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淺談注塑加工時(shí)的多級(jí)注射
近代注塑制品，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，制品形狀十分復(fù)雜，所使用的聚合物性能差別也很大。即便是同一種材料的制品，由于澆道系統(tǒng)及各部位幾何形狀不同，不同部位對(duì)于充模熔體的流動(dòng)（速度、壓力）提出要求，否則就要影響熔體在這一部位的流變性能或高分子的結(jié)晶定向作用，以及制品的表觀(guān)質(zhì)量。在一個(gè)注射過(guò)程中，螺桿向模具推進(jìn)熔體時(shí)，要求實(shí)現(xiàn)在不同位置上的有不同注射速度和不同注射壓力等工藝參數(shù)的控制，稱(chēng)這種注射過(guò)程為多級(jí)注塑。
數(shù)字撥碼式注塑機(jī)比較落后，只有一段或二段射膠、一段保壓、一段熔膠的控制程序，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外觀(guān)質(zhì)量要求高的產(chǎn)品，很難設(shè)定和控制注射速度及其它工藝條件，導(dǎo)致注塑件出現(xiàn)的一些外觀(guān)缺陷無(wú)法通過(guò)調(diào)校注塑參數(shù)的方法來(lái)改善。為了滿(mǎn)足提高注塑件外觀(guān)質(zhì)量的需要，克服上述問(wèn)題，注塑機(jī)制造商開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了具有多級(jí)射膠、多級(jí)保壓、多級(jí)熔膠功能的注塑機(jī)，這是注塑加工行業(yè)的一次突破性技術(shù)進(jìn)步。
目前，大多數(shù)是注射速度進(jìn)行多級(jí)控制的注塑機(jī)，通常可以把注射全沖程像圖a所示那樣分3個(gè)或4個(gè)區(qū)域，并把各區(qū)域設(shè)置成各自不同的適當(dāng)注射速度。
如圖b，就采用了在注射的初期使用低速，模腔充填時(shí)使用高速，充填接近終了時(shí)再使用低速注射的方法。通過(guò)注射速度的控制和調(diào)整，可以防止和改善制品外觀(guān)如毛邊、噴射痕、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象。
多級(jí)注射控制程序可以根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)、澆口的形式及注塑件結(jié)構(gòu)的不同，來(lái)合理設(shè)定多段注射壓力、注射速度、保壓壓力和熔膠方式，有利于提高塑化效果、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低不良率及延長(zhǎng)模具/機(jī)器壽命。
通過(guò)多級(jí)程序控制注塑成型機(jī)的油壓、螺桿位置、螺桿轉(zhuǎn)速，能謀求改善成型件的外觀(guān)不良，改善縮水、翹曲和毛邊的對(duì)應(yīng)措施，減少各模每次注射成型件的尺寸不均一。
多級(jí)控制的效果
成 型 條 件
效 果
注 塑 速 度
防止?jié)部诓课坏臍饧y/流紋，防止銳角的流動(dòng)痕跡，防止模芯的倒塌，防止毛邊。
二 次 壓 力
減輕內(nèi)應(yīng)力變，防止縮水。
螺 桿 轉(zhuǎn) 數(shù)
計(jì)量的穩(wěn)定性
背 壓
計(jì)量的穩(wěn)定性
然而，很多注塑技術(shù)人員仍然習(xí)慣使用過(guò)去一段射膠的方法，不懂得如何尋找多段射膠位置和方法，使具有多段射膠功能的機(jī)器發(fā)揮不了其優(yōu)勢(shì)。
一、設(shè)定多級(jí)注射程序的方法：
一般的塑件注塑時(shí)至少要設(shè)定三段或四段射膠才是比較科學(xué)的。水口流道為第一段、進(jìn)澆口處為第二段、產(chǎn)品進(jìn)膠到90%左右時(shí)為第三段、剩余的部分為第四段(亦稱(chēng)末段)。
