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注塑成型常见的解决办法
  在深圳注塑成型的同时嵌入金属件时,最容易产生应力,而且容易在经过一段时间后才产生龟裂,危害极大。这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力,而且随着时间的推移,应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。为预防由此产生的龟裂,作为经验,壁厚7"与嵌入金属件的外径通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件,而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小,比较适合嵌入件。
  另外,成型前对金属嵌件进行预热,也具有较好的效果。
  1. 龟裂
  龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,产生的主要原因是由于应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。
  (-)残余应力引起的龟裂
  残余应力主要由于以下三种情况,即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为 在充填过剩的情况下产生的龟裂,其解决方法主要可在以下几方面入手:
  (1)由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂最主要产生在直浇口附近,则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。
  (2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。
  (3)一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高温度。但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的产生。
  (4)注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。
  (5)非结晶性树脂,如 AS树脂、 ABS树脂、 PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予以注意。
  (二)外部应力引起的龟裂
  这里的外部应力,主要是因设计不合理而造成应力集中,特别是在尖角处更需注意。由图2-2可知,可取R/7"一0.5~0.7。
  (三)外部环境引起的龟裂
  化学药品、吸潮引起的水降解,以及再生料的过多使用都会使物性劣化,产生龟裂。
  二、充填不足
  充填不足的主要原因有以下几个方面:
  i. 树脂容量不足。
  ii. 型腔内加压不足。
  iii. 树脂流动性不足。
  iv. 排气效果不好。
  作为改善措施,主要可以从以下几个方面入手:
  1)加长注射时间,防止由于成型周期过短,造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。
  2)提高注射速度。
  3)提高模具温度。
  4)提高树脂温度。
  5)提高注射压力。
  6)扩大浇口尺寸。一般浇口的高度应等于制品壁厚的1/2~l/3。
  7)浇口设置在制品壁厚最大处。
  8)设置排气槽(平均深度0.03mm、宽度3~smm)或排气杆。对于较小工件更为重要。
  9)在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的(约smm)缓冲距离。
  10)选用低粘度等级的材料。
  11)加入润滑剂。
  三、皱招及麻面
  产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同,只是程度不同。因此,解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较差的树脂(如聚甲醛、PMMA树脂、聚碳酸酯及PP树脂等)更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。
  四、缩坑
  缩坑的原因也与充填不足相同,原则上可通过过剩充填加以解决,但却会有产生应力的危险,应在设计上注意壁厚均匀,应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。
  五、溢边
