注塑制品產生缺陷的原因及其處理方法
時間：2019-11-25 03:40
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注塑制品產生缺陷的原因及其處理方法；在注塑成型加工過程中可能由于原料處理不好、制品或；對塑料制品的評價主要有三個方面，第一是外觀質量，；生產實踐證明，制品的缺陷主要在于模具的設計、制造；注塑制品的翹曲變形分析；翹曲變形是指注塑制品的形狀偏離了模具型腔的形狀，；一、模具的結構對注塑制品翹曲變形的影響；在模具設計方面，影響塑件變形的因素主要有澆注系統；（1）澆注
注塑制品產生缺陷的原因及其處理方法
在注塑成型加工過程中可能由于原料處理不好、制品或模具設計不合理、技術人員沒有掌握合適的工藝操作條件，或者因機械方面的原因，常常使制品產生注不滿、凹陷、飛邊、氣泡、裂紋、翹曲變形、尺寸變化等缺陷。
對塑料制品的評價主要有三個方面，第一是外觀質量，包括完整性、顏色、光澤等；第二是尺寸和相對位置間的準確性；第三是與用途相應的機械性能、化學性能、電性能等。這些質量要求又根據制品使用場合的不同，要求的尺度也不同。
生產實踐證明，制品的缺陷主要在于模具的設計、制造精度和磨損程度，工藝調整和操作不當，設備的機械故障，材料的選用和處理不當等多方面引起的，所以在生產中應客觀的分析缺陷的真正原因。 生產過程中工藝的調整是提高制品質量和產量的必要途徑。在調整工藝時最好一次只改變一個條件，多觀察幾回，如果壓力、溫度、時間統統一起調的話，很易造成混亂和誤解，出了問題也不知道是何道理。調整工藝的措施、手段是多方面的。例如：解決制品注不滿的問題就有十多個可能的解決途徑，要選擇出解決問題癥結的一、二個主要方案，找到問題的真正原因，才能有效的解決問題。此外，還應注意解決方案中的辨證關系。比如：制品出現了凹陷，有時要提高料溫，有時要降低料溫；有時要增加料量，有時要減少料量。要承認逆向措施的解決問題的可行性。
注塑制品的翹曲變形分析
翹曲變形是指注塑制品的形狀偏離了模具型腔的形狀，它是塑料制品常見的缺陷之一。隨著塑料工業的發展，人們對塑料制品的外觀和使用性能要求越來越高，翹曲變形程度作為評定產品質量的重要指標之一也越來越多地受到模具設計者的關注與重視。模具設計者希望在設計階段預測出塑料件可能產生翹曲的原因，以便加以優化設計，從而提高注塑生產的效率和質量，縮短模具設計周期，降低成本。
一、模具的結構對注塑制品翹曲變形的影響
在模具設計方面，影響塑件變形的因素主要有澆注系統、冷卻系統與頂出系統等。
（1）澆注系統的設計
注塑模具澆口的位置、形式和澆口的數量將影響塑料在模具型腔內的填充狀態，從而導致塑件產生變形。流動距離越長，由凍結層與中心流動層之間流動和補縮引起的內應力越大；反之，流動距離越短，從澆口到制件流動末端的流動時間越短，充模時凍結層厚度減薄，內應力降低，翹曲變形也會因此大為減少。大型平板形塑件，如果只使用一個中心澆口或一個側澆口，因直徑方向上的收縮率大于圓周方向上的收縮率，成型后的塑件會產生扭曲變形；若改用多個點澆口或薄膜型澆口，則可有效地防止翹曲變形。
當采用點澆進行成型時，同樣由于塑料收縮的異向性，澆口的位置、數量都對塑件的變形程度有很大的影響;實驗表明，澆口位置具很重要，但并非澆口數目越多越好。
