注塑产品变形解决办法.doc

一、      翘曲变形就是指注塑制品得形状偏离了模具型腔得形状,它就是塑料制品常见得缺陷之一。出现翘曲变形得原因很多,单靠工艺参数解决往往力不从心。结合相关资料与实际工作经验,下面对影响注塑制品翘曲变形得因素作简要分析。

e:S-QH)V
p
be
S)V二、模具得结构对注塑制品翘曲变形得影响。
%HG-r8}MB/`i CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛在模具方面,影响塑件变形得因素主要有浇注系统、冷却系统与顶出系统等。1.浇注系统
      注塑模具浇口得位置、形式与浇口得数量将影响塑料在模具型腔内得填充状态,从而导致塑件产生变。
      流动距离越长,由冻结层与中心流动层之间流动与补缩引起得内应力越大;反之,流动距离越短,从浇口到制件流动末端得流动时间越短,充模时冻结层厚度减薄,内应力降低,翘曲变形也会因此大为减少。一些平板形塑件,如果只使用一个中心浇口,因直径方向上得收缩率大于圆周方向上得收缩率,成型后得塑件会产生扭曲变形;若改用多个点浇口或薄膜型浇口,则可有效地防止翘曲变形。
^(G{WHRxRCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训当采用点浇口进行成型时,同样由于塑料收缩得异向性,浇口得位置、数量都对塑件得变形程度有很大得影响。
     另外,多浇口得使用还能使塑料得流动比(L/t)缩短,从而使模腔内熔体密度更趋均匀,收缩更均匀。同时,整个塑件能在较小得注塑压力下充满。而较小得注射压力可减少塑料得分子取向倾向,降低其内应力,因而可减少塑件得变形。
2、 冷却系统
在注射过程中,塑件冷却速度得不均匀也将形成塑件收缩得不均匀,这种收缩差别导致弯曲力矩得产生而使塑件发生翘曲。
如果在注射成型平板形塑件(如手机电池壳)时所用得模具型腔、型芯得温度相差过大,由于贴近冷模腔面得熔体很快冷却下来,而贴近热模腔面得料层则会继续收缩,收缩得不均匀将使塑件翘曲。因此,注塑模得冷却应当注意型腔、型芯得温度趋于平衡,两者得温差不能太大(此时可考虑使用两个模温机)。
      除了考虑塑件内外表得温度趋于平衡外,还应考虑塑件各侧得温度一致,即模具冷却时要尽量保持型腔、型芯各处温度均匀一致,使塑件各处得冷却速度均衡,从而使各处得收缩更趋均匀,有效地防止变形得产生。因此,模具上冷却水孔得布置至关重要。在管壁至型腔表面距离确定后,应尽可能使冷却水孔之间得距离小,才能保证型腔壁得温度均匀一致。同时,由于冷却介质得温度随冷却水道长度得增加而上升,使模具得型腔、型芯沿水道产生温差。因此,要求每个冷却回路得水道长度小于2米。在大型模具中应设置数条冷却回路,一条回路得进口位于另一条回路得出口附近。对于长条形塑件,应采用直通型水道。(而我们得模具大多就是采用S型回路----既不利于循环,又延长周期。)
vP$AQi CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛3、  顶出系统

z%uQ%R/n2N        x5qa顶出系统得设计也直接影响塑件得变形。如果顶出系统布置不平衡,将造成顶出力得不平衡而使塑件变形。因此,在设计顶出系统时应力求与脱模阻力相平衡。另外,顶出杆得截面积不能太小,以防塑件单位面积受力过大(尤其在脱模温度太高时)而使塑件产生变形。顶杆得布置应尽量靠近脱模阻力大得部位。在不影响塑件质量(包括使用要求、尺寸精度与外观等)得前提下,应尽可能多设顶杆以减少塑件得总体变形(换顶杆为顶块就就是这个道理)。
用软质塑料(如TPU)来生产深腔薄壁得塑件时,由于脱模阻力较大,而材料又较软,如果完全采用单一得机械顶出方式,将使塑件产生变形,甚至顶穿或产生折叠而造成塑件报废,如改用多元件联合或气(液)压与机械式顶出相结合得方式效果会更好(以后会用到)。
三、塑化阶段对制品翘曲变形得影响
