注塑成型异常分析及处理_三_.pdf

第32卷 第3期第56页 橡塑技术与装备CHINA RUBBER PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT 饶启琛 黄建军 广州博创机械有限公司 广东 广州 5 1 0 2 8 5 摘要 本文全面系统地针对注塑成型制件不满 收缩凹陷 缩水 和飞边 溢边 披锋 毛刺 银纹 熔接痕等多种 缺陷问题进行分析和阐述 主要从检查方法 原因分析 参数设定 制品设计与模具制造以及材料选择等方面 从现象到本 质地分析制品产生缺陷的根本原因 进而提出有针对性地解决方案 将理论应用于生产实践中 关键词 注塑成型 异常 检查 分析 处理 模具 注射 中图分类号 TQ320 66 文献标识码 B 文章编号 1009 797X 2006 03 0057 05 作者简介 饶启琛 1 9 5 5 男 高级工程师 1 9 8 2 年毕业 于华南工学院 现主要从事注塑机的设计及开发工作 获东莞市 科技进步特等奖和广东省科技进步二等奖各1 项 获广东省电子 机械厅科技进步一等奖1 项 收稿日期 2 0 0 5 0 4 1 2 接上期 7 制品尺寸变化 制品尺寸变化 其原因有 各批量制品间 成型条件变化 模具变形 空气湿度变化 颗 粒大小不均 干燥不好 每批材料性能变化 液 压系统不稳定等 结晶度较大的 PP PE PA 等 尤为明显 制品尺寸变化 本质上是塑料的不同收缩 程度所造成 按收缩产生变化的起因 大体上 可分为成型条件 模具及制品设计 原材料以 及机器设备 4 种原因 7 1 成型条件变化引起制品尺寸变化 7 1 1 对于不同批量生产的产品 尺寸发生 变化 1 稳定工艺参数的设定或把工艺参数贮 存在电脑内存里 以备下次生产时调用 2 参考上批生产的 QC 样板 进行合理的 参数调整 7 1 2 对于同一批产品尺寸发生波动 1 塑料加工温度 随着加工温度的升高 制品尺寸的收缩倾 向变小 由图 5 可知 随着加工温度的升高 料 流方向和垂直料流方向的收缩率减小 2 条曲线 有 1 个交点 应在交点温度以上加工 以使收缩 变化平缓 2 个方向收缩差异减少 对于充模困 难制品的注塑 特别要偏重高温低压条件 尽 量减少尺寸的收缩量和收缩差异 以稳定产品 尺寸 图5 塑料加工温度变化示意图 2 模具温度 模温对于一般塑料制品尺寸的影响不算很 注塑成型异常分析及处理 三 技术讲座 饶启琛等 注塑成型异常分析及处理 三 2006年 第32卷第57页 大 但对于结晶型塑料的影响却不能忽视 模 具温度高 制品贮热量大 冷却降温过程长 有 机会缓慢通过结晶化温度 因结晶量大而使收 缩量增大 模温低 制品迅速降温 很快越过 结晶化温度区间而冷却固化 因结晶量小而减 少了收缩量 实例证明 当用 PP 代替 ABS 制作 同一制品时 模温高低变化对制品的尺寸影响 就明显得多 注意 模温不均本身对各种塑料 都有影响 3 注射压力 显然 在较高的注射压力下 2 种料流的收 缩都有下降的趋势 可以理解为高压既使塑料 密度增加 又使成型后模内制品内压释放增强 抵消了收缩能量 当然 对于须在高温低压条 件工作的模具是不能用高压的方法的 以免造 成飞边 难脱模或制品变形 4 注射时间 注射时间充分的成型制品 收缩率减少 如果注射时间过短 熔料熔融黏度的减小使结 晶型塑料结晶量增大 收缩率将增加 5 加料段温度的调整 使塑化稳定 7 2 模具及制品设计方面 1 浇口 流道不均匀 2 模腔数目太多 3 浇口 流道 模腔位置不当 4 顶出不良 7 3 材料方面 1 每批材料性能变化 2 颗粒大小不均 3 含水量大小不等 