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        淺析注射成型塑料制品常見缺陷及解決方法

        2020-05-07 01:51:52吳燕華王宏霞朱芬芳蔣金金
        現(xiàn)代鹽化工 2020年2期
        關(guān)鍵詞:缺陷

        吳燕華 王宏霞 朱芬芳 蔣金金

        摘? ?要:注射成型的塑料制品由于多種原因,常常出現(xiàn)諸如困氣、飛邊過大、塑件表面有明顯的流痕、噴射紋及充填不足、塑件表面有明顯的縮痕、縮孔、熔接痕等缺陷,通過分析這些缺陷形成的主要原因,改善模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或成形工藝條件等來消除缺陷,保證塑件的質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:注射成型;缺陷;模具結(jié)構(gòu);工藝條件

        1? ? 困氣

        困氣是由于熔融狀態(tài)的塑料在充填型腔時,型腔里的氣體不能及時排出,被熔態(tài)的膠體包裹在型腔內(nèi)。常見的造成困氣的原因及解決措施如下。

        1.1? 壁厚差異太大

        如果塑件的壁厚相差太大,熔體在充填型腔過程中通常會產(chǎn)生跑道效應(yīng),壁薄處的液態(tài)塑料流動緩慢,壁厚的熔體會快速流動到前端,極有可能包裹住型腔中的氣體,從而形成困氣??梢詰?yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering,CAE)模擬預(yù)測充填模式和可能的困氣點(diǎn),更改厚度分布,使塑件的壁厚盡可能保持均勻一致,避免困氣。

        1.2? 澆口位置不當(dāng)、流道或(和)澆口尺寸不當(dāng)

        由于澆口位置設(shè)計(jì)不合理,特別是流道或(和)澆口尺寸不合理,熔體在充填型腔時也會包裹氣體,形成困氣。通過分析模具的結(jié)構(gòu)及輔助CAE模擬熔體的充填模式[1],分析出可能的困氣點(diǎn),通過模擬分析更改澆口的位置,從而改變充填模式,避免困氣。

        1.3? 排氣不良

        由于模具結(jié)構(gòu)造成模具排氣不良時,熔體流動前沿收口處會卷入氣體,形成困氣。建議在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,排氣口的深度:結(jié)晶性塑料為0.025 mm,非結(jié)晶性塑料為0.038 mm,或者將材料供應(yīng)商提供的具體資料作為設(shè)計(jì)參考。另外,也可通過CAE模擬分析熔體的充填模式和可能的困氣點(diǎn),在可能的困氣點(diǎn)增加排氣口[2]。下面示例是一DVD機(jī)面框按鍵,材料為ABS,通過CAE模擬分析后,在按鍵的型芯處增設(shè)排氣口,很好地解決了該處的困氣問題,具體如圖1所示。

        2? ? 飛邊

        飛邊是由于熔體流入成型零件間隙所形成的廢料。常見的飛邊產(chǎn)生的原因及解決措施如下。

        2.1? 澆口位置不當(dāng)

        由于澆口位置不當(dāng),可能造成熔體充填型腔時流動的路線過長,必須提高注射壓力才能完全填充型腔,在這種過高的注射壓力下,模板有可能被撐開,熔體溢出,在被撐開的分模面處產(chǎn)生飛邊。

        2.2? 支承板跨距太大

        對于一些比較大的模具,由于支承板的跨距太大,在注射過程中,靠近中央處的模板在分模面上有可能被型腔內(nèi)較高的注射壓力撐開,熔體溢出,產(chǎn)生飛邊[3]。對于這種模具較大、支承板跨距大、支撐強(qiáng)度不夠的情況,可增加間隔塊,以縮短支撐跨距,提高支撐強(qiáng)度,避免充填時形成飛邊。