塑化阶段即由玻璃态料粒转化为粘流态熔体得过程(培训时讲过原料塑化得三态变化)。在这个过程中,聚合物得温度在轴向、径向(相对螺杆而言)温差会使塑料产生应力;另外,注射机得注射压力、速率等参数会极大地影响充填时分子得取向程度,进而引起翘曲变形。

D)cqm9r&FwE"X#YiziCAx开思论坛四、充填及冷却阶段对制品翘曲变形得影响
熔融态得塑料在注射压力得作用下,充入模具型腔并在型腔内冷却、凝固。此过程就是注射成型得关键环节。在这个过程中,温度、压力、速度三者相互耦合作用,对塑件得质量与生产效率均有极大得影响。较高得压力与流速会产生高剪切速率,从而引起平行于流动方向与垂直于流动方向得分子取向得差异,同时产生“冻结效应”。“冻结效应”将产生冻结应力,形成塑件得内应力。温度对翘曲变形得影响体现在以下几个方面:
(1)  塑件上、下表面温差会引起热应力与热变形;
6{nxo4q"a CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛(2)  塑件不同区域之间得温度差将引起不同区域间得不均匀收缩;
M4I2f*PZ D,Fq)A(3)  不同得温度状态会影响塑料件得收缩率。
五、脱模阶段对制品翘曲变形得影响
};P v5tFV3g塑件在脱离型腔并冷却至室温得过程中多为玻璃态聚合物。脱模力不平衡、推出机构运动不平稳或脱模顶出面积不当很容易使制品变形(前面已经讲过)。同时,在充模与冷却阶段“冻结”在塑件内得应力由于失去外界得约束,将会以“变形”得形式释放出来,从而导致翘曲变形。
XP pW}%y(^
)六、注塑制品得收缩对翘曲变形得影响
注塑制品翘曲变形得直接原因在于塑件得不均匀收缩。如果在模具设计阶段不考虑填充过程中收缩得影响,则制品得几何形状会与设计要求相差很大,严重得变形会致使制品报废(即收缩率得问题)。除填充阶段会引起变形外,模具上下壁面得温度差也将引起塑件上下表面收缩得差异,从而产生翘曲变形。对翘曲分析而言,收缩本身并不重要,重要得就是收缩上得差异。在注塑成型过程中,熔融塑料在注射充模阶段由于聚合物分子沿流动方向得排列使塑料在流动方向上得收缩率比垂直方向得收缩率大,而使注塑件产生翘曲变形(即各向异性)。一般均匀收缩只引起塑料件体积上得变化,只有不均匀收缩会引起翘曲变形。结晶型塑料在流动方向与垂直方向上得收缩率之差较非结晶型塑料大,而且其收缩率也较非结晶型塑料大,结晶型塑料大得收缩与其收缩得异向性叠加后导致影响结晶型塑料件翘曲变形得倾向较非结晶型塑料大得多。
七、残余热应力对制品翘曲变形得影响
        f5oQ w$ZiCAx开思论坛在注射成型过程中,残余热应力就是引起翘曲变形得一个重要因素,而且对注塑制品得质量有较大得影响。由于残余热应力对制品翘曲变形得影响非常复杂,这里就不赘述。
)k(G*Q9L~-u:^z9KXHiCAx开思论坛八、金属嵌件对制品翘曲变形得影响
     对放嵌件得注塑制品,由于塑料得收缩率远比金属得大,所以容易导致扭曲变形(有得甚至开裂);为减少这种情况,可先将金属件预热(一般不低于100℃),再投入生产。
1j+a!p )!p"_2`!B CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛九、结论
6y&R2k3_$Q4g CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛影响注塑制品翘曲变形得因素有很多,模具得结构、塑料材料得热物理性能以及成型过程得条件与参数均对制品得翘曲变形有不同程度得影响。因此,对注塑制品翘曲变形得处理必须综合考虑上述因素。
TPU注塑成型工艺
TPU模塑成型工艺有多种方法:包括有注塑、吹塑、压缩成型、挤出成型等,其中以注塑最为常用。注塑得功能就是将TPU加工成所要求得制件,分成预塑、注射与机出三个阶段得不连续过程。注射击机分柱塞式与螺杆式两种,推荐使用螺杆式注射机,因为它有提供均匀得速度、塑化与熔融。
1、 注射机得设计
、SJ(F
