科学注塑——稳健成型工艺开发的理论与实践（原著第2版）

图书标准信息

• 作者 [美]苏哈斯·库尔卡尼 著
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2022-04
• 版次 1
• ISBN 9787122400994
• 定价 168.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 纯质纸
• 页数 300页
• 字数 367千字

【内容简介】

本书在对科学注塑的基础知识，如聚合物性能、聚合物流变学、塑料干燥、常见塑料和添加剂等进行介绍的基础上，重点对科学注塑成型、科学注塑的步骤和方法、科学注塑实验设计、尺寸和工艺窗口控制、模具验收流程、故障排除、影响工艺稳定的重要因素等进行了详细的论述，既包括基础理论，又有关于成型的实践经验。本书原著作者创造了“科学注塑”这一专业术语，它包括了将塑料粒子转化为最终产品并交付给客户的所有过程。希望该书能够对从事注塑成型工艺开发的各类相关人员提供参考。

【目录】

1 科学注塑工艺概论.1

1.1　注射成型的演变和发展1

1.2 注射成型工艺2

1.3 注射成型的三种一致性2

1.4 科学注塑工艺5

1.5 注射成型的五个关键要素6

1.5.1 产品设计6

1.5.2 材料选择7

1.5.3 模具设计与加工7

1.5.4 注塑机8

1.5.5 成型工艺8

1.6 并行工程8

1.7 波动9

2 聚合物特性及其对注射成型的影响11

2.1 聚合物11

2.2 分子量及分子量分布12

2.3 聚合物形态（结晶型和无定形聚合物）14

2.4 形态学在注射成型中的作用18

2.4.1 无定形和结晶型材料收缩率的差异18

2.4.2 熔体可加工温度范围18

2.4.3 型腔填充速度19

2.4.4 模具温度20

2.4.5 料筒温度分段曲线20

2.4.6 螺杆转速21

2.4.7 喷嘴温度控制21

2.4.8 冷却时间21

2.4.9 力学性能21

2.4.10 透明度22

2.5 聚烯烃的形态学特性22

2.6 聚合物的热转换温度23

2.7 聚合物在注射成型中的收缩30

2.8 塑料压力-体积-温度（PVT）关系曲线32

2.8.1 注射成型过程中的密度33

2.8.2 原料的滞留时间和最长滞留时间34

2.8.3 塑料物性表35

2.9 参考文献37

3 聚合物流变学39

3.1 黏度39

3.2 牛顿流体材料与非牛顿流体材料41

3.3 聚合物熔体的黏度42

3.4 温度对黏度的影响44

3.5 熔体流速与剪切速率分布图45

3.6 黏度曲线在注射成型中的应用47

3.6.1 一模8腔模具的填充不平衡分析47

3.6.2 等壁厚产品填充的跑道效应49

3.6.3 注射成型产品中的残余应力49

3.6.4 不同型腔产品间的翘曲变形差异49

3.7 应用流道翻转技术解决填充不平衡50

3.8 喷泉流动51

3.9 喷泉流动对结晶度、分子取向和纤维取向的影响54

3.10 聚合物的黏度测试55

3.11 参考文献56

4 塑料的干燥57

4.1 熔料过程中水分带来的问题58

4.1.1 塑料降解59

4.1.2 表面缺陷59

4.2 吸湿性聚合物62

4.3 塑料的干燥63

4.3.1 干燥温度和时间63

4.3.2 相对湿度和露点65

4.3.3 干燥空气流量65

4.4 塑料干燥设备66

4.4.1 炉式干燥机66

4.4.2 热风干燥机66

4.4.3 除湿干燥机66

4.4.4 根据干燥机安放位置分类67

4.5 含水率的测定67

4.5.1 载玻片测试法（TVI测试）67

4.5.2 卡尔·费歇尔滴定法68

4.5.3 电子水分测定仪68

4.5.4 露点测量69

4.6 “过度干燥”或干燥过久69

4.7 注意事项75

4.8 避免过度干燥75

4.9 过度干燥控制器的设置75

4.10 参考文献77

5 常用塑料与添加剂79

5.1 聚合物分类79

5.2 重要的商用塑料80

5.2.1 聚烯烃81

5.2.2 由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯和丙烯酸酯组成的聚合物81

