塑料件缺陷預(yù)防及改善措施

塑料件缺陷預(yù)防及改善措施王健內(nèi)容簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)單介紹了塑料的概念性質(zhì)。重點(diǎn)分析了塑料產(chǎn)品常見(jiàn)的十二種缺陷及其產(chǎn)生的原因，并在塑料件設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)及注塑成型工藝全過(guò)程中提出了相應(yīng)的解決方案。引言塑料的基本概念：塑料是指以高分子合成樹(shù)脂為主要成分，在一定溫度和壓力下具有塑性和流動(dòng)性，可以被塑成一定形狀，且在一定的條件下保持形狀不變的材料。組成：聚合物合成樹(shù)脂（40%?100%），輔助材料：增塑劑.填充劑.穩(wěn)定劑.潤(rùn)滑劑.著色劑.發(fā)泡劑.增強(qiáng)材料。輔助材料的作用是改善材料的使用性能和加工性能，節(jié)約樹(shù)脂材料（貴）。塑料的分類(lèi)：熱塑性塑料：具有線性分子鏈成支架型結(jié)構(gòu)，加熱變軟，冷卻固化可逆。熱固性塑料：具有網(wǎng)狀分子鏈結(jié)構(gòu)，固化后不可逆。塑料的性能：1.質(zhì)量輕2.比強(qiáng)度高3.化學(xué)穩(wěn)定性好4.電氣絕緣性好5.絕熱性好6.易加工成型7.不足：強(qiáng)度，剛度不如金屬，不耐熱。熱塑性塑料具有以下成型加工性能：吸濕性：吸水的（ABS，尼龍，有機(jī)玻璃）含水量大，易起泡需干燥。（PA:聚酰胺（尼龍），機(jī)械性能優(yōu)良，是一種自潤(rùn)滑材料，長(zhǎng)期使用溫度不超過(guò)80C注塑件尺寸精度難保證，易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷，常用作傳動(dòng)件和耐磨件如軸承、齒輪、凸輪、滑輪等。）流動(dòng)性：塑料在一定溫度和壓力作用下，能夠充滿模具型腔各部分的性能。流動(dòng)性差注射成型時(shí)需要較大的壓力；流動(dòng)性太好，容易發(fā)生流涎和造成制件溢邊流變性：高聚合物在外力作用下產(chǎn)生流動(dòng)性和變形的性質(zhì)叫流變性。結(jié)品性，結(jié)品型塑料：尼龍，聚丙烯，聚乙烯；無(wú)定型塑料：ABS（為丙烯臘（A）、T二烯（8）和苯乙烯（S）共聚物，具有良好的綜合機(jī)械性能，易于成型，使用溫度-40°C?100C廣泛用于外觀件和結(jié)構(gòu)件。有耐候ABS、阻燃ABS、增強(qiáng)ABS、抗靜電ABS，ABS/PC合金等。）熱敏性和水敏性；f.相熔性：在熔融狀態(tài)下，兩種塑料能否熔到一起，不能則分層脫皮；g.收縮性；h-毒性，刺激性，腐蝕性；i.應(yīng)力開(kāi)裂和熔體破裂等。常見(jiàn)缺陷及產(chǎn)生原因分析：一、裂紋裂紋是塑料制品較常見(jiàn)的一種缺陷，產(chǎn)生的主要原因是由于應(yīng)力變形所致。主要有殘余應(yīng)力、外部應(yīng)力和外部環(huán)境所產(chǎn)生的應(yīng)力變形。(―)殘余應(yīng)力引起的裂紋殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況：a.充填過(guò)剩；b.脫模推出;c.金屬鑲嵌件造成的。在充填過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的裂紋，有以下幾種解決方法：由于直澆口壓力損失最小，所以如果裂紋最主要產(chǎn)生在百澆口附近，則可考慮改用多點(diǎn)分布點(diǎn)澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。在保證樹(shù)脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹(shù)脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動(dòng)性，同時(shí)也可以降低注射壓力，以減小應(yīng)力。一般情況下，模溫較低時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高模具溫度。