塑胶注塑成型工艺的四个阶段——填充、保压、

一

填充阶段

填充是整个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大约95%为止。理论上，填充时间越短成型效率越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。

充时间越短成型效率越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。

高速填充时剪切率较高，塑料由于剪切变稀的作用而存在粘度下降的情形，使整体流动阻力降低；局部的粘滞加热影响也会使固化曾厚度变薄。因此在流动控制阶段，填充行为往往取决于待填充的体积大小。即在流动控制阶段，由于高速填充，熔体的剪切变稀效果往往很大，而薄壁的冷却作用并不明显，于是速率的效用占了上风。

低速填充，热传导控制低速填充时，剪切率较低，局部粘度较高，流动阻力较大。由于热塑料补充速率较慢，流动较为缓慢，使热传导效应较为明显，热量迅速为冷膜壁带走。加上较少量的粘滞加热现象，固化层厚度较厚，又进一步增加壁部较薄处的流动阻力。

由于喷泉流动的原因，在流动波前面的塑料高分子链排向几乎平行流动波前。因此两股塑料熔胶在交汇时，接触面的高分子链互相平行；加上两股熔胶性质各异（在膜腔中滞留时间不同，温度、压力也不同），造成熔胶交汇区域在微观上结构强度极差。在光线下将零件摆放适当的角度用肉眼观察，可以发现有明显的结合线产生，这就是熔接痕的形成机理。熔接痕不仅影响塑件外观，同时由于微观结构的松散，易造成应力集中，从而使得部分的强度降低而发生断裂。

一般而言，在高温区产生熔接的熔接痕强度极佳，因此高温情形下，高分子链活动性较佳，可以互相穿透缠绕，此外高温度区域两股熔体的温度较为接近，熔体的热性质几乎相同，增加了熔接区域的强度，反之在低温区域，熔接强度较差。

二

保压阶段

保压阶段的作用是持续施加压力，压实熔体，增加塑料密度，以补偿塑料的收缩行为。在保压过程中，由于模腔中已经填满塑料，背压较高。

在保压压实过程中，注塑机螺杆仅能慢慢地向前做微小移动，塑料的流动速度也较为缓慢，这时的流动称作保压流动。由于在保压阶段，塑料受模壁冷却固化加快，熔体粘度增加也很快，因此模具型腔内的阻力很大。

在保压的后期，材料密度持续增大，塑料也逐渐成型，保压阶段要一直持续到浇口固化封口为止，此时保压阶段的模腔压力达到最高值。

在保压阶段，由于压力相当高，塑料呈现部分可压缩特性。在压力较高的区域，塑料较为密实，密度较高；在压力较低区域，塑料较为疏松，密度较低，因此造成密度分布随为止及时间发生变化。

保压过程中塑料流速较低，流动不再起主导作用；压力为影响保压过程的主要因素。

保压过程中塑料已经充满模腔，此时逐渐固化的熔体作为传递压力的介质。

模腔中的压力借助塑料传递至膜壁表面，有撑开模具的趋势，因此需要适当的索模力进行索模，涨模力在正常情形下会微微将模具撑开，对于模具的排气具有帮助作用；

但若涨模力过大，易造成成型品毛边、溢料，甚至撑开模具。因此在选择注塑机时，应选择具有足够大索模力的注塑机，以防止涨模现象并能有效进行保压。

三

冷却阶段

在注塑成型模具中，冷却系统的设计非常重要。这是因为成型塑料制品只有冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免塑料制品因受到外力而产生变形。

由于冷却时间占整个成型周期约70～80%，因此设计良好的冷却系统可以大幅度缩短成型时间，提高注塑生产率，降低成本。设计不当的冷却系统会使成型时间拉长，增加成本；冷切不均匀会更进一步造成塑料制品的翘曲变形。

根据实验，由熔体进入模具的热量大体分两部分散发，一部分有5%经辐射、对流传递到大气中，其中95%从熔体传导到模具。塑料制品在模具中由于冷却水管的作用，热量由模腔中的塑料通过热传导经模架传至冷却水管，再通过热对流被冷却液带走。少数未被冷却水带走的热量则继续在模具中传导，至接触外界后散佚在空气中。

注塑成型的成型首期由合模时间、填充时间、保压时间、冷却时间及脱模时间组成。其中以冷却时间所占比重最大，大约为70～80%。因此冷却时间将直接影响塑料制品成型周期长短及产量大小。