5.2.3 聚酰胺（尼龙）82

5.2.4 聚苯乙烯83

5.2.5 丙烯酸84

5.2.6 聚碳酸酯84

5.2.7 聚酯84

5.2.8 聚氯乙烯84

5.2.9 聚甲醛85

5.2.10 含氟聚合物85

5.3 添加剂86

5.3.1 填料86

5.3.2 增塑剂87

5.3.3 阻燃剂87

5.3.4 抗老化剂、紫外线稳定剂87

5.3.5 成核剂88

5.3.6 润滑剂88

5.3.7 加工助剂88

5.3.8 着色剂88

5.3.9 发泡剂89

5.3.10 其他聚合物89

5.4 结语89

6 注射成型与注塑机91

6.1 注射成型的变迁91

6.2 注塑机及其分类92

6.3 注塑机规格94

6.3.1 锁模力（吨位）94

6.3.2 注射量94

6.3.3 螺杆直径和长径比95

6.3.4 塑化能力95

6.3.5 最大注射压力95

6.4 注塑机螺杆95

6.5 螺杆设计98

6.6 止逆环总成99

6.7 增强比99

6.8 如何获取增强比101

6.9 注塑机选型102

6.9.1 模具尺寸102

6.9.2 注塑机锁模力计算104

6.10 锁模力计算的经验公式105

6.10.1 注射量使用比例和料筒可容注射次数107

6.10.2 塑料在料筒中的滞留时间108

6.10.3 确定注射量使用比例、料筒所含注射次数以及滞留时间的实用方法109

6.10.4 滞留时间分布110

7 科学注塑工艺及成型参数设定111

7.1 引言111

7.1.1 工艺的稳健性112

7.1.2 工艺的一致性112

7.2 注塑机的11 2个工艺参数115

7.3 工艺输出117

7.4 正确理解科学注塑及其工艺118

7.5 注射成型周期118

7.5.1 注射、补缩和保压119

7.5.2 速度和压力120

7.5.3 注射压力受限工艺121

7.5.4 分段成型工艺121

7.5.5 增强比122

7.5.6 螺杆转速123

7.5.7 背压124

7.5.8 成型周期125

7.6 参考文献126

8 工艺开发：6步法——探求外观工艺127

8.1 引言127

8.2 工艺开发方法简介127

8.3 塑料粒子的准备130

8.4 树脂的储存与干燥130

8.5 注塑机选型133

8.6 增加储料延时的重要性133

8.7 填充比例应按重量还是体积计算？134

8.8 熔体温度设定135

8.9 模具温度设定137

8.10 工艺优化——6步法测试138

8.10.1 步骤1：注射阶段的优化——黏度曲线测试138

8.10.2 用注塑机确定黏度曲线的流程141

8.10.3 如何使用黏度曲线143

8.10.4 提醒及例外144

8.10.5 注射速度分段145

8.10.6 发生短射粘模时的应对方法146

8.10.7 绘制黏度曲线时的熔体温度选择147

8.10.8 步骤2：型腔平衡确认——型腔填充平衡测试147

8.11 型腔不平衡的原因150

8.11.1 型腔不平衡的原因153

8.11.2 型腔不平衡度的计算154

8.11.3 可接受的型腔不平衡水平155

8.11.4 步骤3：确定压力降——压降测试156

8.12 压力降对补缩和保压阶段的影响162

8.12.1 步骤4：确定外观工艺窗口——工艺窗口测试162

8.12.2 无定形材料工艺窗口的确定流程165

8.13 型腔平衡与工艺窗口的关系167

8.14 不应盲从补缩和保压的经验法则168

8.14.1 步骤5：确定浇口封闭时间——浇口封闭测试168

8.14.2 确定保压时间的流程168

8.15 区分补缩和保压阶段170

8.16 开放式热流道和针阀式热流道模具173

8.16.1 步骤6：确定冷却时间——冷却时间测试174

8.16.2 螺杆转速优化176

8.16.3 为什么不能用经验法则177

8.17 背压的优化178

8.18 外观科学工艺178

8.18.1 脱模后收缩测试179

8.18.2 收缩量的测量181

8.19 模具功能验收推荐流程182

8.20 保持工艺一致性和稳健性所需的调整183

8.21 工艺文档184

8.22 参考文献184

9 工艺开发二：尺寸工艺的实验设计方法187

