对塑料制品在注射成型过程中常见缺陷的产生进行了分析,阐述了影响塑件注射成型质量的几种主要因素。从成型工艺控制、模具及塑件结构设计等角度,探讨了各方面条件对成型缺陷的影响程度,提出了防止质量缺陷产生,获得优良注塑件的措施。
1引言
塑料制品广泛用于家用电器、玩具和汽车等各个领域,其生产以注射成型为主。但在成型过程中,由于受材料、模具、成型设备等多种因素的影响,制品的质量经常会出现各种各样的缺陷。理解质量缺陷形成的过程和原因,掌握消除制品缺陷的方法对实际生产具有非常重要的作用。现列举几种常见的缺陷作以扼要分析论述。
2常见塑件缺陷及预防措施
2.1飞边
现象:当塑料熔料被迫从分型面挤压出模具型腔而产生薄片时便形成了飞边,又称溢边、披锋、毛刺等,如图1所示。
(1)模具缺陷。这是产生溢料飞边的主要原因。必须认真检查模具分型面是否贴合,是否有缝隙或损伤。特别是在大型成型品的情况下,模具一般都会发生变形,此时,有无支柱对飞边也有影响。如果没有支柱,变形缝隙就会增大,飞边也会增多。
(2)合模力不足。应检查合模力设定值,加大合模力,或考虑减少型腔数及改用合模吨位大的注塑机。
(3)熔料过热。应适当降低料筒温度、喷嘴及模具温度,加快树脂固化,这样飞边就不容易出现。同时,应选用流动性稍低的原料,否则树脂流动性越好,树脂就越容易进入缝隙,因此飞边也就越大。
(4)工艺条件控制不当。必须做到①延缓注射速度;②降低注射压力。
2.2熔接痕
现象:由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合,如图2所示。一般情况下主要影响制品的外观,严重时对制品强度产生影响。
主要原因及解决方法:
(1)注射压力太小或注射速度慢。必须提高注射速率,增加注射压力,使熔料在高压下快速充模,以达到良好的自然熔合。
(2)料温或模温太低。低温熔料的分流汇合性能较差,容易形成熔接痕。对此,应适当提高料筒、喷嘴及模具的温度,或者延长注射周期,促使料温上升。
(3)制品形状不良。塑件结构如果设计不合理,壁厚薄不均匀,使熔料在薄壁处汇合。所以在设计塑件形体结构时,应确保塑件的最薄部位必须大于成型时允许的最小壁厚。此外,应尽量减少嵌件的使用且壁厚尽可能趋于一致。
(4)模具排气不良。检查冷却系统和排气孔情况。如果模具排气不良,需在可能产生熔接线位置开设排气槽或增加排气孔,使型腔内残留空气和挥发成份排出顺畅。从而提高其熔结效果。
2.3银丝
现象:成型制品表面沿着熔料流动方向形成的喷溅状线条或银白色纹理,称为银丝或条纹,如图3所示。
主要原因及解决方法:
(1)熔料中含有易挥发物。银丝主要是由于树脂的吸湿引起的。原材料选用及处理方面,应延长原料干燥时间,一般应将树脂在比其热变形温度低10～15℃的条件下烘干,降低原料含水量、挥发物。工艺操作方面,应调高背压,降低螺杆转速。
(2)熔料塑化不良。需适当提高料筒温度和延长成型周期,并使其温度均匀。
2.4翘曲和变形
现象:制品翘曲变形是指注塑件的形状偏离了模具型腔的形状,这是注塑件常见的缺陷之一,如图4所示。
主要原因及解决方法:
(1)由成型条件引起残留应力造成变形。可通过降低注射压力、提高模具温度并使模具温度均匀以及提高树脂温度来解决。在采用这一方法时,最好与对塑件退火的热处理结合起来,以消除应力。
(2)冷却不当。对于模具冷却系统的设计,应尽可能在贴近温度容易升高、热量比较集中的部位设置冷却回路。
(3)注塑件壁厚不均造成收缩不一致。因冷却速度不同和产生紊流而造成尺寸不稳定及制品变形;薄壁部分的熔体冷却迅速,粘度提高,引起翘曲。设计塑件结构时,在可能的条件下应尽量使壁厚均匀一致。
2.5欠注
现象:熔体在没有充满型腔就冷凝了,料流末端出现部分不完整,导致产品缺料,如图5所示。
主要原因及解决方法:
(1)计量值偏小,供料不足。检查计量值,注射结束后,检查机筒内是否有残留的缓冲量。适当增加射料杆注射行程,增加供料量。
(2)浇口设计不良。应设法改善模具浇注系统的滞流缺陷,如合理设置浇道位置,扩大浇口尺寸、流道和注料口尺寸,必要时可采用多点进料的方法。
(3)塑料流动性不足。提高流动性的方法如下:①提高树脂温度;②提高模具温度;③提高注射速度;④增加注射压力和延长注射时间;⑤降低v-P切换位置(使之接近O)。这些措施可以降低熔体的粘度以增加熔体的流动性。
(4)模具排气不良。流动末端排气不畅有时也会出现缺料。排气口应尺寸充足,位置适当。对于型腔较深的模具应在欠注部位增设排气沟槽或排气孔,排气孔应设置在型腔的最终充填处。
(5)产品结构设计不合理。应改变制件几何形状,通常塑件厚度超过8mm 或小于0.5mm都对注塑成型不利, 设计时应避免采用这样的厚度。如果制件结构复杂或壁厚过薄而引发的欠注,就需要增加壁厚或降低流经方向的复杂程度。
2.6裂纹
现象:成型制品表面开裂形成裂缝叫做裂纹,是塑料制品较常见的一种缺陷,如图6所示。其主要成因是塑件结构设计不良和应力变形所致。这里的应力主要包括残留应力和外部应力。
主要原因及解决方法:
(1)制品设计不合理。塑件结构中的尖角及缺口处通常会导致部件有缺陷及应力集中,导致塑件表面产生裂纹及破裂,因此塑件的转角都应尽可能采用最大半径做成圆弧。这样不但可减低应力集中的因素,而且可以使塑料流动得更顺畅和成品脱模时更容易。
(2)充填过剩,残留应力太高引起的龟裂,可从以下几个方面进行消除:
①如果龟裂最主要产生在直浇口附近,那么依据直浇口压力损失最小的特点,可考虑改用多个针形点浇口、侧浇口及柄形浇口等方式。
②因为注射压力与残余应力是正比例关系,所以也可以通过降低注射压力,以减小残余应力。这是一种最简便的方法。
③一般情况下,模温较低时容易产生应力,故可适当提高模具温度。
④注射和保压时间过长也会产生应力。应将其适当缩短,或进行多次保压切换效果较好。
(3)外力导致应力集中。如果模具型腔脱模斜度不够,塑件表面也会出现擦伤形成褶皱花纹。出现这类缺陷后,应认真检查和校调顶出装置,使顶针顺利顶出制品而不发生冲撞。顶杆应设置在脱模阻力最大部位,如台、加强筋等处。
3结束语
上述对影响塑件成型质量因素的分析,为我们找出各种常见塑件缺陷的原因及制定改进措施提供了可靠依据。注塑件的缺陷种类有很多,上面仅列举了最常见的几种,并讨论了处理方法。在实际注塑加工生产中,经常会同时出现多种质量缺陷,这时就要根据实际情况灵活选择多种相应的解决方法。同时,针对注塑件可能存在的缺陷,在设计阶段需要遵循模具设计和制品结构设计的相关规范和原则,不仅可缩短消除制品缺陷的时间,而且可减小产品不良率,有利于提高经济效益。