另外，多澆口的使用還能使塑料的流動比（L／t）縮短，從而使模腔內物料密度更趨均勻，收縮更均勻。同時，整個塑件能在較小的注塑壓力下充滿。而較小的注射壓力可減少塑料的分子取向傾向，降低其內應力，因而可減少塑件的變形。
（2）冷卻系統的設計
在注射過程中，塑件冷卻速度的不均勻也將形成塑件收縮的不均勻，這種收縮差別導致彎曲力矩的產生而使塑件發生翹曲。
如果在注射成型平板形塑件時所用的模具型腔、型芯的溫度相差過大，由于貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來，而貼近熱模腔面的料層則會繼續收縮，收縮的不均勻將使塑件翹曲。因此，注塑模的冷卻應當注意型腔、型芯的溫度趨于平衡，兩者的溫差不能太大。
除了考慮塑件內外表面的溫度趨于平衡外，還應考慮塑件各側的溫度一致，即模具冷卻時要盡量保持型腔、型芯各處溫度均勻一致，使塑件各處的冷卻速度均衡，從而使各處的收縮更趨均勻，有效地防止變形的產生。因此，模具上冷卻水孔的布置至關重要。在管壁至型腔表面距離確定后，應盡可能使冷卻水孔之間的距離小，才能保證型腔壁的溫度均勻一致。同時，由于冷卻介質的溫度隨冷卻水道長度的增加而上升，使模具的型腔、型芯沿水道產生溫差。在大型模具中應設置數條冷卻回路，一條回路的進口位于另一
條回路的出口附近。對于長條形塑件，應采用均行冷卻回路，減少冷卻回路的長度，即減少模具的溫差，從而保證塑件均勻冷卻。
（3）頂出系統的設計
頂出系統的設計也直接影響塑件的變形。如果頂出系統布置不平衡，將造成頂出力的不平衡而使塑件變形。因此，在設計頂出系統時應力求與脫模阻力相平衡。另外，頂出桿的截面積不能太小，以防塑件單位面積受力過大（尤其在脫模溫度太高時）而使塑件產生變形。頂桿的布置應盡量靠近脫模阻力大的部位。在不影響塑件質量（包括使用要求、尺寸精度與外觀等）的前提下，應盡可能多設頂桿以減少塑件的總體變形。
用軟質塑料來生產大型深腔薄壁的塑件時，由于脫模阻力較大，而材料又較軟，如果完全采用單一的機械式頂出方式，將使塑件產生變形，甚至頂穿或產生折疊而造成塑件報廢，如改用多元件聯合或氣（液）壓與機械式頂出相結合的方式效果會更好。
二、塑化階段對制品翹曲變形的影響
塑化階段即玻璃態的料粒轉化為粘流態，提供充模所需的熔體。在這個過程中，聚合物的溫度在軸向、徑向(相對螺桿而言)的溫差會使塑料產生應力；另外，注射機的注射壓力、速度等參數會極大地影響充填時分子的取向程度，進而引起翹曲變形。
三、充模及冷卻階段對制品翹曲變形的影響
熔融態的塑料在注射壓力的作用下，充入模具型腔并在型腔內冷卻、凝固的過程是注射成型的關鍵 環節。在這個過程中，溫度、壓力、速度三者相互耦合作用，對塑件的質量和生產效率均有極大的影響。較高的壓力和流速會產生高剪切速率，從而引起平行于流動方向和垂直于流動方向的分子取向的差異，同時產生“凍結效應”。“凍結效應”將產生凍結應力，形成塑件的內應力。溫度對翹曲變形的影響體現在以下幾個方面。
(1) 塑件上、下表面溫差會引起熱應力和熱變形；
(2) 塑件不同區域之間的溫度差將引起不同區域間的不均勻收縮；
(3) 不同的溫度狀態會影響塑料件的收縮率；
四、脫模階段對制品翹曲變形的影響
塑件在脫離型腔并冷卻至室溫的過程中多為玻璃態聚合物。脫模力不平衡、推出機構運動不平穩或脫模頂出面積不當很容易使制品變形。同時，在充模和冷卻階段凍結在塑件內的應力由于失去外界的約束，將會以變形的形式釋放出來，從而導致翹曲變形。
