功能注塑件的注塑成型工艺过程，主要包括熔胶储料--射胶填充--保压--冷却--脱模五个阶段，这五个阶段直接决定着功能注塑件的成型质量，而且这五个阶段又是一个完整的连续过程。今天小维和大家一起了解下这五个过程中，塑料发生了什么？

一、熔胶储料阶段

塑料粒子通过注塑机料筒，随着螺杆的不断旋转，塑料粒料连续不断的落入机筒，落入螺纹槽中的粒料被转动的螺杆推向机筒前方，粒料在前移的同时，既要接受机筒外围热量的升温，又要因螺纹槽容积的逐渐缩小而受挤压，再加上原料前移时与机筒内壁和旋转的螺杆间的剪切摩擦等多种条件作用下，使固体塑料粒子逐渐熔融成黏流态。

前移的物料，由于喷嘴的阻力作用，随着物料的不断增加而阻力增加，前移熔融塑料的反阻力也逐渐加大，随着注塑机螺杆的一点点后退，当熔融储胶量达到预前设定的量时，注塑机的计量控制装置就会动作，预塑储料停止，螺杆停止转动。对一些流动性能非常好的工程塑料，比如尼龙6和尼龙66，不少有经验的注塑工程师会给注塑机加一个动作指令，就是松退，也叫射退，即螺杆作微量的轴向后退(不旋轉,只后退)，此动作可使聚集在喷嘴处的熔料的压力得以解除，克服由于机筒内外压力的不平衡而引起的“留涎”现象。

在熔胶储料阶段，可能比较容易被忽视的是“背压”。那么什么是背压？通过前面的介绍，我们知道在塑料熔融、塑化过程中，熔料不断移向料筒前端（计量段），且越来越多，逐渐形成一个压力，推动螺杆向后退。为了阻止螺杆后退过快，确保熔料均匀压实，需要给螺杆提供一个反方向的压力，这个反方向阻止螺杆后退的压力称为背压。

背压亦称塑化压力，它的控制是通过调节注射油缸之回油节流阀实现的。预塑化螺杆注塑机注射油缸后部都设有背压阀 ，调节螺杆旋转后退时注射油缸泄油的速度，使油缸保持一定的压力，如果是全电动机的螺杆后移速度（阻力）是由 AC伺服阀控制的。

注塑背压的调校应视原料的性能、干燥情况、产品结构及质量状况而定，背压一般调校在 3-15kg/cm 3 。当产品表面有少许气花、混色、缩水及产品尺寸、重量变化大时，可适当增加背压。当射嘴出现漏胶、流涎、熔料过热分解、产品变色及回料太慢时可考虑适当减低背压。

背压是注塑成型工艺中控制熔料质量及产品质量的重要参数之一，合适的背压对于提高产品质量和稳定功能注塑件的品质有着重要的作用。

二、射胶填充阶段

射胶填充是整个注塑循环过程中的第二步，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。

在这一阶段，射胶的速度和压力（包括分段注射的切换点）与功能注塑件的质量关系密切，使它成为注塑成型的关键参数。

通过确定填充速度分段的开始、中间和终段, 并实现一个设置点到另一个设置点的光滑过渡，可以保证稳定的熔体表面速度以制造出期望的分子取向和较小的内应力。

在机械键盘轴体的导芯、上盖和基座的应用上，苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨工程塑料，与传统的POM材料相比，Z33可以帮助大幅提升机械键盘轴体的耐磨耐疲劳寿命，使用更顺滑，以及带来更好的触底声音。

