塑料成型知識(shí)課件

塑料成型知識(shí)塑料成型知識(shí)12023/8/10第一節(jié)口模成型

口模成型屬于一次成型，是指物料在擠出機(jī)中通過(guò)輸送、塑化、加壓，使物料以流動(dòng)狀態(tài)連續(xù)通過(guò)口模成型的方法，所以又稱(chēng)為擠出成型。

口模成型主要是利用了聚合物的可擠壓性質(zhì)。即聚合物（流體）通過(guò)擠壓作用（主要受剪切力）發(fā)生形變時(shí)獲得形狀和保持形狀的能力。材料的擠壓性質(zhì)與材料的流動(dòng)性和設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)。（書(shū)P5）2023/7/27第一節(jié)口模成型口模成型22023/8/10

根據(jù)機(jī)頭口模形狀不同，可以生產(chǎn)管材、薄膜、板材、片材、棒材、異型材、單絲、打包帶、電線電纜包覆物，也包括纖維的紡絲。擠出成型的特點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程是連續(xù)的，產(chǎn)品也是連續(xù)的；生產(chǎn)效率高、應(yīng)用范圍廣泛。采用的主要設(shè)備是擠出機(jī)2023/7/27根據(jù)機(jī)頭口模形狀不同，可以生產(chǎn)32023/8/10一、擠出機(jī)2023/7/27一、擠出機(jī)42023/8/10

因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)塑料產(chǎn)生擠壓，塑料才能產(chǎn)生移動(dòng)、增壓、獲取摩擦熱，并得到混合和塑化。螺桿的結(jié)構(gòu)和參數(shù)直接關(guān)系到擠出機(jī)的應(yīng)用和生產(chǎn)

不同結(jié)構(gòu)、不同參數(shù)的螺桿適合的塑料品種不同，生產(chǎn)的塑料制品也不同。2023/7/27因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)塑料產(chǎn)生52023/8/10

螺桿2023/7/27螺桿62023/8/10加料段（輸送段）：

自物料加料口向前延伸的一段，一般螺桿是等距等深，主要是為了輸送物料，使物料受壓、受熱、前移。物料在移動(dòng)過(guò)程中保持固體狀態(tài)。壓縮段（遷移段）：

螺桿等距不等深，壓實(shí)物料，使物料由固體轉(zhuǎn)化為熔體，并排除物料中的揮發(fā)份。均化段（計(jì)量段）：

螺桿等距等深，熔融均化物料，并定量定壓把熔體送入機(jī)頭，使它在口模中成型。常規(guī)螺桿通常分為三段2023/7/27加料段（輸送段）：常規(guī)螺桿通常分為三段72023/8/10

作用：是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物料流體變成平行直線流動(dòng)，并將熔體均勻平穩(wěn)的導(dǎo)入口模，口模是具有一定截面形狀的通道，塑料熔體在口模中流動(dòng)并取得所需的形狀，然后再經(jīng)過(guò)定型、冷卻等工序成為制品。機(jī)頭（擠出模具）還有一個(gè)主要的部分為成型部件：機(jī)頭。2023/7/27作用：機(jī)頭（擠出模具）還有一個(gè)主要的82023/8/10管材機(jī)頭2023/7/27管材機(jī)頭92023/8/102023/7/27102023/8/10擠出過(guò)程主要介紹塑料擠出成型的擠出原理和成型原理熔融塑化螺桿擠出口模成型冷卻定型擠出成型2023/7/27擠出過(guò)程主要介紹塑料擠出成型112023/8/10二、擠出原理

物料在單螺桿擠出機(jī)中的流動(dòng)，要經(jīng)歷很復(fù)雜的變化，其間溫度和壓力要發(fā)生變化，流動(dòng)方式有拖曳流動(dòng)，又有壓力流動(dòng)。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題我們可以按照塑料在螺桿中的狀態(tài)變化相應(yīng)的劃分三個(gè)區(qū)域：主要了解和掌握物料輸送、熔融和擠出原理關(guān)于理論公式推導(dǎo)和討論在加工工藝的擠出理論中詳細(xì)介紹2023/7/27二、擠出原理物料在單螺桿擠122023/8/10固體輸送區(qū)：物料從加料斗加入直到開(kāi)始熔融的一段區(qū)域，物料全部為固體。熔融區(qū)：從開(kāi)始熔融到全部熔融結(jié)束。兩相共存。熔體輸送區(qū)：從全部熔融結(jié)束到螺桿頭部。全部為熔體。2023/7/27固體輸送區(qū)：物料從加料斗加入直到開(kāi)始熔融的132023/8/10

這三個(gè)區(qū)域與螺桿的三段盡可能相符（理想狀態(tài)），但是實(shí)際上隨工藝條件、物料的性質(zhì)三個(gè)區(qū)域要發(fā)生變化。2023/7/27這三個(gè)區(qū)域與螺桿的三段盡可能142023/8/10

擠出過(guò)程中，塑料靠本身的自重從料斗進(jìn)入螺槽，與螺桿的螺紋斜棱接觸后，由于螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使斜棱面對(duì)塑料產(chǎn)生一個(gè)推力，將塑料向前推進(jìn)。固體輸送

在這個(gè)過(guò)程中料筒與螺桿間的熱量，使塑料受熱、并且存在一定壓力使得塑料粒子一個(gè)個(gè)連續(xù)整齊排列形成一個(gè)整體，塞滿(mǎn)了螺槽，形成了所謂的“彈性固體”。并且彈性固體與螺桿以及機(jī)筒存在摩擦，不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象，類(lèi)似螺釘上螺母那樣被推動(dòng)而作軸向移動(dòng)。2023/7/27擠出過(guò)程中，塑料靠本身的自重152023/8/10

其模型和運(yùn)動(dòng)情況以及受力分析在聚合物加工工藝中詳細(xì)講述固體輸送理論。2023/7/27其模型和運(yùn)動(dòng)情況以及受力分析在聚162023/8/10

塑料在擠出機(jī)中的熔化過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，在這個(gè)區(qū)域中兩相共存，從固體到熔體的轉(zhuǎn)變過(guò)程是在螺桿的壓縮段完成的。熔化過(guò)程2023/7/27塑料在擠出機(jī)中的熔化過(guò)程是一個(gè)172023/8/10

塑料在加料段已經(jīng)吸收了一定的熱量，進(jìn)入壓縮段，與料筒內(nèi)表面接觸的固體粒子由于熱傳導(dǎo)熱和摩擦熱的作用已經(jīng)熔化，形成一層薄膜，稱(chēng)為熔膜。這些不斷熔融的物料在螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)下，被螺紋刮落，不斷向螺紋推進(jìn)面匯集，形成漩渦狀的流動(dòng)區(qū)，稱(chēng)為熔池，而在螺桿的非推進(jìn)面則是未熔融的固體粒子，稱(chēng)為固體床。隨著塑料向機(jī)頭方向輸送，熔融過(guò)程逐漸進(jìn)行，到了均化段螺槽全部充滿(mǎn)了熔體，完成了熔融過(guò)程。2023/7/27塑料在加料段已經(jīng)吸收了一182023/8/10聚合物熔體在擠出機(jī)中的流動(dòng)，這樣的流動(dòng)行為要受到壓力(應(yīng)力流動(dòng))和運(yùn)動(dòng)著的螺桿的影響(拖曳流動(dòng))。熔體輸送2023/7/27聚合物熔體在擠出機(jī)中的流動(dòng)，這樣的流動(dòng)192023/8/10

假設(shè)螺桿不動(dòng)，機(jī)筒作相對(duì)運(yùn)動(dòng)由于粘性拖曳，聚合物熔體在螺桿槽的三個(gè)壁面（靜止）和機(jī)筒內(nèi)壁（運(yùn)動(dòng)）組成的通道中運(yùn)動(dòng)，即拖曳流動(dòng)。其流速在機(jī)筒內(nèi)壁處為最大(與機(jī)筒速度相同)，在螺槽底部為零。這個(gè)流動(dòng)稱(chēng)為正流（Qd），這是沿螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)，是聚合物流動(dòng)的主要形式，擠出熔體就是由這樣的流動(dòng)產(chǎn)生的。聚合物在螺桿中的流動(dòng)

2023/7/27假設(shè)螺桿不動(dòng)，機(jī)筒作相對(duì)運(yùn)動(dòng)聚202023/8/10

同時(shí)由于機(jī)頭的反壓，會(huì)形成壓力流動(dòng)，實(shí)際是壓力下的一種逆向流動(dòng)：一個(gè)是逆流（Qp），方向與正流相反，是由于機(jī)頭、口模等對(duì)塑料的反壓引起的壓力流動(dòng)，速度分布為拋物線；另一個(gè)是漏流（QL）在螺桿與機(jī)筒的間隙，方向沿螺桿軸線方向。2023/7/27同時(shí)由于機(jī)頭的反壓，會(huì)形成壓212023/8/10

另外還有一種橫流流動(dòng)：在螺槽和機(jī)筒組成的矩形流道中的一種環(huán)流，對(duì)擠出量影響不大，但是對(duì)物料的熱交換、混合、塑化有影響。2023/7/27另外還有一種橫流流動(dòng)：在螺槽和機(jī)222023/8/10

2023/7/27232023/8/10

以上四種形式的流動(dòng)使得聚合物熔體沿著螺桿和機(jī)筒組成的通道作螺旋形的軌跡向前流動(dòng)。

2023/7/27以上四種形式的流動(dòng)使得聚合物熔體242023/8/10

擠出機(jī)的生產(chǎn)能力由均化段的流率決定的：

關(guān)于擠出機(jī)生產(chǎn)能力的方程以及討論在聚合物加工工藝中講述2023/7/27擠出機(jī)的生產(chǎn)能力由均化段的流率決定的252023/8/10