9.1 注塑工艺参数188

9.2 专业术语191

9.2.1 因素191

9.2.2 响应192

9.2.3 水平192

9.2.4 实验设计193

9.3 因数、水平数和实验次数之间的关系194

9.4 平衡矩阵195

9.5 交互作用196

9.6 迭代及更名198

9.7 随机化200

9.8 析因实验201

9.9 数据分析201

9.9.1 龙卷风图202

9.9.2 等值线图204

9.9.3 预测函数204

9.9.4 工艺敏感性图205

9.10 实验设计结果的运用206

9.10.1 工艺选择206

9.10.2 型腔尺寸调整207

9.10.3 工艺调整工具207

9.10.4 设置工艺调整范围208

9.10.5 减少产品检验208

9.11 尺寸工艺窗口208

9.12 实验设计的因素选择211

9.13 方差分析214

9.14 质量检验取样216

9.15 工艺窗口的实验设计取值217

9.16 应用实验设计优化补缩和保压压力217

9.17 生产中机器参数范围和合理报警设置222

9.18 结语223

10 模具验收、量产及注塑缺陷处理225

10.1 模具验收225

10.1.1 模具功能验收225

10.1.2 产品质量验收226

10.2 模具验收清单226

10.3 工艺文档227

10.3.1 工艺表格227

10.3.2 冷却通道图228

10.3.3 模具温度分布图228

10.3.4 开机指导书229

10.3.5 操作员手册229

10.4 记录手册.230

10.5 试生产验收231

10.6 模具故障排除231

10.7 注塑机开机和停机232

10.7.1 清料232

10.7.2 注塑机开机232

10.7.3 注塑机停机233

10.8 故障排除234

10.9 模具验收以及故障排除所需的设备和工具236

10.10 常见注塑缺陷的类型、原因及其预防措施237

10.10.1 料花238

10.10.2 注塑缺陷239

11 影响工艺稳定的重要因素——模具冷却、排气和再生料247

11.1 模具冷却247

11.1.1 冷却通道的数量247

11.1.2 冷却液流动的雷诺数248

11.1.3 冷却液类型249

11.1.4 冷却通道的连接方式249

11.2 排气250

11.2.1 排气槽尺寸251

11.2.2 主排气槽深度252

11.2.3 排气槽位置254

11.2.4 强制排气或真空排气256

11.3 再生料257

11.3.1 注塑工艺对注塑产品性能的影响257

11.3.2 再生料的利用258

11.3.3 再生料的分批和连续混入工艺259

11.3.4 不同迭代次数再生料量的估算260

11.3.5 再生料对工艺的影响261

11.3.6 结语261

12 相关技术和课题263

12.1 型腔压力传感技术263

12.1.1 传感器及输出曲线263

12.1.2 压力传感器的类型和分类265

12.1.3 压力曲线的解读和利用267

12.1.4 利用型腔压力传感器进行工艺控制269

12.1.5 传感器的安装位置271

12.2 构建经验数据库271

12.3 注射成型中的并行工程273

12.3.1 产品设计师275

12.3.2 模具工程师275

12.3.3 模具设计师和模具制造商276

12.3.4 材料供应商276

12.3.5 工艺工程师276

12.3.6 质量工程师277

12.3.7 注塑销售团队277

12.3.8 所有部门的守则278

12.3.9 实施并行工程278

13 质量理念281

13.1 基本概念281

13.2 直方图282

13.3 正态分布282

13.4 标准差284

13.5 规格极限和标准差285

13.6 能力指数286

13.7 过程能力287

13.8 统计质量控制和统计过程控制288

13.9 参考文献289

附录 A 材料物性表290

附录 B 注塑常用单位换算表293

附录 C 冷却水流量表294

附录 D 注塑产品设计清单295

附录 E 模具设计清单296

附录 F 模具验收清单298

附录 G 回收用料表299