注塑成型加工過程中是一個涉及(jí)模具(jù)設計、模具制(zhì)造、原材(cái)料特性和(hé)原材(cái)料預處理方(fāng)法、成型工藝、注塑(sù)機(jī)操作等多方(fāng)面因素,并與加工環(huán)境條件、制品冷卻時間、後處理工(gōng)藝密切(qiē)相關的複(fú)雜加工流程。因此,制(zhì)品質量的好壞就不單取決于注塑(sù)機的注塑精度、計量精度(dù),或是僅僅(jǐn)由模具設計的優劣(liè)和模具加工的精度級别決定,通常,它還會受(shòu)到上述的其他因素的影響和制約。
在如此衆(zhōng)多的複合因子約束下,注塑成型制品的缺陷(xiàn)的出現就在所難免,于是,尋求缺陷産生的内在機理以及預測制品可能産生缺陷的(de)位置和種類,并用于指導(dǎo)模具設計和改(gǎi)進、歸納缺(quē)陷産(chǎn)生的規律、制訂更為合理的工藝操作(zuò)條件就顯得尤為(wéi)重要。
注塑成型加工過程中所用的塑料原料多種多樣,模具設計的種類和形式也是五花八門,另外,操作工人對于特定注塑機的熟悉程(chéng)度(dù)以及工人之間的操作技(jì)能,實踐經驗的差異也(yě)各不(bú)相同,同時,客觀環境(如環境溫度、濕度、空氣潔淨程度)也會随着季(jì)節變化而不同,這些客(kè)觀和主觀條件共同決定了注塑成型制品缺陷的(de)産生。
射出成(chéng)形機
1. 料管溫度太(tài)低
料管溫度太低時,熔膠(jiāo)溫度低,勉(miǎn)強以高速成形(xíng)時(shí),殘餘剪切應力(lì)大(dà),又沒有足夠的時(shí)間将殘餘應力釋(shì)放,容易翹曲。
提高料溫,翹(qiào)曲減少。料溫的設定可以參考材料廠商的建議。料管分後、中、前(qián)、噴嘴四區,從後往前的(de)料溫設定應逐步提高,每往前一區,增高6C。若有必(bì)要,有時,将噴嘴區(qū)或前區的料溫(wēn)設定的和(hé)中區的一(yī)樣。CAE(如C-MOLD)模拟可以(yǐ)驗(yàn)證不同料溫的适切性。
2. 噴嘴溫度太低
塑料在料管内吸收加熱帶釋放的熱量以及螺杆轉動引起塑料分子相對運動産生(shēng)的磨擦熱,溫度逐漸升高。料管中的最後(hòu)一個加熱區為噴嘴,融膠到此應該達到理想的料溫,但須适度加熱,以保(bǎo)持最挂狀态。如果噴嘴(zuǐ)溫度(dù)設定得不(bú)夠高,因噴嘴和模具(jù)接觸帶走的熱太多,料溫就會(huì)降下(xià)來,勉強以高速成形時,殘餘剪切應力大,又沒有足夠的時間将殘(cán)餘應力釋(shì)放,容易(yì)翹曲。一般将噴嘴區溫度設定得比前區溫度高6C。CAE(如C-MOLD)模拟可以驗證不同噴嘴溫度(dù)的适切性。
3. 融膠(jiāo)溫度太低或/和射出壓力太高
融膠溫(wēn)度和射出壓力是塑膠成形過程中對(duì)翹曲影響較大(dà)的兩個參數。融膠(jiāo)溫度(dù)太低或/和射壓太高會(huì)産生高(gāo)的殘餘應力,容易翹曲。若要減(jiǎn)少翹曲,融膠溫度要在可用範圍内調到(dào)最高,射出壓力要(yào)在可行範圍内調到最低。 CAE(如C-MOLD)模拟,可以幫助找出融膠溫度和射出壓力的最佳(jiā)組合。
4. 保(bǎo)壓(yā)壓力或保(bǎo)壓時間不當
保壓(yā)壓力太(tài)高,不僅(jǐn)因補充(chōng)料流動而冷凝(níng)入塑(sù)膠的殘餘剪切應力高,而且塑(sù)膠的(de)壓應(yīng)力也高,容易(yì)翹曲。
保壓壓力太低,澆口附近發生回流,不僅産生因流動而冷凝入塑(sù)膠的殘(cán)餘剪切應力,而且由于制品中(zhōng)央體積收縮率(lǜ)大(低壓故),外圍(wéi)體積收縮率小,因内外體積收(shōu)縮率差異大而産生的殘餘張、壓應力大,容易翹曲。螺杆推到底後,螺杆至少停留2秒,以保持(chí)緩充(chōng)。
保壓時間太短,螺杆松退(tuì)時澆口附近發生回流,殘餘應(yīng)力大,容易翹曲。保壓壓力要适中,保壓時間要延長(zhǎng)到澆口凝固為止。
CAE(如C-MOLD)的輸出中包含了凝(níng)固層比剪切應力,體(tǐ)積收縮率。當澆口凝固時,凝(níng)固層(céng)比變成1,剪切應力變成0,體積(jī)收縮率變成常數,這(zhè)些參數和規則可以(yǐ)幫我們判定澆口何時凝固,以選定最适化保壓時間。
5. 停留時(shí)間不當(dāng)
停留時間太短,融膠溫度低,即使(shǐ)勉強将模穴填滿,保(bǎo)壓時還是無法将塑膠壓實(shí),冷(lěng)卻時回旋(xuán)空間太大,容易翹曲。