從擠出機(jī)中擠出的聚合物熔體還要經(jīng)過(guò)口模的成型，才能獲得所要求的擠出機(jī)物形狀。由于擠出產(chǎn)品的多樣性，因此口模的形狀也是多種多樣的。1、片(板)材和平膜成型2、管材和管狀膜成型3、型材成型三、成型原理2023/7/27從擠出機(jī)中擠出的聚合物熔體262023/8/10

片(板)材和平膜產(chǎn)品的特點(diǎn)是薄，且寬成型時(shí)，聚合物熔體是從一個(gè)很寬但是開(kāi)度很小的近似于矩形的通道中擠出來(lái)而連續(xù)成型，這種機(jī)頭通常稱(chēng)為扁平機(jī)頭。片(板)材和平膜成型

按照結(jié)構(gòu)可以分為：?jiǎn)沃Ч苁健⒁录苁?、多流道式、分配螺桿式。2023/7/27片(板)材和平膜產(chǎn)品的特點(diǎn)是272023/8/10

擠出機(jī)出口是圓形的，而口模是矩形的，所以進(jìn)入口模兩隨意選擇位置的兩個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)將經(jīng)歷不同的流程，其結(jié)果會(huì)造成通過(guò)?？诘牧髀恃乜谀挾确较虿煌恢玫牟痪鶆蛐浴Ｒ蚨鴱臄D出機(jī)到口模流動(dòng)通道的設(shè)計(jì)和選擇就非常重要2023/7/27擠出機(jī)出口是圓形的，而口模是矩形的282023/8/10

從機(jī)械結(jié)構(gòu)看，最常見(jiàn)的薄片口模類(lèi)型是中心進(jìn)料“T”形口模和“衣架”形口模。

這兩種口模中，熔融的物料都從斷面為圓形的集流腔中心流入，集流腔通過(guò)一個(gè)窄縫通道（物料沿其整個(gè)長(zhǎng)度流動(dòng)）把熔體分配到過(guò)渡流道，合理的口模設(shè)計(jì)應(yīng)該在規(guī)定條件下使聚合物熔體通過(guò)不變的模口，以恒定的流率和溫度擠出來(lái)。2023/7/27從機(jī)械結(jié)構(gòu)看，最常見(jiàn)的薄片口模292023/8/10

集流腔為具有彎曲軸線、曲率半徑變化的管狀流道，窄縫開(kāi)度H是不變的，假定集流腔入口壓力不變和流動(dòng)是等溫的，得到冪率流體的特定設(shè)計(jì)方程，通過(guò)方程來(lái)確定口模的尺寸。冪率流體的特定設(shè)計(jì)方程，同給定產(chǎn)品的寬度，流變參數(shù)等有關(guān)。此外還有其他的口模設(shè)計(jì)方程。2023/7/27集流腔為具有彎曲軸線、曲率半302023/8/10

從口模出來(lái)時(shí)，薄片擠出物脹大的程度由聚合物、熔體溫度、口模長(zhǎng)度與開(kāi)度之比和口模壁面處的剪切應(yīng)力決定。當(dāng)剪切應(yīng)力超過(guò)一定值時(shí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象。2023/7/27從口模出來(lái)時(shí)，薄片擠出312023/8/10

另外，兩種或更多聚合物熔體可以從用兩臺(tái)以上擠出機(jī)供料的平膜口模中共擠出，是采用幾個(gè)單獨(dú)的集流腔，把熔融的塑料引入公共的過(guò)渡流道和模唇通道。

平膜和平片的設(shè)計(jì)方程的明顯區(qū)別:

平膜的口模通道更狹窄，剪切速率更高，因此考慮流體的彈性性質(zhì)和非等溫的流動(dòng)性。2023/7/27另外，兩種或更多聚合物熔體可以322023/8/10

對(duì)于平膜在軸向被拉伸時(shí)會(huì)造成薄膜厚度的減少，而且也使膜的寬度減少（頸縮），平膜的邊緣比較厚，必須從最終產(chǎn)品上除去此部分的邊角料。冷卻

聚合物薄片在不受到拉伸的情況下采用對(duì)流的冷空氣（或惰性氣體）、用浸入到液體槽中或采取使其在冷卻輥上通過(guò)等方法來(lái)進(jìn)行冷卻，平膜一般要求拉伸和單軸取向并采取上述方法的任何一種進(jìn)行冷卻。為了得到最佳的透明度，薄膜也在輥?zhàn)由狭餮雍屠鋮s。2023/7/27對(duì)于平膜在軸向被拉伸時(shí)會(huì)造332023/8/10

管狀口模的流道由一系列或多或少近乎環(huán)形的流動(dòng)區(qū)域組成，它們差不多都是橫斷面均勻的、直的、帶有錐度的流道，或者是帶有障礙物的流道。此環(huán)形流道由外口模和口模芯棒構(gòu)成，芯棒用模芯支架支撐。管材和管狀膜成型

管和管狀膜是使聚合物通過(guò)一個(gè)環(huán)形口模擠出而連續(xù)成型的。2023/7/27管狀口模的流道由一系列或多或少近乎342023/8/102023/7/27352023/8/10

從圖看到，熔料的流動(dòng)呈軸線對(duì)稱(chēng)，這種口模碰到的唯一的嚴(yán)重問(wèn)題是由分流作用的支架所引起的“熔接”線和條紋，即使這些障礙物遠(yuǎn)離?？趨^(qū)，在通常的擠出速度下，高聚物熔體也不能完全“熔合”。

原因：由被支架分割開(kāi)的兩層組成的大分子不能使本體在擠出時(shí)的剪切速率和溫度下形成纏結(jié)層因?yàn)椤皩?shí)驗(yàn)時(shí)間”小于大分子體系的松弛時(shí)間，因而聚合物沒(méi)有完全響應(yīng)。2023/7/27從圖看到，熔料的流動(dòng)呈軸線362023/8/10

熔接線的機(jī)械強(qiáng)度都比較弱，而且可以明顯看出光學(xué)性質(zhì)與本體部分的不同，另外由于熔接線附近脹大程度不同，還造成薄膜或管子的規(guī)格不一致。利用直角機(jī)頭來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題2023/7/27熔接線的機(jī)械強(qiáng)度都比較弱，而且可372023/8/10冷卻

在擠出管材時(shí)，擠出物從一個(gè)水冷芯軸上通過(guò)，進(jìn)入冷卻水槽，水槽的長(zhǎng)度取決于管子的厚度。管子以大大低于熔點(diǎn)或玻璃化溫度的溫度離開(kāi)水槽，被切成需要的長(zhǎng)度。

值得注意的是，雖然擠管口模和管狀吹膜口模大體是相似的，但實(shí)際上在功能、大小、復(fù)雜性等方面都很不同。吹膜口模要長(zhǎng)的多，有非常小的模口通道，它必須以更嚴(yán)格的產(chǎn)品均勻性標(biāo)準(zhǔn)為條件。2023/7/27冷卻值得注意的是，雖然擠382023/8/10

型材是具有不同于圓、圓環(huán)或很薄的矩形（平膜或薄片）橫斷面形狀的所有擠出物的通稱(chēng)。型材成型2023/7/27型材是具有不同于圓、圓環(huán)或392023/8/10異型材種類(lèi)2023/7/27異型材種類(lèi)402023/8/10

由于其橫斷面比較復(fù)雜，異型口模的流道厚度也是不均勻的，這就使得異型口模的設(shè)計(jì)以及預(yù)測(cè)粘彈性流體的擠出脹大非常困難，因此異型口模都是以試湊法為基礎(chǔ)制造出來(lái)的，最終產(chǎn)品形狀采用“定型”裝置獲得，該定型裝置在擠出物離開(kāi)異型口模后作用于它。2023/7/27由于其橫斷面比較復(fù)雜，異型口412023/8/10

若聚合物熔體在正方形斷面流道內(nèi)流動(dòng)，則擠出物在它各邊的中央處由于經(jīng)受較高的剪切速度因而會(huì)脹大得更多些，所得的擠出物則會(huì)在每一邊顯出向外的“鼓凸”。

異型口模的問(wèn)題：

因此要生產(chǎn)正方形的產(chǎn)品，則需要一個(gè)各邊凹進(jìn)去的象一個(gè)四角星的?？?。2023/7/27若聚合物熔體在正方形斷面流道內(nèi)流422023/8/10

此外

異型口模的流線化象任何其它口模的流線化一樣，都是必須的，但是很難做到。2023/7/27此外432023/8/10流線型機(jī)頭

此種機(jī)頭整個(gè)流道無(wú)任何死點(diǎn)，截面持續(xù)逐漸減小，流道表面光滑，直至成型區(qū)達(dá)到一個(gè)恒截面。這樣的機(jī)頭流道，熔體無(wú)滯留點(diǎn)，且流速恒定增加，能獲得最佳型材質(zhì)量。但是機(jī)頭流道加工困難，須經(jīng)過(guò)特殊加工整體制成2023/7/27流線型機(jī)頭此種機(jī)頭整個(gè)流道無(wú)442023/8/10多級(jí)式異型材機(jī)頭：流道的逐漸變化是由多塊孔板經(jīng)串聯(lián)構(gòu)成。每塊板單獨(dú)加工，流道孔形和尺寸逐級(jí)變化，物料流向的入口處一端流道有倒角，以減少滯料。此種機(jī)頭的流道加工簡(jiǎn)單，但對(duì)熱敏性聚合物，如聚氯乙烯等不適合。多級(jí)式機(jī)頭2023/7/27多級(jí)式異型材機(jī)頭：多級(jí)式機(jī)頭452023/8/10第二節(jié)模塑和注塑

模塑和注塑的共同點(diǎn)是塑料原料在模具內(nèi)腔成型，得到形狀與模腔形狀一樣的模制品。根據(jù)所用原料的不同，成型加工設(shè)備的不同，又分為注塑成型、模塑成型。

注塑成型、模塑成型主要是利用了聚合物的可模塑性

可模塑性是指材料在溫度和壓力作用下形變和在模具中模制成型的能力。可模塑性主要取決于材料的流變性、熱性質(zhì)、及其力學(xué)性能，對(duì)于熱固性塑料還涉及到聚合物的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。2023/7/27第二節(jié)模塑和注塑模塑462023/8/10

