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)容簡介：簡單介紹了塑料的概念性質(zhì)。重點分析了塑料產(chǎn)品常見的十二種缺陷及其產(chǎn)生的原因，并在塑料件設(shè)計，模具設(shè)計及注塑成型工藝全過程中提出了相應(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脂為主要成分，在一定溫度和壓力下具有塑性和流動性，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：聚合物合成樹脂（40%?100%），輔助材料：增塑劑.填充劑.穩(wěn)定劑.潤滑劑.著色劑.發(fā)泡劑.增強材料。輔助材料的作用是改善材料的使用性能和加工性能，節(jié)約樹脂材料（貴）。塑料的分類：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，有機玻璃）含水量大，易起泡需干燥。（PA:聚酰胺（尼龍），機械性能優(yōu)良，是一種自潤滑材料，長期使用溫度不超過80C注塑件尺寸精度難保證，易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷，常用作傳動件和耐磨件如軸承、齒輪、凸輪、滑輪等。）流動性：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。流動性差注射成型時需要較大的壓力；流動性太好，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)力開裂和熔體破裂等。常見缺陷及產(chǎn)生原因分析：一、裂紋裂紋是塑料制品較常見的一種缺陷，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.充填過剩；b.脫模推出;c.金屬鑲嵌件造成的。在充填過剩的情況下產(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，則可考慮改用多點分布點澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。在保證樹脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動性，同時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，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。注射和保壓時間過長也會產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短，效果較好。非結(jié)品性樹脂，如AS樹脂、ABS樹脂、PMMA樹脂等較結(jié)品性樹脂如聚乙烯、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，由于脫模斜度小、模具型膠及凸模粗糙，使推出力過大，產(chǎn)生應(yīng)力，有時甚至在推出桿周圍產(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，強行取出會導(dǎo)致塑件表面擦傷，拉毛，還會產(chǎn)生應(yīng)力。為了方便脫模，塑件設(shè)計時必須考慮與脫模方向平行的內(nèi)外表面設(shè)計足夠的脫模斜度，一般為1°?1°30〃，一般型芯斜度比型腔大，型芯長度和型腔深度越大，則斜度不減小。在塑料模具設(shè)計前，模具設(shè)計工程師都要對模型進(jìn)行draftCheck，就是對模型進(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.在注射成型的同時嵌入金屬件時，最容易產(chǎn)生應(yīng)力，而且容易在經(jīng)過一段時間后才產(chǎn)生裂紋，危害極大。這主要是由于金屬和樹脂的熱膨脹系數(shù)相差懸殊產(chǎn)生應(yīng)力，而且隨著時間的推移，應(yīng)力超過逐漸劣化的樹脂材料的強度而產(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；而鑲嵌件對尼龍的影響最小，由于玻璃纖維增強樹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裂。通常壁厚取2?3.5mm，相鄰壁厚變化不宜超過20%。當(dāng)壁厚必須不均勻時，應(yīng)平緩的斜面過渡，避免突變；有加強筋的地方應(yīng)盡可能地減少加強肋、凸柱等地方的壁厚。同時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)計成圓角過渡。圓角半徑R為塑料件壁厚的1/4?1/3，一般RN0.5mm。設(shè)計圓角有如下優(yōu)點：避免應(yīng)力集中，提高塑件強度；改善注塑時熔體在型腔中的流動性，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，以及再生料的過多使用都會使物性劣化，產(chǎn)生裂紋。二、氣泡根據(jù)氣泡的產(chǎn)生原因，解決的對策有以下幾個方面：在制品壁厚較大時，其外表面冷卻速度比中心部的快，因此，隨著冷卻的進(jìn)行，中心部位的樹脂一邊收縮一邊向表面擴張，使中心部位產(chǎn)生充填不足，這種情況被稱為真空氣泡。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，留有一定的補充注射料。注射時間應(yīng)較澆口封合時間略長。降低注射速度，提高注射壓力，采用熔融粘度等級高的材料。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。降低樹脂溫度，避免產(chǎn)生分解氣體。3）流動性差造成的氣泡，可通過提高樹脂及模具的溫度、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)注意不要對后續(xù)工序，如燙印、涂裝等產(chǎn)生不良影響。四、溢邊流動性: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。流動性差注射成型時需要較大的壓力；流動性太好，容易發(fā)生流涎和造成制件溢邊對于溢邊的處理重點應(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）降低樹脂溫度。3）選用高粘度等級的材料。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方面：樹脂容量不足。型腔內(nèi)加壓不足。樹脂流動性不足。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方面入手：1）加長注射時間，防止由于成型周期過短，造成澆口固化前樹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）提高樹脂溫度。5）提高注射壓力。6）擴大澆口尺寸。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）選用低粘度等級的材料。11）加入潤滑劑。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，原則上可通過過剩充填加以解決，但卻會有產(chǎn)生應(yīng)力的危險，應(yīng)在設(shè)計上注意壁厚均勻，應(yīng)盡可能地減少加強肋、凸柱等地方的壁厚。其中加強筋設(shè)計原則：1中間加強筋要低于外壁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。特別是對流動性較差的樹脂（如聚甲醛、PMMA樹脂、聚碳酸酯及PP樹脂等）更需要注意適當(dāng)增大澆口和適當(dāng)?shù)淖⑸鋾r間。八、燒傷根據(jù)由機械、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）機械原因，例如，由于異常條件造成料筒過熱，使樹脂高溫分解、燒傷后注射到制品中，或者由于料簡內(nèi)的噴嘴和螺桿的螺紋、止回閥等部位造成樹脂的滯流，分解變色后帶入制品，在制品中帶有黑褐色的燒傷痕。此時，應(yīng)清理噴嘴、螺桿及料筒。2）模具的原因，主要是因為排氣不良所致。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，會使料筒部分過熱，造成燒傷。螺桿轉(zhuǎn)速過高時，也會產(chǎn)生過熱，一般在40?90r/min范圍內(nèi)為好。在沒設(shè)排氣槽或排氣槽較小時，注射速度過高會引起過熱氣體燒傷。a）九、熔接痕熔接痕是由于來自不同方向的熔融樹脂前端部分被冷卻、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，對涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴(yán)重時，對制品強度產(chǎn)生影響（特別是在纖維增強樹脂時，尤為嚴(yán)重）?？蓞⒖家韵聨醉椨枰愿纳疲?）調(diào)整成型條件，提高流動性。如，提高樹脂溫度、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)在比樹脂熱變形溫度低10?15C的條件下烘干。特別是在使用自動烘干料斗時，需要根據(jù)成型周期（成型量）及干燥時間選用合理的容量，還應(yīng)在注射開始前數(shù)小時先行開機烘料。另外，料簡內(nèi)材料滯流時間過長也會產(chǎn)生銀線。不同種類的材料混合時，例如聚苯乙烯和ABS樹脂、AS樹脂，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方向，彎曲如蛇行一樣的痕跡。它是由于樹脂由澆口開始的注射速度過高所導(dǎo)致。因此，擴大燒四橫截面或調(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脂的冷卻速率，這對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、變形是很棘手的問題。主要應(yīng)從模具設(shè)計方面著手解決，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：1）由成型條件引起殘余應(yīng)力造成變形時，可通過降低注射壓力、提高模具并使模具溫度均勻及提高樹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，可通過增加推桿數(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間不足時，可調(diào)整冷卻方法及延長冷卻時間等。例如，可盡可能地在貼近變形的地方設(shè)置冷