五、注塑制品的收縮對翹曲變形的影響
注塑制品翹曲變形的直接原因在于塑件的不均勻收縮。如果在模具設計階段不考慮填充過程中收縮的影響，則制品的幾何形狀會與設計要求相差很大，嚴重的變形會致使制品報廢。除填充階段會引起變形外，模具上下壁面的溫度差也將引起塑件上下表面收縮的差異，從而產生翹曲變形。
對翹曲分析而言，收縮本身并不重要，重要的是收縮上的差異。在注塑成型過程中，熔融塑料在注射充模階段由于聚合物分子沿流動方向的排列使塑料在流動方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大，而使注塑件產生翹曲變形。一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮才會引起翹曲變形。結晶型塑料在流動方向與垂直方向上的收縮率之差較非結晶型塑料大，而且其收縮率也較非結晶型塑料大，結晶型塑料大的收縮率與其收縮的異向性疊加后導致結晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結晶型塑料大得多。
六、分子取向不均衡
熱塑性塑料的翹曲變形很大程度上取決于塑件徑向和軸向收縮的差值，而這一差值是由分子取向產生的。
通常，塑件在成型過程中，沿熔料流動方向上的分子取向大于垂直流動方向上的分子取向，這是由于充模時大部分聚合物分子沿著流動方向排列造成的，充模結束后，被取向的分子形態總是力圖恢復原有的卷曲狀態，導致塑件在此方向上的長度縮短。因此，塑件沿熔料流動方向上的收縮也就大于垂直流動方向上的收縮。由于在兩個垂直方向上的收縮不均衡，塑件必然產生翹曲變形。
為了盡量減少由于分子取向差異產生的翹曲變形，應創造條件減少流動取向及緩和取向應力的松馳，其中最為有效的方法是降低熔料溫度和模具溫度。在采用這一方法時，最好與塑件的熱處理結合起來，否則，減小分子取向差異的效果往往是暫時性的。因為料溫及模溫較低時，熔料冷卻很快，塑件內會殘留大量的內應力，使塑件在今后使用過程中或環境溫度升高時仍舊出現翹曲變形。
如果塑件脫模后立即進行熱處理，將其置于較高溫度下保持一定時間再緩冷至室溫，即可大量消除塑件內的取向應力，熱處理的方法為；脫模后將塑件立即置于37.5~43度溫水中任其緩慢冷卻。
七、結論
影響注塑制品翹曲變形的因素有很多，模具的結構、塑料材料的熱物理性能以及注射成型過程的條件和參數均對制品的翹曲變形有不同程度的影響。因此，對注塑制品翹曲變形機理的研究必須綜合考慮整個成型過程和材料性能等多方面的因素。
飛邊（披鋒）
溢料又稱飛邊、溢邊、披鋒等，大多發生在模具得分型位置上，如：模具的分型面、滑塊的滑配部位、鑲件的縫隙、頂桿的孔隙等處。溢料不及時解決將會進一步擴大化，從而壓印模具形成局部陷塌，造成永久性損害。鑲件縫隙和頂桿孔隙的溢料還會使制品卡在模上，影響脫模。
一、設備方面
（1）機器真正的合模力不足。選擇注塑機時，機器的額定合模力必須高于注射成型制品縱向投影面積在注射時形成的張力，否則將造成脹模，出現飛邊。
（2）合模裝置調節不佳，肘桿機構沒有伸直，產生或左右或上下合模不均衡，模具平行度不能達到的現象造成模具單側一邊被合緊而另一邊不密貼的情況，注射時將出現飛邊。
（3）模具本身平行度不佳，或裝得不平行，或模板不平行，或拉桿受力分布不均、變形不均，這些都將造成合模不緊密而產生飛邊。