  对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型条件上,则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方法:
  1)降低注射压力。
  2)降低树脂温度。
  4)选用高粘度等级的材料。
  5)降低模具温度。
  6)研磨溢边发生的模具面。
  7)采用较硬的模具钢材。
  8)提高锁模力。
  9)调整准确模具的结合面等部位。
  10)增加模具支撑柱,以增加刚性。
  ll)根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。
  六、熔接痕
  熔接痕是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而产生
  的。一般情况下,主要影响外观,对涂装、电镀产生影响。严重时,对制品强度产生影响
  (特别是在纤维增强树脂时,尤为严重)。可参考以下几项予以改善:
  l)调整成型条件,提高流动性。如,提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速
  度等。
  2)增设排气槽,在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。
  3)尽量减少脱模剂的使用。
  4)设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处,成型后再予以切断去除。
  5)若仅影响外观,则可改变烧四位置,以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等,予以修饰。
  七、烧伤
  根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤,采取的解决办法也不同。
  1)机械原因,例如,由于异常条件造成料筒过热,使树脂高温分解、烧伤后注射到制品
  中,或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树脂的滞流,分解变色后带入制品,在制品中带有黑褐色的烧伤痕。这时,应清理喷嘴、螺杆及料筒。
  2)模具的原因,主要是因为排气不良所致。这种烧伤一般发生在固定的地方,容易与第
  一种情况区别。这时应注意采取加排气槽反排气杆等措施。
  3)在成型条件方面,背压在300MPa以上时,会使料筒部分过热,造成烧伤。螺杆转速过高时,也会产生过热,一般在40~90r/min范围内为好。在没设排气槽或排气槽较小时,注射速度过高会引起过热气体烧伤。
  八、银线
  银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此,一般应在比树脂热变形温度低10~15C的条件下烘干。对要求较高的PMMA树腊系列,需要在75t)左右
  的条件下烘干4~6h。特别是在使用自动烘干料斗时,需要根据成型周期(成型量)及干燥时间选用合理的容量,还应在注射开始前数小时先行开机烘料。
  另外,料简内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时,例如聚苯乙烯和ABS树脂、AS树脂,聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。
  九、喷流纹
  喷流纹是从浇口沿着流动方向,弯曲如蛇行一样的痕迹。它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。因此,扩大烧四横截面或调低注射速度都是可选择的
  措施。另外,提高模具温度,也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率,这对防止在充填初期形成表面硬化皮,也具有良好的效果。
  十、翘曲、变形
  注射制品的翘曲、变形是很棘手的问题。主要应从模具设计方面着手解决,而成型条件的调整效果则是很有限的。翘曲、变形的原因及解决方法可参照以下各项:
  1)由成型条件引起残余应力造成变形时,可通过降低注射压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。
  2)脱模不良引起应力变形时,可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。
  3)由于冷却方法不合适,使冷却不均匀或冷却时间不足时,可调整冷却方法及延长冷却时间等。例如,可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。
  4)对于成型收缩所引起的变形,就必须修正模具的设计了。其中,最重要的是应注意使制品壁厚一致。有时,在不得已的情况下,只好通过测量制品的变形,
