注塑成型加工過程中是一個(gè)涉及模具設(shè)計(jì)、模具制造、原材料特性和原材料預(yù)處理方法、成型工藝、注塑機(jī)操作等多方面因素,并與加工環(huán)境條件、制品冷卻時(shí)間、后處理工藝密切相關(guān)的復(fù)雜加工流程。因此,制品質(zhì)量的好壞就不單取決于注塑機(jī)的注塑精度、計(jì)量精度,或是僅僅由模具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和模具加工的精度級(jí)別決定,通常,它還會(huì)受到上述的其他因素的影響和制約。
在如此眾多的復(fù)合因子約束下,注塑成型制品的缺陷的出現(xiàn)就在所難免,于是,尋求缺陷產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)理以及預(yù)測(cè)制品可能產(chǎn)生缺陷的位置和種類,并用于指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)和改進(jìn)、歸納缺陷產(chǎn)生的規(guī)律、制訂更為合理的工藝操作條件就顯得尤為重要。
注塑成型加工過程中所用的塑料原料多種多樣,模具設(shè)計(jì)的種類和形式也是五花八門,另外,操作工人對(duì)于特定注塑機(jī)的熟悉程度以及工人之間的操作技能,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的差異也各不相同,同時(shí),客觀環(huán)境(如環(huán)境溫度、濕度、空氣潔凈程度)也會(huì)隨著季節(jié)變化而不同,這些客觀和主觀條件共同決定了注塑成型制品缺陷的產(chǎn)生。
射出成形機(jī)
1. 料管溫度太低
料管溫度太低時(shí),熔膠溫度低,勉強(qiáng)以高速成形時(shí),殘余剪切應(yīng)力大,又沒有足夠的時(shí)間將殘余應(yīng)力釋放,容易翹曲。
提高料溫,翹曲減少。料溫的設(shè)定可以參考材料廠商的建議。料管分后、中、前、噴嘴四區(qū),從后往前的料溫設(shè)定應(yīng)逐步提高,每往前一區(qū),增高6C。若有必要,有時(shí),將噴嘴區(qū)或前區(qū)的料溫設(shè)定的和中區(qū)的一樣。CAE(如C-MOLD)模擬可以驗(yàn)證不同料溫的適切性。
2. 噴嘴溫度太低
塑料在料管內(nèi)吸收加熱帶釋放的熱量以及螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)引起塑料分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磨擦熱,溫度逐漸升高。料管中的最后一個(gè)加熱區(qū)為噴嘴,融膠到此應(yīng)該達(dá)到理想的料溫,但須適度加熱,以保持最掛狀態(tài)。如果噴嘴溫度設(shè)定得不夠高,因噴嘴和模具接觸帶走的熱太多,料溫就會(huì)降下來,勉強(qiáng)以高速成形時(shí),殘余剪切應(yīng)力大,又沒有足夠的時(shí)間將殘余應(yīng)力釋放,容易翹曲。一般將噴嘴區(qū)溫度設(shè)定得比前區(qū)溫度高6C。CAE(如C-MOLD)模擬可以驗(yàn)證不同噴嘴溫度的適切性。
3. 融膠溫度太低或/和射出壓力太高
融膠溫度和射出壓力是塑膠成形過程中對(duì)翹曲影響較大的兩個(gè)參數(shù)。融膠溫度太低或/和射壓太高會(huì)產(chǎn)生高的殘余應(yīng)力,容易翹曲。若要減少翹曲,融膠溫度要在可用范圍內(nèi)調(diào)到最高,射出壓力要在可行范圍內(nèi)調(diào)到最低。 CAE(如C-MOLD)模擬,可以幫助找出融膠溫度和射出壓力的最佳組合。
4. 保壓壓力或保壓時(shí)間不當(dāng)
保壓壓力太高,不僅因補(bǔ)充料流動(dòng)而冷凝入塑膠的殘余剪切應(yīng)力高,而且塑膠的壓應(yīng)力也高,容易翹曲。
保壓壓力太低,澆口附近發(fā)生回流,不僅產(chǎn)生因流動(dòng)而冷凝入塑膠的殘余剪切應(yīng)力,而且由于制品中央體積收縮率大(低壓故),外圍體積收縮率小,因內(nèi)外體積收縮率差異大而產(chǎn)生的殘余張、壓應(yīng)力大,容易翹曲。螺桿推到底后,螺桿至少停留2秒,以保持緩充。
保壓時(shí)間太短,螺桿松退時(shí)澆口附近發(fā)生回流,殘余應(yīng)力大,容易翹曲。保壓壓力要適中,保壓時(shí)間要延長到澆口凝固為止。
CAE(如C-MOLD)的輸出中包含了凝固層比剪切應(yīng)力,體積收縮率。當(dāng)澆口凝固時(shí),凝固層比變成1,剪切應(yīng)力變成0,體積收縮率變成常數(shù),這些參數(shù)和規(guī)則可以幫我們判定澆口何時(shí)凝固,以選定最適化保壓時(shí)間。
5. 停留時(shí)間不當(dāng)