（4）止回環磨損嚴重；彈簧噴嘴彈簧失效；料筒或螺桿的磨損過大；入料口冷卻系統失效造成“架橋”現象；導致計量和緩沖量不穩定等都可能造成飛邊反復出現，必須及時維修或更換配件。
二、模具方面
（1）模具分型面精度差。活動模板（如中板）變形翹曲；分型面上粘有異物或模框周邊有凸出的橇印毛刺；舊模具因早先的飛邊擠壓而使型腔周邊疲勞塌陷。
（2）模具設計不合理。模具型腔的開設位置過偏，會令注射時模具單邊發生張力，引起飛邊；塑料流動性太好，如聚乙烯、聚丙烯、尼龍等，在熔融態下黏度很低，容易進入活動的或固定的縫隙，要求模具的制造精度較高；在不影響制品完整性的前提下應盡量安置在質量對稱中心上，在制品厚實的部位入料，可以防止一邊缺料一邊帶飛邊的情況；當制品中央或其附近有成型孔時，習慣上在孔上開設側澆口，在較大的注射壓力下，如果合模力不足模的這部分支承作用力不夠發生輕微翹曲時造成飛邊，如模具側面帶有活動構件時，其側面的投影面積也受成型壓力作用，如果支承力不夠也會造成飛邊；滑動型芯配合精度不良或固定型芯與型腔安裝位置偏移而產生飛邊；型腔排氣不良，在模的分型面上沒有開排氣溝或排氣溝太淺或過深過大或受異物阻塞都將造成飛邊；對多型腔模具應注意各分流道合澆口的合理設計，否則將造成充模受力不均而產生飛邊。
三、工藝方面
（1）注射壓力過高或注射速度過快。由于高壓高速，對模具的張開力增大導致溢料。要根據制品厚薄來調節注射速度和注射時間,薄制品要用高速迅速充模，充滿后不再進注；厚制品要用低速充模，并讓表皮在達到終壓前大體固定下來。
（2）加料量過大造成飛邊。值得注意的是不要為了防止凹陷而注入過多的熔料，這樣凹陷未必能“填平”，而飛邊卻會出現。這種情況應用延長注射時間或保壓時間來解決。
（3）機筒、噴嘴溫度太高或模具溫度太高都會使塑料黏度下降，流動性增大，在流暢進模的情況下造成飛邊。
四、原料方面
（1）塑料黏度太高或太低都可能出現飛邊。黏度低的塑料如尼龍、聚乙烯、聚丙烯等，則應提高合模力；吸水性強的塑料或對水敏感的塑料在高溫下會大幅度的降低流動黏度，增加飛邊的可能性，對這些塑料必須徹底干燥；摻入再生料太多的塑料黏度也會下降，必要時要補充滯留成分。塑料黏度太高，則流動阻力增大，產生大的背壓使模腔壓力提高，造成合模力不足而產生飛邊。
（2）塑料原料粒度大小不均時會使加料量變化不定，制件或不滿，或飛邊。
缺料
這是一個經常遇到的問題，但也比較容易解決。當用工藝手段確實解決不了時，可從模具設計制造上考慮進行改進，一般是可以解決的。
一、設備方面：
（1）注塑機塑化容量小。當制品質量超過注塑機實際最大注射質量時，顯然地供料量是入不敷出的。若制品質量接近注塑機實際注射質量時，就有一個塑化不夠充分的問題，料在機筒內受熱時間不足，結果不能及時地向模具提供適當的熔料。這種情況只有更換容量大的注塑機才能解決問題。有些塑料如尼龍（特別是尼龍66）熔融范圍窄，比熱較大，需用塑化容量大的注塑機才能保證料的供應。
（2）溫度計顯示的溫度不真實，明高實低，造成料溫過低。這是由于溫控裝置如熱電偶及其線路或溫差毫伏計失靈，或者是由于遠離測溫點的電熱圈老化或燒毀，加溫失效而又未曾發現或沒有及時修復更換。