判斷聚合物可模塑性的方法是螺旋流動(dòng)試驗(yàn)。采用的是一個(gè)有阿基米德螺旋形槽的模具（見(jiàn)書(shū)7）2023/7/27判斷聚合物可模塑性的方法是螺旋472023/8/102023/7/27482023/8/10

注塑成型也稱(chēng)為注射成型，是塑料的一種主要成型方法，幾乎所有的熱塑性塑料和部分熱固性塑料都可以利用這種方法進(jìn)行成型。注射成型就是將塑料（一般為粒料）在注射成型機(jī)的料筒內(nèi)加熱熔化，當(dāng)呈流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，在柱塞或螺桿的加壓下熔融塑料被壓縮并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)料筒前端的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間冷卻定型后，開(kāi)啟模具即得到制品。該成型是一種間歇操作，采用的設(shè)備為注射機(jī)。

一、聚合物的注塑2023/7/27注塑成型也稱(chēng)為注射成型，492023/8/10

目前注射機(jī)占整個(gè)塑料機(jī)械的50%以上。組成：注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓電器系統(tǒng)。注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2023/7/27

目前注射機(jī)占整個(gè)塑料機(jī)械的50%502023/8/101、注射系統(tǒng)作用：塑化一定量的物料，提供足夠的壓力進(jìn)行注射，保壓補(bǔ)料。核心部分2023/7/271、注射系統(tǒng)作用：塑化一定量的物料，提供足512023/8/10（3）分流梭和柱塞：為柱塞式注射機(jī)料筒內(nèi)的部件。組成部分

柱塞是一根堅(jiān)實(shí)的表面硬度極高的金屬圓桿，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，只能作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而分流梭（魚(yú)雷體）的作用分流、收斂，提高傳熱面積，增加混合和塑化效果。（2）料筒：與擠出機(jī)類(lèi)似，外部可以加熱，內(nèi)部與螺桿配合。（1）加料裝置：加熱、干燥、配料。2023/7/27（3）分流梭和柱塞：為柱塞式注射機(jī)料筒內(nèi)的522023/8/10（4）螺桿：螺桿式注射機(jī)的主要部件。工作中要轉(zhuǎn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。注意的是：注射螺桿只是起到塑化和注射兩個(gè)作用，對(duì)塑化能力、壓力穩(wěn)定以及操作連續(xù)性和穩(wěn)定性等的要求沒(méi)有擠出螺桿嚴(yán)格。作用：送料、壓實(shí)、塑化、傳壓。與擠出機(jī)的螺桿相似，但是它的結(jié)構(gòu)更特殊一些。例如，均化段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而加料段較短，且頭部為尖形。2023/7/27（4）螺桿：螺桿式注射機(jī)的主要部件。工作中532023/8/10（5）噴嘴：連接料筒和模具的橋梁。（6）注射油缸、注射座整體移動(dòng)油缸、傳動(dòng)裝置、計(jì)量裝置等

作用：引導(dǎo)聚合物熔體從料筒進(jìn)入模具型腔，并具有一定的射程。形狀，進(jìn)口逐漸向出口收斂，內(nèi)徑小，可以提高剪切。2023/7/27（5）噴嘴：連接料筒和模具的橋梁。（6）注542023/8/102023/7/27552023/8/102023/7/27562023/8/10

開(kāi)合模是通過(guò)合模油缸完成的。模具被合模油缸帶動(dòng)合模，（由于聚合物熔體以400-2000Kg/cm2的高壓注入模具，雖然通過(guò)料筒、噴嘴、流道有一定壓力損失，但是進(jìn)入模具型腔內(nèi)壓力還很高，所以一定要鎖緊模具，否則產(chǎn)生漲模引起模具分開(kāi)或溢料）并鎖緊，制品冷卻后頂出制品。分為液壓式和液壓-機(jī)械式（見(jiàn)書(shū)139）2、合模系統(tǒng)（鎖模系統(tǒng)）作用：開(kāi)合模、鎖緊模具、頂出制品。組成：前后固定板、移動(dòng)模板、合模油缸、頂出油缸等。2023/7/27開(kāi)合模是通過(guò)合模油缸完成的。模具572023/8/10利用液壓和電器來(lái)控制整個(gè)工藝過(guò)程。3、液壓-控制系統(tǒng)：4、模具：2023/7/27利用液壓和電器來(lái)控制整個(gè)工藝過(guò)程。3、液壓582023/8/10澆注系統(tǒng)：從噴嘴到進(jìn)入型腔前的流道部分，有主流道、分流道、澆口組成；成型零件：制成制品一定形狀的各種零件，包括動(dòng)模、定模等；結(jié)構(gòu)零件：構(gòu)成模具結(jié)構(gòu)的其它零件，由導(dǎo)向、脫模、抽芯、分型等部分組成。2023/7/27澆注系統(tǒng)：從噴嘴到進(jìn)入型腔前的流道部分，有592023/8/105、注射機(jī)的工作過(guò)程合模鎖緊注射保壓冷卻開(kāi)模頂出合模鎖緊注射螺桿預(yù)塑2023/7/275、注射機(jī)的工作過(guò)程合模鎖緊注射保壓冷卻開(kāi)602023/8/10

注射成型的周期一般是以合模為起始點(diǎn)。合模過(guò)程動(dòng)模板的移動(dòng)速度是變化的。（1）合模與鎖緊

模具首先以低壓力快速進(jìn)行閉合，即低壓保護(hù)階段，當(dāng)動(dòng)模與定模快要接近時(shí)，合模的動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)切換成低壓低速，以免模具內(nèi)有異物或模內(nèi)嵌件松動(dòng)，然后切換成高壓鎖緊模具。2023/7/27注射成型的周期一般是以合模為起始點(diǎn)612023/8/10

噴嘴與模具完全貼合后，注射油缸開(kāi)始工作，推動(dòng)注射螺桿(柱塞)前移，以高速高壓將料筒前部的熔體注入模腔，并將模腔中的氣體從模具分型面驅(qū)趕出去。（2）注射2023/7/27噴嘴與模具完全貼合后，注射油缸開(kāi)622023/8/10

熔體注入模腔后，由于模具的低溫冷卻作用，使模腔內(nèi)的熔體產(chǎn)生收縮。為了保證注射制品的致密性、尺寸精度和強(qiáng)度，必須使注射系統(tǒng)對(duì)模具施加一定的壓力(螺桿對(duì)熔體保持一定壓力)，對(duì)模腔塑件進(jìn)行補(bǔ)縮，直到澆注系統(tǒng)的塑料凍結(jié)為止。（3）保壓2023/7/27熔體注入模腔后，由于模具的低溫冷632023/8/10

當(dāng)模具澆注系統(tǒng)內(nèi)的熔體凍結(jié)到其失去從澆口回流可能性時(shí)，即澆口封閉時(shí)，就可卸去保壓壓力，使制品在模內(nèi)充分冷卻定型。為了縮短成型周期，在冷卻的同時(shí)，螺桿進(jìn)行下一個(gè)周期的塑化。（4）制品的冷卻和預(yù)塑化2023/7/27當(dāng)模具澆注系統(tǒng)內(nèi)的熔體凍結(jié)到其失去642023/8/10塑化：傳動(dòng)裝置帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使料斗內(nèi)的塑料經(jīng)螺桿向前輸送，并在料筒的外加熱和螺桿剪切作用下使其熔融塑化。物料由螺桿運(yùn)到料筒前端，并產(chǎn)生一定壓力。在此壓力作用下螺桿在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向后移動(dòng)，當(dāng)后移到一定距離，料筒前端的熔體達(dá)到下次注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)和后移，準(zhǔn)備下一次注射。2023/7/27塑化：傳動(dòng)裝置帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使料斗內(nèi)的塑料652023/8/10

模腔內(nèi)的制品冷卻定型后，合模裝置即開(kāi)啟模具，并自動(dòng)頂落制品。（5）開(kāi)模頂出制品2023/7/27模腔內(nèi)的制品冷卻定型后，合模裝置即開(kāi)662023/8/10

熱塑性塑料的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射充模、冷卻和脫模等幾個(gè)工序，其中關(guān)鍵是塑化、流動(dòng)和冷卻。1、塑化過(guò)程2、注射充模過(guò)程3、壓實(shí)與保壓過(guò)程4、倒流與冷卻定型過(guò)程注射過(guò)程原理2023/7/27

熱塑性塑料的注射過(guò)程包括加料、塑化672023/8/101、塑化過(guò)程

塑化質(zhì)量主要是由塑料的受熱情況和所受的剪切作用所決定的。

塑化是注射成型的準(zhǔn)備過(guò)程塑化是指塑料在料筒內(nèi)受熱達(dá)到充分熔融狀態(tài)，而且有良好的可塑性的過(guò)程。塑化的要求：塑料在進(jìn)入模腔之前既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度，又要使熔體各點(diǎn)溫度盡量均勻一致，并能提供足夠量的上述質(zhì)量的熔融塑料以保證生產(chǎn)能順利進(jìn)行2023/7/271、塑化過(guò)程塑化質(zhì)量主要是由塑料的682023/8/10

移動(dòng)式螺桿式注射機(jī)工作時(shí)，因?yàn)槁輻U的轉(zhuǎn)動(dòng)能對(duì)物料產(chǎn)生剪切作用，因而對(duì)塑料的塑化比柱塞式注射機(jī)要好得多。而柱塞式注射機(jī)的塑化效果不如移動(dòng)螺桿式注射機(jī)，因而如何提高其塑化質(zhì)量是一個(gè)重要問(wèn)題。

這里就此柱塞式注射機(jī)內(nèi)塑化略作討論。主要從加熱效率、塑化能力、料溫分布等來(lái)討論。2023/7/27移動(dòng)式螺桿式注射機(jī)工作時(shí)，692023/8/10

