顺序注塑工艺对塑件成型质量的改善

作者简介：贾飞（1964.01-），男，安徽太和人，本科，中级机电工程师，主要从事：经营管理、产品开发。

摘要： 塑料件的应用广泛，凭借其性能佳、造价低等优势，可用于诸多领域的使用过程，但目前塑件成型的质量参差不齐，影响塑件生产效益，需要对其生产工艺做出优化分析。本文选择多浇口成型工艺进行分析，通过分子流动取向，显示出成型过程塑件熔接痕迹位置，并使用Moldflow模拟顺序注塑充模过程，优化注塑工艺。采用案例分析，将实际生产塑件过程做以展示，利用顺序注塑工艺，改善塑件缺陷，获得高质量塑件产品。

关键词： 塑件成型;顺序注塑工艺;多浇口成型

【中圖分类号】 TB47【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）16-0203-02

引言：大型塑件成型所需精度较高，这是因为其成型过程的控制管理有一定难度，注塑工艺在其不良应用中，将影响到塑件性能，造成塑件质量降低现象，如何优化注塑工艺相关参数，结合模具结构配合，将塑件高质量输出，是塑件生产工作人员应格外留意的变革范围。增加塑件成型过程精度、准度，将获得较高质量塑件，为企业提高一次成型成功率，由此降低二次生产成本，提高企业收益。

1顺序注塑工艺使用优势

塑料件应用在大型工业生产领域中的比例逐渐增加，但因成型过程影响，造成塑料件在其生产中，常会出现熔接痕迹、变形等问题，造成塑件缺陷，如若该批次生产要求较高，则不合格塑件将重新生产，增大生产成本。塑件成型产生缺陷，则其后续操作流程将会受到较大影响，比如涂装、电镀工艺，由此塑件质量进一步降低，其力学性能表达中也将失去原有设计价值。

采用顺序注塑工艺，将避免多浇口注塑流程产生的熔接痕迹，提高成型质量。该工艺采用针阀热喷嘴，可实现多浇口的实时、同时控制操作，将多个浇口开闭时间过程进行良好把控，便可实现较为自由的开展注塑顺序，熔体从容具倒出，经由浇口，最终注入型腔，这一顺序是常规注塑流程，但使用针阀热喷嘴结构，则可将这一流程做出顺序、时间上的严谨控制，并且注入速度和流量，也能在较简便操作下进行控制，由此改善了传统注塑缺陷，提高塑件质量。

塑件生产中，采用CAE软件进行该注塑过程的相关数值讨论，主要针对成型缺陷和成型质量做出猜测，还可对成型过程中所使用的工艺技术进行辩证分析，从而得出优化对策，有效改善注塑过程的质量表达。

2多浇口成型的工艺选择

传统中使用的塑件成型工艺，大多采用单个浇口作为注入设备，该种工艺之所以会造成塑件缺陷，是由于单个浇口的注入速度较慢，熔体的凝固过程较快，由此便产生了成型时间差，往往单一浇口还在注入，而前阶段注入的熔体便已成型，出现塑件成型结构充不满比例的现象较高，不利于整个塑件的结构完整性。

而使用多浇口成型工艺，塑料熔体可沿多个浇口进行注入，在型腔充满前，多浇口便可完成注入工作，缩短成型时间。但多浇口也有其应用劣势，因为熔体温度较高，在注入过程中，由于模具型腔的温度较低，则在两者接触中，前期注入的熔体将会冷凝，由此在模具型腔表面产生了一层冷凝物质。在多股熔体相遇时，熔体本应达到均匀混合相融目的，但却因表面冷凝层构造，使得熔体融合不均，因此产生熔接痕，不利于塑件质量表达。

在熔体形成冷凝层的过程中，可以发现，当浇口位置距离模具型腔越远、多个浇口间位置越远，则熔接痕数量、规模越多，塑件成型后质量越差。使用Moldflow软件，做出塑件成型过程的CAE分析，能较为直观展示多浇口成型过程中的分子流动状态，当多浇口位置确定并完成熔体注入时，熔体将以浇口作为扩散中心，不断向模具型腔空隙处填充，由此便较为容易在熔体相汇处生成熔接痕[1]。图1为熔接痕的形成区域。

顺序成型工艺，可有效改善由于熔体分子的流动取向而造成的塑件质量缺陷问题，当注入成型过程进行时，浇口充模阶段应做出有效控制。控制方向是将分子流动过程做以充分管理，使得各个熔体浇口处的分子流动途中，能够避免熔接痕产生。另外，通过多浇口下的顺序成型流程实施，可通过优化其工艺参数，去将塑件翘曲、未填充完全等问题解决，提高塑件质量。

3建立顺序成型数学模型

在塑件成型过程中，分析其物理性能表达，可将其归类在粘性不可压缩的非等温传热阶段，因此针对该种注塑工艺，建立顺序成型的数学模型，并对成型过程做出合理化的假设和相应流程简化，由此便可得到CAE模型。

首先假设待注塑塑件，其厚度方向数据小于长度方向数据（扁平结构），则将熔体流动过程简化为分子剪切流动模型，则该类假设中，熔体的流动状态便是处于无滑移边界范围内。在厚度方向中的热对流数值较小，便可忽略其热传导数据，根据以上假设，便可得出顺序成型工艺下的数学模型。