干燥不良 4 某些着色剂会助长对制品尺寸的影响 如酞菁系有机颜料 如果作为 PE PP 着色配 方中的组份 就要小心制品尺寸的变化 即使 占量小也会使尺寸收缩增大 不过酞菁颜色料 用量多少对收缩量的变化影响却又不太大 5 后收缩 6 热收缩 7 4 机器 1 热压系统不稳定 2 加料系统不正常 冻结分子取向程度越大 制品开裂的倾向 愈大 分子的取向 制品的温差 开模顶出 结 晶等都是制品内应力变化 产生开裂的原因 分子取向程度越大 内应力越大 制品的温差 越大 内应力越大 结晶程度对内应力也有很 大的影响 开模 顶出等机械外加作用不平衡 时 对制品产生应力 越出制品的抗衡力时 制 品易开裂 在注射成型过程中 应尽可能减小 塑料在注入模内时出现的流动速度和冷却收缩 速度的差别 以减小分子取向程度 提高制品 3 塑化系统不正常 8 开裂 这里所指的开裂 包括表面龟裂 白化 顶 白 裂纹 金属嵌件周围的开裂及制品粘模而 造成的创伤或创伤危机 按开裂出现的时间分 脱模开裂和应用开裂 开裂的原因主要是由于内应力而开裂 当 内应力超过抗衡力时 就发生应力开裂 解决 开裂的办法是在产品及模具设计阶段就应当考 虑到如何去减少内应力 提高抗衡力 关于内 应力的减少或消除在 1 1 中已讲述 下面就从一些开裂形成的原因去探求补救 措施 8 1 调整工艺条件 工艺条件与取向的关系如图 6 所示 图6 工艺条件与取向的关系 第32卷 第3期第58页 橡塑技术与装备CHINA RUBBER PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT 内部均衡性 1 降低注射能量 作为有效充模来说 充分的注射能量 即 压力 时间 速度 料量等 能使塑料畅顺充 模 减小在高黏度下的充注而导致制品结构上 的不良力学状况 但是如果因担心出现收缩凹 陷或试图取得更好表面光泽而将这些注射能量 调得过大 可能会造成制品内部产生大的应变 因为高聚物的特性是受剪切力愈大 分子链愈 容易残留强迫高弹形变 当注射压力愈高 速 度愈快 充料愈多时 这种应变就愈厉害 内 应力愈大 结果 有些制品很快就开裂了 有 些制品在存放一段时间后慢慢出现微裂或裂纹 2 提高料温 提 高 料 温 对 充 模 有 好 处 可 减 少 取 向 应 力 但有的材料成型温度范围窄 提高料温时 可能出现分解 使分子量降低 从而影响制品 的抗衡力 也使制品开裂 3 模具温度 虽 然 高 的 模 温 可 减 少 聚 合 物 的 分 子 取 向 从而使内应力减少 但有可能结晶或模温 太高 塑料难以固化而脱模困难 如模温太低 塑料过早冷却 熔接缝有可能产生 而容易裂 制品在模内冷却时间太短 未充分硬化 即开模顶出 可能使顶杆周围开裂 但冷却时 间过长 制品包贴在模芯上 顶出时由于脱模 光洁度不够或斜度不够而发生顶白现象 一般模芯难脱模并有顶白现象发生时 缩短冷却时间 或升高模芯的温度 也可把模 芯的冷却水减小或压力减小 当模腔难脱模时 可延长冷却时间或提高模腔的温度 其原理为 热胀冷缩 塑料制品如果在模内散热不好 冷热不 均 尤其对大制品而言 可能会使制品出现收 缩差异 产生较大的内应力 而使制品开裂 4 降低螺杆预塑背压压力及转速 使料 稍为疏松 并减小塑料因剪切热过高而造成的 降解 从而可提高制品的抗衡力 5 调整制顶出装置 如顶板 顶杆等 使 之平衡动作 避免作用力先后不一或倾斜歪曲 顶出 6 调节好开模速度 避免高速拨模 7 调节好模板的平行度及平稳性 8 在模面上施加适当的脱模剂脱模 9 注意经常用干净的布清洁模面 10 对 ABS HIPS 等制品 如果推顶部件 发白 