        2.3? 分型面上的排氣槽深度尺寸不合理

        排氣槽太深時,熔體容易從槽口滲出,產(chǎn)生飛邊;排氣槽太淺時,氣體排出不暢,如果加壓進(jìn)行排氣,模板又有可能被撐開,熔體容易溢出產(chǎn)生飛邊。在設(shè)計(jì)排氣槽時,要根據(jù)型腔的大小、膠體的流動性能及成形工藝設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)呐艢獠邸?/p>

        2.4? 模具材料強(qiáng)度低

        模具材料強(qiáng)度低時,在較大的充填壓力下容易變形產(chǎn)生凹陷,凹陷如果發(fā)生在型腔周圍,熔體在充填過程中容易從此處滲入,產(chǎn)生飛邊。因此,要根據(jù)模具的大小及充填壓力,選擇合適的模具材料及熱處理規(guī)程。

        3? ? 流痕

        流痕是成型品表面的流動痕跡。常見的產(chǎn)生流痕的原因及解決措施有以下兩點(diǎn)。

        3.1? 模溫太低

        模溫太低會使得熔體的料溫下降太快,固化層延伸到熔體流動的前沿,阻止流動前沿的噴射流,將塑料連續(xù)性地卷到模壁上,形成垂直流動方向的縮痕,狀如漣漪。因此,必須提高模溫,保持較高的料溫,避免料溫下降太快,從而無法形成流痕。模溫可從材料廠商提供的工藝參數(shù)開始設(shè)定,或是通過CAE模擬。

        3.2? 澆口或(和)近澆口處太狹窄

        澆口或澆口附近太狹窄,注射壓力急增、熔體流動速度快時,剪切速率和剪切應(yīng)力大,熔體流動就不穩(wěn)定,容易產(chǎn)生熔體燒焦噴流等問題。如果注射速度慢,熔膠流動緩慢,如同模溫低的效果,形成流痕。比較實(shí)用的解決方法是通過CAE軟件對不同澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的充填進(jìn)行模擬分析,找出理想澆口或(和)近澆口處的尺寸,可以有效解決此問題。

        4? ? 噴射紋

        噴射紋是熔體從一受限區(qū)域(例如噴嘴或是澆口),到一較厚或開闊的區(qū)域時,形成的彎曲折疊似蛇狀的流痕。

        熔體從一薄或小的澆口,快速地進(jìn)入厚的型腔,未立即遇到阻擋,塑料流體就會非常不穩(wěn)定,容易形成彎曲折疊似蛇的流痕??梢酝ㄟ^CAE模擬優(yōu)化澆口尺寸或改用膠料,提高熔體的流動性[4]。

        5? ? 充填不足(短射)

        造成制品充填不足的因素很多,分析其形成的原因,主要有塑件的結(jié)構(gòu)、模具的結(jié)構(gòu)及注射工藝參數(shù)等[5],常見的塑件充填不足的原因和解決措施如下。

        5.1? 塑件的結(jié)構(gòu)

        (1)壁厚太薄,流動阻力大,如果充填壓力不足,熔膠流動力不夠,流動就越來越緩慢,會造成型腔沒填滿,熔體就固化了,從而造成充填不足而缺料。

        (2)塑件壁厚不均勻時,會產(chǎn)生在厚壁部分填滿前,流體在薄壁處的流動緩慢的情況,熔體開始凝固造成充填不足。

        5.2? 模具的結(jié)構(gòu)

        5.2.1? 澆口的數(shù)目或位置不當(dāng)

        無論澆口的數(shù)目還是位置不當(dāng),都會使流動阻力太大,如遇注射壓力不足,熔體流動會越來越緩慢,最后沒完全到達(dá)型腔就凝固,造成充填不足。比較有效的解決方法是用注射模具模流分析軟件對所有的澆口設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬分析,得出最佳的澆口位置和數(shù)目。

        5.2.2? 冷料穴位設(shè)置不當(dāng)