在熔体注入成型整个流程中，其运动方程表达了动量守恒定律中的熔体流动情况;其能量方程则表达能量守恒定律内该熔体流动情况;其连续性方程通过质量守恒定律将熔体流动情况做出表达。模型得出过程，将熔体密度、注入时间、静压强等数据做以展示，确保熔体流动行为，可被充分描述，并能通过求解区域内的网格划分，做出有限元分析[2]。

4顺序注塑工艺案例分析

4.1塑件需求分析。

对复杂的内饰件产品需要进行注塑工艺进行优化设计，确保得出的塑件质量应满足相应设计规格，并着重要求其塑件表面不容许存在缺陷，因此采用顺序注塑工艺对其进行注塑加工，考验该工艺在塑件成型阶段的应用成果。

该塑件三边尺寸为82、300、731（单位：毫米），总体积量为429（单位：立方厘米），因其结构相对复杂，且对注塑质量的要求较高，因此在注塑过程中，操作人员应结合该内饰板的装配需求，达到塑件表面无瑕疵、变形量不大等注塑效果。

4.2顺序注塑分析。

该塑件质量要求较高，因此在顺序注塑工艺前，应进行过程设计分析，保障塑件顺利一次成型且质量达标。选用PP材料作为塑件材质，制造熔体时，将密度控制在0.73（单位：克每立方厘米）。另外通过材料剪切速率和粘度的相关数据可发现，在高温条件下，该熔体具备较好流动性，能完成注入模具型腔的全部流程。

在Moldflow软件中，导入塑件立体数据，并进行网格形式划分，选择fusion作為分析网络，模拟待成型塑件，通过网络将其充分适配，达到较高匹配率。对模拟塑件进行三点进浇工艺，发现每两股熔体之间将会产生熔接痕，并发生较大形变量，该模拟塑件质量不合格。

4.3顺序注塑过程。

因分析过程中，发现原有三点进浇工艺将造成塑件质量较低现象，因此实际进浇过程选择在三点进浇的理论基础之上，融合针阀控制方式，通过进料顺序的保持稳定和延时保压系统的双重控制下，完成热流道注入操作。

在对熔体填充做出控制前，使用针阀来操作浇口开启、关闭，以此来改进注塑过程，持续控制、优化整个成型工艺。在初步完成控制优化后，设计注塑过程中的熔体温度为200摄氏度，型腔温度为40摄氏度，可供冷却时间设为20秒。判断浇口与型腔之间距离，结合熔体流速，确定熔体完整流过三点进浇的浇口位置为1.6秒，由此设定针阀控制浇口的实际开关时间。

4.4塑件成型结果。

按上述工艺，采用热流道顺序注射成型，利用Moldflow软件对塑料的流动及填充进行分析，列出部分重要模拟结果，重点分析锁模力、熔接痕及变形。

锁模力因素。在注塑成型中，锁模力指注射时为克服型腔内熔体对模具的胀开力，注射机施加给模具的锁紧力。为减少溢料飞边的产生，须对模具施以足够的锁模力。但锁模力过大不仅会增加模具的磨损，降低排气作用，还提高了对注射机的要求，所以应适当降低锁模力。通过模拟，最大锁模力为566.1t，对注塑机的要求不高。

熔接痕因素。采用针阀浇 口顺序进料，使熔体在进行填充过程时，能按照顺序依次进行填充，并据预先设置的工艺流程，分别在第1个浇口开启1.2s和1.6s后，再开启第2、3个浇口，避免熔体在后续注入过程中，与前期形成冷凝层汇合，使得浇口部位的熔体能够充分、有效融合，因此并无熔接痕产生，消灭熔接痕现象[3]。

变形因素。浇注系统设计过程将影响塑件形位尺寸，特别是模具浇口涉及到熔料在模具内的流动特性，塑件内应力的形成以及热收缩变形等。在设计模具的浇注系统时，应针对熔料的流动特性，使流料在充模过程中尽量保持平行流动。该塑件在长、宽方向上的变形因素，主要表现为材料本身的收缩，其中，长度方向的收缩可通过调整保压曲线，来控制收缩率在正常范围内，厚度上的变形表现为塑件产品翘曲。根据使用不同的顺序进行熔体注入方式，可减少塑件变形数据。

顺序注塑工艺在其应用中，可对材料成型的质量进行良好改善，从最终数据可知，顺序注塑可将塑件质量进行良好保持，尤其针对熔接痕这一表面缺陷行为，可有效避免出现该问题。另外，采用顺序注塑作为提高塑件质量的一个工艺技术，其注塑过程中，因为顺序注塑可控制注入速度、流量等环节，所以减少对相关注塑设备的强制要求，并且有效优化塑件变形情况，减少形变量。

结论：综上，塑件成型有一定技术难度，应在塑件生产中，提高顺序注塑工艺的应用强度，使用针阀浇口的顺序，将原料进行控制填充，则可在该工艺的使用中提高塑件最终成型质量。在塑件工艺的具体实例中，分析塑料件的制备要求，将成型过程采用顺序注塑工艺，最终获得成型塑件，分析成型结果，将成型时间控制在2.2秒内，并且将塑件熔接痕进行较好改善，提高了塑件抗变形性能，成功完成本次注塑。

参考文献

[1]丁宇. 塑件矩形微沟槽的超声辅助注塑成型质量研究[D].大连理工大学，2018.

[2]王自立. 面向低碳的注塑装备结构与注塑工艺方案融合设计技术及应用[D].浙江大学，2018.

[3]王永峰. 短玻璃纤维增强薄壁类注塑件成型工艺模拟与结构优化[D].武汉工程大学，2018.