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熔融、剪切、取向、平衡、冻结...当我们真正迈入注塑工艺技术的大门，会发现探讨塑胶熔体的流变行为，是一件多么美妙而有趣的事情！
而比塑胶熔体的流变行为还奥妙无穷的，是塑胶制品的收缩行为。
如果说搞懂了塑胶熔体的流动行为，算是真正迈入塑胶产品制造的技术门槛的话，那么破解塑胶制品收缩行为的秘密，才算得上模塑工程领域的登堂入室。
在精密塑胶产品的制造中，产品外观通常不是一个难题，比外观难的是尺寸问题，比尺寸难的是变形问题。实际上，不论是塑胶产品的尺寸问题还是变形问题，归根结底一定是塑胶产品的收缩行为引起的。
精密的模具加工设备，可以轻易地保证模具型腔的尺寸在0.甚至更高的精度范围内，但塑胶产品的不规则收缩行为，会导致注塑出来的产品尺寸出现几个丝甚至几个毫米的误差。
导致这一切的罪魁祸首，就是塑胶注射成型的收缩行为问题。
如果说塑胶制品的收缩总是均匀的，收缩量可以准确预测的话，塑胶制品的收缩行为就不至于奥妙无穷了。事实上，塑胶制品的收缩过程，伴随着冷热力场的较量，结晶，应力的释放.....收缩行为诡异难测。炮火君在模塑技术领域摸爬数十年，也只对塑胶制品的收缩行为稍有心得，接下来，炮火君尝试用一般认知来打开塑胶制品收缩行为的神秘面纱。
01.收缩原理
塑胶材料的PVT曲线，是探讨塑胶制品收缩行为的基础知识。PVT曲线描述了塑胶在不同温度，不同压力下的体积变化规律。
非晶型塑料的PVT曲线塑胶颗粒在高温下形成熔体时，高分子间结合力被破坏，彼此“放手”，从紧密排列和相互纠緾状态，“放松”到自由状态，所以在这种形态下，熔体体积会膨胀。当熔体充满型腔后，熔体温度下降，高分子又趋向相互纠缠和紧密排列状态，熔体向固态转变，体积会缩小，这就是塑胶制品的收缩行为。
02收缩不均
在精密制品的注塑成型中，我们通常采取较高的注塑压力，来减小塑胶制品的体积收缩，从而获得精密的尺寸。然而，我们必须认识到，在塑胶产品的收缩问题上，我们要追求的并不是最小的体积收缩，而是均匀的收缩。因为塑胶产品的尺寸变差和变形两大问题，是收缩不均带来的。
那么，为什么会收缩不均呢？
一、压力损失的影响
首先，在正常的熔体的流动过程中，由于存在不同程度的压力损失，当熔体充满型腔时，型腔各点的压力并不相同，根据PVT曲线揭示的规律，不同的压力下，会得到不同的体积收缩。
在注塑成型中，我们通常通过调整注塑压力来控制产品收缩。在锁模力和模具、注塑机能力承受范围内，提高注射压力，让更多的熔体进入型腔直至饱和，从而可以减小熔体冷却后的体积收缩差异。但这一手段并不是总是见效，一些复杂结构的塑胶产品，因为保压通道被提前冻结，提高注塑压力会让局部出现过饱和，反而加剧收缩不均的问题。
二、壁厚差异的影响
另一方面，因为产品壁厚的不均匀性，在充填、保压过程中，高温熔体与低温模具进行热交换，在流动路径上，较薄部位的胶位会提前冷却冻结，从而阻断注塑压力的传递，导致被冻结部位阻隔的厚壁部位不能再得到注塑压力的“加持”，得不到足够的熔体补充，从而出现较大的体积收缩，最终导致收缩不均。
三、模温差异的影响
注塑成型中，因为高温射咀和主流道原因，靠近射咀一侧的模具型腔（通常叫前模）会有更高的模具温度，前后模具型腔壁的温差，使产品对应的两面冷却冻结速度不一致。先冻结的一面，会阻止后冻结一面的收缩。冻结层与收缩层将会形成一场拉锯战，如果双方较量的力量悬殊较大，就出现收缩不均，反应在产品上就是产品变形问题。