但當(dāng)注射速度較高時(shí)，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。注射和保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短，效果較好。非結(jié)品性樹(shù)脂，如AS樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、PMMA樹(shù)脂等較結(jié)品性樹(shù)脂如聚乙烯、聚甲醛等容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)予以注意。脫模推出時(shí)，由于脫模斜度小、模具型膠及凸模粗糙，使推出力過(guò)大，產(chǎn)生應(yīng)力，有時(shí)甚至在推出桿周?chē)a(chǎn)生白化或破裂現(xiàn)象。脫模的概念：由于塑件在型腔內(nèi)產(chǎn)生冷卻收縮現(xiàn)象，使塑件緊抱著模腔中的型芯和型腔中突出部分，使塑件取出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面擦傷，拉毛，還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模方向平行的內(nèi)外表面設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度，一般為1°?1°30〃，一般型芯斜度比型腔大，型芯長(zhǎng)度和型腔深度越大，則斜度不減小。在塑料模具設(shè)計(jì)前，模具設(shè)計(jì)工程師都要對(duì)模型進(jìn)行draftCheck，就是對(duì)模型進(jìn)行拔模分析。在拔模方向上設(shè)置合適的拔模角，以便脫模.在注射成型的同時(shí)嵌入金屬件時(shí)，最容易產(chǎn)生應(yīng)力，而且容易在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才產(chǎn)生裂紋，危害極大。這主要是由于金屬和樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)相差懸殊產(chǎn)生應(yīng)力，而且隨著時(shí)間的推移，應(yīng)力超過(guò)逐漸劣化的樹(shù)脂材料的強(qiáng)度而產(chǎn)生裂紋。為預(yù)防由此產(chǎn)生的裂紋，通常壁厚小于0.7mm與嵌入金屬件的外徑通用型聚苯乙烯基本上不適宜加鑲嵌件；而鑲嵌件對(duì)尼龍的影響最小，由于玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂材料的熱膨脹系數(shù)較小，比較適合嵌入金屬件。一般，注塑成型前對(duì)金屬嵌件要進(jìn)行預(yù)熱，這樣可以取得較好的效果。（二）外部應(yīng)力引起的裂紋這里的外部應(yīng)力，主要是因設(shè)計(jì)不合理而造成應(yīng)力集中，一般要求塑料件壁厚盡可能均勻一致，否則由于冷卻和固化速度不一致而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起塑料件的變形和開(kāi)裂。通常壁厚取2?3.5mm，相鄰壁厚變化不宜超過(guò)20%。當(dāng)壁厚必須不均勻時(shí)，應(yīng)平緩的斜面過(guò)渡，避免突變；有加強(qiáng)筋的地方應(yīng)盡可能地減少加強(qiáng)肋、凸柱等地方的壁厚。同時(shí)在尖角處特別需要注意。在轉(zhuǎn)角處應(yīng)該有適當(dāng)?shù)膱A角，這樣可以避免應(yīng)力集中；除特殊要求外，所有內(nèi)轉(zhuǎn)角盡可能設(shè)計(jì)成圓角過(guò)渡。圓角半徑R為塑料件壁厚的1/4?1/3，一般RN0.5mm。設(shè)計(jì)圓角有如下優(yōu)點(diǎn)：避免應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng)度；改善注塑時(shí)熔體在型腔中的流動(dòng)性，有利于充滿型腔；便于脫模，有利于模具制造，并能提高模具的強(qiáng)度和壽命。