测试5-浇口冻结测试

　

一、浇口冻结时间的界定

  熔融塑料通过浇口进入型腔。而型腔充填是一个动态过程，熔体温度、压力和流速都是随时间而变化的。型腔充填阶段是螺杆向前移动的起始点。当型腔接近充满时，补缩和保压阶段启动。此时熔体流动速度开始降低，温度也同步下降，导致熔体黏度增加。浇口是型腔中截面积最小的部位。当这里的塑料因黏度下降无法再流动时，浇口就认为已冻结了。此时浇口区域的塑料分子处于静止状态，再也无法流入型腔。完成该阶段所需要的时间称为浇口冻结时间。

  在注射成型过程中，压力作用于熔体，直到浇口冻结为止。如果压力作用的时间不够长，结果要么保压不足，产品上会出现缩孔或缩痕，要么型腔内压力过高,将塑料回推出型腔，同样导致保压不足。第二种现象通常发生在型腔内充满受压塑料而保压时间短于浇口冻结时间的情况下。

  浇口冻结时间是由塑料类型、浇口尽寸、浇口形式及注塑机工艺参数等因素决定的。每套模具都应进行浇口封闭测试。浇口封闭测试得到的是产品重量与保压时间的关系图。一旦浇口冻结，塑料就再也无法进入或溢出型腔，产品的重量得以保持不变。产品重量保持不变是浇口冻结的一个标志。典型的浇口封闭曲线图，如图1。

图1

二、确定保压时间的流程

1、将注射速度设定为黏度曲线测试中得到数值。

2、将成型工艺设置在工艺窗口的中心，或者靠近已生成的工艺窗口右上象限的上角。保压压力、熔体温度和模具温度值都会影响浇口封闭的时间。压力和温度越高，塑料进出型腔就越容易。较高的温度也会延长浇口冻结的时间。我们的目标是确保该工艺窗口中的任何位置，浇口都保证封闭。因此，应考虑采用压力和温度靠近较高极限的值。

3、设定冷却时间足够长，确保产品在顶出前已冷却。

4、将保压时间降至0，设定螺杆储料延迟时间（预估的保压时间之和）。

5、成型大约10模产品，收集一模产品。

6、将保压时间增加1s，同时将冷却时间减少1s，收集一模产品。冷却时间减少1s是为了保持周期时间不变。

7、保压时间每递增1s，收集一模产品，直到浇口冻结。而保压时间每递增1s，冷却时间就减少1s。

8、称量每个型腔的产品重量，绘制产品重量与保压时间关系图。

9、确定浇口封闭时间。浇口封闭时间是产品重量达到稳定之前的时间。

10、记录浇口封闭测试数据，如表1。

     表1，浇口封闭测试表

11、按浇口封闭测试数据作图，如图2。

图2

三、浇口封闭曲线图的运用

1、曲线生成以后，选择一个产品重量稳定以后的时间。在上图中，产品重量在7s后就不再增加，所以为安全起见同时弥补工艺本身的波动，保压时间要设定为8s。

2、如果型腔已达平衡，所有型腔填充速率相同，那么它们的浇口封闭图形应是相似的。这时，可以只称重其中一腔的产品重量即可绘制图形。

3、保压时间应比浇口封闭时间长约1s。这将确保在保压阶段结束之前浇口已行封闭。设定的冷却时间从保压时间结束开始。由于塑料一接触到型腔壁就开始冷却，因此，实际冷却时间是注射填充时间、补缩和保压时间以及冷却时间的总和。总冷却时间是决定产品质量的因素之一。

4、对冷流道模具或者半冷流道(热转冷)，为保证模与模之间的可重复性，保压压力一定要持续到浇口完全冷却。

5、通过浇口封闭测试，我们可以确定浇口封闭或冻结的时间。然而，如果注塑产品的浇口粗大，浇口的封闭时间就会延长。在这种情况下，如果设定的保压时间超过合理时间，就会存在产品保压过度的风险。直浇口注射的产品就是一个很好的例子。

6、如果产品重量在保压初期保持不变，而随着保压时间的进一步增加，产品重量的突然增加说明已出现了过保压，尤其是在浇口附近区域。由于此时浇口内外的塑料尚未完全固化，保压时间的延长会引起已冻结的浇口部分移位，把更多塑料压入型腔。而此时型腔内的塑料正逐渐冷却，黏度增大，新进入型腔的塑料产生的额外压力无法得到扩散或抵消，于是浇口附近的区域内产生应力积聚。

四、需要区分补缩和保压阶段的场景

  在大多数情况下，工艺人员并不区分补缩阶段和保压阶段，通常设置相同的压力值和保压时间后，将两段合并统称为保压阶段。这一阶段的优化可通过上一节的浇口封闭测试来完成。然而，在某些情况下，产品重量与时间的曲线并不会出现类似图2所示的平坦区域。这时产品很容易因过保压而导致失效。因此对于这类产品有必要区分补缩阶段和保压阶段。以下是应区分补缩和保压阶段的一些典型场景。

1、聚烯烃、各种TPE和TPU等软塑料，在浇口封闭测试中，产品重量会不断增加，较难趋于稳定。

2、在直浇口模具中，浇口尺寸较大，等待浇口完全冻结不切实际。因此，产品重量也会随着保压时间的延长而增加，并导致浇口附近区域应力积聚。

3、某些产品的浇口附近容易有应力产生失效，例如垃圾桶大多采用中心浇口，而最有可能的失效形式则是浇口处开裂或断裂。

4、开放式热流道模具浇口始终处于熔融状态，只要有塑料流动，浇口就永远不会封闭。

5、针阀式热流道模具浇口是机械关闭的，所以只有补缩阶段，没有保压阶段。

6、有些产品外观缺陷可以通过添加两段或多段保压加以解决，例如部分产品的飞边。

  在上述场景中，补缩和保压阶段应加以区分。补缩阶段注射的塑料量应足够，而在保压阶段，压力应该保持直至浇口冻结为止。