射料對料管料之比(bǐ),應在2/3和1/4之間(jiān)。
6. 循環時間不(bú)當
當冷卻時間(jiān)太短(duǎn)時,塑膠尚軟,若被頂出,在(zài)沒有約束的狀況下收縮,容易翹曲。冷卻時間須延長到塑膠定型到足夠堅強為止;模穴是(shì)最好(hǎo)的Fixture,提供最合身(shēn)的約束。CAE(如C-MOLD)模拟(nǐ),可以預測塑膠溫度降(jiàng)到頂出溫度所須(xū)要的冷卻時間(jiān)。照此冷卻時間進行設(shè)定,可以(yǐ)避免因循環時間太短而(ér)引起翹曲。
7. 緩充不夠
緩充不夠時,模(mó)穴内的塑膠填壓不足(zú)。塑膠在(zài)相對(duì)松退(tuì)的情況下冷卻,回旋(xuán)空間太大,容易翹曲。螺杆推(tuī)到(dào)底後,至少(shǎo)停留原處2秒,以保持(chí)緩充,緩充最少要有3mm長。
模具
1. 公、母模溫差(chà)大
公母模溫差(chà)大,因冷卻産生的殘餘剪力對壁厚的(de)中心面不對稱,彎曲力矩大(dà),容易翹曲。
更改冷卻(què)設計,減(jiǎn)少公、母模溫(wēn)差,可以減少翹曲(qǔ)。CAE(如C-MOLD)模拟,可以(yǐ)幫助(zhù)找出公(gōng)、母模溫最小的冷卻設計。
2. 模溫太低
模(mó)溫太低,殘餘剪切應力大,又沒有足夠的時間将殘餘應力釋(shì)放,容易翹曲。提高模溫,可以減少翹(qiào)曲。
模溫可從材料廠商的建議值開(kāi)始設定。每(měi)次調整的增量(liàng)為(wéi)6℃,射膠10次,成形情況穩定後,根據結(jié)果,決定是否進一步(bù)調整。
CAE(如C-MOLD)模拟(nǐ)可以驗證不同模溫的适切性。
3. 模穴厚(hòu)、薄差異太(tài)大
這和制品設計有關,薄的地方先冷,厚的地(dì)方後(hòu)冷(lěng)。厚薄差異大時,體(tǐ)積收縮率差異大(dà),殘餘應力大。當殘餘應力克(kè)服了零件的強度,就會産(chǎn)生翹曲。Shrinkage Fixture或許可以(yǐ)治标,但不能治本。因為(wéi)Fixture無法消除(chú)殘餘應力。當制品移至(zhì)高溫或其他惡劣環境下,殘餘應(yīng)力會釋放出來,翹曲還是(shì)有可能産(chǎn)生。治本之(zhī)計(jì)是作好制品設計,使得制品厚度均一(yī),冷卻時體積(jī)收縮率(lǜ)差異小,殘餘應力小,翹曲自然小。CAE(如C-MOLD)模拟,可以找出殘餘(yú)應力最小的制品設計。
4. 澆口的數目或位置不(bú)當
無論澆口的數目或(huò)位置不(bú)當,都會使(shǐ)得流長太長,流阻太大,相應的射壓(yā)也須(xū)提高,塑膠(jiāo)分子被拉(lā)伸、壓擠,機械應力強行加入,殘餘應(yīng)力大,容易翹曲。澆口附近壓(yā)力高,塑膠體積收縮率小,最後充填處壓力低,塑膠體(tǐ)積(jī)收縮率大,流長太長時(shí),上下遊塑(sù)膠體積收縮率差異(yì)大,殘餘應(yīng)力大,容易翹曲。參考材料廠商的建議,采(cǎi)用适當的(de)流長厚度(dù)比。澆口位置的決定,要遵循充填均衡的(de)原則;
即各融膠波前到達模穴末端和形成熔(róng)合線的時間基本一緻。充填應先厚後薄、先平後彎。進(jìn)澆(jiāo)應讓融膠遭遇立即的阻擋以避免噴流。這樣可以(yǐ)降低殘餘應力,減(jiǎn)少翹曲。 以CAE(如C-MOLD)在電腦上對不同的澆口(kǒu)設計進行模拟分析,找出澆口的最佳數目和位置(zhì)是聰明的作法。
5. 澆口(Sprue )、流道(Runner)或/和澆口(kǒu)(Gate)太小或/和太長
澆道、流道或/和澆口太小或/和太長,流(liú)阻提高,射壓(yā)也須相應提高,塑膠分子被位伸、壓擠,機(jī)械應力強行加入,殘餘應力大,容易翹曲。以CAE(如C-MOLD)在電腦上(shàng)對不同的融膠傳送系統(包括澆(jiāo)道(dào)、流道、澆口和模穴)的(de)充填、保壓、冷卻和收(shōu)縮彎曲進行模拟分(fèn)析,找(zhǎo)出并選擇翹曲最小的設計是有效的(de)作法。
6. 頂出不均
頂(dǐng)出時制品尚熱,頂出不直、不均、不一緻,制品(pǐn)容易翹曲。檢查頂出系統,并作必要的調整。适度潤滑所有運動零件。大模具的頂(dǐng)出闆必須采用引(yǐn)導櫬套,以免模闆中(zhōng)央因自重下垂(chuí)。
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