探究注射成型工艺自适应优化技术的进展

探究注射成型工艺自适应优化技术的进展

冯小忠

泰瑞机器股份有限公司

摘要：针对注塑成型过程中出现的不足，介绍了正交试验的设计方法，开展了模具结构及工艺参数优化设计。在模具温度，保压压力下、以保压时间，模内冷却时间为因素，用体积收缩率表示，通过使用Moldflow软件，对型腔中熔体流动进行了仿真研究，得出了各种工艺参数对制品成型质量影响的变化趋势，得到了最优化工艺参数组合。

关键词：注射成型；优化技术；探究

引言：当今社会快速发展，竞争日趋激烈，商品经济这个概念根深蒂固。塑料制品在人们生活中发挥着越来越重要的作用，塑料制品生产的质量与成本控制，是塑料制品企业争夺的集中点。为了提高产品性能、降低生产成本，需要采用先进的技术来实现这一目标，而注射成型工艺就是其中一个重要的方面。注塑成型是塑料加工的一种主要成型方式，广泛使用。注塑成型过程涉及许多复杂而又重要的物理过程。注塑制品具有重量轻、强度大、耐腐蚀、耐摩擦、易成型等优点，被广泛应用于汽车零部件制造、电子电气产品制造、家用电器制造等领域。尽管注塑成型广泛应用于方方面面，但在实践中因缺乏经验、塑料成分结构复杂，注塑成型工艺的影响，导致塑料件质量不过关。尤其对于一些塑料制品来说，注塑模具是决定其质量最关键的部分之一。因此如何摆脱工艺参数试验繁杂，提高试验成功率，由此对注塑工艺参数进行了优化，是目前各企业亟待解决的一个课题。

一、注射成型工艺产品的现状

（一）熔接痕

在注塑成型产品中，熔接痕属于一种常见外观缺陷，这种缺陷对塑料制品外观质量有直接的影响，甚至破坏产品力学性能。熔接痕产生主要原因在于塑化室和浇口位置的设计不合理及工艺控制不当等。充模时，当两股相对于聚合物熔体而言，其流动前沿聚集在一起，或者当一股在通过障碍物之后又发生了聚集，由于流动前沿的部位已降温，以致无法良好的融合，汇合时产生熔接痕，即熔接线。对于不同形状和尺寸的注塑件而言，其熔接痕都具有一定的特征和规律。一般表现为2种：一是在制品有镶嵌件时、孔洞或制品厚度变化很大，熔体在模具中进行着两方向的运动，交汇产生熔接痕迹。当熔体流经一个固定形状的管道时，由于管壁温度过高造成局部熔融，从而产生了类似“短路”等熔接痕的情况。二是在使用多个浇口的情况下，将使多股熔体通过相对运动交汇，产生熔接痕迹。熔接痕的出现主要与材料性质有关，例如，塑料本身具有较低的玻璃化转变温度和熔点以及较高的结晶度等。注塑成型时应尽可能减少熔接痕，对熔接痕位置进行调控[1]。目前，对如何减少注塑模具生产过程中出现熔接痕所造成的损失还没有明确有效的方法。对策是优化注塑成型工艺，提高注射压力和注射速度的方法等等；增设排气槽以降低熔体流动所受阻力；控制浇口的位置及浇口的数量。

（二）表面缩痕

表面缩痕是影响注塑制品质量的重要因素，主要是由注射过程中塑件产品收缩不均匀造成的。引起表面缩痕的原因有很多，产品的结构、模具设计及注塑成型工艺参数的选择等都会对最后的产品质量产生影响，其中对成型工艺参数的研究得到了人们的重视。应对措施为：可通过注射后退火处理方法消除内应力；冷却时间不足时，可采用延长冷却时间。

二、注射成型工艺优化技术

（一）模具温度

模具温度为与产品接触模的腔表壁温度。因此，在塑料产品生产过程中，必须严格控制模具温度。模具温度取决于塑料是否具有结晶性，产品的大小和结构，性能要求等工艺条件（熔料温度，注射速率和注射压力，模塑周期等）。所以，正确控制模具温度十分重要。模具温度对于塑料制品性能及外观质量都有较大影响。反之，模具温度过低，熔体流动性差，易发生粘流现象。一旦模具的温度超标，将导致许多不利的影响，包括产品的飞边、收缩塌陷、顶出扭曲、冷却变化量增多以及脱模问题，甚至有可能会造成破坏，从而影响到整个制造的效果。相反，一旦模温偏低，熔融物料的流动阻力加大，流动速度减缓，甚至连流动液的流动都受到阻碍，从而影响到最终的成型效果。

（二）保压压力

注塑成型保压补料过程中，模腔中塑料熔体压实并流入模腔补料所需的压力称为保压压力。保压压力是指从开始注射到冷却过程中，由于塑件收缩而使模腔内所充液体压力大于其实际工作时产生的压力[2]。保压压力主要由模具作用在熔体上的静压力所决定，它与产品的外形和壁厚等因素有关。

（三）保压时间

通常保压时间在20025s之间，保压时间较短、制品密度小、尺寸较大、容易产生缩孔；保压时间过长，制品内部有较大的气孔和裂纹。保压时间过长，产品内应力较大、强度较低、脱模难度较大。在浇注过程中，由于冷却速度不同，导致熔体内部存在温度梯度和压力差。熔体温度高，浇口封闭时间长，保压时间也长，反之保压时间短；在保证一定压力下，适当延长保压室长度，有利于改善制品内部组织结构和提高制品力学性能。对厚壁产品来说保压时间需要很长，薄壁产品保压时间可以很短。

结语：总之，研究"注塑成型工艺的优化技术"旨在帮助企业更好地控制和管理注塑过程，并通过精确控制和精确操控，有效地提升注塑效率和质量。然而，许多企业在正确掌控和运用“注塑成型工艺的优化技术”中提出的注塑技术方法方面存在着许多问题，比如缺乏足够的知识和经验，从而无法有效地控制和管控注塑过程，从而造成了大量的资源和劳动力损失，并且影响了企业的经济效益和社会效益。这就要求我们必须了解注塑工艺设计过程中所涉及的各种知识，并能灵活地应用于实际生产。所以，必须加强对注塑成型工艺优化技术进行深入研究，科学调机方法以及对注塑工艺参数进行优化，想迅速提升注塑工艺技术水平，降低盲目调机注塑工艺。

参考文献：

[1]李海林,李有兵.塑料制品真空注射成型工艺技术研究[J].模具制造,2023,23(01):24-27.

[2]熊君,王峰,孙威,王继全,马斌.工艺参数对注射成型塑磁颗粒流动性能的影响[J].矿冶,2022,31(05):76-79+97.