可采用局部热风加温方法驱除 1 1 对有金属嵌件的产品开裂可先预热 嵌件 由于金属和塑料的收缩率不一致 塑料 的收缩较大 而金属的收缩相对较少 8 2 模具方面的改进 1 型腔型芯要有适当的脱模斜度 当斜 度不够时 脱模困难 制品受的机械剪切应力 过大而开裂 2 对于易脱模的某些塑料 如 PE 等蜡质 料 模芯不宜过分光滑 3 型腔脱模面要有足够的光洁度 甚至 连 抛 光 方 向 也 应 尽 量 与 料 流 方 向 一 致 对 于 PMMA PS 等光学塑料 型腔面要求粗糙度更 低 大多采用镀铬 4 制品设计太薄是造成开裂的重要原因 之一 5 要调整好顶出设计和顶出动作 顶杆 截面积太小或可起作用的截面积太小 顶杆数 量不足或位置配合不佳都会影响脱模的平衡 实际上顶出时顶板很容易倾斜 如果制品投影 面积大 将会因倾斜脱模而将制品拉裂 必要 时在制品的开裂处附近增设顶杆 6 调整好流道和浇口的设计 流道太粗 太长 不光洁 影响脱模 主 流道直径要足够大 使得制品脱模时浇口仍未 完全固化 主流道还要有足够的脱模斜度以及 光洁度 否则制品粘在定模上 分流道配置不当 受弯曲作用力的地方 往往会扯裂制品 应尽量安排得平衡合理 有 时要考虑增加分流道尺寸 主流道衬套与喷嘴接合不当 如喷嘴的 球径比主流道的球径大 或装夹模具时喷嘴与 主流道不同心 或喷嘴与主流道间有漏料等 都可能因冷硬料的拖拉而使制品粘在定模上 饶启琛等 注塑成型异常分析及处理 三 2006年 第32卷第59页 当中心浇口出现以浇口为中心的放射状 开裂时 应考虑调节浇口尺寸 使型腔内的压 力减少 有可能时 重新安排浇口的位置和形 式 也可以增设必要的辅助浇口 7 深底制品应设置适当的进气孔道 以 免脱模时产生过大的负压 影响塑料与模具的 分离 必要时 通过进气孔道向模具和制品之 间吹入压缩空气有助于脱模 8 制品设计不良 如带有容易出现应力 开裂的尖角 缺口或厚度相差很大的部位 尖 角和缺口是内应力集中的地方 而厚度相差很 大的部位必然是冷却速度不一 冷却过程的收 缩和结晶情形的不同 力学状态也不同 总之 制品形状越复杂 尺寸愈大 愈容易开裂 制 品设计应注意平缓过渡和匀称 9 模具排气不良 熔料充模时受空气阻 力大 使汇合熔接缝强度下降 尽量减少制品 在成型时的取向作用 1 0 设法减少或消除熔接痕的存在 1 1 消除模具表面的划伤及影响正常脱 模的凿纹 刻痕 12 在注塑过程中检查型腔是否变形 模 架是否变形 注意克服因模具结构不良而造成 的注塑周期的反常 1 3 尽量少用金属嵌件或调整金属嵌件 的尺寸 或改善金属嵌件的嵌入方式 尽可能 不使熔接痕出现在金属嵌件的周围 14 去掉模具咬边的地方 8 3 材料 1 有些塑料如 PC 等玻璃态温度高 本身 不适合作脱模有困难的制品 一般分子链较长 而且分子量分布较宽的塑料 其应变抗衡力较 高 有些塑料如 PC 本身特别容易出现应力开 裂 如果应用环境要求高 则不宜采用酯交换 法制成的该种塑料 而应采用光气法制成的高 分子量的该种塑料 只有分子量越大 分子链 之间互相缠绕的作用越大 才能防止开裂情况 的出现 当然 PC 通过改性也不会开裂 加纤 维好象水泥加钢筋一样 具有加强作用 2 塑 料再生次数太多或再生料含量太 高 或料在料筒内加热时间太长 都会促使制 品脆裂 塑料分子量每成型一次 当降到某一 数值下 其耐冲击强度急剧降低而变脆 如果 在原料中大量而无限制地添加这些过热降解 裂解的料 制品的强度将无法保证 一般再生 料含量不要超过 2 0 而且还要特别注意其干 燥 以防止水解而变脆 3 有些塑料如 PC ABS 等 在受潮状况 下加热 会与水汽发生催化裂化反应 