柱塞式注射機(jī)內(nèi)物料的熱源絕大多數(shù)靠料筒的外加熱。物料在注射機(jī)中的移動(dòng)是靠柱塞的推動(dòng)，幾乎沒(méi)有混合作用，物料在移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的剪切摩擦熱相當(dāng)小，這些都是對(duì)熱傳遞不利的。加熱效率塑料塑化所需的熱量來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，即料筒壁的傳熱以及塑料之間、塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱。2023/7/27柱塞式注射機(jī)內(nèi)物料的熱源絕大多數(shù)靠702023/8/10

如果進(jìn)入料筒的塑料初始溫度為T(mén)0，加熱器對(duì)料筒加熱后使其內(nèi)壁達(dá)到的最大溫度為T(mén)w，但實(shí)際上塑料從加料口至噴嘴范圍內(nèi)只能升到比Tw要低的某一溫度T，所以塑料實(shí)際溫升是（T-T0）塑料的實(shí)際溫升和最大溫升之比即為加熱效率E，表示為：2023/7/27如果進(jìn)入料筒的塑料初始溫度為712023/8/10A：料筒的長(zhǎng)度和傳熱面積、熱擴(kuò)散速率增加料筒的長(zhǎng)度和傳熱面積，或延長(zhǎng)塑料在料筒內(nèi)的受熱時(shí)間和增大塑料的熱擴(kuò)散速率，都能使塑料吸收更多的熱量，提高T值，從而使E值增大。E值提高有利于塑料的塑化E值與下列因素有關(guān)：2023/7/27A：料筒的長(zhǎng)度和傳熱面積、熱擴(kuò)散速率E值提722023/8/10

柱塞式注射機(jī)在料筒幾何尺寸一定的情況下，塑料在料筒內(nèi)的受熱時(shí)間t與料筒內(nèi)的存料量VP、每次注射量W和注射周期Tc，有如下關(guān)系：

即存料量多，注射周期長(zhǎng)，都可以增加塑料受熱時(shí)間，提高塑料的溫升，使E值增大。但不適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)塑料的受熱時(shí)間，易使塑料降解，故一般料筒內(nèi)的存料量不超過(guò)最大注射量的3～8倍。分析柱塞式注射機(jī)2023/7/27柱塞式注射機(jī)在料筒幾何尺寸一732023/8/10

即塑料的熱擴(kuò)散速率正比于熱傳導(dǎo)系數(shù)，但一般塑料的熱傳導(dǎo)系數(shù)都較小。因此要增大熱擴(kuò)散速率取決于塑料是否受到攪動(dòng)，很顯然，柱塞式注射機(jī)的加熱效率不如移動(dòng)螺桿式注射機(jī)，塑化質(zhì)量也比其差。

塑料的熱擴(kuò)散速率α與熱傳導(dǎo)系數(shù)λ

、塑料的比熱C和密度ρ有如下關(guān)系：2023/7/27即塑料的熱擴(kuò)散速率正比于熱傳742023/8/10

由于塑料的導(dǎo)熱性差，故料筒的加熱效率會(huì)隨料層厚度的增大和料筒與塑料間的溫差減小而降低。B：料筒中塑料層的厚度、塑料與料筒表面的溫差因此，減少柱塞式注射機(jī)料筒中的料層厚度是很有必要的。為了達(dá)到這個(gè)目的，在料筒的前端安裝分流梭，它能在減少料層厚度的同時(shí)，迫使塑料產(chǎn)生剪切和收斂流動(dòng)，加強(qiáng)了熱擴(kuò)散作用。此外，料筒的熱量可通過(guò)分流梭而傳遞給塑料，從而增大了對(duì)塑料的加熱面，改善了塑化情況。2023/7/27由于塑料的導(dǎo)熱性差，故料筒的加熱752023/8/10C：料筒加熱效率還受塑料溫度分布的影響

在料筒中的物料有不均勻的溫度分布，近料筒壁的溫度偏高，料筒中心的溫度偏低。此外，熔體在圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，料筒中心處的料流速度快于筒壁處，造成徑向上速度分布不同。

因此料流無(wú)論在橫截面上還在長(zhǎng)度方面都存在很大的溫度梯度。2023/7/27C：料筒加熱效率還受塑料溫度分布的影響762023/8/10

設(shè)熔料的最高極限溫度為料筒壁溫Tw，最低溫度為T(mén)i，Ti必然高于進(jìn)入料筒的塑料初始溫度T0，即Ti＞T0。而料筒內(nèi)塑料的平均溫度Ta處于Ti和Tw之間，即塑料熔體的實(shí)際溫度總是分布在Ti～Tw之間，塑料從料筒實(shí)際所獲得的熱量可由溫差(Ta-To)表示。

在Tw固定的情況下，如果塑料的溫度分布寬，即塑料熱均勻性差，則塑料的平均溫度Ta降低，Ta-Tw的值就小，對(duì)應(yīng)的加熱效率較低。反之，在Tw一定時(shí)，塑料溫度分布窄，則Ta升高，加熱效率提高。如圖所示，生產(chǎn)中Ta是有一定范圍的，實(shí)踐證明，要使塑化質(zhì)量達(dá)到可以接受的水平，E值不應(yīng)小于0.8。2023/7/27設(shè)熔料的最高極限溫度為料筒壁772023/8/10

由以上討論可知，延長(zhǎng)塑料在料筒中的受熱時(shí)間t，增大塑料的熱擴(kuò)散速率α，減小料筒中料層的厚度δ，在允許的條件下提高料筒壁溫Tw，都能提高加熱效率E。這種關(guān)系可用函數(shù)表示如下：結(jié)論2023/7/27由以上討論可知，延長(zhǎng)塑料在料782023/8/10塑化能力

注射機(jī)的生產(chǎn)能力取決于加熱料筒的塑化能力和注射成型周期。塑化能力以單位時(shí)間內(nèi)料筒熔化塑料的質(zhì)量(塑化量)qm來(lái)表示，在一個(gè)成型周期內(nèi)，塑化量必須與注射量相平衡，所以塑化能力可用下式表示：2023/7/27塑化能力注射機(jī)的生產(chǎn)能力792023/8/10塑化能力與加熱溫度及塑料的性質(zhì)有關(guān)2023/7/27塑化能力與加熱溫度及塑料的性質(zhì)有關(guān)802023/8/10

根據(jù)料筒與塑料的接觸傳熱面積A和塑料的受熱體積Vp及料筒的加熱效率E，塑化能力qm可用下式表示：注：n=1相當(dāng)于分流梭不能對(duì)塑料加熱，n=2為加熱情況2023/7/27根據(jù)料筒與塑料的接觸傳熱面積A812023/8/10

顯然要提高塑化量qm，則須增大注射機(jī)的傳熱面積和減小加熱物料的體積，但在柱塞式注射機(jī)中，由于料筒的結(jié)構(gòu)所限，增大A就必然加大Vp。塑料、塑料的平均溫度和加熱效率一定的情況下K為常數(shù)

解決這一矛盾的有效方法是采用分流梭，兼用分流梭作加熱器或改變分流梭的形狀等，以增大傳熱面積或改變K值。柱塞式注射機(jī)2023/7/27顯然要提高塑化量qm，則須增大注822023/8/10

由于螺桿的剪切作用引起摩擦熱，能使塑料溫度升高，其溫升值為：

式中的D、n、H、C、η分別為螺桿的直徑、轉(zhuǎn)速、螺槽深度、塑料的比熱、熔體的粘度。移動(dòng)螺桿式注射機(jī)

這種剪切作用和溫升都使移動(dòng)螺桿式注射機(jī)的加熱效率增加，塑化量和塑化質(zhì)量均有提高。2023/7/27由于螺桿的剪切作用引起摩擦熱，能832023/8/10料

溫

分

布可以看出

在柱塞式注射機(jī)內(nèi)，與料筒接觸處附近區(qū)域的塑料升溫較快，中心升溫很慢，在流經(jīng)分流梭附近時(shí)升溫速度加快。但其最后的料溫仍然低于料筒Tw。

在移動(dòng)螺桿式注射機(jī)內(nèi)，開(kāi)始時(shí)塑料升溫速度甚至比柱塞式注射機(jī)內(nèi)靠近料筒壁的塑料升溫速度還要慢，但在螺桿混合和剪切作用下，其升溫速度則因摩擦發(fā)熱而很快增加，到達(dá)噴嘴前，料溫可接近Tw，如果剪切作用很強(qiáng)時(shí)，料溫甚至?xí)^(guò)Tw。2023/7/27料

溫

分

布可在柱塞式注射機(jī)內(nèi)，842023/8/10

物料沿料筒前進(jìn)方向的徑向溫度分布如下圖

柱塞式注射機(jī)內(nèi)塑料在料筒壁和中心的溫差沿前進(jìn)方向逐漸增大，而在分流梭附近接近噴嘴處才逐漸縮小并變得比較均勻。

移動(dòng)螺桿式注射機(jī)內(nèi)塑料受螺桿剪切作用，由于靠近料筒壁的剪切應(yīng)力最大，摩擦生熱使該處料溫要比中心部分高，最終甚至可超過(guò)料筒壁溫Tw。在剪切作用比較強(qiáng)的時(shí)候，甚至離噴嘴比較遠(yuǎn)的料筒中部物料的溫度也可以達(dá)到Tw以上。2023/7/27物料沿料筒前進(jìn)方向的徑向溫度852023/8/102、注射充模過(guò)程3、壓實(shí)與保壓過(guò)程4、倒流與冷卻定型過(guò)程下面的內(nèi)容：先介紹熔料充模的幾個(gè)階段2023/7/272、注射充模過(guò)程下面的內(nèi)容：先介紹熔料充模862023/8/10

