多喷嘴时间程序控制的注射：针阀式方案

对于一模单腔的多注射点的流变学平衡，必须进行计算机的流动充模模拟。在完成浇注系统和注塑件的计算机造型后，以该塑料品种和选定的注射工艺，进行流动充模、压力和温度分布、熔合缝和气囊的分析，检查各注射点的流程，判别熔合缝的位置是否合理；然后，反复修改流道造型，改变注射点的数目和位置，修正流道直径，以减少熔合缝的数目和长度，避免料流熔合在低温位置或者制件强度薄弱的位置。这项热流道系统的设计过程是费时和困难的，而且对多喷嘴形成的熔合缝是无法消除的。但如果用针阀式喷嘴与时间程序控制器联动，这项工作就易于实现了。

图7-15 长垫板的时间程序控制的注射

a）针阀式喷嘴与时间程序控制器联动 b）五喷嘴充填

1.长板条的无缝注射

图7-15所示的汽车长垫板长825mm，宽142mm，板厚2mm，长垫板体积为755cm³。制造垫板用的聚丙烯PP用25%玻璃纤维增强并用15%矿物粉充填，固态密度为1.23g/cm³，230℃时MFR=23g/10min。注射模是一模二件对称布局。为了减少有限元单元的数目，只流动分析一个塑料件。

图7-15b和图7-16b所示为五个开放式喷嘴同时充模，注塑件中的熔合缝较多，两喷嘴料流间会有较长横穿宽度的熔合缝。实验数据表明，PP用20%玻璃纤维增强时，有缝区域的力学性能是无缝材料的47%。此充模方案的优点是料流前锋的温度较高，注射充填后的温度分布较均匀。

图7-15a所示的长垫板上有五个阀针控制启闭的喷嘴。流动分析的注射充模时间是2.1s。G1喷嘴的阀针开启时间设为0，与注射机螺杆推进同步，G2和G3阀针开启时间设为0.8s，G4和G5阀针开启时间设为1.3s。快速充模流动分析结果是，最大注塑压力为49MPa，最大锁模力为4310kN。图7-16a所示长垫板上的熔合缝比图7-16b少许多，垫板的强度和刚度因此有了保证。但是，这种侧向冷流道和浇口的布局有缺点，冷流道中的气体会夹在两料流之间，在G4和G5的扇形浇口附近的熔合缝很难消除。

2.时间程序控制器

时间程序控制器用于针阀式多喷嘴的热流道系统，它有下述功能：

①消除注射成型制件上的熔合缝，对薄壁细长塑件注射，提高制件的抗弯强度。

②通过对每一个浇口的注射量的调节，调整熔合缝位置和走向，避免可见熔接痕和流动痕迹，改善制塑件品质。

③控制各个浇口的开闭时间和顺序，实现平衡浇注，保证一模多个大小型腔的注射充填。各浇口不是同时开放，可降低所需锁模力。

④控制保压补缩的时间，可提高厚壁注塑件的材料密度，并可保证一模多腔成型制件的一致性。(www.xing528.com)

图7-16 注射模塑长垫板的熔合缝

a）针阀式喷嘴与时间程序控制器联动 b）五喷嘴充填

图7-17a所示为箱式时间程序控制器，其每个面板盒控制一个阀针的启闭动作。面板上可操作设置延迟开启时间t₁和阀针开启时段t₂。面板上有数据显示，并有手控开关。每个时间控制箱有6～8个板盒。图7-17b所示为板式时间程序控制器，其是新型电子仪表，8个阀针启闭时间的设置和显示集成在电子触摸屏上。

时间程序控制器接受注射机的开始注射时间信号t₀，和注射保压终止信号t_e。它的载体可以是直流24V、交流110V/220V或开关信号。它的输出可以是直流24V或交流110V/220V，用以驱动电磁阀实现气体或液压介质的换向。

控制器可控时间精度有0.1s或0.01s可选。每个针阀式喷嘴延迟开启时间t₁和阀针开启时段t₂，有两段和四段定时两种控制模式。控制器设定时间与注射时间信号t₀和终止时间信号t_e的关系又有A和B两种控制模式。

①两段定时控制模式。在注射机注射时段t₀-t_e内，只有t₁和t₂两个时段。A模式是t₁+t₂时段，超出t_e时间，由t_e时间信息关闭阀针。B模式是终止时间t₂关闭阀针，与t_e时间信息无关。

②四段定时控制模式。在注射机注射时段t₀-t_e内有两次启闭、两个t₁和t₂，共四个时段。A模式是t₁+t₂+t₁+t₂时段超出t_e时间，由t_e时间信号关闭阀针。B模式是终止时间t₂关闭阀针，与t_e时间信号无关。

图7-17 时间程序控制器

a）箱式时间程序控制器 b）板式时间程序控制器

3.轿车散热栅条板注射

图7-18所示的轿车散热栅条板长896mm，宽206mm，高144mm，壁厚为3mm，其体积为717cm³。该制件用ABS注射生产，熔体温度为230℃，模具温度为60℃。喷嘴G0距主流道喷嘴很近，与驱动气缸或液压缸有干涉，不能采用针阀式喷嘴。两个G1针阀式喷嘴在1.5s开启，熔料射入纵向两根撑条。两个G2针阀式喷嘴在2.2s开启，少量注射推进并提供充分保压补缩，将熔合缝推向板条的里侧，强化了栅条板两侧。流动分析结果是，最大注射压力为81MPa，最大锁模力为5120kN，浇口处最高剪切速率为46700s^-1。图7-19所示为计算机模拟的轿车散热栅条板上的熔合缝。其熔合痕较短小，方向多变，在栅条上没有贯穿的熔合缝，允许电镀修饰处理。