一、定義
薄壁注塑成型技術(shù)也稱為薄壁塑件注塑成型技術(shù)。關(guān)于其定義有以下三種:
其一:流動長度與厚度之比 L/T,即從熔體進入模具到熔體必須充填的型腔較遠點的流動長度 L 與相應(yīng)平均壁厚 T 之比在100或者150以上的注塑為薄壁注塑;
其二:所成型塑件的厚度小于1 mm,同時塑件的投影面積在50 c㎡ 以上的注塑成型方法;
其三:所成型塑件的壁厚小于1 mm(或1.5mm),或者 t/d ( 塑件厚度 t、塑件直徑d、針對圓盤型塑件)在 0.05 以下的注塑成型定義為薄壁注塑成型。
由此可看出,薄壁注塑成型定義的臨界值也將發(fā)生變化,它應(yīng)該是一個相對的概念。
二、原料的選擇
對原料的要求:大流動長度、高沖擊強度、高熱變形溫度、高熱穩(wěn)定性、低方向性以及良好的尺寸穩(wěn)定性;還要考慮塑料原料的低溫沖擊剛性、阻燃性、機械裝配性以及外觀質(zhì)量等。
目前常用的薄壁注塑原料有:聚碳酸酯(PC)、丙烯睛—丁二烯—苯乙烯(ABS)、PC /ABS共混物和 PA6 等。隨著壁厚降低,需要使用具有更好物理性能的塑料來維持制品強度。
三、常見缺陷分析
雖然塑件薄壁化有很多優(yōu)點,但卻降低了塑件的可成型性,以致于用常規(guī)的注塑成型方法無法成型這些薄壁塑件。在進行薄壁塑件的成型時,存在如下常見問題:
1、短射
短射是指由于模具型腔填充不完全造成塑件不完整的質(zhì)量缺陷,即熔體在完成填充之前就已經(jīng)凝結(jié)。
常規(guī)注塑成型的填充過程和冷卻過程是交織在一起的。當聚合物熔體流動時,熔體前沿遇到相對溫度較低的型芯表面或型腔壁,就會在其表面形成一層冷凝層 。熔體在冷凝層內(nèi)繼續(xù)向前流動,隨著冷凝層厚度的增加,實際型腔流道變窄,冷凝層厚度對聚合物的流動有著明顯的影響。因為常規(guī)注塑成型時塑件的厚度較厚, 所以此時冷凝層對注塑成型的影響還不是很大。但在薄壁注塑成型中,當冷凝層的厚度與塑件厚度之比隨著塑件厚度的變薄逐漸增加時,這個影響就很大。特別是二 者的尺寸可以相互比較時更為突出。
當塑件的厚度減小時,冷凝層對流動的影響將會以指數(shù)形式增加,這也更說明了冷凝層在薄壁注塑成型中的影響之大。如果僅從注塑成型考慮,則需要注塑機有高的 注射速率,使塑料熔體填充型腔的速率超過冷凝層成長的速率(或者使冷凝層的成長速率變慢),這樣才可在流動截面封閉前完成填充動作,進行薄壁塑件的注塑成 型。
當流動長度為300mm、塑件壁厚為3.0 mm 時,此時 L/T為100,用常規(guī)注塑成型技術(shù)就很容易達到;但當塑件壁厚下降至1.0mm 以下時,這個曾經(jīng)很容易達到的流長厚度比(100)就變得非常難達到。
2、翹曲變形
翹曲變形是不均勻的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的塑件缺陷。翹曲變形產(chǎn)生的原因是收縮不均勻、取向不均勻和冷卻不均勻。
改良方法:可以通過平衡冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)冷卻時間、保壓壓力以及保壓時間等措施來改良塑件的翹曲變形缺陷。
3、熔接線
熔接線是型腔內(nèi)兩個或多個熔體流動前沿熔合時形成的界線。在熔接線處易產(chǎn)生應(yīng)力集中,削弱塑件的機械強度,對塑件特別是薄壁塑件的機械性能尤為不利,受外力后塑件非常容易在熔接線處開裂。
改良方法:在設(shè)計時可以通過減少澆口數(shù)目或改變澆口位置來減少或改變?nèi)劢泳€的位置,來滿足塑件的設(shè)計要求。
4、缺料
成品的細小部位、角落處無法完全成型,因模具加工不到位或是排氣不暢,成型上由于注射劑量或壓力不夠等原因,造成設(shè)計缺陷(肉厚不足)。