塑化良好的塑料熔體在柱塞或螺桿的推動(dòng)下，由料筒前端經(jīng)噴嘴和模具澆注系統(tǒng)流入型腔而獲得一定的形狀的過(guò)程是注射成型最重要和最復(fù)雜的階段。這一過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間雖短，但熔體在其間所發(fā)生的變化卻不少，而且這些變化對(duì)制品的質(zhì)量有重要的影響。熔料充模的幾個(gè)階段2023/7/27塑化良好的塑料熔體在柱塞或872023/8/10

塑料熔體進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)情況可分為充模、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。

注射過(guò)程柱塞或螺桿位置、塑料溫度、柱塞與噴嘴壓力以及模腔內(nèi)壓力與注射時(shí)間之間的關(guān)系2023/7/27塑料熔體進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)情882023/8/10A：充模階段

一為柱塞或螺桿的空載期，在時(shí)間t0～t1間，注射前柱塞或螺桿雖開(kāi)始向前移動(dòng)，但物料尚未進(jìn)入模腔，物料在高速流經(jīng)噴嘴和澆口時(shí)，因剪切摩擦而引起溫度上升，同時(shí)因流動(dòng)阻力而引起柱塞和噴嘴處壓力增加。隨后是充模期，時(shí)間t1時(shí)塑料熔體開(kāi)始快速注入模腔，模具內(nèi)壓力上升至?xí)r間t2時(shí)，型腔被充滿(mǎn)，模腔內(nèi)壓力達(dá)到最大值，同時(shí)物料溫度、柱塞和噴嘴處壓力均上升到最高值。

這一階段包括兩個(gè)時(shí)期：

這一階段從柱塞或螺桿開(kāi)始向前移動(dòng)起，直至模腔被塑料熔體充滿(mǎn)為止，時(shí)間從t0到t2為止2023/7/27A：充模階段一為柱塞或螺桿的空載期，在時(shí)892023/8/10一是注射充模流動(dòng)，時(shí)間從t1開(kāi)始至熔體到達(dá)模腔末端的時(shí)刻tβ結(jié)束，熔體在此流動(dòng)過(guò)程中，阻力并不大，故模腔內(nèi)的壓力仍低。然后是壓實(shí)流動(dòng)，從tβ時(shí)刻開(kāi)始至柱塞到達(dá)其前進(jìn)行程的最大位置的時(shí)刻t2結(jié)束，在此之前模腔雖已被熔體充滿(mǎn)，但由于充模流動(dòng)結(jié)束時(shí)噴嘴內(nèi)的壓力遠(yuǎn)高于模腔內(nèi)的壓力，故這一時(shí)期后仍有少量熔體被擠入模腔，使模腔內(nèi)熔體密度增大而壓力急劇上升至最高值，這一過(guò)程也稱(chēng)壓實(shí)增密過(guò)程。充模期的流動(dòng)又可分為兩部分：2023/7/27一是注射充模流動(dòng)，時(shí)間從t1開(kāi)始至熔體到達(dá)902023/8/10

在這段時(shí)間內(nèi)，塑料熔體會(huì)因受到冷卻而發(fā)生收縮，柱塞或螺桿需保持對(duì)塑料的壓力，使模腔中的塑料進(jìn)一步得到壓實(shí)，同時(shí)料筒內(nèi)的熔體會(huì)向模腔中繼續(xù)流入以補(bǔ)足因塑料冷卻收縮而留出的空隙。隨模腔內(nèi)料溫下降，模內(nèi)壓力也因塑料冷卻收縮而開(kāi)始下降。是熔體充滿(mǎn)模腔時(shí)起至柱塞或螺桿撤回時(shí)為止的一段時(shí)間，時(shí)間是t2到t3。B：保壓階段

2023/7/27在這段時(shí)間內(nèi)，塑料熔體會(huì)因受到冷912023/8/10

如果柱塞或螺桿后撤時(shí)澆口處的熔體己凍結(jié)，則倒流階段就不存在，t3～t5段凝封階段。2023/7/27如果柱塞或螺桿后撤時(shí)澆口處的熔體922023/8/10

保壓結(jié)束后，柱塞或螺桿開(kāi)始后退，作用在其上的壓力隨之消失，噴嘴和澆口處壓力也迅速下降，而模腔內(nèi)的壓力要高于澆道內(nèi)的壓力，尚未凍結(jié)的塑料熔體就會(huì)從模腔倒流入澆道并導(dǎo)致模腔內(nèi)壓力迅速下降。隨模腔內(nèi)壓力下降，倒流速度減慢。熱熔體對(duì)澆口的加熱作用減小，溫度也就迅速下降。到t4時(shí)刻澆口內(nèi)的熔體凝固，倒流隨之停止，此時(shí)也稱(chēng)凝封，凝封階段為時(shí)間為t4到t5。這一階段是從柱塞或螺桿后退時(shí)開(kāi)始，到澆口處熔體凍結(jié)為止，時(shí)間是t3到t5。C：倒流階段

注意2023/7/27保壓結(jié)束后，柱塞或螺桿開(kāi)始后退，932023/8/10

這段時(shí)間雖然外部作用的壓力已經(jīng)消失，模腔內(nèi)仍可能保持一定的壓力，但隨模內(nèi)塑料進(jìn)一步冷卻，其溫度和壓力逐漸下降。到制品脫模時(shí)模內(nèi)壓力不一定等于外界壓力，可能有殘余壓力。殘余壓力的大小與壓實(shí)階段的時(shí)間長(zhǎng)短有一定關(guān)系。這一階段是澆口的塑料完全凍結(jié)時(shí)起到模具開(kāi)啟制品從模腔中頂出時(shí)為止，時(shí)間是t5到t6D：凍結(jié)后的冷卻階段2023/7/27這段時(shí)間雖然外部作用的壓力已經(jīng)消失942023/8/102、注射充模過(guò)程

這一階段從柱塞或螺桿開(kāi)始向前移動(dòng)起，直至模腔被塑料熔體充滿(mǎn)為止。期間熔體經(jīng)過(guò)了料筒、噴嘴、模具的澆注系統(tǒng)和模腔，其熔體的流動(dòng)對(duì)制品的質(zhì)量和成型時(shí)間都有很重要的影響。2023/7/272、注射充模過(guò)程這一階段從柱952023/8/10

從公式看到：流道的直徑對(duì)壓力損失的影響比較大。由于熔體通過(guò)噴嘴時(shí)有摩擦生熱，不是真正的等溫過(guò)程，而噴嘴的形式大多不是等截面圓管，而且熔體從料筒進(jìn)入噴嘴，直徑由大變小，有“入口效應(yīng)”，因此出上式估算的壓力損失通常小于實(shí)測(cè)值。2023/7/27從公式看到：流道的直徑對(duì)壓力損失的影962023/8/10（1）熔體在噴嘴中的流動(dòng)

噴嘴是注射機(jī)料筒與模具之間的連接件，充模時(shí)熔體經(jīng)過(guò)噴嘴通道中剪切速率變化相當(dāng)大，因此熔體流過(guò)噴嘴孔時(shí)會(huì)有較多的壓力損失和較大的溫升。充模時(shí)熔體通過(guò)噴嘴可以近似看作等溫條件下通過(guò)等截面圓管時(shí)的流動(dòng)。對(duì)牛頓流體和假塑性流體分別可用下式估算壓力損失：2023/7/27（1）熔體在噴嘴中的流動(dòng)噴972023/8/10

充模時(shí)熔體是以高速流過(guò)噴嘴孔的，必將產(chǎn)生大量的剪切摩擦熱，使熔體溫度升高。單位時(shí)間內(nèi)熔體流過(guò)噴嘴的壓力損失通過(guò)內(nèi)摩擦作用轉(zhuǎn)換成的熱量為Δpqv/J，相當(dāng)于單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)噴嘴熔體溫度升高ΔT所需的熱量(ρCpqvΔT)，由此得到熔體溫升值：

由上式可見(jiàn)，熔體流過(guò)噴嘴的溫升，主要由熔體通過(guò)噴嘴時(shí)的壓力損失決定的。2023/7/27充模時(shí)熔體是以高速流過(guò)噴嘴982023/8/10結(jié)論注射充模時(shí)，速度、壓力越高，噴嘴溫升越大，這也說(shuō)明了為什么熱穩(wěn)定性差的塑料不宜采用細(xì)孔噴嘴高速注射充模的原因。2023/7/27結(jié)論注射充模時(shí)，速度、壓力越高，噴嘴溫992023/8/10（2）熔體在模具澆注系統(tǒng)中的流動(dòng)

熔體流過(guò)模具澆注系統(tǒng)與流過(guò)噴嘴一樣，也會(huì)出現(xiàn)溫度和壓力的變化，這種變化還與澆注系統(tǒng)的冷、熱狀態(tài)有關(guān)。熱塑性塑料注射用模具有冷澆道系統(tǒng)和熱澆道系統(tǒng)。2023/7/27（2）熔體在模具澆注系統(tǒng)中的流動(dòng)1002023/8/10

熱澆道系統(tǒng)工作時(shí)要單獨(dú)加熱，其溫度保持在塑料的流動(dòng)溫度或熔點(diǎn)以上。熔體通過(guò)熱澆道系統(tǒng)時(shí)的情況與其通過(guò)噴嘴時(shí)的情況很相似。目前生產(chǎn)中較多的是使用冷澆道系統(tǒng)，熔體通過(guò)冷澆道系統(tǒng)時(shí)，由于澆道中溫度遠(yuǎn)低于熔體的溫度，熔體流表層與澆道壁接觸后迅速冷卻形成緊貼繞道壁的冷凝料殼層，從而使?jié)驳涝试S熔體通過(guò)的實(shí)際截面積減小，因而在用上式估算壓力損失時(shí)，應(yīng)考慮澆道半徑值的減小。2023/7/27熱澆道系統(tǒng)工作時(shí)要單獨(dú)加熱，1012023/8/10

