高级调机技术| 充填与压缩（一）

上篇文章《高级调机技术（一）》回顾了传统注塑充模理论，我们知道注塑充模包括充填、压缩、保压、冷却四个过程。

这四个过程是连续的，它们之间的转换并没有明显的标志。对于所有注塑技术人员最关心、也是最关键的问题——如何操作注塑机实现这四个过程？到目前为止，我还没有见到有哪本注塑技术方面的书籍讲过，似乎所有的专业书籍都回避了这个问题。加上注塑行业固有的保守习惯，使得这个问题更加神秘化。因此，有必要通过一些实例对这几个过程再进行深入的讨论。

一、充填速度的变化

例一：产品为长50mm，宽18mm，厚2mm的透明镜片，进胶口为一端大水口中心浇口。采用JSW日钢50T注塑机来生产，注塑机最大注塑容积为64cm3，采用10%的注塑速度来试充填，看一下充填速度（熔体在模腔中前进的平均速度）的变化？

产品图片

充填时间、速度及曲线图

从上面的数据可以看出：

在0.00—0.01秒的时间段，熔体以浇口为圆心，呈半圆形向外充填，充填速度为4.5毫米/秒；

在0.01—0.02；0.02—0.03；0.03—0.04秒的时间段，熔体继续以浇口为圆心，呈半圆形向外充填，随着圆半径的增大，充填区域容积增加，充填速度分别下降到1.9、1.4、1.2毫米/秒。在0.04秒时刚好形成半径为9毫米的半圆，型腔宽度方向充填完毕。

在0.04—0.27秒的时间段，因型腔容积不再变化，充填速度也保持稳定，以1.8毫米/秒的速度充填。在0.27秒时，熔体的前锋正好到达型腔长度方向，型腔容积不变区域结束。

在0.27—0.2807秒的时间段，因型腔只剩下两个角没有充填，此后充填区域的容积变小，充填速度急剧上升，特别是在0.2807秒时，充填速度为45.5毫米/秒，是开始充填速度的10倍多。

在0.2812秒充填结束。

从上面的分析可以看出，在保持注塑机射胶速度不变的情况下：

在充填的初始阶段，熔体以半圆形向外扩展，因半径小，所以充填速度比较快。此时如果设定的射胶速度比较高，则容易形成喷射与乱流。所以通常将浇口开始的一小段位置设定为慢速，是合理的，在理论上也完全站得住脚。

在充填容积增大的区域，充填速度自动变慢。如果此时注塑机射胶速度设定得比较低，充填速度就一波比一波慢，容易形成震纹或流纹。因此，这时需要将注塑机射胶速度设定得高些，以获得较高的充填速度。注意，不是说将射胶速度设定得高充填速度就不下降，只要是在充填容积的增大的区域充填速度就会下降，但较高的充填速有一种稳定性。

在充填区域容积不变的地方，熔体的充填速度才保持不变。这部分区域，不宜进行射胶速度的改变，保持均一的射胶速度能获得比较好的外观质量。

在充填的后期，因只剩下边、角区域未填充，充填区域容积急剧下降，在保持注塑射胶速度不变的情况下，充填速度会急剧上升。此时如果不适当减速，熔体则会对型腔形成“冲击”，产生过压缩、披锋等缺陷。因此，在充填的后期，注塑机射胶速度不仅要设定得低，而且要多级递减。

下面我们再看另一个例子。

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例二：产品为直径240mm，厚2mm的圆盘，进胶口为大水口中心直接浇口。

采用JSW日钢150T注塑机来生产，注塑机最大注塑容积为348cm3，采用20%的注塑速度来试充填，看一下充填速度（熔体在模腔中前进的平均速度）的变化？

从上面的数据可以看出：因为产品为圆盘形，充胶时充填区域的容积不断增加，如果保持射胶速度不变，充填速度自动逐步降低。

如果设定的射胶速度比较慢，冷却速度较快，充填时熔体从浇口呈圆形一波一波的向外扩展时，会出现震纹，此时应调整射胶速度，采用多级射胶并且射速逐步提高。

注塑射胶速度最理想的方式是：速度可以进行曲线或直线调整，在充填容积增大的区域，射胶速度曲线增加；在充填容积不变的区域，射胶速度保持直线不变；在充填容积减小的区域，射胶速度曲线下降。曲线的变化均与充填容积的变化相匹配。

但目前注塑机还不能做到这一点，需要调机人员采取折衷的办法，将曲线设定成多段直线来近似达到上述目的。事实上，这种近似的处理方法是可行的，也能获得较好的外观充填质量。

二、射胶速度的转换存在惯性

在进行注塑工艺调整的时候，我们一般将射胶行程分为多段，每段之间分别设定成不同的速度。与之对应的是螺杆的前进速度。螺杆的运动遵守惯性定律，加速、减速都有一个过程，不是瞬时就完成的，有一个响应时间。

比如，我们将第一级射胶速度设定为10%，第二级射胶速度设定为30%，第三级射胶速度设定为5%。射胶开始时，螺杆是静止的，速度为0，后有一个加速过程才达到10%的设定速度（射胶压力足够）。

在第一、二级速度切换位置，速度由10%到30%也不是跳跃式的完成，也有一个加速的过程。在第二、三级速度切换位置，速度由30%降为5%，同样也不是跳跃式的，有一个减速的过程。因此，实际的射胶速度与设定的射胶速度有所不同。

如下图所示，射胶设定速度与实际速度的曲线图。(射胶充填区域实线为设定，虚线为实际，保压区域为压力）

速度的响应时间与注塑机的精密程度有关，精密的注塑机不仅响应时间短，而且转换位置误差小，螺杆能比较完美地按设定的动作运行。而精度差的注塑机，不仅是速度响应的时间长，而且切换位置误差大，导致螺杆实际动作与设定的动作存在较大的误差。

注塑技术人员必须清楚自己所使用的注塑机性能、特点，并进行适量预防、校正，切不可盲目地认为螺杆在完全按自己设定的参数不折不扣地执行动作。

三、熔体压缩的必要性与不同性

我们知道，注塑成型时将塑料熔体射入到型腔、到浇口封闭、到冷却，射入到型腔中的熔体重量即为产品重量。模具设计时考虑到塑料的收缩性，会将模腔适当做大，那么熔体在型腔中还要不要压缩呢？下面是根据某一机型产品作出的统计：

从统计表可以看出，型腔中的熔体不仅需要压缩，而且因材料不同、产品的结构不同，压缩率存在着较大的差异。

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