产品的变形模具温差问题，并非全是坏事，有时我们还会专门利用模具温差来调整变形。值得注意的是，通过温差调整的变形，通常不能持久，并且影响塑胶性能。所以，一般不建议温差的调整。
另一方面，结晶性塑料会因模温差异而有不同程度的结晶行为。模温较高部位的结晶会更完全，从而提前完成结晶，不会出现较大的后收缩。所以，型腔模温的差异，又是结晶性塑料出现收缩不均的一个重要原因。
四、分子取向差异的影响
熔体充填过程中，在注塑压力和速度作用下，分子会沿着流动路径方向上取向。如果塑胶产品是一条直线，充填从一端流到另一端，高分子熔体将获得基本一致的到向。然而，实际的产品通常是复杂的结构，熔体的流动路径存在多个方向，也就是说高分子熔体在成型塑胶产品时，会沿多个方向排列取向。
在取向收缩规律上，会出现截然不同的两种趋势：不含纤维的高分子熔体，沿取向方向的收缩，会大于垂直于取向方向的收缩。含纤维的高分子熔体，由于纤维不具备收缩特性，所以沿流动方向的收缩会小于垂直于流动方向的收缩。
流动方向与收缩03.收缩过程
塑胶产品的收缩行为，从型腔充满便开始发生，一直可持续到产品从模具里面出来的很长一段时间。一个完整的收缩过程可以大致分为三步：
一、模内收缩
当保压完成成泄压后，未被型腔壁冻结的高分子终于又可以追求自由了，它们一方面从被拉伸形态缩回自由蜷曲形态，另一方面“臭味相投”的高分子相互吸引，按照一定的规则相互缠绕，紧密排列。高分子的这种“追求自由结合”的行为，表现出来的就是模内收缩。结晶型材料的模内收缩更加复杂，在注塑成型时，需要准确把握材料的结晶温度范围，来控制适合的模温，以便使产品在模内的结晶收缩更为彻底。模内收缩通常是由外向内，向壁厚中心方向收缩，这个收缩过程将会一直持续到产品冷却完全。
模内收缩会受到两个制约：
一是模具的形状限制。模具的形状，限制了产品不能在模具内自由收缩，产品的收缩力被模具形状限制，这会使产品紧紧包覆模具型芯，增加顶出的困难。所以，塑胶制品需要设计合适的拔模角。
二是冷凝层的限制。熔体从进入型腔开始，高温熔体与低温模具接触，熔体表层被迅速“冻结”，形成冷凝层。冷凝层上的分子是瞬间被冻结的，所以冷凝层的高分子是没有来得及收缩的。冷凝层将会与模内收缩的高分子来一场拉锯战。这场拉锯战，若是收缩层在拉锯战中失利，则可能形成“缩孔”缺陷。
缩孔二、脱模收缩
当型腔打开，顶出产品时，因为脱离了模具形状的限制，产品整体会在脱离模具形状限制的瞬间完成一次“剧烈”收缩。一些大型壳体或长条件产品，在脱模时会产生顶针铲伤，就是因为这种收缩行为导致的。有经验的模具工程师会在顶针上晒网格来改善因脱模收缩引起的顶针铲伤。
三、后收缩
产品脱离模具后，需要经过一段时间，尺寸才能趋于稳定。这是因为塑胶产品还有一个“后收缩”阶段。产品在模内收缩和脱模收缩时，某些部位因为各种原因，如压力不均、温度不均、取向不同等产生残余应力，阻止了局部高分子的收缩。而随着时间的推移，残余应力被渐渐释放，未完成收缩的高分子得以完成它的收缩。这就是所谓的后收缩。后收缩的问题，在结晶型塑料上表现较为明显，所以对于结晶型塑料，一是尽量通过优化成型工艺，使产品在模内尽可能结晶，另一方面需通过“经时测量”，来掌握结晶型塑料的后收缩规律，以使在注塑成型中把握好产品尺寸。
关于对塑胶产品的收缩行为，也远远不止以上内容。炮火君尽管有下过功规对塑胶产品的收缩作过研究，但自认为对收缩的理解仍不过是“管中窥豹”而已，写此文是希望抛砖引玉，激发各位小伙伴们探讨技术的激情，一起来将模塑行业搞得有滋有味！！