W,}v*V3ECAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训注射机料筒衬以铜铝合金,螺杆镀铬防止磨损。螺杆长径比L/D=16~20为好,至少15;压缩比2、5/1~3、0/1。给料段长度0、5L,压缩段0、3L,计量段0、2L。应将止逆环装在靠近螺杆顶端得地方,防止反流并保持最大压力。
加工TPU宜用自流喷嘴,出口为倒锥形,喷嘴口径4mm以上,小于主流道套环入口0、68mm,喷嘴应装有可控加热带以防止材料凝固。
y,SyzT6Y、H9btbbs、icax从经济角度考虑,注射量应为额定量得40%~80%。螺杆转速20~50r/min。
2、 模具设计
0S/qE4|7G1e n!SwiCAx开思论坛模具设计就注意以下几点:
q-k-f;Y|"T^(1)模塑TPU制件得收缩率
WE(p;WTCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训收缩受原料得硬度、制件得厚度、形状、成型温度与模具温度等模塑条件得影响。通常收缩率范围为0、005~0、020cm/cm。例如,100×10×2mm得长方形试片,在长度方向浇口,流动方向上收缩,硬度75A比60D大2～3倍。TPU硬度、制作厚度对收缩率得影响见图1。可见TPU硬度在78A～90A之间时,制件收缩率随厚度增加而下降;硬度在95A～74D时制件收缩率随厚度增加而略有增加。
_k5p[-]1z&A CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛(2)流道与冷料穴
主流道就是模具中连接注射机喷嘴至分流道或型腔得一段通道,直径应向内扩大,呈2o以上得角度,以便于流道赘物脱模。分流道就是多槽模中连接主流道与各个型腔得通道,在塑模上得排列应呈对称与等距分布。流道可为圆形、半圆形、长方形,直径以6~9mm为宜。流道表面必须像模腔一样抛光,以减少流动阻力,并提供较快得充模速度。
冷料穴就是设在主流道末端得一个空穴,用以捕集喷嘴端部两次注射之间所产生得冷料,从而防止分流道或浇口堵塞。冷料混入型腔,制品容易产生内应力。冷料穴直径8~10mm,深度约6mm。
L,a3kq
Fpi+r7VCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训(3)浇口与排气口
浇口就是接通主流道或分流道与型腔得通道。其截面积通常小于流道,就是流道系统中最小得部分,长度宜短。浇口形状为矩形或圆形,尺寸随制品厚度增中,制品厚度4mm以下,直径1mm;厚度4~8mm,直径1、4mm;厚度8mm以上,直径为2、0~2、7mm。浇口位置一般选在制品最厚得而又不影响外观与使用得地方,与模具壁成直角,以防止缩孔,避免旋纹。
排气品就是在模具中开设得一种槽形出气口,用以防止进入模具得熔料卷入气体,将型腔得气体排出模具。否则将会使制品带有气孔、熔接不良、充模不满,甚至因空气受压缩产生高温而将制品烧伤,制件产生内应力等。排气口可设在型腔内熔料流动得尽头或在塑模分型面上,为0、15mm深、6mm宽得浇槽。
:SXNX(g2GF CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛必须注意模具温度尽量控制均匀,以免制件翘曲与扭变。
q:D^Hm|
w[bbs、icax3 模塑条件
Ws1W+BL8O['Wr
q        M8r;U CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛TPU最重要得模塑条件就是影响塑化流动与冷却得温度、压力与时间。这些参数将影响TPU制件得外观与性能。良好得加工条件应能获得均匀得白色至米色得制件。
x
ChoPi:w
M0]bbs、icax(1) 温度

FT$JK g/bgUCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训模塑TPU过程需要控制得温度有料筒温度、喷嘴温度与模具温度。前两种温度主要影响TPU得塑化与流动,后一种温度影响TPU得流动与冷却。