對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且外觀(guān)質(zhì)量要求不高的膠件注塑時(shí)，可采用三段射膠的程序。但對(duì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、外觀(guān)缺陷多、質(zhì)量要求高的膠件注塑時(shí)，需采用四段以上的射膠控制程序。
設(shè)定幾段射膠程序，一定要根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)、澆口的形式/位置/數(shù)量/大小、注塑件結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品質(zhì)量狀況及模具的排氣效果等因素進(jìn)行科學(xué)分析、合理設(shè)定。
二、多級(jí)注射位置的選擇方法：
1、計(jì)算重量法
總重量=所有膠件部分的重量+流道部分的重量
注射時(shí)的射膠量即為總重量，一段射膠位置即為流道部分的射膠量；二段射膠位置即為產(chǎn)品走膠90%時(shí)的射膠量；三段為末段的射膠量。
根據(jù)自己的初步估計(jì)，將注射時(shí)所找位置點(diǎn)的壓力/速度設(shè)為零，觀(guān)察實(shí)際走膠的位置，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)，直至找到你要選擇的位置。
下面以圖例說(shuō)明制品和多級(jí)控制程序之間的關(guān)系
圖一是根據(jù)工藝條件設(shè)置的不同速度，對(duì)注射螺桿進(jìn)行多級(jí)速度轉(zhuǎn)換（切換）。
圖二是基于對(duì)制品幾何形狀分析的基礎(chǔ)上選擇的多級(jí)注塑工藝：由于制品的型腔較深而壁又較薄，使模具型腔形成長(zhǎng)而窄的流道，熔體流經(jīng)這個(gè)部位時(shí)必須很快地通過(guò)，否則易冷卻凝固，會(huì)導(dǎo)致充不滿(mǎn)模腔的危險(xiǎn)，在此應(yīng)設(shè)定高速注射。但是高速注射會(huì)給熔體帶來(lái)很大的動(dòng)能，熔體流到底時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的慣性沖擊，導(dǎo)致能量損失和溢邊現(xiàn)象，這時(shí)須使熔體減緩流速，降低充模壓力而要維持通常所說(shuō)的保壓壓力（二次壓力，后續(xù)壓力）使熔體在澆口凝固之前向模腔內(nèi)補(bǔ)充熔體的收縮，這就對(duì)注塑過(guò)程提出多級(jí)注射速度與壓力的要求。
在圖二中螺桿計(jì)量行程是根據(jù)制品用料量與緩沖量來(lái)設(shè)定的。注射螺桿從位置“97”到“20”是充填制品的薄壁部分，在此階段設(shè)定高速值為10，其目的是高速充模可防止熔體散熱時(shí)間長(zhǎng)而流動(dòng)終止；當(dāng)螺桿從位置“20”→“15”→“2”時(shí)，又設(shè)定相應(yīng)的低速5，其目的是減少熔體流速及其沖擊模具的動(dòng)能。
當(dāng)螺桿在“97”、“20”、“5”的位置時(shí)，設(shè)定較高的一次注射壓力以克服充模阻力，從“5”到“2”時(shí)又設(shè)定了較低的二次注射壓力，以便減小動(dòng)能沖擊。
多級(jí)注射設(shè)定的原則
（1） 對(duì)于直澆口的產(chǎn)品，既可以采用單級(jí)注射的形式，也可以采用多級(jí)注射的形式。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高的小型塑料制件，可采用低于三級(jí)注射的控制方式。
（2） 對(duì)于復(fù)雜和精度要求較高的、大型的塑料制品，一定要選擇四級(jí)以上的多級(jí)注射工藝。