        主流道和所有分流道末端應(yīng)設(shè)置冷料穴,其大小和結(jié)構(gòu)要合理,要避開上一層流動中有可能的阻擋物(如拉料桿),才會讓冷料順利流進(jìn)冷料穴,否則流進(jìn)冷料穴的冷料會順著流道往下流,極有可能堵塞澆口或窄小的分流道,造成充填不足。

        5.2.3? 排氣不良

        型腔內(nèi)的氣體不易排出時,會阻礙熔體充填型腔,從而造成缺料。有效的方法是利用模流分析軟件來模擬熔體的充填過程,分析出所有可能的熔體最后充填的位置,增加必要的排氣孔,并且,加裝抽真空裝置,在充填前及充填過程中抽氣。

        5.3? 注射工藝參數(shù)

        5.3.1? 模具未進(jìn)行預(yù)熱

        在注射之前模具未進(jìn)行預(yù)熱,模具與熔體的溫差會太大,熔體遇冷快速變得黏稠,從而還未充填滿型腔就流不動了,造成缺料。有效辦法是參考材料供應(yīng)商提供的模具預(yù)熱溫度參數(shù),并結(jié)合模流分析軟件來優(yōu)化模具預(yù)熱溫度參數(shù)。

        5.3.2? 注射壓力或注射速度過小

        注射壓力或注射速度過小,使得熔體在過冷前,無力完成型腔充填的任務(wù),因而產(chǎn)生充填不足。而在調(diào)整注射壓力或注射速度前,并不能確定造成充填不足的原因是注射壓力還是注射速度。再者,注射壓力和注射速度是相關(guān)聯(lián)的,同時,增加二者并不恰當(dāng),比較有效的方法是用CAE進(jìn)行模擬分析得出優(yōu)化數(shù)據(jù),然后在試模時結(jié)合具體設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。

        6? ? 縮痕或縮孔

        縮痕是成型品表面一般呈酒窩狀或溝壑狀的局部塌陷;縮孔是成型品內(nèi)部有孔洞或氣泡。引起這種缺陷的主要原因是塑件有加強(qiáng)筋時,造成壁厚極度的不均勻,熔體表面開始凝固而心部仍保持液態(tài),冷熱的不均勻使內(nèi)應(yīng)力較大,從而使該處有可能形成塌陷而出現(xiàn)縮痕;或是由于外部先凝固,心部還處于液態(tài),無法進(jìn)行補(bǔ)料而出現(xiàn)縮孔。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時,在強(qiáng)度滿足、結(jié)構(gòu)允許的情況下,加強(qiáng)筋板盡量薄一些。另外,可以運(yùn)用CAE模擬,為筋板厚度的優(yōu)化提供有效保證。

        7? ? 熔接痕

        熔接痕是熔體流動前沿相遇時形成的結(jié)合線。熔接痕嚴(yán)重時會影響塑件的外觀和塑件的強(qiáng)度。分析熔接痕可能產(chǎn)生的原因,主要是塑件的結(jié)構(gòu)和模具的結(jié)構(gòu)或注射工藝參數(shù)不合理。

        8? ? 結(jié)語

        在塑件注射成型過程中,造成塑件成品的缺陷的原因和形式多而且復(fù)雜,通過列舉缺陷的種類、分析產(chǎn)生缺陷的原因,并提出一些改善措施,供注射模型設(shè)計(jì)及制造人員在工作過程中參考。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]李躍文.塑料注射成型技術(shù)新進(jìn)展[J].塑料工業(yè),2011(4):6-9.

        [2]劉慶輝.Moldflow軟件在手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].塑料科技,2007(8):78-82.

        [3]李? ?軍,馬瑞伍,劉? ?杰.注射成型制品常見缺陷及處理方法[J].模具工業(yè),2006(3):61-64.

        [4]李? ?輝.Moldflow軟件在注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師,2013(11):81-83.

        [5]王? ?強(qiáng),劉? ?瑩.基于Moldflow的手機(jī)殼體成型工藝分析[J].模具工業(yè),2010(9):14-17.

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