在盡量短的時(shí)間內(nèi)有足夠量的熔體充滿(mǎn)模腔是充模過(guò)程的基本要求，即充模時(shí)應(yīng)有較高的體積流率。對(duì)牛頓流體，通過(guò)圓形截面或平板狹縫形澆口時(shí)的體積流率可由下式表示:圓形澆口平板狹縫澆口2023/7/27在盡量短的時(shí)間內(nèi)有足夠量的熔體充1022023/8/10（3）熔體在模腔的流動(dòng)

注射過(guò)程中最為復(fù)雜而又重要的階段是高溫熔體在相對(duì)較低溫的模腔中的流動(dòng)。聚合物熔體在這期間的行為決定了成型速率及聚合物的取向和結(jié)晶，因此也直接影響制品的質(zhì)量。

2023/7/27（3）熔體在模腔的流動(dòng)1032023/8/10A：熔體在典型模腔內(nèi)的流動(dòng)方式

熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)方式其主要與澆口的位置和模腔的形狀及結(jié)構(gòu)有關(guān)。看：熔體經(jīng)過(guò)不同澆口位置進(jìn)入幾種典型模腔內(nèi)的流動(dòng)方式。2023/7/27A：熔體在典型模腔內(nèi)的流動(dòng)方式1042023/8/10(a)為由軸向澆口進(jìn)入圓柱形模腔，當(dāng)熔體流出澆口后，沿Z方向流動(dòng)；2023/7/27(a)為由軸向澆口進(jìn)入圓柱形模腔，當(dāng)熔體流1052023/8/10(b)為熔體從扁澆口流入扁形模腔，沿X方向充模；2023/7/27(b)為熔體從扁澆口流入扁形模腔，沿X方向1062023/8/10(c)為熔體從圓形澆口流入，沿半徑r方向輻射狀地向周邊界限為R1、深為H的圓盤(pán)形模腔中充模流動(dòng)；2023/7/27(c)為熔體從圓形澆口流入，沿半徑r方向輻1072023/8/10(d)為熔體從制品平面內(nèi)的澆口進(jìn)入矩形截面的模腔，其流動(dòng)方式是越過(guò)澆口的料流前緣以澆口為圓心按圓弧狀向前擴(kuò)展。2023/7/27(d)為熔體從制品平面內(nèi)的澆口進(jìn)入矩形截面1082023/8/10B：熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)類(lèi)型

充模時(shí)熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)類(lèi)型主要由熔體通過(guò)澆口進(jìn)入模腔時(shí)的流速?zèng)Q定的?？焖俸吐俪淠煞N極端情況。2023/7/27B：熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)類(lèi)型1092023/8/10

當(dāng)從澆口進(jìn)入模腔的熔體流速很高時(shí)，熔體流首先射向?qū)Ρ?，使熔體流成為湍流，嚴(yán)重的湍流引起噴射而帶入空氣。由于模底先被熔體充滿(mǎn)，模內(nèi)空氣無(wú)法排出而被壓縮，這種高壓高溫氣體會(huì)引起熔體的局部燒傷及分解，使制品質(zhì)量不均勻，內(nèi)應(yīng)力也較大，表面常有裂紋?？焖俪淠＃?023/7/27當(dāng)從澆口進(jìn)入模腔的熔體流速很1102023/8/10

而慢速注射時(shí)，熔體以層流形式自澆口向模腔底部逐漸擴(kuò)展，能順利排出空氣，制品質(zhì)量較均勻。但過(guò)慢的速度會(huì)延長(zhǎng)充模時(shí)間，易使熔體在流通中冷卻降溫，引起熔體粘度提高，流動(dòng)性下降、充模不全，并出現(xiàn)分層和結(jié)合不好的熔接痕，影響制品的強(qiáng)度。

慢速充模：2023/7/27而慢速注射時(shí)，熔體以層流形式自1112023/8/10C：熔體流的正常運(yùn)動(dòng)情況

熔體從澆口處向模腔底部以層流方式推進(jìn)時(shí)，形成擴(kuò)展流動(dòng)的前峰波的形狀可分成三個(gè)典型階段：熔體流前緣呈圓弧形的初始階段（1）；前緣從圓弧漸變?yōu)橹本€的過(guò)渡階段（2）；熔體前緣呈直線移動(dòng)的主流充滿(mǎn)模腔的階段（3）。2023/7/27C：熔體流的正常運(yùn)動(dòng)情況1122023/8/103、壓實(shí)與保壓過(guò)程（1）壓實(shí)過(guò)程（增密過(guò)程）（2）保壓過(guò)程2023/7/273、壓實(shí)與保壓過(guò)程（1）壓實(shí)過(guò)程（增密過(guò)程1132023/8/10（1）壓實(shí)過(guò)程（增密過(guò)程）

充模流動(dòng)結(jié)束后，熔體進(jìn)入模腔的快速流動(dòng)雖已停止，但這時(shí)模腔內(nèi)的壓力并未達(dá)到最高值，而此時(shí)噴嘴壓力已達(dá)最大值，因而澆道內(nèi)的熔體仍能以緩慢的速度繼續(xù)流入模腔，使其中的壓力升高至能平衡澆口兩邊的壓力為止。這個(gè)壓實(shí)過(guò)程雖然時(shí)間很短，但熔體充滿(mǎn)模腔各部縫隙取得精確模腔型樣，且本身受到壓縮使成型物增密，就是在這一極短的時(shí)間內(nèi)依靠模腔內(nèi)的迅速增壓完成的。2023/7/27（1）壓實(shí)過(guò)程（增密過(guò)程）1142023/8/10

在壓實(shí)流動(dòng)中模腔內(nèi)壓力要達(dá)到最大值。模內(nèi)最大壓力的確定應(yīng)考慮鎖模系統(tǒng)和模具的剛度。對(duì)于聚苯乙烯注射，熔體在模腔內(nèi)壓實(shí)最大壓力可由以下經(jīng)驗(yàn)式確定：2023/7/27在壓實(shí)流動(dòng)中模腔內(nèi)壓力要達(dá)到最大值1152023/8/10（2）保壓過(guò)程

壓實(shí)結(jié)束后柱塞或螺桿不立即退回，而必須在最大前進(jìn)位置上再停留一段時(shí)間，使成型物在一定壓力作用下在模腔內(nèi)進(jìn)行冷卻。在保壓階段熔體仍能流動(dòng)，稱(chēng)保壓流動(dòng)，這時(shí)的注射壓力稱(chēng)保壓壓力，又稱(chēng)二次注射壓力。產(chǎn)生保壓流動(dòng)的原因是模腔壁附近的熔體因冷卻而產(chǎn)生體積收縮，這樣在澆口凍結(jié)之前，熔體在注射壓力作用下繼續(xù)向模腔補(bǔ)充熔體，產(chǎn)生補(bǔ)縮的保壓流動(dòng)。2023/7/27（2）保壓過(guò)程壓實(shí)結(jié)束后柱塞或螺1162023/8/10

當(dāng)然保壓流動(dòng)的必要條件是壓實(shí)結(jié)束后料筒前端仍有一定量的熔體，且從料筒到模腔的通道能允許熔體通過(guò)，即澆道系統(tǒng)沒(méi)有凍結(jié)。

保壓流動(dòng)和充模階段的壓實(shí)流動(dòng)部是在高壓下的熔體致密流動(dòng)。這時(shí)的流動(dòng)特點(diǎn)是熔體的流速很小，不起主導(dǎo)作用，而壓力卻是影響過(guò)程的主要因素。2023/7/27當(dāng)然保壓流動(dòng)的必要條件是壓實(shí)結(jié)束后1172023/8/10

保壓階段的壓力是影響模腔壓力和模腔內(nèi)塑料被壓縮程度的主要因素。保壓壓力高，則能補(bǔ)進(jìn)更多的料，不僅使制品的密度增高，模腔壓力提高，而且持續(xù)地壓縮還能使成型物各部分更好地融合，對(duì)提高制品強(qiáng)度有利。但在成型物的溫度已明顯下降之后，較高的外壓作用會(huì)在制品中產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力和大分子取向，這種情況反而不利制品的性能提高。保壓壓力2023/7/27保壓階段的壓力是影響模腔壓力1182023/8/10

保壓時(shí)間也是影響模腔壓力的重要因素，在保壓壓力一定的條件下，延長(zhǎng)保壓時(shí)間能向模腔中補(bǔ)進(jìn)更多的熔體，其效果與提高保壓壓力相似。保壓時(shí)間越短，而且壓實(shí)程度又小，則物料從模中的倒流會(huì)使模腔內(nèi)壓力降低得越快，最終模腔壓力就越低，如圖所示。保壓時(shí)間2023/7/27保壓時(shí)間也是影響模腔壓力的重要因素1192023/8/10保壓時(shí)間對(duì)模腔壓力的影響注射溫度：254℃注射壓力：112.5MPa保壓時(shí)間:D1-D5分別為5、7、9、13、17s

如保壓時(shí)間較長(zhǎng)或者澆口截面積較大，以至模腔中熔體凝固之后，澆口才凍結(jié)，則模腔壓力曲線按虛線下降。2023/7/27保壓時(shí)間對(duì)模腔壓力的影響注射溫度：254℃1202023/8/104、倒流與冷卻定型過(guò)程

保壓階段結(jié)束后，保壓壓力即被撤除，螺桿或柱塞要后退，這時(shí)模腔中熔體就要倒流。倒流過(guò)程的壓力曲線由倒流時(shí)間（t3～t4）決定的。如果模腔澆口還沒(méi)有凍結(jié)就撤除保壓壓力、則熔體在較高的模腔壓力作用下就會(huì)發(fā)生大的倒流，使模腔壓力很快下降，倒流將一直持續(xù)到澆口凍結(jié)點(diǎn)E點(diǎn)為止，E點(diǎn)稱(chēng)凝封點(diǎn)。（1）熔體的倒流2023/7/274、倒流與冷卻定型過(guò)程保壓階1212023/8/10

如圖所示，保壓切換越早，即保壓時(shí)間越短，則凝封點(diǎn)的壓力越低。將這些與保壓切換D1～D5相對(duì)應(yīng)的凝封點(diǎn)E1～E5相連接就形成凝封壓力曲線，這條線是直線。