(三)外部環(huán)境引起的裂紋化學(xué)藥品、吸潮引起的水降解，以及再生料的過(guò)多使用都會(huì)使物性劣化，產(chǎn)生裂紋。二、氣泡根據(jù)氣泡的產(chǎn)生原因，解決的對(duì)策有以下幾個(gè)方面：在制品壁厚較大時(shí)，其外表面冷卻速度比中心部的快，因此，隨著冷卻的進(jìn)行，中心部位的樹(shù)脂一邊收縮一邊向表面擴(kuò)張，使中心部位產(chǎn)生充填不足，這種情況被稱(chēng)為真空氣泡。其解決方法主要有：根據(jù)壁厚，確定合理的澆口，澆道尺寸。一般澆口高度應(yīng)為制品壁厚的50%?60%。至澆口封合為止，留有一定的補(bǔ)充注射料。注射時(shí)間應(yīng)較澆口封合時(shí)間略長(zhǎng)。降低注射速度，提高注射壓力，采用熔融粘度等級(jí)高的材料。2）由于揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生而造成的氣泡，解決的方法主要有：充分進(jìn)行預(yù)干燥。降低樹(shù)脂溫度，避免產(chǎn)生分解氣體。3）流動(dòng)性差造成的氣泡，可通過(guò)提高樹(shù)脂及模具的溫度、提高注射速度予以解決。三、白化白化現(xiàn)象最主要發(fā)生在ABS樹(shù)脂制品的推出部分，脫模效果不佳是其主要原因?？刹捎媒档妥⑸鋲毫?，加大脫模斜度，增加推桿的數(shù)量或面積，減小模具表面粗糙度值等方法改善，當(dāng)然，噴脫模劑也是一種方法，但應(yīng)注意不要對(duì)后續(xù)工序，如燙印、涂裝等產(chǎn)生不良影響。四、溢邊流動(dòng)性:塑料在一定溫度和壓力作用下，能夠充滿模具型腔各部分的性能。流動(dòng)性差注射成型時(shí)需要較大的壓力；流動(dòng)性太好，容易發(fā)生流涎和造成制件溢邊對(duì)于溢邊的處理重點(diǎn)應(yīng)主要放在模具的改善方面。而在成型條件上，則可在降低流動(dòng)性方面著手。具體地可采用以下幾種方法:1）降低注射壓力。2）降低樹(shù)脂溫度。3）選用高粘度等級(jí)的材料。4）降低模具溫度。5）研磨溢邊發(fā)生的模具面。6）采用較硬的模具鋼材。7）提高鎖模力。8）調(diào)整準(zhǔn)確模具的結(jié)合面等部位。9）增加模具支撐柱，以增加剛性。10）根據(jù)不同材料確定不同排氣槽的尺寸。五、充填不足充填不足的主要原因有以下幾個(gè)方面：樹(shù)脂容量不足。型腔內(nèi)加壓不足。樹(shù)脂流動(dòng)性不足。排氣效果不好。塑料件壁厚太薄。作為改善措施，主要可以從以下幾個(gè)方面入手：1）加長(zhǎng)注射時(shí)間，防止由于成型周期過(guò)短，造成澆口固化前樹(shù)脂逆流而難于充滿型腔。2）提高注射速度。3）提高模具溫度。4）提高樹(shù)脂溫度。5）提高注射壓力。6）擴(kuò)大澆口尺寸。一般澆口的高度應(yīng)等于制品壁厚的50%?60%。7）澆口設(shè)置在制品壁厚最大處。8）設(shè)置排氣槽或排氣桿，對(duì)于較小工件更為重要。9）在螺桿與注射噴嘴之間留有一定的緩沖距離。10）選用低粘度等級(jí)的材料。11）加入潤(rùn)滑劑。12）適當(dāng)增加模型壁厚。六、縮坑縮坑的原因也與充填不足相同，原則上可通過(guò)過(guò)剩充填加以解決，但卻會(huì)有產(chǎn)生應(yīng)力的危險(xiǎn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)上注意壁厚均勻，應(yīng)盡可能地減少加強(qiáng)肋、凸柱等地方的壁厚。其中加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)原則：1中間加強(qiáng)筋要低于外壁0.5mm以上，使支撐面易于平直。2應(yīng)避免減小塑件的局部積聚。3筋的排例要順著在型腔內(nèi)的流動(dòng)方向.七、皺招及麻面產(chǎn)生這種缺陷的原因在本質(zhì)上與充填不足相同，只是程度不同。因此，解決方法也與上述方法基本相同。