  按相反的方向修整模具,加以校正。收缩率较大的树脂,~般是结晶性树脂(如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET树脂等)比非结晶性树脂(如PMMA树
  脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂及AS树脂等)的变形大。另外,由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性,变形也大。
  十一、气泡
  根据气泡的产生原因,解决的对策有以下几个方面:
  1)在制品壁厚较大时,其外表面冷却速度比中心部的快,因此,随着冷却的进行,中心部的树脂边收缩边向表面扩张,使中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决方法主要有:
  a)根据壁厚,确定合理的浇口,浇道尺寸。一般浇口高度应为制品壁厚的50%~60%。
  b)至浇口封合为止,留有一定的补充注射料。
  C)注射时间应较浇口封合时间略长。
  d)降低注射速度,提高注射压力,
  e)采用熔融粘度等级高的材料。
  2)由于挥发性气体的产生而造成的气泡,解决的方法主要有:
  a)充分进行预干燥。
  b)降低树脂温度,避免产生分解气体。
  3)流动性差造成的气泡,可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。
  十二、白化
  白化现象最主要发生在ABS树脂制品的推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。可采用降低注射压力,加大脱模斜度,增加推杆的数量或面积,减小模具表面粗糙度值等方法改善,当然,喷脱模剂也是一种方法,但应注意不要对后续工序,如烫印、涂装等产生不良影响。
  1.制品填充不足
  1)料桶,喷嘴及模具的温度偏低 2)加料量不足 3)料桶内的剩料太多 4)注射压力太小 5)注射速度太慢 6)流道和浇口尺寸太小,浇口数量不够,切浇口位置不恰当 7)型腔排气不良 8)注射时间太短 9)浇注系统发生堵塞10)塑料的流动性太差
  2.制品有溢边
  1)料桶,喷嘴及模具温度太高 2)注射压力太大,锁模力太小 3)模具密合不严,有杂物或模板已变形 4)型腔排气不良 5)塑料的流动性太好 6)加料量过大
  3.制品有气泡
  1)塑料干燥不够,含有水分 2)塑料有分解 3)注射速度太快 4)注射压力太小 5)麻烦温太底,充模不完全 6)模具排气不良 7)从加料端带入空气
  4.制品凹陷
  1)加料量不足 2)料温太高 3)制品壁厚与壁厚相差过大 4)注射和保压的时间太短 5)注射压力太小 6)注射速度太快 7)浇口位置不恰当
  5.制品有明显的熔合纹
  1)料温太低,塑料的流动性差 2)注射压力太小 3)注射速度太慢 4)模温太低 5)型腔排气不良 6)塑料受到污染
  6.制品的表面有银丝及波纹
  1)塑料含有水分和挥发物 2)料温太高或太低 3)注射压力太小 4)流道和浇口的尺寸太大 5)嵌件未预热回温度太低 6)制品内应力太大
  7.制品的表面有黑点及条纹
  1)塑料有分解 2)螺杆的速度太快,背压力太大 3)喷嘴与主流道吻合不好,产生积料 4)模具排气不良 5)塑料受污染或带进杂物 6)塑料的颗粒大小不均匀
  8.制品翘曲变形
  1)模具温度太高,冷却时间不够 2)制品厚薄悬殊 3)浇口位置不恰当,切浇口数量不合适 4)推出位置不恰当,且受力不均 5)塑料分子定向作用太大
  9.制品的尺寸不稳定
  1)加料量不稳定 2)塑料的确颗粒大小不均匀 3)料桶和喷嘴的温度太高 4)注射压力太小 5)充模和保压的时间不够 6)浇口和流道的尺寸不恰当7)模具的设计尺寸不恰当 8)模具的设计尺寸不准确 9)推杆变形或磨损10)注射机的电气,液压系统不稳定
  10.制品粘模
  1)注射压力太大,注射时间太长 2)模具温度太高 3)浇口尺寸太大,且浇口位置不恰当
  由于塑料具有重量轻、韧性好、成型 易。成本低等优点,回此在现代 业和日 用产品中,越来越多用塑料代替玻璃,特 别应用于光学仪器和包装工业方
  面,发展 尤为迅速。但是由于要求其透明性要好, 耐磨件要高,抗冲击韧件要好,回此对塑 料的成份,注塑整个过程的工艺,设备。 模具等,都要作出大量
  工作,以保证这些 用于代替玻璃的塑料(以下简称透明塑 料),表面质量良好,从而达到使用的要求。   目前 市场上一般使用的透明塑料有 聚甲基丙烯
  酸甲酯(即俗称亚加力或有机 玻璃,代号pmma)、聚碳酸酯(代号 pc)。聚对苯二甲酸乙二醇脂(代号 pet)、透明尼龙。as(丙烯睛一苯 乙烯