改善方法:可修正缺料處模具,采取或改良排氣措施,加肉厚,澆口改良(加大澆口、增加澆口),加大注射劑量,增加注射壓力等措施進行改良。
5、縮水
常發(fā)生于成形品壁厚或肉厚不均處,因熱熔塑料冷卻或固化收縮不同而致。如肋的背面、有側(cè)壁的邊緣、BOSS柱的背面偷肉,但至少保留2/3的肉厚。
改良方法:可通過加粗流道、加大澆口、加排氣、升高料溫、加大注射壓力、延長保壓時間等措施進行改良。
6、表面影像
常發(fā)生于經(jīng)過偷肉的BOSS柱、或筋的背面,或是由于型芯、頂針設(shè)計過高造成應(yīng)力痕降低。
改良方法:可通過修正型芯、頂針、母模面噴砂等方式處理,采用降低模面亮度、降低注射速度、減小注射壓力等方式。
7、氣紋
發(fā)生于進澆口處,多由于模溫不高,注射速度、壓力過高,進澆口設(shè)置不當,進澆時塑料碰到擾流結(jié)構(gòu)。
改良方法:可通過變更進澆口、流道打光、流道冷料區(qū)加大、進澆口加大、表面加咬花(通過調(diào)機或修模趕結(jié)合線亦可) 、升高模溫、降低注射速度、減小注射壓力等方式解決。
8、結(jié)合線
發(fā)生于兩股料流匯合處,如兩個進澆口的料流交合,繞過型芯的料流交合,是由于料溫下降、排氣不良所致。
改良方法:可通過變更進澆口,加冷料井,開排氣槽或公模面咬花等方式,也可升高料溫、升高模溫等。
9、毛邊
常發(fā)生公母模的結(jié)合處,由于合模不良所致,或是模面邊角加工不當,成型上常由于鎖模力不夠,料溫、壓力過高等。
改良方法:可進行模具修正,重新合模,增加鎖模力,降低料溫,減小注射壓力,減少保壓時間,降低保壓壓力等。
10、變形
細長件、面積大的薄壁件、或是結(jié)構(gòu)不對稱的較大成品由于成型時冷卻應(yīng)力不均或頂出受力不一所致。
改良方法:可進行修正頂針,設(shè)置起張緊作用的拉料銷等,必要時公模加咬花調(diào)節(jié)變形,調(diào)整公母模模溫降低保壓等,小件變形的調(diào)節(jié)主要靠壓力大小及時間、大件變形的調(diào)節(jié)一般靠模溫。
11、表面不潔
是由于模具表面粗糙。
改良方法:對于PC料,有時由于模溫過高,模面有殘膠、油漬,需及時進行清理模面,打光處理,降低模溫等。
12、拉白
易發(fā)生于成形品薄壁轉(zhuǎn)角處或是薄壁RIB根部,是由于脫模時受力不良造成,頂針設(shè)置不當或是拔模斜度不夠。
改良方法:加大轉(zhuǎn)角處R角,增大脫模角度,增加頂針或是加大其截面積,模面打光,頂針或斜銷打光,降低射速,減小注射壓力,降低保壓及時間等。
13、拉模
表現(xiàn)為脫模不良或模傷、拉花。主要由于拔模斜度不夠或模面粗糙,成型條件也有影響。
改良方法:增大拔模角度,模面打光,粘母模面時可以增加或變更拉料銷,牛角進料時注意牛角直徑,公模加咬花,減小注射壓力,降低保壓及時間等。
14、氣孔
透明成品PC料成形時容易出現(xiàn)。由于注塑過程中氣體未排盡,模具設(shè)計不當或是成型條件不當都有影響。
改良方法:增加排氣,變更澆口(進澆口增大),PC料流道必須打光,嚴格烘料條件,增加注射壓力,降低注射速度等。
15、斷差
發(fā)生于公母模塊、滑塊、斜銷等的接合處,表現(xiàn)為結(jié)合面的層次不齊等,由于合模不當或是模具本身的問題。
改良方法:修正模具,或者重新合模。
16、尺寸超公差
模具本身的問題,或是成型條件不當造成成型收縮率不合適。
改良方法:通常改變保壓時間、注射壓力(第二段)對尺寸的影響大。例如:提高射壓、提高保壓補縮作用可明顯加大尺寸,降低模溫亦可,加大進澆口或增加進澆口可以改良調(diào)節(jié)效果。
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