脱模阶段塑料制品温度应冷却至低于塑料制品的热变形温度，以防止塑料制品因残余应力导致的松弛现象或脱模外力所造成的翘曲及变形。

四

脱模阶段

脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节。虽然制品已经冷却成型，但脱模还是对制品的质量有很重要的影响，脱模方式不当，可能会导致产品在脱模时受力不均，顶出时引起产品变形等缺陷。

脱模的方式主要有两种：顶杆脱模和脱料板脱模。设计模具时要根据产品的结构特点选择合适的脱模方式，以保证产品质量。

对于选用顶杆脱模的模具，顶杆的设置应尽量均匀，并且位置应选在脱模阻力最大以及塑件强度和刚度最大的地方，以免塑件变形损坏。

而脱料板则一般用于深腔薄壁容器以及不允许有推杆痕迹的透明制品的脱模，这种结构特点是脱模里大且均匀，运动平稳，无明显的遗留痕迹。

螺杆背压

· 螺杆背压一般约3~10kg/cm2，背压设定的目的主要是抵住螺杆，当进料时塑料输送到螺杆前端，产生熔胶压力而使螺杆缓慢后退。

 

· 若螺杆背压大，则塑料自入料口被输送到螺杆前端，所经历的时间较长，因此塑化程度较完全，气体较不易进入，但在螺杆前端产生的熔胶压力也较大，容易在机座后退时造成漏料。反之！若螺杆背压小，则塑料自入料口被输送到螺杆前端，所经历的时间较短，因此塑化程度较不完全，且气体较易进入。

 

· 固体塑料的塑化阶段由于螺杆在进料过程中因熔胶室的增压而后退，因此后面进入的塑料所历经的螺杆长度将变短，对塑料的熔化能力将会发生不足的现象，若因此使未完全熔化的胶粒进入熔胶室而成悬浮状，将严重影响产品质量，因此随着进料行程的进行，螺杆的后退速度应渐缓，且必须使后进的胶料能在螺沟内有足够的时间熔化。为达此目地，螺杆背压应随着进料行程的进行而渐增，而螺杆转速应渐减。

 

螺杆转速

· 螺杆转速rpm快，则吃料量多，剪切热也较高，但若太快也可 能造成塑料分子的剪断

 

· 参有玻纤的塑料，若螺杆转速太快，会将玻纤剪断，造成物性降低

 

· 随着进料行程的进行，为使后进的胶料能在螺沟内有足够的时间熔化，螺杆转速应渐减。

 

充填速度

(1)充填过程中，速度快，则模穴充填满所需要的射压高，速度慢，则会因凝固层的产生而使得模穴充填满所需要的射压也高，因此在某一个适当的充填速度下，模穴充填满所需要的射压会最小，此时的充填速度是最洽当的。而所相对的充填时间称为”最佳充填时间”。

 

(2)充填过程中，熔胶在模具表面形成凝固层，决定了成品的表面性质。若波前速度太快，则分子拉伸严重且凝固层太薄，甚致因而产生滑动现象造成成品表面有亮痕。

 

若波前速度太慢，凝固层将增厚且增加后面进入的塑料的流动阻力，因此易在表面形成波浪痕。因此在将螺杆前进速度作适当的多段控制，使熔胶波前在充填模穴的过程中能维持稳定且一致的速度将是确保成品表面质量的关键。例如图 的产品，由于波前面积(A1)随充填过程不断在变化，为使其有稳定且一致的速度(V1)，则螺杆前进的速度(Vs)也必须相对变化，其关系如下：

As(螺杆断面积)是固定值，而V1在设计上也希望能维持固定，因此波前面积(A1)与螺杆前进的速度(Vs)即成正比关系。

 

充填时间

1.射出过程中实际的充填时间(螺杆在速度控制模式下的时间)，未必是机器上所设定的充填时间(t1)，实际的充填时间(t2)是

此处所指的『螺杆前进的距离』是指螺杆由最初位置到充填/保压转换点之间的距离

 

2.当t1>t2表示螺杆在t2即已到达充填/保压转换点，故在此即切换成保压阶段的压力控制。

 

但若螺杆在t1时间尚未到达充填/保压转换点(即t1<t2)，则也会因所设定的充填时间已用尽，即在此位置切换成保压阶段的压力控制，这就是所谓的提前切换。当t1=t2表示螺杆在t1时间到达充填/保压转换点，也正好在此位置切换成保压阶段的压力控制。