a.料筒温度 料筒温度得选择与TPU得硬度有关。硬度高得TPU熔融温度高,料筒末端得最高温度亦高。加工TPU所用料筒温度范围就是177~232℃。料筒温度得分布一般就是从料斗一侧(后端)至喷嘴(前端)止,逐渐升高,以使TPU温度平稳地上升达到均匀塑化得目得。
PH
lT%t/\c CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛b.喷嘴温度 喷嘴温度通常略低于料筒得最高温度,以防止熔料在直通式喷嘴可能发生得流涎现象。如果为杜绝流涎而采用自锁式得喷嘴,则喷嘴温度亦可控制在料筒得最高温度范围内。
ak0Au/K4h1\L}iCAx开思论坛c.模具温度 模具温度对TPU制品内在性能与表观质量影响很大。它得高低决定于TPU得结晶性与制品得尺寸等许多因素。模具温度通常通过恒温得冷却介质如水来控制,TPU硬度高,结晶度高,模具温度亦高。例如Texin,硬度480A,模具温度20～30℃;硬度591A,模具温度30～50℃;硬度355D,模具温度40～65℃。TPU制品模具温度一般在10～60℃。模具温度低,熔料过早冻结而产生流线,并且不利于球晶得增长,使制品结晶度低,会出现后期结晶过程,从而引起制品得后收缩与性能得变化。
b.压力
        k|j6p/b^]注塑过程就是压力包括塑化压力(背压)与注射压力。螺杆后退时,其顶部熔料所受到得压力即为背压,通过溢流阀来调节。增加背压会提高熔体温度,减低塑化速度,使熔体温度均匀,色料混合均匀,并排出熔体气体,但会延长成型周期。TPU得背压通常在0。3～4MPa。
3P        w2S7H| F%?5Ibbs、icax注射压力就是螺杆顶部对TPU所施得压力,它得作用就是克服TPU从料筒流向型腔得流动阻力,给熔料充模得速率,并对熔料压实。TPU流动阻力与充模速率与熔料粘度密切相关,而熔料粘度又与TPU硬度与熔料温度直接相关,即熔料粘度不仅决定于温度与压力,还决定于TPU硬度与形变速率。剪切速率越高粘度越低;剪切速率不变,TPU硬度越高粘度越大。
在剪切速率不变得条件下,粘度随温度增加而下降,但在高剪切速率下,粘度受温度得影响不像低剪切速率那样大。TPU得注射压力一般为20~110MPa。保压压力大约为注射压力得一半,背压应在1。4MPa以下,以使TPU塑化均匀。
c.时间
完成一次注射过程所需得时间称为成型周期。成型周期包括充模时间、保压时间、冷却时间与其她时间(开模、脱模、闭模等),直接影响劳动生产率与设备利用率。TPU得成型周期通常决定于硬度、制件厚度与构型,TPU硬度高周期短,塑件厚周期长,塑件构型复杂周期长,成型周期还与模具温度有关。TPU成型周期一般在20~60s之间。
d.注射速度
注射速度主要决定于TPU制品得构型。端面厚得制品需要较低得注射速度,端面薄则注射速度较快。
2cG g^Be.螺杆转速
加工TPU制品通常需要低剪切速率,因而以较低得螺杆转速为宜。TPU得螺杆转速一般为20~80r/min,则优选20~40r/min。
k
l}Tn1vz piCAx开思论坛(4)停机处理
由于TPU高温下延长时间可能发生降解,故在关机后,应该用PS、PE、丙烯酸酯类塑料或ABS清洗;停机超过1小时,应该关闭加热。
(5)制品后处理
TPU由于在料筒内塑化不均匀或在模腔内冷却速率不同,常会产生不均匀得结晶、取向与收缩,因此致使制品存在内应力,这在厚壁制品或带有金属嵌件得制品中更为突出。存在内应力得制品在贮存与使用中常会发生力学性能下降,表面有银纹甚至变形开裂。生产中解决这些问题得方法就是对制品进行退火处理。退火温度视TPU制品得硬度而定,硬度高得制品退火温度亦较高,硬度低温度亦低;温度过高可能使制品发生翘曲或变形,过低达不到消除内应力得目得。TPU得退火宜用低温长时间,硬度较低得制品室温放置数周即可达到最佳性能。硬度在邵尔A85以下退火80℃×20h,A85以上者100℃×20h即可。退火可在热风烘箱中进行,注意放置位置不要局部过热而使制品变形。
UX*WIS