建议大家可以参考一下下面的注塑速度分段原则：

A.采用快速射胶防止射胶过程中熔体冻结。

B.射胶速度设置应考虑到在临界区域（如流道）快速充填的同时在入水口位减慢速度。

C.高速的射胶速度应该保证在模腔即将填满之前（95%左右填充满之前）切换到适当的中低速，以防止出现过填充、飞边及残余应力。

D.设定速度分段的依据，需要考虑到模具的几何形状、其它流动限制和不稳定因素。速度的设定必须对注塑工艺和材料有较清楚的认知，否则，注塑功能件的制品品质将难以控制。因为熔体流速难以直接测量,可以通过测量螺杆前进速度，或型腔压力间接推算出（确定止逆阀没有泄漏）。

材料特性是非常重要的，因为不同的塑料可能由于对剪切的敏感程度不同而有不同程度的降解，多段射胶速度对注塑PC、POM等对热敏感的材料会更有帮助。

模具的几何形状也是重要因素：薄壁处需要较大的注射速度；厚壁零件需要慢—快—慢型速度曲线以避免出现缺陷；为了保证零件质量符合标准，注塑速度设置应保证熔体前锋流速不变。

毫无疑问，射胶过程中的熔体流动速度是非常重要的，因为它会影响零件中的分子排列方向及表面状态；当熔体前方到达交叉区域结构时，应该减速；对于辐射状扩散的复杂模具，应保证熔体通过量均衡地增加；长流道必须快速填充以减少熔体前锋的冷却，但注射高粘度的材料,如PC是例外情况，因为太快的速度会将冷料通过入水口带入型腔。

调整注塑速度可以帮助消除由于在入水口位出现的流动放慢而引起的缺陷。当熔体经过射嘴和流道到达入水口时，熔体前锋的表面可能已经冷却凝固，或者由于流道突然变窄而造成熔体的停滞，直到建立起足够的压力推动熔体穿过入水口，这就会使通过入水口的压力出现峰形。

高压注塑将损伤材料，并造成诸如流痕和入水口烧焦等表面缺陷,这种情况可以通过刚好在入水口前减速的方法克服上述缺陷。这种减速可以防止入水口位的过度剪切，然后再将射速提高到原来的数值。因为精确控制射速在入水口位减慢是非常困难的，所以在流道末段减速是一个较好的方案。

我们可以通过控制末段射胶速度来避免或减少诸如飞边、烧焦、困气等缺陷。填充末段减速可以防止型腔过度填充，避免出现飞边及减少残余应力。由于模具流径末端排气不良或填充问题引起的困气，也可以通过降低排气速度，特别是射胶末段的排气速度加以解决。

短射是由于入水口处的速度过慢或熔体凝固造成的局部流动受阻等原因产生的。在刚刚通过入水口或局部流动阻碍时加快射胶速度可以解决这个问题。

流痕、入水口烧焦、分子破裂、脱层、剥落等发生在热敏性材料上的缺陷是由于通过入水口时的过度剪切造成的。

光滑的制件取决于注塑速度，玻璃纤维填充材料尤其敏感，特别是尼龙。暗斑（波浪纹）是由于粘度变化造成的流动不稳定引起的。扭曲的流动能导致波浪纹或不均匀的雾状，究竟产生何种缺陷取决于流动不稳定的程度。

当熔体通过入水口时高速注射会导致高剪切，热敏性塑料将出现烧焦，这种烧焦的材料会穿过型腔，到达流动前锋，呈现在零件表面。

为了防止射纹，射胶速度设置必须保证快速填充流道区域然后慢速通过入水口。找出这个速度转换点是问题的本质。如果太早，填充时间会过度增加，如果太迟，过大的流动惯性将导致射纹的出现。熔体粘度越低，料筒温度越高则这种射纹出现的趋势越明显。由于小入水口需要高速高压注射，所以也是导致流动缺陷的重要因素。

缩水可以通过更有效的压力传递，更小的压力降得以改善。低模温和螺杆推进速度过慢极大地缩短了流动长度，必须通过高射速来补偿。高速流动会减少热量损失，并且由于高剪切热产生磨擦热，会造成熔体温度的升高，减慢零件外层的增厚速度。型腔交叉位必须有足够厚度以避免太大的压力降，否则就会出现缩水。

