了解注射成型中的喷泉流动

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喷泉流动现象几乎影响成型产品的各个方面：从填充到保压，最终表示 为在部件中产生各类 缺陷，如气泡或真空气泡。

要想成型出美不雅 且相符 尺寸要求的及格 部件，理解喷泉流动的基来源基础理及其如何在整个成型进程 中施展 作用是异常 重要的。

在热塑性塑料的注射成型进程 中，相对于塑料熔体的温度，模具通常被认为是“冷的”。如图1所示，成型一种PEI资料 时，模具温度是330℉（约165.6℃），这相对于750℉（约398.9℃）的树脂熔体温度而言，依然是“冷的”。当塑料熔体接触到较冷的模具钢时，会瞬间冷凝，形成一层表皮，随后进入的塑料则会进一步向前流动到该冷凝层的前方，并与前方的模具钢接触，继续形成一个冷凝层。随着熔体的赓续 深入，注射开始时形成的冷凝层会变得越来越厚，流道的横截面会变得越来越小。这种“由内而外”的塑料流动仿佛是喷泉里的水流，因此被称为喷泉流动。


图1 喷泉流动示意图

如图2所示，在填充阶段，塑料以相对较快的速度进入模具并形成表皮，这意味着部件的表皮总是由成型料筒中熔池前方的塑料形成，也就是最靠近喷嘴尖的塑料。如果将熔池想象成图2所示的10个部分，则第一到第七部分是形成部件表皮的部分。在一副冷流道模具中，喷嘴顶端的塑料最终会成为浇口上的表皮。


图2 熔体在料筒中的位置与熔体在模具中的位置之间的关系

保压是为了对注射之后产生 的收缩进行赔偿 。理论上，应该在注射阶段结束后以容量减少的速度加入塑料，在保压阶段注入的塑料来自于第八、第九和第十部分，就在螺杆尖端的正前方。

图3通过颜色从透明到黄色的变更 反应 了部件的成型进程 。浇口有一个透明的表皮，熔池后面的黄色部分涌现 在浇口和部件的内部，浇口的横截面也清楚地显示了这一点。从部件可以看出，浇口邻近 的区域被黄色的塑料包着，这就是最后进入型腔用来赔偿 收缩的塑料。此图清楚地显示了喷泉流动。


图3 由颜色变更 体现的喷泉流动

这种喷泉流动的物理现象也有助于我们理解注射成型进程 的几个阶段，以及涌现 的缺陷和其他现象：

银纹：这是一种常见的缺陷，表示 为在部件上涌现 带有光泽的条纹，它由熔体中的挥发物引起（如图4所示）。挥发物是由塑料中的水分、添加剂或塑料的降解以及熔体中混入的空气所产生。挥发物处在模具外面 和塑料熔体之间，阻止了熔体贴附模具钢的纹理，从而导致在部件上涌现 发光或银色的外不雅 。这些挥发物还可能附着在模具的外面 ，导致条纹的产生。


图4 银纹由夹在模具钢与塑料熔体之间的挥发物引起

压力限制条件: 当塑料进入模具并经历喷泉流动时，冷凝层会变得越来越厚，流道变得越来越小（如图5所示）。此时塑料必须通过一个较小的通道、流过较长的距离能力 达到 填充末端。为坚持 螺杆注射速度的恒定，就要赓续 增加所需的压力。如果所需的压力达到机器的最年夜 压力，实际的螺杆注射速度就会减慢，这被称为压力限制条件，它可能会导致部件填充和部件质量问题。因此，注射速度的设置必须确保熔体前锋在达到 填充末端之前不会冷凝。


图5 所需的峰值压力必须小于最年夜 可用的机器压力

真空气泡：真空气泡常见于由硬质资料 如聚碳酸酯、丙烯酸或聚苯乙烯制成的部件的较厚部分。如果保压不足，气泡就会产生。当塑料填充型腔时，沿型腔壁的塑料冷却，同时内部熔体由内向外收缩，形成真空气泡。真空气泡可以被认为是内部凹陷，必须填补额外的塑料能力 将其充斥 ，这些塑料来自于螺杆尖端前方的熔体。

气泡：如果模具排气不足，当塑料流动形成表皮时，空气可能会被困在部件中，形成气泡。由于空气的存在，部件不克不及 获得 进一步的填充，因此，排气是解决这种缺陷的办法 。

分子和纤维在外面 的取向：在注射阶段，熔融的塑料分子总是朝着流动的偏向 取向。一旦这些取向的分子接触到冷的模具，就会在这种取向状态下冷凝。内部的分子在保压阶段还没有凝固，因此开始松弛，这种松弛导致取向丧失，使得厚的部件拥有带有定向的外层和无定向的内层，这种情况对于采取 玻璃纤维或其他纤维填充的塑料来成型部件同样如此，玻璃纤维或其他纤维会在部件的表皮层取向。

总之，喷泉流动在注射成型中的作用有很多。虽然它只是一个简单的概念，却对证 量有着很年夜 的影响。因此，要想成为一个更好的加工商，就必须考虑到这一点。