（3） 多級(jí)注射的設(shè)定原則是：第一級(jí)的注射量（即注射終止位置）是澆注系統(tǒng)的澆口終點(diǎn)。除直澆口，其余的幾乎都采用中壓，中速或者中壓低速；第二級(jí)注射的終止位置是從澆口終點(diǎn)開(kāi)始至整個(gè)型腔1/2-2/3的空間，第二級(jí)注射適宜采用高壓、高速，高壓、中速或者中壓、中速。看制品結(jié)構(gòu)和使用的材料而定；以下的注射級(jí)別，宜采用中壓中速或中壓低速，位置是恰好充滿(mǎn)剩余的型腔空間。這些注射過(guò)程都是屬于充填相的范圍。最后一級(jí)注射屬于增壓相范圍，保壓切換點(diǎn)就在這級(jí)注射終止位置之間，切換點(diǎn)的選擇方法是：
計(jì)時(shí)和位置兩種方法。當(dāng)射出開(kāi)始時(shí)，同時(shí)射出計(jì)時(shí)也同時(shí)計(jì)算各級(jí)射出終止位置，如果射出參數(shù)不變，依照原料的流動(dòng)性不同，流動(dòng)性較佳的，則最后一級(jí)終止位置比計(jì)時(shí)先到達(dá)保壓切換點(diǎn)，這時(shí)完成充填、增壓兩相充模，射出進(jìn)入保壓（補(bǔ)償相），未達(dá)到的計(jì)時(shí)則不再計(jì)時(shí)直接進(jìn)入保壓，如果流動(dòng)性較差的，計(jì)時(shí)完成而最后一級(jí)射出終止位置還未到達(dá)切換點(diǎn)，一樣不等位置到達(dá)，直接進(jìn)入保壓。因此應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1、原料流動(dòng)性較平均，可在測(cè)得保壓點(diǎn)后，再把時(shí)間加幾秒，作為補(bǔ)償。2、原料流動(dòng)性料佳，例如混合次料，低粘度材料，射出較不穩(wěn)定，應(yīng)使用計(jì)時(shí)較佳，將保壓切換點(diǎn)減小（一般把終止位置設(shè)定為零），以計(jì)時(shí)來(lái)控制，自動(dòng)切換進(jìn)入保壓。 3、原料流動(dòng)性較差，以位置來(lái)控制保壓切換點(diǎn)較佳，將計(jì)時(shí)加長(zhǎng)，到達(dá)設(shè)定切換點(diǎn)后進(jìn)入保壓。
（4） 保壓切換點(diǎn)即模具型腔已充填滿(mǎn)的位置，射出位置已難再前進(jìn)，數(shù)字變換很慢，這時(shí)必須切換壓力才能使制品完全成型，該位置在操作畫(huà)面上能觀(guān)察到（計(jì)算機(jī)語(yǔ)言）。至于三級(jí)保壓的使用是這樣確定的：骨位不多，無(wú)尺寸配合的制品及高粘度原料的制品使用一級(jí)保壓，保壓壓力比增壓相高，而保壓時(shí)間短。凡骨位（加強(qiáng)筋）較多，要求有公差配合的制品，一定啟用多級(jí)保壓。
多級(jí)注射設(shè)定的方法
（1）計(jì)算重量法
射出行程（S）=（制品質(zhì)量+水口質(zhì)量）/螺桿截面積*材料密度
螺桿截面積=（D/2）2Π=Π/4D2=0.875* D2
S=0.875* D2*材料密度
我們就力勁集團(tuán)生產(chǎn)的250t以下的多級(jí)注射機(jī)舉例說(shuō)明
（2）調(diào)試觀(guān)察法
主要是采用“成型走水板”方法（觀(guān)察主畫(huà)面計(jì)算機(jī)表達(dá)的語(yǔ)言），尋找位置轉(zhuǎn)換點(diǎn)，首先根據(jù)自己的初步估計(jì)，將下一級(jí)的注射速度設(shè)定為0，或者將保壓切換位置設(shè)定為下一級(jí)注射速度切換位置，同時(shí)將保壓或保壓時(shí)間設(shè)定為0，再看成型走水板（注塑機(jī)主畫(huà)面），通過(guò)觀(guān)察實(shí)際射膠的位置，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，直至找到合適的位置。這種方法在試模的時(shí)候用得比較多，而且較方法（1）更為快捷實(shí)用，實(shí)際中常被應(yīng)用