凝封點(diǎn)位置與保壓切換點(diǎn)D有關(guān)。2023/7/27如圖所示，保壓切換越早，即保壓時(shí)1222023/8/10

當(dāng)模腔澆口凍結(jié)后，就進(jìn)入冷卻階段t5～t6，凝封后再?zèng)]有熔體進(jìn)出模腔，而封閉在模腔內(nèi)的熔體的壓力隨冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)進(jìn)一步下降直至開(kāi)模。這時(shí)模腔中聚合物平均溫度T、比容v(或密度)與模腔壓力p的關(guān)系可用修正的范德華狀態(tài)方程式表示：（2）澆口凍結(jié)后的冷卻2023/7/27當(dāng)模腔澆口凍結(jié)后，就進(jìn)入冷卻1232023/8/10

由式可見(jiàn)，在聚合物比容(或密度)一定時(shí)，模腔中物料的壓力與其溫度呈線性函數(shù)關(guān)系，如左圖所示。2023/7/27由式可見(jiàn)，在聚合物比容(或密度1242023/8/10

曲線l是表示在較低的注射壓力下，而且澆口凝封發(fā)生在柱塞或螺桿后退之前，即外壓解除后無(wú)熔體倒流。

從圖看到：

曲線2和曲線3的區(qū)別在于前者的保壓時(shí)間為C2D2，后者延長(zhǎng)到C2D3。D點(diǎn)時(shí)保壓期結(jié)束柱塞或螺桿后退，隨之出現(xiàn)倒流引起模內(nèi)壓力沿DE下降，E為凝封點(diǎn)。凝封點(diǎn)之后模腔內(nèi)的物料量不再改變，即比容為定值，故溫度和壓力沿EF呈直線下降。2023/7/27曲線l是表示在較低的注射1252023/8/10

保壓切換時(shí)的溫度高(例如保壓時(shí)間短)，則聚合物的凝封溫度高，凝封的模腔壓力就低，所得制品的密度也就小。

由曲線可以明顯看出因此：制品的密度在很大程度上由凝封時(shí)模腔內(nèi)的溫度和壓力決定的。制品的密度或質(zhì)量一般隨凝封時(shí)壓力的增大而增加，但是制品的密度大，殘余應(yīng)力也就大，這種殘余應(yīng)力將保留在制品中，形成制品的內(nèi)應(yīng)力。所以：凝封壓力和溫度對(duì)制品的性能有很大的影響，通?？梢杂酶淖儽簳r(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)這兩個(gè)參數(shù)，以此來(lái)改善制品的性能。2023/7/27保壓切換時(shí)的溫度高(例如保壓時(shí)間1262023/8/10

為了使制品脫模時(shí)不變形，在模腔澆口凍結(jié)之后一般不能立即將成型制品從模腔中脫出，而應(yīng)留在模內(nèi)繼續(xù)冷卻一段時(shí)間，以便其整體或足夠厚的表層降溫至聚合物玻璃化溫度或熱變形溫度以下后，再?gòu)哪Ｇ恢忻摮觥?023/7/27為了使制品脫模時(shí)不變形，1272023/8/10

降低模溫是縮短冷卻時(shí)間的有效途徑，但模具與熔體二者之間的溫差不能太大，否則會(huì)因成型物內(nèi)外降溫速率差別過(guò)大而造成制品具有較大的內(nèi)應(yīng)力。模腔內(nèi)成型物冷卻過(guò)程是其內(nèi)部熔體先將其熱量傳導(dǎo)給外面的凝固層，凝固層再將熱量傳給模壁，最后用模具傳熱。而塑料的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)小于模具所用的金屬，所以制品在模腔內(nèi)的冷卻速度制約于成型物的凝固層。此外還與制品的結(jié)晶有關(guān)。2023/7/27降低模溫是縮短冷卻時(shí)間的有1282023/8/10

模溫通常低于塑料的玻璃化溫度或不引起制件變形的溫度，但制件的脫模溫度Tc則稍高于模溫Tb，Tc的確定取決于制件的壁厚和殘余應(yīng)力。由凝封點(diǎn)到Tc的時(shí)間就是冷卻時(shí)間，在給定模溫下，制品在模腔中冷卻所需的最短時(shí)間t可用下式估算:2023/7/27模溫通常低于塑料的玻璃化溫1292023/8/10

壓縮模塑也稱(chēng)為模壓成型，是將粉狀、粒狀、或纖維狀的塑料放在加熱的模具中，一般為定模，然后合上動(dòng)模加熱熔化，并在壓力的作用下使物料充滿(mǎn)模腔，形成與模腔形狀一樣的模制品，再經(jīng)過(guò)加熱（熱固性塑料固化）或冷卻（熱塑性塑料冷卻硬化），脫模后得到制品。二、壓縮模塑2023/7/27壓縮模塑也稱(chēng)為模壓成型，是1302023/8/10

模壓成型主要用于熱固性塑料制品的成型。主要塑料有酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。此外熔體粘度比較大、成型面積大的熱塑性塑料也可以采用該方法生產(chǎn)。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單（設(shè)備、工藝、模具），比較容易生產(chǎn)大型制品；效率低、自動(dòng)化程度低、只能生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單的制品。2023/7/27模壓成型主要用于熱固性塑料制1312023/8/10原料的處理加料閉模固化脫模吹洗模具排氣后處理過(guò)程2023/7/27原料的處理加料閉模固化脫模吹洗模具排氣后處1322023/8/102023/7/271332023/8/10原料處理：預(yù)壓，預(yù)熱；加料：可以采用重量法（準(zhǔn)確但是麻煩）、容量法、計(jì)數(shù)法（預(yù)壓物加料）；閉模：動(dòng)定模閉合；排氣：閉模加壓后，物料逐漸升溫，其中有小分子物質(zhì)放出，因此要卸壓排氣；固化：固化是熱固性塑料在模內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即交聯(lián)反應(yīng)脫模：固化后，模具開(kāi)模，通?？宽敆U頂出制品；模具吹洗：利用壓縮空氣吹洗模具，保證制品的質(zhì)量；后處理:通常是熱處理，主要是減少和消除制品的內(nèi)應(yīng)力。2023/7/27原料處理：預(yù)壓，預(yù)熱；1342023/8/10第三節(jié)壓延成型原理

壓延成型：將已經(jīng)塑化好的接近粘流態(tài)的熱塑性塑料通過(guò)一系列相向旋轉(zhuǎn)的輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，成為具有一定厚度、寬度和表面光潔度的薄片制品。例如：PVC膜（0.05-0.5）mm、片（0.25-0.7）mm，此外還可以生產(chǎn)人造革等涂層制品。2023/7/27第三節(jié)壓延成型原理壓延成型：1352023/8/102023/7/271362023/8/102023/7/271372023/8/10

壓延成型與塑料的可擠壓性和可延性有關(guān)?？蓴D壓性是指聚合物熔體通過(guò)擠壓作用（主要受剪切力）發(fā)生形變時(shí)獲得形狀和保持形狀的能力可延性是表示無(wú)定型或半結(jié)晶聚合物在一個(gè)方向或兩個(gè)方向受到延展或拉伸時(shí)變形的能力。

聚合物的可延性取決于材料產(chǎn)生形變的能力和應(yīng)變硬化作用。

形變能力與固態(tài)聚合物的的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和柔性以及所處的環(huán)境溫度有關(guān)；而應(yīng)變硬化作用則與聚合物的取向程度有關(guān)。2023/7/27壓延成型與塑料的可擠壓性和可延性有1382023/8/10一、壓延時(shí)聚合物的流動(dòng)和變形二、鉗住區(qū)和鉗住點(diǎn)的位置三、物料在壓延輥筒間隙的壓力分布四、物料在壓延輥筒間隙的流速分布內(nèi)容2023/7/27一、壓延時(shí)聚合物的流動(dòng)和變形內(nèi)容1392023/8/10

壓延機(jī)輥筒對(duì)物料的作用原理與開(kāi)煉機(jī)（聚合物成型工藝介紹）的基本上是一樣的，即物料與輥筒的接觸角α必須小于其摩擦角時(shí)，其才能在摩擦力作用下被帶入輥距中。因而能夠進(jìn)入壓延機(jī)輥距中的物料之最大厚度是有一定限度的，而且與輥筒的直徑有關(guān)。一、壓延時(shí)聚合物的流動(dòng)和變形2023/7/27壓延機(jī)輥筒對(duì)物料的作用原1402023/8/10若：R1＝R2＝R則：Δh／2＝R－O2C2＝R（1－cosα）即：Δh＝2R（1－cosα）

設(shè)能夠進(jìn)入輥距的物料的最大厚度為h1，壓延后物料的厚度變?yōu)閔2，壓延厚度的變化為Δh＝h1-h2，Δh為物料的直線壓縮，它與物料的接觸角α及輥筒的半徑R的關(guān)系：2023/7/27若：R1＝R2＝R設(shè)能夠進(jìn)入1412023/8/10

當(dāng)輥距為e時(shí)，能夠進(jìn)入輥距中的物料的最大厚度為h1＝Δh＋e；當(dāng)e值一定時(shí)，R值越大，能夠進(jìn)入輥距中的供料最大厚度即允許的供料厚度也越大。

可見(jiàn):2023/7/27當(dāng)輥距為e時(shí)，能夠進(jìn)入輥距中的物1422023/8/10

處于熔融態(tài)的塑料的體積幾乎是不可壓縮的，故可以認(rèn)為在壓延過(guò)程中，物料的體積保持不變。因此壓延時(shí)物料斷面厚度的減小必然伴隨著斷面寬度和片材長(zhǎng)度的增加。2023/7/27處于熔融態(tài)的塑料的體積幾乎是1432023/8/10