总之，不少的注塑缺陷可以通过调整注塑速度得到解决，我们真正了解原理后，再做一些实践以检验，之前聊到过王阳明先生的“知行合一”，也同样适用于做好注塑。

苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨强韧型工程塑料，在液压系统挡圈和导向环的应用上，Z33材料最大的特点是：耐磨并且不磨铁、耐油耐水解耐酸碱、强韧且不受水份影响、优异的抗挤出性、抗形变能力和良好的回弹性（在低频率和高频率往复运动都有保持优良的回弹性），Z33材料可以帮助解决传统材料POM、尼龙、PTFE等材料在应用时出现的一些问题：

1.POM导向环会磨铁，在温度上升到60度以上时力学性能下降较快的问题；比如PA66挡圈会溶胀和易水解，尺寸和性能受媒介影响较大，耐磨不够的问题；

2.常规的青铜粉改性PTFE挡圈力学性能不够和抗压的局限性，以及多步工序及系统成本过高的问题；

3.酚醛夹布导向环的易脆断性和不够环保。

Wintone Z33以其优异的综合性能，已成功替代部分价格昂贵的PEEK，PA12，PA46，PVDF，PTFE的应用领域。另外Z33的吸湿很少，综合性能受水份的影响很小，整包装Wintone Z33注塑前不需要提前烘料，可以直接注塑，注塑完无需水处理。

三、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（增密），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作微小移动，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，塑件也逐渐成型，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位置及时间发生变化。保压过程中塑料流速极低，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模壁表面，有撑开模具的趋势，因此需要适当的锁模力进行锁模。

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，应选择具有足够大锁模力的注塑机，以防止涨模现象并能有效进行保压。

四、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；冷却不均匀更会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，其余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，至接触外界后散溢于空气中。

注塑成型的成型周期由合模时间、充填时间、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。

影响制品冷却速率的因素：

塑料制品设计方面： 主要是塑料制品壁厚。制品厚度越大，冷却时间越长。一般而言，冷却时间约与塑料制品厚度的平方成正比，或是与最大流道直径的1.6次方成正比。即塑料制品厚度加倍，冷却时间增加4倍。

模具材料及其冷却方式： 模具材料，包括模具型芯、型腔材料以及模架材料对冷却速度的影响很大。模具材料热传导系数越高，单位时间内将热量从塑料传递而出的效果越佳，冷却时间也越短。

冷却水管配置方式： 冷却水管越靠近模腔，管径越大，数目越多，冷却效果越佳，冷却时间越短。

冷却液流量： 冷却水流量越大（一般以达到紊流为佳），冷却水以热对流方式带走热量的效果也越好。

冷却液的性质： 冷却液的粘度及热传导系数也会影响到模具的热传导效果。冷却液粘度越低，热传导系数越高，温度越低，冷却效果越佳。

加工参数设定： 料温越高，模温越高，顶出温度越低，所需冷却时间越长

冷却系统的设计规则： 所设计的冷却通道要保证冷却效果均匀而迅速。

设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔应使用标准尺寸，以方便加工与组装。

设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数——冷却孔的位置与尺寸、孔的长度、孔的种类、孔的配置与连接以及冷却液的流动速率与传热性质。

五、脱模阶段

脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节。虽然制品已经冷固成型，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，这种机构的特点是脱模力大且均匀，运动平稳，无明显的遗留痕迹。

在乳液泵、喷雾泵的各类塑胶弹簧的应用上，苏州维本工程塑料Wintone Z63强韧型、高回弹、耐腐蚀性工程塑料，可以帮助解决传统的PP、尼龙、POM等塑胶材料回弹性和抗形变能力不够、耐腐蚀性不够等问题，与金属弹簧相比，Z63塑胶弹簧具有更好的耐腐蚀性，重量轻，不污染乳液，同时便于回收利用。

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