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注塑缺陷之产品翘曲变形解决方法
发布: 深圳中研塑力科技有限公司 2021-12-10

一、射出成形机


1. 料管温度太低


料管温度太低时,融胶温度低,勉强以高速成形时,残余剪切应力大,又没有足够的时间将残余应力释放,容易翘曲。


提高料温,翘曲减少。料温的设定可以参考材料厂商的建议。料管分后、中、前、喷嘴四区,从后往前的料温设定应逐步提高,每往前一区,增高6C。若有必要,有时,将喷嘴区或前区的料温设定的和中区的一样。CAE(如C-MOLD)模拟可以验证不同料温的适切性。


2. 喷嘴温度太低


塑料在料管内吸收加热带释放的热量以及螺杆转动引起塑料分子相对运动产生的磨擦热,温度逐渐升高。料管中的最后一个加热区为喷嘴,融胶到此应该达到理想的料温,但须适度加热,以保持最挂状态。


如果喷嘴温度设定得不够高,因喷嘴和模具接触带走的热太多,料温就会降下来,勉强以高速成形时,残余剪切应力大,又没有足够的时间将残余应力释放,容易翘曲。一般将喷嘴区温度设定得比前区温度高6C。CAE(如C-MOLD)模拟可以验证不同喷嘴温度的适切性。

3. 融胶温度太低或/和射出压力太高


融胶温度和射出压力是塑胶成形过程中对翘曲影响较大的两个参数。融胶温度太低或/和射压太高会产生高的残余应力,容易翘曲。若要减少翘曲,融胶温度要在可用范围内调到最高,射出压力要在可行范围内调到最低。 CAE(如C-MOLD)模拟,可以帮助找出融胶温度和射出压力的最佳组合。


4. 保压压力或保压时间不当


保压压力太高,不仅因补充料流动而冷凝入塑胶的残余剪切应力高,而且塑胶的压应力也高,容易翘曲。


保压压力太低,浇口附近发生回流,不仅产生因流动而冷凝入塑胶的残余剪切应力,而且由于制品中央体积收缩率大(低压故),外围体积收缩率小,因内外体积收缩率差异大而产生的残余张、压应力大,容易翘曲。螺杆推到底后,螺杆至少停留2秒,以保持缓充。


保压时间太短,螺杆松退时浇口附近发生回流,残余应力大,容易翘曲。保压压力要适中,保压时间要延长到浇口凝固为止。


CAE(如C-MOLD)的输出中包含了凝固层比剪切应力,体积收缩率。当浇口凝固时,凝固层比变成1,剪切应力变成0,体积收缩率变成常数,这些参数和规则可以帮我们判定浇口何时凝固,以选定最适化保压时间。


5. 停留时间不当


停留时间太短,融胶温度低,即使勉强将模穴填满,保压时还是无法将塑胶压实,冷却时回旋空间太大,容易翘曲。


射料对料管料之比,应在1/1.5和1/4之间。


6. 循环时间不当


当冷却时间太短时,塑胶尚软,若被顶出,在没有约束的状况下收缩,容易翘曲。冷却时间须延长到塑胶定型到足够坚强为止;模穴是最好的Fixture,提供最合身的约束。CAE(如C-MOLD)模拟,可以预测塑胶温度降到顶出温度需要的冷却时间。照此冷却时间进行设定,可以避免因循环时间太短而引起翘曲。


7. 缓冲不够


缓不够时,模穴内的塑胶填压不足。塑胶在相对松退的情况下冷却,回旋空间太大,容易翘曲。螺杆推到底后,至少停留原处2秒,以保持缓充,缓充最少要有3mm长。

二、模具


1. 公、母模温差大


公母模温差大,因冷却产生的残余剪力对壁厚的中心面不对称,弯曲力矩大,容易翘曲。


更改冷却设计,减少公、母模温差,可以减少翘曲。CAE(如C-MOLD)模拟,可以帮助找出公、母模温最小的冷却设计。


2. 模温太低


模温太低,残余剪切应力大,又没有足够的时间将残余应力释放,容易翘曲。提高模温,可以减少翘曲。


模温可从材料厂商的建议值开始设定。每次调整的增量为6C,射胶10次,成形情况稳定后,根据结果,决定是否进一步调整。


CAE(如C-MOLD)模拟可以验证不同模温的适切性。


3. 模穴厚、薄差异太大


这和制品设计有关,薄的地方先冷,厚的地方后冷。厚薄差异大时,体积收缩率差异大,残余应力大。当残余应力克服了零件的强度,就会产生翘曲。Shrinkage
Fixture或许可以治标,但不能治本。因为Fixture无法消除残余应力。


当制品移至高温或其他恶劣环境下,残余应力会释放出来,翘曲还是有可能产生。治本之计是做好制品设计,使得制品厚度均一,冷却时体积收缩率差异小,残余应力小,翘曲自然小。CAE(如C-MOLD)模拟,可以找出残余应力最小的制品设计。

4. 浇口的数目或位置不当


无论浇口的数目或位置不当,都会使得流长太长,流阻太大,相应的射压也须提高,塑胶分子被拉伸、压挤,机械应力强行加入,残余应力大,容易翘曲。浇口附近压力高,塑胶体积收缩率小,最后充填处压力低,塑胶体积收缩率大,流长太长时,上下游塑胶体积收缩率差异大,残余应力大,容易翘曲。参考材料厂商的建议,采用适当的流长厚度比。浇口位置的决定,要遵循充填均衡的原则:


即各融胶波前到达模穴末端和形成熔合线的时间基本一致。充填应先厚后薄、先平后弯。进浇应让融胶遭遇立即的阻挡以避免喷流。这样可以降低残余应力,减少翘曲。以CAE(如C-MOLD)在电脑上对不同的浇口设计进行模拟分析,找出浇口的最佳数目和位置是聪明的作法。


5. 浇口(Sprue
)、流道(Runner)或/和浇口(Gate)太小或/和太长


浇道、流道或/和浇口太小或/和太长,流阻提高,射压也须相应提高,塑胶分子被拉伸、压挤,机械应力强行加入,残余应力大,容易翘曲。以CAE(如C-MOLD)在电脑上对不同的融胶传送系统(包括浇道、流道、浇口和模穴)的充填、保压、冷却和收缩弯曲进行模拟分析,找出并选择翘曲最小的设计是有效的作法。


6. 顶出不均


顶出时制品尚热,顶出不直、不均、不一致,制品容易翘曲。检查顶出系统,并作必要的调整。适度润滑所有运动零件。大模具的顶出板必须采用引导櫬套,以免模板中央因自重下垂。

三、塑
料 


1. 流动性不佳


薄壳成形时,选择容易流动的塑胶是很自然的。但是容易流动的塑胶往往不够坚强,残余应力即使得不很大,也有可能造成翘曲。选择塑胶应以容易流但不会溢料为准。可以参考材料厂商的建议。CAE(如C-MOLD)模拟可以验证提议的塑料能否将成形翘曲最小的制品。

四、操作员 


1. 习惯不好


顶出的制品,操作员不照规定置放,就有可能产生翘曲。


平常应该不断的教育操作员,让大家了解保持良好成形操作习惯的重要性,认清成形循环不一致可能造成的严重后果。


操作员的轮班休息应该合理,以免体力不继,精神不集中,而造成失误。


采用机器人等进行自动化是保持成形循环一致的一条路。