設(shè)壓延前、后物料的長(zhǎng)、寬、厚度分別為L(zhǎng)1、b1、h1和L2、b2、h2，體積分別為V1和V2

則V1＝L1×b1×hl

，V2＝L2×b2×h2

，又因V1＝V2

所以：V2/V1＝L2/L1×b2/b1×h2/h1＝α·β·γ＝1

式中：α－為物料的壓縮系數(shù)L2/L1

β－為物料的展寬系數(shù)b2/b1，

γ－為物料的延伸系數(shù)h2/h1；2023/7/27設(shè)壓延前、后物料的長(zhǎng)、寬、厚度分1442023/8/10

壓延時(shí)，物料沿輥筒軸向，即壓延物料的寬度方向受到的阻力很大，流動(dòng)變形困難，故壓延時(shí)物料的寬度變化很小，即β約等于1。于是式：

V2/V1＝L2/L1×b2/b1×h2/h1

＝α·β·γ＝α·γ

即α＝1/γ，h1/h2

＝L2/L1

壓延時(shí)物料厚度的減小，必然伴隨著長(zhǎng)度的相應(yīng)增大。當(dāng)壓延厚度要求一定時(shí)，在輥筒上的接觸角范圍內(nèi)的積料厚度h1越大，壓延后的物料長(zhǎng)度L2也越大。

h1/h2

＝L2/L1

2023/7/27壓延時(shí)，物料沿輥筒軸向，1452023/8/10

壓延時(shí)推動(dòng)物料流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一是物料與輥筒之間的摩擦作用產(chǎn)生的輥筒旋轉(zhuǎn)拉力，它把物料帶入輥筒間隙；二是輥筒間隙對(duì)物料的擠壓力，它將物料推向前進(jìn)。

二、鉗住區(qū)和鉗住點(diǎn)的位置從流體力學(xué)知道，任何流體產(chǎn)生流動(dòng)，都有動(dòng)力推動(dòng)2023/7/27壓延時(shí)推動(dòng)物料流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自?xún)蓚€(gè)方1462023/8/10

看：表示物料進(jìn)入兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的輥筒間的受到摩擦和擠壓情況。

壓延時(shí)，物料是被摩擦力帶入輥隙而流動(dòng)。由于輥隙是逐漸縮小的，因此當(dāng)物料向前行進(jìn)時(shí)，其厚度越來(lái)越小，而輥筒對(duì)物料的壓力就越來(lái)越大。然后物料快速地流過(guò)輥距處，隨著物料的流動(dòng)，壓力逐漸下降，至物料離開(kāi)輥筒時(shí)，壓力為零。2023/7/27看：表示物料進(jìn)入兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的輥筒間的受1472023/8/10鉗住區(qū)：壓延中物料受輥筒的擠壓的區(qū)域始鉗住點(diǎn)：輥筒開(kāi)始對(duì)物料加壓的點(diǎn)，a終鉗住點(diǎn)：加壓終止點(diǎn)，d中心鉗住點(diǎn)：兩輥中心(兩輥筒圓心連線的中點(diǎn))點(diǎn)，c最大壓力鉗住點(diǎn)：鉗住區(qū)壓力最大處，b物料在兩輥筒間受到擠壓時(shí)的情況2023/7/27鉗住區(qū)：壓延中物料受輥筒的擠壓的區(qū)域物料在1482023/8/10

物料在進(jìn)入輥筒間隙后的流動(dòng)、形變等均由輥筒間隙的壓力分布所決定。壓力分布可由理論計(jì)算，為了使分析簡(jiǎn)單，要作幾個(gè)假設(shè)：三、物料在壓延輥筒間隙的壓力分布2023/7/27物料在進(jìn)入輥筒間隙后的流動(dòng)、1492023/8/10假設(shè)：A：在壓延過(guò)程中，物料為不可壓縮牛頓流體，作等溫、層狀、穩(wěn)定的流動(dòng)，即物料的溫度和粘度是不變的；B：兩輥筒的半徑和轉(zhuǎn)速是相等的；C：忽略物料的彈性，物料在輥筒表面沒(méi)有滑動(dòng)和裂解；D：輥簡(jiǎn)間隙大大小于輥筒的半徑，因此認(rèn)為在鉗住區(qū)內(nèi)的兩輥筒表面是互相平行的。2023/7/27假設(shè)：1502023/8/10

由此根據(jù)流體力學(xué)粘性流體連續(xù)流動(dòng)方程可推得如下的壓力方程式：p－物料壓力；A－無(wú)因次變量，是x的函數(shù)，A=x/(2RH)1/2

；V－輥筒表面的線速度；H0－輥筒間隙h0的一半；R－輥筒半徑；A1－無(wú)因次變量（終鉗住點(diǎn)），A1=(Q/2vH0-1)1/2

；Q－單位輥筒寬度上的體積。2023/7/27由此根據(jù)流體力學(xué)粘性流體1512023/8/10

把鉗住區(qū)任一點(diǎn)的壓力和最大壓力之比定義為相對(duì)壓力，用P′表示，那么：2023/7/27把鉗住區(qū)任一點(diǎn)的壓力和最大壓力1522023/8/10由此可見(jiàn)鉗住區(qū)各主要點(diǎn)的P′值為：2023/7/27由此可見(jiàn)鉗住區(qū)各主要點(diǎn)的P′值為：1532023/8/10

從a點(diǎn)開(kāi)始物料受到的壓力從零逐漸上升，到b點(diǎn)達(dá)到最大值，而輥筒的中心鉗住點(diǎn)c點(diǎn)并不是最大壓力點(diǎn)，其僅為最大壓力的一半，到達(dá)d點(diǎn)壓力降到零。

物料從進(jìn)入輥筒到出輥筒，在x鈾方向上，在不同的位置上壓力是變化的2023/7/27從a點(diǎn)開(kāi)始物料受到的壓力從零逐1542023/8/10

根據(jù)理論計(jì)算的壓力在鉗住區(qū)的分布情況的曲線與實(shí)測(cè)的壓力曲線比較表明，它們的最大壓力點(diǎn)相當(dāng)一致。而A＜A1這一段，理論值比實(shí)際值低，主要原因是物料非牛頓性。2023/7/27根據(jù)理論計(jì)算的壓力在鉗住區(qū)的1552023/8/10

處于壓延輥筒間隙中的物料主要受到輥筒的壓力作用而產(chǎn)生流動(dòng)，輥筒對(duì)物料的壓力是隨輥隙的位置不同而變化的，因而造成物料的流速也隨輥隙的位置不同而變化。即在等速旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)輥筒之間的物料，其流動(dòng)不是等速前進(jìn)的，而是存在一個(gè)與壓力分布相應(yīng)的速度分布。三、物料在壓延輥筒間隙的流速分布2023/7/27處于壓延輥筒間隙中的物1562023/8/10

壓延過(guò)程中物料沿x方向各點(diǎn)的速度Vx與輥筒的線速V的比值，可以由理論推導(dǎo)得到如下方程：式中：B為無(wú)因次變量，等于y/h；

y為縱坐標(biāo)上的某點(diǎn)；

h為x軸到輥筒表面的距離。2023/7/27壓延過(guò)程中物料沿x方向各點(diǎn)的1572023/8/10Vx/V是變量A、A1、B的函數(shù)，物料速度分布如下圖2023/7/27Vx/V是變量A、A1、B的函數(shù)，物料速度1582023/8/10（1）當(dāng)A＝±A1時(shí)，Vx/V＝1，即Vx＝V，這說(shuō)明在最大壓力處和終鉗住點(diǎn)的物料流速都等于輥筒表面線速度，無(wú)論在y軸方向上哪一點(diǎn)都有相同的速度，該處沒(méi)有速度梯度，速度分布為直線。分析2023/7/27（1）當(dāng)A＝±A1時(shí)，Vx/V＝1，即Vx1592023/8/10

在x軸方向上，從A＝-A1的y軸上各點(diǎn)速度相等起，在壓力的作用下，中間層的速度逐漸加快，但越接近輥筒表面，物料的流速越接近輥筒的線速度。至中心層物料流速增加到最大值，即形成了最大的速度梯度，此即所謂的超前現(xiàn)象，過(guò)了中心鉗住點(diǎn)后，隨著壓力遞減，中間層物料的流速逐漸減小，最后到達(dá)終鉗住點(diǎn)A＝A1處，y軸各點(diǎn)物料的流速又都等于輥筒線遞度。（2）當(dāng)-A1＜A＜A1時(shí)，Vx/V＞1，即Vx＞V，速度分布是凸?fàn)钋€。在此區(qū)域內(nèi)，除了與輥筒接觸的物料Vx＝V外，其他各點(diǎn)的Vx值都大于輥筒表面的線速度。2023/7/27在x軸方向上，從A＝-A11602023/8/10（3）當(dāng)A＜-A1時(shí)，壓力梯度為正值，在此區(qū)域內(nèi)，由于輥筒旋轉(zhuǎn)的拉力作用，使沿輥筒表面的物料流速快于中間層物料，速度分布呈凹狀曲線，即所謂壓延中的滯后現(xiàn)象。2023/7/27（3）當(dāng)A＜-A1時(shí)，壓力梯度為正值，在此1612023/8/10（4）在A＜-A1區(qū)域內(nèi)，向x軸負(fù)的方向移動(dòng)時(shí)，在中心面x軸上有一點(diǎn)叫停止點(diǎn)：A＝-A′，此時(shí)y＝0處，Vx＝0，即物料在此處的流動(dòng)速度為零。2023/7/27（4）在A＜-A1區(qū)域內(nèi)，向x軸負(fù)的方向移1622023/8/10（5）當(dāng)-A0＜A＜-A′時(shí)，物料的流動(dòng)出現(xiàn)兩個(gè)方向相反的速度，即在靠近中心面處，流速是負(fù)值，物料離開(kāi)鉗住區(qū)向負(fù)x軸方向流動(dòng)；而靠近輥筒表面處，流速為正值，物料進(jìn)入鉗住區(qū)向正x方向流動(dòng)。