停留時(shí)間太短,融膠溫度低,即使勉強(qiáng)將模穴填滿,保壓時(shí)還是無法將塑膠壓實(shí),冷卻時(shí)回旋空間太大,容易翹曲。
射料對(duì)料管料之比,應(yīng)在2/3和1/4之間。
6. 循環(huán)時(shí)間不當(dāng)
當(dāng)冷卻時(shí)間太短時(shí),塑膠尚軟,若被頂出,在沒有約束的狀況下收縮,容易翹曲。冷卻時(shí)間須延長到塑膠定型到足夠堅(jiān)強(qiáng)為止;模穴是最好的Fixture,提供最合身的約束。CAE(如C-MOLD)模擬,可以預(yù)測(cè)塑膠溫度降到頂出溫度所須要的冷卻時(shí)間。照此冷卻時(shí)間進(jìn)行設(shè)定,可以避免因循環(huán)時(shí)間太短而引起翹曲。
7. 緩充不夠
緩充不夠時(shí),模穴內(nèi)的塑膠填壓不足。塑膠在相對(duì)松退的情況下冷卻,回旋空間太大,容易翹曲。螺桿推到底后,至少停留原處2秒,以保持緩充,緩充最少要有3mm長。
模具
1. 公、母模溫差大
公母模溫差大,因冷卻產(chǎn)生的殘余剪力對(duì)壁厚的中心面不對(duì)稱,彎曲力矩大,容易翹曲。
更改冷卻設(shè)計(jì),減少公、母模溫差,可以減少翹曲。CAE(如C-MOLD)模擬,可以幫助找出公、母模溫最小的冷卻設(shè)計(jì)。
2. 模溫太低
模溫太低,殘余剪切應(yīng)力大,又沒有足夠的時(shí)間將殘余應(yīng)力釋放,容易翹曲。提高模溫,可以減少翹曲。
模溫可從材料廠商的建議值開始設(shè)定。每次調(diào)整的增量為6℃,射膠10次,成形情況穩(wěn)定后,根據(jù)結(jié)果,決定是否進(jìn)一步調(diào)整。
CAE(如C-MOLD)模擬可以驗(yàn)證不同模溫的適切性。
3. 模穴厚、薄差異太大
這和制品設(shè)計(jì)有關(guān),薄的地方先冷,厚的地方后冷。厚薄差異大時(shí),體積收縮率差異大,殘余應(yīng)力大。當(dāng)殘余應(yīng)力克服了零件的強(qiáng)度,就會(huì)產(chǎn)生翹曲。Shrinkage Fixture或許可以治標(biāo),但不能治本。因?yàn)镕ixture無法消除殘余應(yīng)力。當(dāng)制品移至高溫或其他惡劣環(huán)境下,殘余應(yīng)力會(huì)釋放出來,翹曲還是有可能產(chǎn)生。治本之計(jì)是作好制品設(shè)計(jì),使得制品厚度均一,冷卻時(shí)體積收縮率差異小,殘余應(yīng)力小,翹曲自然小。CAE(如C-MOLD)模擬,可以找出殘余應(yīng)力最小的制品設(shè)計(jì)。
4. 澆口的數(shù)目或位置不當(dāng)
無論澆口的數(shù)目或位置不當(dāng),都會(huì)使得流長太長,流阻太大,相應(yīng)的射壓也須提高,塑膠分子被拉伸、壓擠,機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)行加入,殘余應(yīng)力大,容易翹曲。澆口附近壓力高,塑膠體積收縮率小,最后充填處壓力低,塑膠體積收縮率大,流長太長時(shí),上下游塑膠體積收縮率差異大,殘余應(yīng)力大,容易翹曲。參考材料廠商的建議,采用適當(dāng)?shù)牧鏖L厚度比。澆口位置的決定,要遵循充填均衡的原則;
即各融膠波前到達(dá)模穴末端和形成熔合線的時(shí)間基本一致。充填應(yīng)先厚后薄、先平后彎。進(jìn)澆應(yīng)讓融膠遭遇立即的阻擋以避免噴流。這樣可以降低殘余應(yīng)力,減少翹曲。 以CAE(如C-MOLD)在電腦上對(duì)不同的澆口設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬分析,找出澆口的最佳數(shù)目和位置是聰明的作法。
5. 澆口(Sprue )、流道(Runner)或/和澆口(Gate)太小或/和太長
澆道、流道或/和澆口太小或/和太長,流阻提高,射壓也須相應(yīng)提高,塑膠分子被位伸、壓擠,機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)行加入,殘余應(yīng)力大,容易翹曲。以CAE(如C-MOLD)在電腦上對(duì)不同的融膠傳送系統(tǒng)(包括澆道、流道、澆口和模穴)的充填、保壓、冷卻和收縮彎曲進(jìn)行模擬分析,找出并選擇翹曲最小的設(shè)計(jì)是有效的作法。
6. 頂出不均
頂出時(shí)制品尚熱,頂出不直、不均、不一致,制品容易翹曲。檢查頂出系統(tǒng),并作必要的調(diào)整。適度潤滑所有運(yùn)動(dòng)零件。大模具的頂出板必須采用引導(dǎo)櫬套,以免模板中央因自重下垂。
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