  共聚物)、聚砜(代号psf)等, 其中我们接触得最多的是pmma。pc 和pet三种塑料,由于编幅有限,下 面就以这三种塑料为例,讨论透明塑 料
  的特性和注塑工艺。
  一、透明塑料的性能
  透明塑料首先必须有高透明度, 其次要有一定的强度和耐磨性,能抗 冲击,耐热件要好,耐化学性要优, 吸水率要小,只有这样才能在使用中,能满足透明度的要求而长久不变,下面列出表 l,比较一下 pmma、pc和 pet的 性能。
  表1:透明塑料性能比较
  材料\性能 密度(g/am2) 抗拉强度(mpa) 缺口冲击(j/m2) 透明度(%) 变形温度(℃) 允许含水量 收缩率 耐磨性 抗化学性
  pmma 1.18 75 1200 92 95 0.04 0.5 差 良
  pc 1.20 66 1900 90 137 0.02 0.6 中 良
  pet 1.37 165 1030 86 120 0.03 2 良 优
  注:(1)因品种繁多,这只是取平均 值,实际不同品种数据有异。
  (2)pet数据(机械方面)为经拉伸后的数据。
  从表1数据可知pc是较理想的选择, 但主于其原料价贵和注塑工艺较难,所以 仍以选用pmma为主,(对一般要求的制 品),而ppt由于要经过拉伸才能得到好的机械性能,所以多在包装、容器中使用。
  二、透明塑料注塑过程中应注意的共同问题
  透明塑料由于透光率要高,必然要求 塑料制品表面质量要求严格,不能有任何 斑纹、气孔、泛白。雾晕、黑点、变色、 光泽不佳等缺陷,因而在整个注
  塑过程对 原料、设备。模具、甚至产品的设计,都 要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。 其次由于透明塑料多为熔点高、流动 性差,因此为保证产品的表
  面质量,往往 要在机高温度、注射压力、注射速度等工 艺参数作细微调整,使注塑料时既能充满 模,又不会产生内应力而引起产品变形和 开裂。
  下面就其在原料准备。对设备和模具 要求、注塑工艺和产品的原料处理几方 面,谈谈应注意的事项。
  (一)原料的准备与干燥 由于在塑料中含有任何一点杂质,都 可能影响产品的透明度,因此和储存、运 输。加料过程中,必须注意密封,保证原 料干
  净。特别是原料中含有水分,加热后 会引起原料变质,所以一定要干燥,并在 注塑时,加料必须使用干燥料斗。还要注 意一点的是干燥过程中,输入的空气最
  好 应经过滤、除湿,以便保证不会污染原 料。其干燥工艺如表2,
  表2,透明塑料的干燥工艺:
  材料\工艺 干燥温度(℃) 干燥时间(h) 料层厚度(mm) 备注
  pmma 70~80 2~4 30~40
  pc 120~130 >6 <30 采用热风循环干燥
  pet 140~180 3~4 采用连续干燥加料装置为佳
  (二)机筒、螺杆及其附件的清洁
  为防止原料污染和在螺杆及附件凹陷 处存有旧料或杂质,特别热稳定性差的树 脂存在,因此在使用前、停机后都应用螺 杆清洗剂清洗干净各件,使其不得
  粘有杂 质,当没有螺杆清洗剂时,可用pe、ps等 树脂清洗螺杆。 当临时停机时,为防止原料在高温下 停留时间长,引起解降,应将干燥机和机筒温度降
  低,如 pc、 pmma等机筒温度都 要降至 160℃以下。(料斗温度对于 pc应 降至100℃以下)
  (三)在模具设计上应注意的问题(包 括产品的设计)
  为了防止出现回流动不畅,或冷却不均 造成塑料成型不良,产生表面缺陷和变质, 一般在模具设计时,应注意以下几点。
  a)壁厚应尽量均匀一致,脱模斜度要 足够大;
  b)过渡部分应逐步。圆滑过渡,防止 有尖角。锐边产生,特别是pc产品一定不 要有缺口;
  c)浇口。流道尽可能宽大、粗短,且 应根据收缩冷凝过程设置浇口位置,必要时 应加冷料井;  d)模具表面应光洁,粗糙度低(最好 低于0.8);
  e)排气孔。槽必须足够,以及时排出 空气和熔 体中的气 体;
  f)除 pet外, 壁厚不要 太薄,一般不得小于lmm。
  (四)注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求)
  为了减少内应力和表面质量缺陷,在注 塑工艺方面应注意以下几方面的问题。
  a)应选用专用螺杆、带单独温控射咀 的注塑机;
  b)注射温度在塑料树脂不分解的前提下,宜用较高注射湿度;
  c)注射压力:一般较高,以克服熔料 粘度大的缺陷,但压力太高会产生内应力造 成脱模因难和变形;
  d)注射速度:在满足充模的情况下, 一般宜低,最好能采用慢一快一慢多级注 射;
  e)保压时间和成型周期:在满足产品 充模,不产生凹陷、气泡的情况下;宜尽 量短,以尽量减低熔料在机筒停留时间;
  f)螺杆转速和背压:在满足塑化质量 的前提下,应尽量低,防止产生解降的可 能;
