浇注系统研究及灯座模具设计+CAD图纸(3)
2.1.2 模具型腔及浇注系统内的压力周期分析
型腔内压力周期分析需在型腔壁或者浇口附近安置压力传感器和温度传感器。能测得物料随着时间的变化，其内部压力与温度的变化。如图2.2讲时间点分为四个阶段，分别为充模与压实、保压与增密、倒流和浇口封闭后冷却。
(1) 充模与压实
物料通过注塑机螺杆的推动进入型腔，直到熔体将型腔充满。在排气良好的情况下，充模阶段的内压力很小，随着型腔靠浇口侧被填满，塑料熔体所需要的流动长度变长，其内部压力增长至Poc点。
在充模阶段中，塑料熔体流过型腔壁，就会在型腔壁上生成冻结层。冻结层可以增加流体的流动摩擦和绝热作用，这段时间内，其温度的变化可以被认定为是恒温的。
随着塑料熔体填满型腔，由于塑料的收缩作用，需在填满熔体的型腔中继续通入物料，使得内部压力瞬间增长到最高点Psc点，流速迅速降低，物料在型腔内被压实。
(2) 保压增密
此阶段中，型腔内的塑料熔体由于冷却收缩作用，会使内部压力下降，但同时会产生表面凹陷和中心内部缩孔等缺陷。所以在此阶段必须继续缓慢通入塑料熔体，使型腔内的压力基本保持不变，这样做同时也能使塑件增密，使塑件成型良好。
保压时间不宜过短，过早结束保压阶段，会由于收缩过大，使塑件表面及内部产生缺陷；同时保压时间不宜过长，延长保压时间会使内部压力过大，成型后制品的内应力过大，降低了塑件的收缩率，使制品涨紧在型腔中无法脱出或脱出时破裂。
在温度方面，由于此时冻结层已经很厚，外围开始慢慢冷却，分子的热运动与剪切速率降低，而中心层由于补料和冻结层的保护，相对与外层的温度较高。
(3) 倒流（泄料）
在保压阶段结束后，将撤去外部螺杆的压力。中心处的塑料熔体还未完全冻结，并且此时内部压力很大，若浇口位置的熔体也没有冻结，则型腔内的熔体会从浇口处向外倒流，导致内部压力急剧下降，如图1.2中曲线2所示。如果倒流量过大，在进一步的冷却过程中，会使塑件产生凹陷或缩孔等缺陷。因此保压补料的时间应该要等到浇口基本冻结再停止。其次，浇口的尺寸选择也很重要，使其能保证保压增密，又不致在保压后产生倒流。
(4) 浇口封闭后冷却
在浇口完全封闭之后，型腔内塑件的质量和体积都不在发生改变。其制品在型腔中的温度与压力都是按照恒定密度线来变化的，使用Spencer-Gilmore状态方程式来描述：
(p+π)(υ-W)=RT
式中：p为塑料熔体的压力
υ为塑料熔体比容
T为塑料熔体温度
R、π、W为各种常数，其中W由塑料种类来确定。
由此式得：当比容υ不变时，压力p与温度T成直线关系。对于温度T来说，为了脱模时不致变形，其脱模的温度应该在塑料热变形温度TS以下，但是冷却温度再低也不可能低于型腔表面的温度T0；对于内部压力p来说，脱模时的残余压力不能很高，压力太高会导致涨模，对型腔壁的摩擦力增大，脱出时易发生划伤，无法脱出，甚至破裂等情况。脱模的最理想情况是内部压力为0，但是有时候当残余压力为0时，温度T还不能满足脱模条件，则需要继续降压，这时候会产生负压，负压过大则会产生内部物料不足，容易产生凹陷、缩孔等缺陷。因此残余压力必须处于+pR和-pR之间。
由图2.3得，在实际操作过程中，为了提高生产效率，制品冷却到TS即可开模，因此，实际允许开模的区域在图上曲线1与3之间，而曲线2是最理想的脱模情况。