2. 塑料熔体流动基础与流动痕判据

浇口布局的每一次取舍，最终都要落到熔体在型腔里“怎么走、走多快、在哪里汇合、留下什么痕迹”这几个问题上。如果只凭经验摆放浇口，遇到流痕、熔接痕、迟滞或烧焦时往往只能反复试模。要建立可复用的分析语言，先要理解熔体的流变行为，再把“看得见的痕迹”翻译成“量得出来的指标”。本节就围绕这条主线展开：剪切速率与黏度的关系、流动前沿的推进机制，以及流动痕的视觉判据与可测量指标。

一、熔体不是牛顿流体：剪切变稀是理解一切的前提

热塑性塑料熔体在注塑条件下绝大多数表现为假塑性流体，其核心特征是剪切变稀：剪切速率升高时，表观黏度下降。工程上常用幂律模型描述这一区间：

η = K · γ̇^(n-1)

η   表观黏度 (Pa·s)
γ̇   剪切速率 (1/s)
K   稠度系数（与温度、材料牌号相关）
n   幂律指数，假塑性熔体 0 < n < 1

以某通用 PP 示例（合理假设值，非实测）：n≈0.35，K≈8000。当 γ̇ 从 100 s⁻¹ 升到 1000 s⁻¹ 时，黏度约下降为原来的 (10)^(0.35-1)≈0.22，即降到两成左右。这个数量级说明：充填过程中黏度不是常数，而是随位置和时刻剧烈变化。浇口附近剪切速率最高、黏度最低，流动末端剪切速率低、黏度回升，这正是浇口附近易出现喷射、末端易出现迟滞的流变学根源。

温度同样通过 K 影响黏度，通常可用 Arrhenius 型关系近似，温度每升高 10 ℃，黏度可下降百分之十几到几十（视材料而定）。因此分析流动痕时，必须同时记录熔体温度、模温、注射速率三个变量，否则同一副模具在不同工艺窗口下会给出互相矛盾的痕迹判读。

二、流动前沿的推进机制

充填阶段，熔体前沿并非整体平推，而是呈“喷泉流”特征：前沿中心区域向前翻滚，物料从中心翻向模壁形成凝固层，后续熔体在凝固层内侧的“芯层”中继续前进。由此产生三个关键现象：

• 前沿汇合：两股或多股熔体相遇形成熔接痕，汇合角越小、前沿温度差越大，熔接强度与外观越差。
• 滞流与跑道效应：厚薄不均时，厚区阻力小、流动快，薄区前沿停滞冷却，形成迟滞；反之在加强筋等薄长区域可能出现“跑道效应”，熔体沿筋快速窜流。
• 剪切历史差异：靠近模壁的熔体经历高剪切、快速冷却，芯层经历低剪切、慢冷却，两者取向与收缩不同，是流痕与应力痕的物理基础。

因此，判断一处痕迹是否与浇口布局相关，不能只看痕迹本身，还要回答：它位于哪股流动的末端、由哪两股前沿汇合、汇合时前沿温度与压力处于什么水平。

三、流动痕的视觉判据与可测量指标

“流动痕”在车间里是一个笼统说法，落到分析上应拆成可区分的类型，并各自对应指标。下表给出常用的判据框架（阈值为示例性参考，实际应按产品外观标准与材料确定）：

测量方法上，深度类指标可用表面轮廓仪或共聚焦显微镜沿垂直痕迹方向取一条剖面线，读取峰谷值 PV 与算术平均偏差 Ra；色差用分光测色仪在痕迹处与基准面各取 3～5 点求平均 ΔE；光泽差用 60° 光泽度计对比同材质基准板。关键是固定测量方向、固定光源角度、固定取样位置，否则数据不可比。

四、把流变与痕迹连起来看

下面这张图把本节的核心关系串成一条判读链：从材料流变参数出发，经剪切速率分布与前沿推进，落到痕迹类型与量化指标，最终反馈到浇口布局的调整方向。

读图时注意两点。其一，左侧的流变输入决定了中间剪切与前沿的行为，因此同一浇口布局换一种材料或改变熔体温度，痕迹表现可能完全不同，不能把某次试模结论当成通用规律。其二，右侧指标必须回到“判读”环节与外观标准比对，再沿橙色反馈路径回到布局调整，形成闭环；单次测量只说明“当前状态”，不说明“布局优劣”。

五、实操中的记录与判断

以一个平板件为例（示例参数，非实测）：材料 PP，熔体温度 230 ℃，模温 50 ℃，注射时间 1.2 s，单点侧浇口。试模后在外观面观察到垂直于流动方向的弧形波纹，间距约 8 mm。用轮廓仪沿垂直波纹方向取 5 条剖面线，测得平均 PV 为 12 μm、Ra 为 1.8 μm；光泽度计测得痕迹区比基准区低 6 GU。对照判据（PV ≤ 5 μm、ΔG ≤ 3 GU），判定为超限流痕。

此时不应直接改工艺了事，而应先判断痕迹所在流动段：若波纹集中在浇口下游 20～60 mm 的加速段，多与浇口附近高剪切、前沿翻滚不稳定有关，可优先考虑增大浇口截面、降低局部剪切速率，或调整浇口位置使前沿更平稳推进；若波纹出现在末端汇合区，则应检查汇合角与前沿温差，考虑增设浇口或调整流程比。记录时把“痕迹位置—对应流动段—测量值—工艺参数”写在同一张试模记录上，后续布局对比才有共同语言。

把本节的语言固定下来：谈流动，先谈剪切速率与黏度；谈痕迹，先分清类型再谈指标；谈指标，先明确测量条件再谈阈值。后续的浇口位置、数量、形式与流程比分析，都将在这套共同语言上进行。