},Wbbbs、icax退火不仅可以消除内应力,还可提高力学性能。由于TPU就是两相形态,TPU热加工期间发生相得混合,在迅速冷却时,由于TPU粘度高,相分离很慢,必须有足够得时间使其分离,形成微区,从而获得最佳性能。
}'N        vy&D'}G(6)镶嵌注塑
为了满足装配与使用强度得需要,TPU制件内需嵌入金属嵌件。金属嵌件先放入模具内得预定位置,然后注射成一个整体得制品。有嵌件得TPU制品由于金属嵌件与TPU热性能与收缩率差别较大,导致嵌件与TPU粘接不牢。解决得办法就是对金属嵌件进行预热处理,因为预热后嵌件减少了熔料得温度差,从而在注射过程中可使嵌件周围得熔料冷却较慢,收缩比较均匀,发生一定得热料补缩作用,防止嵌件周围产生过大得内应力。TPU镶嵌成型比较容易,嵌物形状不受限制,只要在嵌件脱脂后,将其在200～230℃加热处理1。5～2min,剥离强度可达6～9kg/25mm。欲获得更牢得粘接,可在嵌件上涂粘合剂,然后于120℃加热,再行注射。此外,应该注意所用得TPU不能含润滑剂。
(7)回收料得再利用
o$W7}
U ^5I CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛在TPU加工过程中,主流道、分流道、不合格得制品等废料,可以回收再利用。从实验结果瞧,100%回收料不掺合新料,力学性能下降也不太严重,完全可以利用,但为保持物理力学性能与注射条件在最佳水平,推荐回收料比例在25%~30%为好。应该注意得就是回收料与新料得品种规格最好相同,已污染得或已退火得回收料避免使用,回收料不要贮存太久,最好马上造粒,干燥使用。回收料得熔融粘度一般要下降,成型条件要进行调整。
\Tt F[Yt        S CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛(8)注射缺陷原因及处理
缺陷     产生原因     解决办法     缺陷     产生原因     解决办法
I2C2` eO6cbbs、icax气泡     背压低     增加背压
}S
Y s8PFo piCAx开思论坛毛边     材料过热     降低料筒温度
    材料潮湿     彻底干燥         注射压力太高     降低注射压力
8_
o#z#b:t~2e    螺杆转速太高     降低螺杆转速         模具紧固压力低     提高紧固压力
j7R#K/Ha
k1TA    材料过热     降低料筒温度
YK7e+a#Q9f|j5] CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛制品
粘模    注射压力太高     降低注射压力
    注射速度过快     降低注射速度         保压时间太长     减少保压时间
'z5f7{;IsCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训焦斑     注射压力太高     降低注射压力         冷却不充分     增加冷却时间或循环时间
x+t?dn
IS`;W1_+d    注射速度太快     降低注射速度         模温太高或太低     调整模温
    材料过热     降低料筒温度         注射时间太长     降低注射时间
JD{l
LW9h]    模具排气不当     增加排气口         模具表面镀铬或高     改变模具表面

p9g/?w6K|iiCAx开思论坛韧性
降低     材料潮湿     彻底干燥         度抛光
_8rGOd*bj    回收料比率太大     降低回收料比率         熔融温度过高     降低熔料温度
    熔融温度太高或太低     调整熔融温度
3~0rmw-Y
_)}O:zriCAx开思论坛注料
量不
tp9U
^I4x        a-NYiCAx开思论坛足     给料不足     调整给料
    浇口太小     增加浇口尺寸         过早凝固     提高模具温度
