注塑产品变形因素的归纳

2020-10-18

  可以看出,影响注塑产品变形的主要因素有五个,分别是:成型原料、成型方法、产品设计、模具设计和注塑工艺条件。


  成型原料


  成型原料对产品变形的影响主要是指原料中树脂的分子结构和填料的种类。


  根据塑料中树脂的分子结构,塑料可以分为两类:结晶塑料和非结晶塑料。结晶塑料和非结晶塑料的主要区别在于树脂分子从熔融状态到凝聚状态能否形成一定程度的规则排列。如果能形成一定程度的规则排列,就叫结晶型,否则就叫无定形型。


  结晶塑料和非晶塑料不仅力学性能有显著差异,而且从粘性状态变为玻璃态时收缩率也有很大差异。结晶塑料的收缩率通常是无定形塑料的210倍。同时,对于结晶塑料来说,如果冷却时各部分的冷却速度不一致,产品中各部分的结晶度就会不同,结晶度的不同会在产品中产生内应力,导致产品变形甚至开裂。因此,对于结晶塑料来说,模具冷却系统的设计是关系到产品变形程度的一个重要方面。


  除了树脂之外,原材料中通常会加入一些填料,以改善塑料的机械、电气、光学和热学性能。这些填料在注射成型过程中会因剪切流动而形成分子取向,并用Moldflow软件分析纤维取向的分布。取向会导致产品在不同方向的收缩有明显的差异。例如,用30根玻璃纤维增强的PA66的收缩率在流动方向上为0.4,在垂直于流动方向的方向上为1.1。不同方向的收缩差异会在产品中产生内应力。因此,对于玻璃钢制品来说,填料的取向不均匀往往是变形的主要原因。在生产实践中,为了改善或消除产品的变形,人们通常采取改变浇口位置、调整注射速度等措施。


  成型方法


  目前,在传统注射成型的基础上发展了许多成型方法,如超高速注射成型和气体辅助成型。


  尤其是气辅成型的应用,已经从手柄、扶手等简单产品逐渐过渡到家电、音响、汽车、办公用品、玩具等行业复杂产品的生产。


  气体辅助成型突破了传统注射成型的技术局限,是传统注射成型技术的创新。它不仅具有节约塑料原材料、消除表面收缩痕迹、缩短成型周期、简化产品设计、降低模具成本的优点,而且可以降低注射压力,从而减小模具中的压差,从而减小内应力和产品变形。汽车零件保险杠采用传统注塑成型时,薄板表面变形严重,呈不规则的S形。气体辅助成形后,整个零件不变形,薄板表面为光滑的弧形。产品设计


  产品设计对变形的影响主要集中在产品壁厚、壁厚均匀性、产品形状和结构刚度等方面。


  产品壁厚对变形的影响通常随塑料的类型而变化。对于无定形塑料,太薄的壁厚经常导致严重的取向。


  因此,为了减少这类塑料制品的变形,通常需要在设计中适当增加壁厚,以减少分子取向带来的不利影响。同时,适当增加壁厚也在一定程度上增加了产品的刚性,从而减少了产品的变形。


  对于结晶塑料制品,设计中减少变形的措施是减小壁厚,提高壁厚的均匀性。降低壁厚的原因是结晶塑料的收缩率高,降低壁厚可以降低产品的体积收缩率。通过Moldflow软件分析可以看出,提高壁厚均匀性的原因是,如果壁厚不均匀,薄壁和厚壁的结晶度不同,不同零件结晶度的差异使得不同零件的收缩率不同,从而产生内应力,导致产品变形。


  模具设计


  合理的浇口位置不仅可以减少产品不同部位的收缩差异,还可以减少取向不均匀带来的不利影响。


  通常浇口在产品壁厚较厚的部位开启,有利于塑料熔体流动和加料,避免了为了给远端壁厚加料而在浇口端薄壁处保持过压的现象。


  流道和浇口尺寸的设计与注射后的保压和塑料填充的剪切程度有关。如果流道和浇口尺寸过小,产品压力可能不足;如果尺寸太大,产品可能会承受太大的压力。保压不足和保压过度都会导致产品变形。


  冷却系统的布置和控制的关键是使产品各处冷却均匀,所以首先要考虑产品在布置管道时达到均匀冷却的效果。当管道布置难以实现时,动模和定模可考虑不同的进水温度,冷却管道难以开启的型芯可考虑高导热材料(如铍铜)等措施。


  在顶出系统的设计中,需要保证产品不会因顶出而变形。因此,需要仔细分析和计算产品对模具的抱合力和附着力,合理选择顶出方式和顶出位置。


  注射成型工艺条件


  模具温度、熔体温度、保温时间、保温压力等成型条件与产品变形密切相关。


  模具温度直接影响冷却速度。一般来说,快速冷却可以减少产品的收缩。但对于结晶塑料制品,要注意快速冷却带来的负面影响:制品尺寸稳定性差,制品不同部位收缩差异大,翘曲大。因此,对于结晶塑料制品,可以适当提高模具温度,使冷却速度更慢,但可以达到均匀冷却的目的。


  熔体温度、保温时间和保温压力与产品的保温压力程度有关。有人说过,保压压力不足和过大都会导致产品变形。因此,合理的工艺选择应使保压压力合适。另外,在成型工艺条件下,注射时间与产品变形有一定的关系,因为注射时间会影响取向度,从而影响产品变形。


  注塑产品的变形是由五个因素造成的:成型原料、成型方法、产品设计、模具设计和注塑工艺条件。


  要解决或减少塑料制品的变形,首先要确定成型方法,根据不同成型方法的要求合理设计产品的形状和尺寸,在产品设计和成型方法确定后,处理好模具和成型工艺的关系,分析确定主要因素,根据具体情况采取合理可行的措施,从而解决产品的变形问题,从医学上摆脱疾病。

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