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专家讲座 洪慎章·注塑工艺及模具设计

6.4 水辅助注塑模 流动末端或附近的水注射器向型腔内熔体心部注入水。
德国又开发出基于同样原理的新的注塑成型技 水的压力高于熔体压力，因此，型腔心部的熔体受水
术 —— 水辅助注塑成型技术，它比气体辅助注塑成型 的排挤被迫向注塑机机筒的头部空间返流，如图 344
技术在缩短成型周期、减小制件厚度与重量等方面更 所示。这种方法避免了短射法在由注入熔体后向注水
具有吸引力。如德国 Sulo 公司开发成功的 PP 塑料成 切换时在制件表面上形成的滞留痕迹，可获得表面优
型的全塑超市购物手推车。该产品用气体辅助成型需 质的制件，但需要特殊的喷嘴和阻逆环控制返流回注
要的时间是 280 s，而用水辅助成型只需 68 s。可见 射机筒的熔体量，且不允许水穿透到注塑机机筒前端。
水辅助注塑成型是一项极具有竟争优势的成型技术。 同时返流回来的熔体与注射机筒原有的熔体存在温度
6.4.1 水辅助注塑成型工艺过程与方法 和压力的差异，这将会影响下一次注射的制件质量。
6.4.1.1 水辅助注塑成型工艺过程
水辅助注塑成型的基本过程是 : 先将塑化好的塑
料熔体注入封闭的模具型腔，然后通过安装于模具上
的注射器将一定温度与压力的水注入型腔内熔体的心
部。由于水的温度远低于熔体温度，因此水流及其前
锋面与熔体接触的界面因熔体温度迅速降低而形成一
层高黏度的固化膜，将水流包裹在制件壁厚中心。水
流在压力作用下，如同柱塞一样推动熔体向前流动并
最终充满型腔。同时，当型腔内的高温熔体开始接触
到较冷的型腔壁时，也会在模壁处产生一定厚度的凝 图 343 短射法
固层，使得制件心部的水流不致穿透固化膜与模壁接
触。经过一定时间的冷却固化，便可排空制件心部的
水，开模获得空心的制件。
水辅助注塑成型工艺过程可分为四个阶段，即熔
体注射 → 水的注射 → 水的排空 → 塑件脱模
6.4.1.2 水辅助注塑成型方法
按照具体成型工艺过程的不同，目前水辅助注塑
成型有 4 种工艺方法。 图 344 返流方法
（l）短射（欠量注射）法 这种方法也称吹胀法，
（3）溢流法 这种工艺方法的模具需用两个型腔，
它是通过对封闭型腔进行经过准确计量的熔体欠量注
一个为成型制件的主型腔，另一个是与其连通的溢流
射，然后迅速切换到向型腔内的熔体心部注入高压水
腔。主型腔通过安装在其末端的控制阀与溢流腔隔开
而实现的。水在熔体心部流动如同柱塞一样推动熔体
形成两个封闭型腔。开始注入熔体时主型腔被完全充
向前并充满型腔，同时实施保压，如图 343 所示。来
满，然后由水注射器向主型腔内的熔体心部注水，并
自注塑机机筒的熔体和供水系统的水，由专门的控制
打开主型腔末端的控制阀，使主型腔内被水排挤出来
阀门分别控制。制件固化后，打开控水阀门，借助水
的熔体通过阀门通道流入溢流腔。关闭主型腔阀门可
的重力或外界压缩空气的压力可将水排净。这种方法
对制件实施保压，如图 345 所示。这种方法同样可获
在熔体欠量注射结束而切换到水的注入时，会因熔体
得表面优质的制件，但脱模后制件及溢流腔需增加修
流短暂的停滞而在制件表面形成滞留痕，影响外观质
整、清理与切除多余材料的工序。
量。它适合壁厚较大的制件成型，但应严格控制熔体
（4） 流动法 这是短射法与溢流法的结合。成型
注入的量。若注入的熔体量太少，可能导致水流前锋
时先对型腔进行欠量的熔体注射，然后向型腔内的熔
面的熔体膜被穿透，使水进入型腔而损伤模具。
体心部注入水，水推动熔体向前流动充满型腔，打开
（2）返流法 该方法是注入熔体时，型腔先被熔
型腔端部的控制阀，水流穿透熔体前锋面的固化膜，
体完全充满，然后通过安装于模具上且位于熔体充模

年
2018 第 44 卷 ·3·