特別是對(duì)流動(dòng)性較差的樹(shù)脂（如聚甲醛、PMMA樹(shù)脂、聚碳酸酯及PP樹(shù)脂等）更需要注意適當(dāng)增大澆口和適當(dāng)?shù)淖⑸鋾r(shí)間。八、燒傷根據(jù)由機(jī)械、模具或成型條件等不同的原因引起的燒傷，采取的解決辦法也不同。1）機(jī)械原因，例如，由于異常條件造成料筒過(guò)熱，使樹(shù)脂高溫分解、燒傷后注射到制品中，或者由于料簡(jiǎn)內(nèi)的噴嘴和螺桿的螺紋、止回閥等部位造成樹(shù)脂的滯流，分解變色后帶入制品，在制品中帶有黑褐色的燒傷痕。此時(shí)，應(yīng)清理噴嘴、螺桿及料筒。2）模具的原因，主要是因?yàn)榕艢獠涣妓?。這種燒傷一般發(fā)生在固定的地方，容易與第一種情況區(qū)別。這時(shí)應(yīng)注意采取加排氣槽反排氣桿等措施。3）在成型條件方面，背壓在300MPa以上時(shí)，會(huì)使料筒部分過(guò)熱，造成燒傷。螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱，一般在40?90r/min范圍內(nèi)為好。在沒(méi)設(shè)排氣槽或排氣槽較小時(shí)，注射速度過(guò)高會(huì)引起過(guò)熱氣體燒傷。a）九、熔接痕熔接痕是由于來(lái)自不同方向的熔融樹(shù)脂前端部分被冷卻、在結(jié)合處未能完全融合而產(chǎn)生的。一般情況下，主要影響外觀，對(duì)涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴(yán)重時(shí)，對(duì)制品強(qiáng)度產(chǎn)生影響（特別是在纖維增強(qiáng)樹(shù)脂時(shí)，尤為嚴(yán)重）?？蓞⒖家韵聨醉?xiàng)予以改善：1）調(diào)整成型條件，提高流動(dòng)性。如，提高樹(shù)脂溫度、提高模具溫度、提高注射壓力及速度等。2）增設(shè)排氣槽，在熔接痕的產(chǎn)生處設(shè)置推出桿也有利于排氣。3）盡量減少脫模劑的使用。4）設(shè)置工藝溢料并作為熔接痕的產(chǎn)生處，成型后再予以切斷去除。5）若僅影響外觀，則可改變燒口位置，以改變?nèi)劢雍鄣奈恢?。或者將熔接痕產(chǎn)生的部位處理為暗光澤面等，予以修飾。十、銀線銀線主要是由于材料的吸濕性引起的。因此，一般應(yīng)在比樹(shù)脂熱變形溫度低10?15C的條件下烘干。特別是在使用自動(dòng)烘干料斗時(shí)，需要根據(jù)成型周期（成型量）及干燥時(shí)間選用合理的容量，還應(yīng)在注射開(kāi)始前數(shù)小時(shí)先行開(kāi)機(jī)烘料。另外，料簡(jiǎn)內(nèi)材料滯流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生銀線。不同種類(lèi)的材料混合時(shí)，例如聚苯乙烯和ABS樹(shù)脂、AS樹(shù)脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。十一、噴流紋噴流紋是從澆口沿著流動(dòng)方向，彎曲如蛇行一樣的痕跡。它是由于樹(shù)脂由澆口開(kāi)始的注射速度過(guò)高所導(dǎo)致。因此，擴(kuò)大燒四橫截面或調(diào)低注射速度都是可選擇的措施。另外，提高模具溫度，也能減緩與型腔表面接觸的樹(shù)脂的冷卻速率，這對(duì)防止在充填初期形成表面硬化皮，也具有良好的效果。十二、翹曲、變形注射制品的翹曲、變形是很棘手的問(wèn)題。主要應(yīng)從模具設(shè)計(jì)方面著手解決，而成型條件的調(diào)整效果則是很有限的。翹曲、變形的原因及解決方法可參照以下各項(xiàng)：1）由成型條件引起殘余應(yīng)力造成變形時(shí)，可通過(guò)降低注射壓力、提高模具并使模具溫度均勻及提高樹(shù)脂溫度或采用退火方法予以消除應(yīng)力。2）脫模不良引起應(yīng)力變形時(shí)，可通過(guò)增加推桿數(shù)量或面積、設(shè)置脫模斜度等方法加以解決。3）由于冷卻方法不合適，使冷卻不均勻或冷卻時(shí)間不足時(shí)，可調(diào)整冷卻方法及延長(zhǎng)冷卻時(shí)間等。例如，可盡可能地在貼近變形的地方設(shè)置冷