用物理学知识讲解注塑（三）

如果说普通话是中国人和中国人交流的语言，英语是和歪果仁交流的语言，那么物理学就是人类与世间万物交流的语言！纯物理学有5个分支：1、力学。2、电磁学。3、热力学。4、相对论。5、量子力学。然后多学科物理学有7个分支：1、生物物理学。2、化学物理学。3、医学物理学。4、天文物理学。5、地球物理学。6、经济物理学。7、大气物理学。可见物理学无处不在。

本篇我们来讲一下流体力学在注塑成型中涉及到哪些现象以及如何解决！首先来介绍一下晶体材料和非晶体材料的概念。

我们在上一篇文章里已经说过：在注塑成型当中热力学和流体力学是密不可分的，而热塑型塑料（还有一种叫热固型塑料）中塑料流体的流动性与温度不是成线性正比的，而是类似抛物线正比的。

如果用横坐标代表温度，纵坐标代表流动性的话它们之间的关系应该是图中所示。

由于塑料的MFI指数（溶体流动指数）只有生产商家和销售的人才比较清楚，图中纵坐标（MFI指数）只是方便看图不一定对，所以大家不必较真。图中可以看出非晶体材料（如ABS）没有熔点的，它只会随着温度的升高而慢慢变软，直到变成流体然后分解成气体和碳化物。

晶体材料是有熔点的，就像冰块一样低于0度就是固态，高于0度就是液态（自然界的物质有4种形态：1、固态2液态3气态4离子态：火苗、电火花等）。而PP材料和PET材料则介于晶体和非晶体之间，我们管它叫半晶体材料。

那么可能有些朋友会问了，了解这些东西到底有什么用呢？是知识就有用！举个例子来说吧，如果一堆料被雨水淋湿了，又急着生产，怎样用最短的时间吧料烤干，同时又保证材料不会结块？到底烤箱的温度多少合适？

特殊情况特殊对待，ABS不用想了，没特殊办法，不过PP可以有，我们都知道PP材料一般不用烘干，很少有人知道这个材料最高可以用多少的温度烘干又不会结块，看了图我想大家心里应该有个数了吧，反正我是最高用过150度烘PP原料（造粒回料千万不可用）。

POM最高烘过160度，PA6最高烘过180度。这里说的是原料，造粒回料不可以的。当然了，如果没有必要的话还是按套路出牌吧！因为我也见过190度就开始软化的PA6所以如果没有必要就不要冒结块的风险。

既然说到流体了那么就不得不介绍阻流体了：比如模具型腔里的空气、柱子（产品上面的孔洞）、凸起、拐角等结构但凡是能阻碍流体流动的物质我们统统称之为阻流体，并且流体本身的黏滞系数也关乎到流体流动时的阻力的，而流体流动速度与流体黏滞系数之比叫做雷诺系数。

当雷诺系数达到一定值的时候会出现“卡门涡街”现象，就是在阻流体后面出现一排旋涡，这会使塑料流体在模具型腔里面包裹空气，在注塑成型过程中出现气纹、料花、气泡等不良问题，一般我们会称之为结构挡胶现象。

下面是卡门涡街示意图：

也就是说，只要流体的流动速度和黏滞系数改变其中一项就可以解决，而利用改变工艺参数让流体的流动速度慢下来是最容易做到的。

既然是流体，那么就一定会有层流。层流：我们可简单的理解为每一层的流动都是不一样的。因为这样理解最通俗。然而不同的深度的状况我们并不能直观看到，如果是水，那么因为水是透明的，没有参考系我们无法判断上层和下层的变化。

如果是非透明的液体，虽然可以看到上层的流动但是无法看到下层的。最直观的现象就是流动的溪水，靠两岸的水流动的就慢，最中间的水流就很快，所以同理深度不同水流也不同。塑料流体也是一样的道理，并且层流的变化比水更加的明显，因为塑料流体在流动的同时，最外层也在失温，这就意味着也在降低材料的流动指数。

简单的讲就是说贴着模具一层流动速度和最中间的一层流动速度不一样，贴着模具的一层流动慢，最中间的一层流的快。

而一旦停止流动之后材料的结晶速度是很快的，当然了这跟材料的热导率还有厚度都有关系，这里值得一提的是产品薄厚不均是最容易造成应力痕和变形的，有时候可能还会造成困气，而这种困气导致的现象就是缩水，而这种缩水可不是加点注射压力和加点注射时间就能解决的。想要解决问题，首先要搞清楚问题的原因。

最后再跟大家分享一个经验：一台机器最大可以生产多少克的产品？这个公式可能很多人都会算。那如果问你这台机器螺杆和止退环有没有磨损？磨损了多少？你会算吗？

别惊讶！确实可以算，下面我们来慢慢讲：算机器最大溶胶量公式

3.1415926（π）×螺杆半径的平方×螺杆行程÷1000×材料密度＝最大溶胶克重

解释一下为什么除以1000，因为螺杆的半径和行程都是按毫米计算，而密度是按立方厘米计算，所以要换算一下单位。

计算螺杆磨损程度公式：

实际射出的最大溶胶克重÷计算最大溶胶克重×射嘴孔半径的平方×3.1415926（π）＝螺杆止退环磨损的间隙（平方毫米）

啥原理？自己想吧，我是真懒得画图了！如果我们把射嘴孔看成一个圆，螺杆磨损掉的间隙看成一个圆环，那么当圆的面积等于圆环的面积后会怎么样？

只能射出来一半，另一半反胶了。（为保证计算结果的准确性，1前面三段也包括射嘴温度不能有太大温差、2保证射嘴孔还是圆并且没有堵异物）一般计算结果以平方毫米为单位的话可以精确到小数点后两位。

有兴趣的朋友不妨做个试验试一试。

本文作者：微注塑特约作者梁正伟
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