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注塑制品裂紋形成原因與解決方法你知道幾種?

2019-6-3 20:25| 發布者: 優勝網絡張老師| 查看: 48| 評論: 0

摘要: 殘余應力太高。當塑件內的殘余應力高于樹脂的彈性極限時,塑件表面就會產生裂紋及破裂。 注射成型時,高聚物熔體的分子排列,在外力的作用下會產生分子鏈的取向,當高分子鏈從一種自然的穩定狀態強迫過渡到另一種取 ...

殘余應力太高。當塑件內的殘余應力高于樹脂的彈性極限時,塑件表面就會產生裂紋及破裂。

注射成型時,高聚物熔體的分子排列,在外力的作用下會產生分子鏈的取向,當高分子鏈從一種自然的穩定狀態強迫過渡到另一種取向狀態,最后被凍結在模具內時,冷卻后的塑件就會產生殘余應力。

同時,熔料在冷模內因溫差較大,很快由粘流態變化為玻璃態,已取向的大分子來不及恢復初始的穩定狀態就被凍結,也使塑件表面殘余了一部分內應力。

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一般情況下,澆口附近最容易發生由殘余應力引起的裂紋及破裂,因為澆口處的成型壓力相對其他部位要高一些,尤其是主流道為直接澆口時更是如此。

此外,當塑件的壁厚不均勻,熔料的冷卻速度不一致時,由于厚薄部位的收縮量不同,前者受后者的拉伸,也會產生殘余應力。由于殘余應力是影響塑件裂紋及破裂的一個主要原因,因而可以通過減少殘余應力來防止塑件產生裂紋及破裂。減少殘余應力的主要方法是改進澆注系統的結構形式和調整好塑件的成型條件。

在模具設計和制作方面,可以采用壓力損失最小,而且可以承受較高注射壓力的直接澆口,可將正向澆口改為多個針式點澆口或側澆口,并減小澆口直徑。設計側澆口時,可采用成型后可將破裂部分除去的凸片澆口形式。

例如,聚碳酸脂,聚氯乙烯,聚苯醚等原料的熔體流動性能不良,需要在高壓條件下注射成型,澆口處極易產生裂紋,如果采用凸片或側澆口,可將成型后產生在凸片部分的裂紋部分除去。此外,在澆口周圍合理采用環狀加強筋也可減少澆口處的裂紋。

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在工藝操作方面,通過降低注射壓力來減少殘余應力是一種最簡便方法,因為注射壓力與殘余應力呈正比例關系。如果塑件表面產生的裂紋四周發黑,即表明注射壓力太高或加料量太少,應適當降低注射壓力或增加供料量。在料溫及模溫較低的條件下成型時,為使型腔充滿,必然要采用較高的注射壓力,致使塑件內殘余大量應力。

對此,應適當提高料筒及模具溫度,減少熔料與模具的溫差,控制模內型胚的冷卻時間和速度,使取向的分子鏈有較長的恢復時間。

此外,在保證補料不足,不使塑件產生收縮凹陷的前提下,可適當縮短保壓時間,因為保壓時間太長也容易產生殘余應力引起裂紋。

外力導致殘余應力集中。

塑件在脫模前,如果脫模頂出機構的截面積太小或頂桿設置的數量不夠,頂桿設置的位置不合理或安裝傾斜,平衡不良,模具的脫模斜度不足,頂出阻力太大,都會由于外力作用導致應力集中,使塑件表面產生裂紋及破裂。

一般情況下,這類故障總是發生在頂桿的周圍。出現這類故障后,應認真檢查和校調頂出裝置。頂桿設置在脫模阻力最大的部位,如凸出,加強筋等處。

如果設置的頂桿數由于推頂面積受到條件限制不可能擴大時,可采取用小面積多頂桿的方法。

如果模具型腔的脫模斜度不夠,塑件表面也會出現擦傷形成褶皺花紋。在選定脫模斜度時,必須考慮成型原料的收縮率以及頂出系統的結構設置,一般情況下,脫模斜度應大于0.85%,小型塑件的脫模斜度為0.1~0.5%,大型塑件的脫模斜度可達2.5%。

成型原料與金屬嵌件的熱膨脹系數存在差異

由于熱塑性塑料的熱膨脹系數要比鋼材大9~11倍,比鋁材大6倍。因此,塑件內的金屬嵌件會妨礙塑件的整體收縮,由此產生的拉伸應力很大,嵌件四周會聚集大量的殘余應力引起塑件表面產生裂紋。這樣,對于金屬嵌件應進行預熱,特別是當塑件表面的裂紋發生在剛開機時,大部分是由于嵌件溫度太低造成的。

另外,在嵌件材質的選用方面,應盡量采用膨脹系數接近樹脂特性的材料。例如,采用鋅,鋁等輕金屬材料制作嵌件優于鋼材。

在選用成型原料時,也應盡可能采用高分子量的樹脂,如果必須使用低分子量的成型原料時,嵌件周圍的塑料厚度應設計得厚一些,對于聚乙烯,聚碳酸脂,聚酰胺,醋酸纖維素塑料,嵌件周圍的塑料厚度至少應等于嵌件直徑的一半;對于聚苯乙烯,一般不宜設置金屬嵌件。

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原料選用不當或不純凈

不同原料對產生殘余應力的敏感度不同,一般非結晶型樹脂比結晶型樹脂容易產生殘余應力引起裂紋;對于吸水性樹脂及摻用再生料較多的樹脂,因為吸水性樹脂加熱后會分解脆化,較小的殘余應力就會引起脆裂,而再生料含量較高的樹脂中雜質較多,易揮發物含量較高,材料的強度比較低,也容易產生應力開裂。

實踐表明,低粘度疏松型樹脂不容易產生裂紋,因此,在生產過程中,應結合具體的情況選擇合適的成型原料。

在操作過程中,脫模劑對于熔料來說也是一種異物,如用量不當也會引起裂紋,應盡量減少其用量。

此外,當注塑料機由于生產需要更換原料品種時,必須把料斗上料器和干燥器中的余料清理干凈,并排清料筒中的余料。

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塑件結構設計不良

塑件形體結構中的尖角及缺口處最容易產生應力集中,導致塑件表面產生裂紋及破裂。因此,塑件形體結構中的外角及內角都應盡可能用最大半徑做成圓弧。實驗表明,最佳的過渡圓弧半徑為圓弧半徑與轉角處壁厚的比值為1:1.7,即轉角處的圓弧半徑為壁厚的0.6倍。

在設計塑件的形體結構時,對于必須設計成尖角和銳邊的部位仍然要采用0.5mm的最小過渡半徑做成很小的圓弧,這樣可以延長模具的壽命。

模具上的裂紋復映到塑件表面上

在注射成型過程中,由于模具受到注射壓力反復作用,型腔中具有鋒利銳角的棱邊部位會產生疲勞裂紋,尤其是在冷卻孔附近特別容易產生裂紋。

當模具與噴嘴接觸時,模具底部受到擠壓,如果模具的定位環孔較大或底壁較薄時,模具型腔表面也產生疲勞裂紋。

當模具型腔表面上的裂紋復映到塑件表面上時,塑件表面上產生的裂紋總是以同一形狀在同一部位連續出現。出現這種裂紋后,應立即檢查裂紋對應的型腔表面處有無相同的裂紋。如果是由于復映作用產生的裂紋,應以機械加工的方法修復模具。

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