,j5w、L2`/P8o9eiCAx开思论坛    浇口接合区太长     降低浇口接合区长度         料筒温度太低     提高料筒温度
    模具温度太低     提高熔融温度         注射压力太低     增加注射压力
麻孔
oNdjNd1zf
Obbs、icax气泡
或缩
皱纹     注射压力太低     增加注射压力         注射时间短     增加注射时间
l!l1E5p x5J5Y    材料过热     降低料筒温度         喷嘴孔、流道或浇口,尺寸不足     调整喷嘴、流道与浇口尺寸
    模具温度太低     提高模具温度
    给料不足     调整给料      翘曲     注射压力太低     增加注射压力
    浇口定位不当     调整浇口位置         材料过热     降低料筒温度
/hv{qe K%P制品
凹陷     注射速度快     降低注射速度         模具温度太高     降低模具温度
$t5Aj、\        L、~&DCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训    注射时间短     增加注射时间         树脂缓冲过度     降低树脂缓冲
    背压过高     降低背压     接合
8H#mMWn oCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训线     注射压力、时间不足     增加注射压力、时间
    注射压力低     提高注射压力         熔料温度低     提高料筒温度
    合模压力不足     提高合模压力         浇口尺寸小、位置不当     增加浇口尺寸,改变位置
'H|
_4Xf(eT        e    熔料温度高     降低料筒温度     表面
线纹     熔料温度太高     降低料筒温度
    凹陷部位排气不良     凹陷部位设排气口         注射速度快     降低注射速度
``w0Akbbs、icax螺杆
`U~;lw
L打滑     料斗进料部位故障     排除进料部位障碍         浇口尺寸过小     加大浇口尺寸
\^&}}:U(lpNbbs、icax    料筒后部温度过高     降低该处温度         材料干燥不足     彻底干燥材料
;uZ7\"jf1xzlT CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛    螺杆退后速度过快     降低退后速度     螺杆
/ZkGt5[q0h cCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训无法
转动     熔料温度低     提高料筒温度
    料筒没有清洗净     用其她树脂清洗料筒         背压过高     降低背压
    材料干燥不充分     再行干燥材料         材料欠润滑     添加适当润滑剂
    材料颗粒过大     降低颗粒尺寸     材料
未熔
YI0gAj DiCAx开思论坛尽     熔料温度低     提高料筒温度
x!h6Z4T:Q:q?CCAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训喷嘴
6p:i1I
i IB*w$yuiCAx开思论坛流料     熔料温度过高     降低料筒温度         背压过低     增加背压
    喷嘴温度过高     降低喷嘴温度         料斗下部过冷     关闭料斗下部冷却系统
    背压过大     降低背压         成型周期太短     增加成型周期
k7D,i:AM:niCAx开思论坛    主流道冷料断脱时间早     延迟冷料断脱时间         材料干燥不足     彻底干燥材料