【原】注射階段的速度主導的深入理解

  注射階段的速度主導提出的這個問題非常核心，是理解現代注塑工藝控制的關鍵。作為一名注塑工藝人員，深入理解“速度主導”這一概念，是邁向高級工藝調試、解決復雜質量問題的必經之路。下面將結合描述，詳細闡釋“注射階段的速度主導”，并擴展到整個注射填充過程的控制邏輯。

一、核心概念：速度主導(Velocity Control)

速度主導：在模腔填滿（俗稱“V/P切換點”或“保壓切換點”）之前，注射過程是由速度（流量）主導的。

1. 為什么是速度主導？

我們可以用一個簡單的類比來理解：用水管澆花。

- 你的目標：是用一定速度的水流（比如細水長流或快速噴灑）去澆灌每一盆花（填滿型腔）。

- 水壓的變化：當你捏住水管口（增加阻力）時，為了保持同樣的水流速度，你需要把水龍頭開得更大（提供更高的壓力）。如果你松開手（阻力減小），即使水龍頭開度不變，水流速度也會變快，此時你可能需要關小一點水龍頭來維持之前的速度。

- 在這個例子中，水流速度是你的設定目標，而水壓是隨著你捏水管的力度（阻力）變化而自動調整的結果，目的是為了維持你設定的速度。

注塑機的注射過程與此完全相同：

- 設定目標：工藝員設定了各段的注射速度（mm/s 或 cm3/s）。這意味著螺桿要以這個恒定的速度向前推進。

- 熔體阻力：熔融塑料流經噴嘴、流道、澆口和型腔時，會遇到粘度、流長、壁厚、彎角等帶來的流動阻力。

- 注射壓力：為了克服當前時刻的流動阻力，并以設定的速度推動熔膠，注塑機的油壓系統必須實時提供恰好足夠的推力（壓力）。這個壓力值是一個結果，而不是一個原因。它會在機器允許的壓力上限內自動變化，以確保速度穩定。

這就是提到的：“注塑機的壓力控制只是壓力上限控制”。注射壓力設置（如90 bar）是一個“安全帽”，它告訴機器：“無論阻力多大，你為了保速度所能使用的最大壓力就是90 bar，如果阻力大到需要超過90 bar的壓力才能維持速度，那你也不能超，就讓速度掉下來吧”。在型腔未滿時，只要這個上限設置得足夠高（如您所說用140-160 bar的系統壓力），機器就能始終以設定速度注射，此時實際壓力由阻力決定。

2. 速度主導的重要性：穩定性與復制性

注塑出來的產品穩定性與注射速度的穩定性息息相關。這是因為：

- 剪切熱和粘度：塑料熔體是剪切變稀的非牛頓流體。注射速度直接決定了熔體受到的剪切速率。恒定的剪切速率意味著：

- 恒定的熔體粘度：粘度穩定，流動行為就可預測。

- 恒定的生熱：剪切產生的熱量穩定，避免了因溫度波動導致的降解、色差或填充不滿。

- 流前形態：速度決定了熔體“流前”的形態。穩定的速度才能產生穩定的流前，這是確保分子取向、纖維取向一致的前提，從而保證產品收縮率、翹曲性和機械性能的穩定。

- 復制性：今天調試好的工藝，明天能否重復？依賴于速度控制的穩定性。如果以壓力為主導，由于模具溫度、物料批次的微小差異都會導致阻力變化，從而引起流速的巨大波動，工藝無法穩定復制。

因此，“全閉環注射”的核心就是死死盯住“設定速度”，通過實時調整輸出壓力來確保實際速度與設定值一致。

二、注射填充過程的階段分解與控制策略

現在，我們將“速度主導”概念放入完整的注射過程中，您就能更清晰地理解每個階段的設置目的。

階段一：注射填充(Injection Filling) - 速度主導段

- 控制目標：以設定好的多級速度曲線，穩定、快速、有序地填充型腔至95%-99%（V/P切換點）。

- 參數設置：

- 注射速度：設置多段速度。例如：

- 第1段：慢速通過澆口，避免噴射紋。

- 第2段：高速填充型腔主體，降低粘度，減少冷凝層。

- 第3段：在填充末端前降速，為V/P切換做準備，避免壓力沖擊產生飛邊或過保壓。

- 注射壓力限制：設置為機器最高系統壓力（如140/160 bar），為速度控制提供充足的“彈藥”，確保在任何阻力下都能達到設定速度。

- 工藝人員思維：在此階段，你的核心工作是設計和優化速度曲線。你要思考的是：如何用不同的速度匹配模具的幾何形狀，控制熔膠的剪切、生熱和流向，從而解決外觀缺陷（如氣紋、烘印、噴射）和結構問題。

階段二：V/P切換 (Transfer Position) - 速度與壓力的轉折點

- 控制目標：從“速度控制”無縫切換到“壓力控制”。這個切換點通常設定在型腔即將填滿但還未完全填滿的時刻（例如98%滿）。

- 參數設置：

- V/P切換位置（或稱保壓切換點）：這是最重要的參數。通常通過短射法試驗來確定。

- 工藝人員思維：找到正確的V/P切換點是工藝成敗的關鍵。切換過早（型腔不滿），熔體被壓縮的空間大，不容易產生高壓飛邊。切換過晚（型腔已完全填滿），熔體沒有壓縮空間，壓力會瞬間峰值飆升，會產生飛邊，甚至損壞模具。

階段三：保壓(Packing/Holding) - 壓力主導段

- 控制目標：在型腔填滿后，用恒定的壓力繼續向腔內補充熔體，以補償塑料冷卻收縮，從而確保產品尺寸、重量穩定，避免縮水。

- 參數設置：

- 保壓壓力：設置一個壓力上限（如800 bar）。這是為了防止飛邊。機器會嘗試維持這個壓力，但實際能傳遞到模腔內的壓力取決于流道和澆口的凍結情況。

- 保壓時間：設置壓力持續施加的時間，需長于澆口凍結的時間。

- 工藝人員思維：你的核心工作是優化保壓壓力和曲線。保壓壓力決定了產品的“壓實度”，影響密度、尺寸和縮水。保壓不足則縮水，保壓過度則飛邊、內應力大。

保壓階段的初期，或者說最后一段注射的末端與保壓壓力開始建立的瞬間。此時巨大的壓力（1000-2000 bar）將熔體強力壓縮，復制了模具表面最精細的細節（如CD紋路）。

總結與實操建議

1. 填滿前看速度，填滿后看壓力：這是最核心的口訣。在V/P切換點之前，所有精力放在速度設置上；之后，所有精力放在壓力和時間設置上。

2. 設置壓力上限：注射階段的壓力限制設為最高，給它“無限開火權”去保速度。保壓階段的壓力限制設為經過優化的具體值，以防飛邊。

3. 穩定性源于速度：要想批產穩定，必須確保注射速度曲線的穩定。任何的速度波動都會直接反映在產品質量和性能上。

4. 調試流程：

- 第一步：通過短射（一級一級降低V/P切換位置）找到準確的95%-98%填滿的位置。

- 第二步：優化速度曲線，解決填充階段出現的外觀問題（如氣紋、噴射等）。

- 第三步：在正確的V/P切換點基礎上，優化保壓壓力和時間，解決縮水、尺寸、重量問題。