  g)模具温度:制品的冷却好坏,对质 量影响极大,所以模温一定要能精确控制其 过程,有可能的话,模温宜高一些好。
  (五)其他方面的问题
  由于为要防上表面质量恶化,一般注塑 时尽量少用脱模剂;当用回用料时不得大于 20%。
  对于除pet外,制品都应进行后处理, 以消除内应力,pmma应在70-80t热风循 环干燥4小时; pc应在清洁空气、甘油。 液体石腊等加
  热 110-135℃,时间按产品而 定,最高需要10多小时。而pet必须经过 双向拉伸的工序,才能得到良好机械性能。
  三、透明塑料件的缺陷和解决办法 由于篇幅关系,这里只讨论影响产品 透明度的缺陷,其他缺陷请参考本公司的 产品说明书或其他资料?。其缺陷大概有以 下几项:
  (一)银纹:由充模和冷凝过程中, 内应力各向异性影响,垂直方向产生的应 力,使树脂发生流动上取向,而和非流动 取向产生折光率不同而生闪光丝
  纹,当其 扩展后,可能使产品出现裂纹。 除了在注塑工艺和模具上注意外(见 表4,最好产品作退火处理。如pc料可 加热到 160℃以上保
  持 3- 5分钟,再自然 冷却即可。
  (二)气泡:主于树脂内的水气 和其他气体排不出去,(在模具冷凝 过程中)或因充模不足,冷凝表面又 过快冷凝而形成“真空泡”。其克服 方法见表4。
  (三)表面光泽差:主于模具粗 糙度大,另一方面冷凝过早,使树脂 不能复印模具表面的状态,所有这些 都使其表面产牛微小凹凸不平,而使 产品失去光泽。其克服方法见表4。
  (四)震纹:是指从直浇口为中 心形成的密集波纹,其原因因熔体粘度过 大,前端料已在型腔冷凝,后来料又冲破 此冷凝面,而使表面出现震纹。其克服方 法见表4。
  (五)泛白。雾晕:主要由于在空气 中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而 引起的。其克服方法见表4。
  (六)白烟。黑点:主要由于塑料在 机筒内,因局部过热而使机筒树脂产生分 解或变质而形成的。其克服方法见表4。 为了使清楚地说明克服这些缺乏所摄 取的措施,列出表4供大家参考。
  四、透明塑料的注塑成型工艺
  (一)透明塑料的工艺特性:除了以上 的共同问题,透明塑料亦各有一些工艺特 性,现分述如下:
  1、pmma 的工艺特性pm-ma粘度 大,流动性稍差,因此必须高料温、高注射压力注塑 才行,其中注射温度的影响大于注射压力, 但注射压力
  提高,有利于改善产品的收缩 率。 注射温度范围较宽,熔融温度为 160℃,而分解温度达270℃,因此料温调节 范围宽,工艺性较好。故改善流动性,
  可从 注射温度着手。 冲击性差,耐磨性不好,易划花,易脆 裂,故应提高模温,改善冷凝过程,去克服 这些缺陷。
  2。pc的工艺特性
  pc粘度大,融料温度高,流动性差, 回此必须以较高温度注塑(270-320t之 间),相对来说料温调节范围较窄,工艺性 不如pmma。 注
  射压力对流动性影响较小,但因粘度 大,仍要较大注射压力,相应为了防止内应 力产生,保压时间要尽量短。 收缩率大,尺寸稳定,但产品内应力 大,易开
  裂,所以宜用提高温度而不是压力 去改善流动性,并且从提高模具温度,改善 模具结构和后处理去减少开裂的可能。 当注射速度低时,浇口处易生波纹等
  缺 陷,放射咀温度要单独控制,模具温度要 高,流道、浇口阻力要小。
  3、pet的工艺特性
  pet成型温度高,且料温调节范围窄 (260-300℃),但熔化后,流动性好,故 工艺性差,且往往在射咀中要加防延流装 置。 机械强度及性能注射
  后不高,必须通过 拉伸工序和改性才能改善性能。 模具温度准确控制,是防止翘曲。变形 的重要回素,回此建议采用热流道模具。模 具温度官高,否则会引
  起表面光泽差和脱模 回难。 综上所述,我们可以列出在塑工艺参数 表3透明塑料注塑成型工艺参数表 表(表3),供大家注射时参考。
  表3透明塑料注塑成型工艺参数表:
  工艺参数\塑料名称 温度(℃) 压力(mpa) 转速(rpm)
  射嘴  均化段 压缩段 加料段 模具  注射  保压  背压 螺杆
  pmma 180-200 190-210 200-230 180-200 40-90 70-150 40-60 14.5-40 20-40
  pc 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 80-150 40-70 6-14.7 20-60
  pet 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140 86-120 30-50 4.85 20-70
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