形成的 降解产物和气态物质 除了影响制品的外观外 还使制品发生大的应变 且有一定的脆性 出 模后很快就开裂 4 塑料本身的性能决定了它适宜于何种 使用环境 例如大多数塑料对溶剂之类的非空 气环境不能忍受 因聚合物的表面能降低 分 子间的作用力减弱 容易开裂 PE 长期置于水 和肥皂水中容易开裂 PC 在水中比在空气中易 开裂 PA 之类塑料在吸湿后才不易开裂 5 塑料本身质量不佳 例如分子量分布 大 含有刚性分子链等到不均匀结构的成分占 有量过大 又如塑料受到污染 也是造成开裂 的原因 8 4 机器 1 注塑机塑化容量太小 即使是相熔合 的塑料 如果在机内未完全均匀混合即塑化不 充分 成型的制品在受力时将使应变集中在末 充分混合的部位而脆裂 注塑机塑化容量太大 塑料在料筒中受剪切作用时间过长 也会老化 降解 使制品变脆 2 料筒内有障碍物促使塑料降解 3 检查开模动作模具有否偏移 8 5 制品应力开裂检查和退火热处理 诊断方法 1 PS 在室温下用煤油 2 PP 在 80 下 用 63 重量百分比 的三氧化铬与水的混合物 3 HDPE在 80 下用 2 的洗涤剂水溶液 有开裂倾向的塑料制品 可以用退火热处 理方法来消除制品的内应力 从而减小裂纹的 生成 第32卷 第3期第60页 橡塑技术与装备CHINA RUBBER PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT Unnormal analysis and treatment of injection molding Part II Rao Qichen Huang Jianjun Guangzhou Bochuang machinery co ltd Guangzhou 510285 Guangdong China Abstract This paper analyzed and described the objections of molding part shrinkage sunken and burr Partially taken from the inspection method analyzing reason set parameters goods design and mold fabrication and material selection and so on analyzed the reason happened from phenom enon to nature of the plastic goods and put forward the solving solution and put the theory into the practices Key words injection molding abnormity inspection analyis treatment mold injection 未完待续 XS 04 可调中凸抛光辊 Br ckner Formtec 公司推出一种可优化 PET 薄膜与片材生产的 J u B o 抛光辊 J u B o 表示 Justierbare 可调的 Bombage 凸面crowning 之意 该辊为 3 轧辊组中的第 1 个轧辊 即抛光 辊 此专利技术特别适于制造薄膜与片材的宽 轧辊组压出生产线 对设备配置进行微调 即 可使薄膜厚度达到 100 m 塑料薄膜生产中 抛光生产线的压力要求 较高 会造成辊距变化而出现偏差 通常为了 消除薄膜厚度不均现象 多采用具有一定中高 度的凸面轧辊 但是 这种具备固定几何结构 的凸面轧辊仅可用于一种特定的设置