 w = (d2) / (400) s / 10 0.85 其中0.85是个系数。 故 s = (4000w) / (0.85d2) = (1497.9w) / (d2) 而保压点，mm h = p - s p = 塑化完的螺杆位置，mm 2.当模腔填满时，螺杆前进的速度会骤然降下来。这可以从注塑机螺杆位置的（机械）指针在注射及保压时观察出来，并从指针后面的纸尺读出慢下来一刹那的螺杆位置。将这个位置设定为保压点值。 3.在注射及保压时，观察系统压力表。当模腔填满时，油压压力骤升。此时观察员喊出来，由另一位观察员读出指针或电脑显示的螺杆位置。将这个位置设置为保压点值。这个方法只适宜于注射速度慢的厚壁注塑。 压力控制还是速度控制？ 总结以上几点，注射、挤压、保压的控制，表列如后。注射段以螺杆位置分隔最常见，而保压段只能以时间来分隔。注塑机操作 从操作的层面，注射与保压有如下相同之处。 1. 除非使用注射伺服阀，注射方向阀在注射及保压时都是打开的，其间不会关闭（当然亦不会转向）。 2. 在一般电脑屏幕上，注射及保压均有速度及压力控制。 3. 注射的分段，虽然以螺杆位置区分最为准确，但亦可用时间区分，（称为时间注射）与保压的分段相同。 故有些操作员根本不使用保压段而使用注射的后段或后几段做保压。在简单的注塑，如两段注射及两段保压的情况下，是可以的，如下图所示，但在较高档的应用、优化及概念上会有问题。 注意如注射三及注射四选用了时间注射，这亦限制了注射一及注射二（挤压段）亦只能采用时间注射，而不能用较精确的位置注射来区分。 电脑注塑机都会有以下两个功能。 1. 在位置+时间模式下，可指定注射时间上限。注射上限时间到后螺杆还未到保压点，过程还是会转到保压。这在多腔注塑时有模腔的流道堵塞便会出现。不采用保压段时，便用不上此模式，只能用时间注射。 2. 在保压点前后的范围外有两个报警区，螺杆未到位区称为欠注区，螺杆过了保压点的称为溢料区。两者都有机会产生废品，通知操作员于以处理。不采用保压段亦用不上此功能。 如电脑能提供保压段的线性渐降压力，不采用保压段便用不上此功能了。 精密及薄壁注塑都会采用闭环控制。闭环控制只允许注射段用速度控制，配挤压段的压力上限控制，而保压段则用压力控制。欧美的注塑机/电脑都不设注射前段的压力控制，只设挤压段的压力控制。这样便避免了用注射来作保压的可能。 节能 就算注塑机是配了节能的变量泵或变频器，如果保压段的流量设置为高（3%），节能效果便降低。 总结 多段注射及保压的参数很多，没有理论基础的话，盲目设置而找到优化的参