（3）噴嘴內孔直徑太大或太小。太小，則由于流通直徑小，熔料的比容增大，容易致冷，堵塞進料通道或消耗注射壓力；太大，則流通截面積大，塑料充模的單位面積壓力低，形成射力小的狀況。同時非牛頓型塑料如ABS因沒有獲得大的剪切熱而不能使黏度下降造成充模困難。噴嘴與主流道入口配合不良，常常發生模外溢料，模內充不滿的現象。噴嘴本身流動阻力很大或有異物、塑料炭化沉積物等堵塞；噴嘴或主流道入口球面損傷、變形，影響與對方的良好配合；注射座臺機械故障或偏差，使噴嘴與主流道軸心產生傾側位移或軸向壓緊面脫離；噴嘴球徑比主流道入口球徑大，因邊緣出現間隙，在溢料擠迫下逐漸增大噴嘴軸向推開力都會造成制品注不滿。
（4）塑料熔塊堵塞加料通道。由于塑料在料斗干燥器內局部熔化結塊，或機筒進料段溫度過高，或塑料等級選擇不當，或塑料內含的潤滑劑過多都會使塑料在進入進料口壓縮位置或螺桿起螺端深槽內過早地熔化，料粒與熔料互相黏結形成“過橋”，堵塞通道或包住螺桿，隨同螺桿旋轉作圓周滑動，不能前移，造成供料中斷或無規則波動。這種情況只有在鑿通通道，排除料塊后才能得到根本解決。
（5）噴嘴冷料入模。注塑機通常都因顧及壓力損失而只裝直通式噴嘴。但是如果機筒前端和噴嘴溫度過高，或在高壓狀態下機筒前端儲料過多，產生“流涎”，使塑料在未開始注射而模具敞開的情況下，意外地搶先進入主流道主流道并在模板的冷卻作用下變硬，而妨礙熔料順暢地進入型腔。這時，應降低機筒前端和噴嘴的溫度以及減少機筒的儲料量，減低背壓壓力和增加松退避免機筒前端熔料密度過大而產生的流涎。
（6）注塑周期過短。由于周期短，料溫來不及跟上也會造成缺料，在電壓波動大時尤其明顯。要根據供電電壓對周期作相應調整。調整時一般不考慮注射和保壓時間，主要考慮調整從保壓完畢到螺桿退回的那段時間，既不影響充模成型條件，又可延長或縮短料粒在機筒內的預熱時間。
（7）止回環磨損嚴重；炮筒或螺桿的磨損過大；入料口冷卻系統失效造成“架橋”現象；導致計量和緩沖量不穩定等都可能造成缺料出現，必須及時維修或更換配件。
二、模具方面
（1）模具澆注系統有缺陷。流道太小、太薄或太長，增加了流體阻力。主流道應增加直徑，流道、分流道應造成圓形較好。流道或澆口太大，射力不足；流道、澆口有雜質、異物或炭化物堵塞；流道、澆口粗糙有傷痕，或有銳角，表面粗糙度不良，影響料流不暢；流道沒有開設冷料井或冷料井太小，開設方向不對；對于多型腔模具要仔細安排流道及澆口大小分配的均衡，否則會出現只有主流道附近或者澆口粗而短的型腔能夠注滿而其它型腔不能注滿的情況。應適當加粗流道直徑，使流到流道末端的熔料壓力降減少，還要加大離主流道較遠型腔的澆口，使各個型腔的注入壓和料流速度基本一致。
（2）模具設計不合理。模具過分復雜，轉折多，澆口選擇不當，流道太狹窄，澆口數量不足或形式不
當；制品局部斷面很薄，應增加整個制品或局部的厚度，或在填充不足處的附近設置輔助流道或澆口；模腔內排氣措施不力造成制件不滿的現象是屢見不鮮的，這種缺陷大多發生在制品的轉彎處、深凹陷處、被厚壁部分包圍著的薄壁部分以及用側澆口成型的薄底殼的底部等處。消除這種缺陷的設計包括開設有效的排氣孔道，選擇合理的澆口位置使空氣容易預先排出，必要時特意將型腔的困氣區域的某個局部制成鑲件，使空氣從鑲件縫隙溢出；對于多型腔模具容易發生澆口分配不平衡的情況，必要時應減少注射型腔的數量，以保證其它型腔制件合格。
三、工藝方面
（1）進料調節不當，缺料或多料。加料計量不準或加料控制系統操作不正常、注塑機、模具或操作條件所限導致注射周期反常、預塑背壓偏小或機筒內料粒密度小都可能造成缺料，對于顆粒大、空隙多的料粒和結晶性的比容變化大的塑料如聚乙烯、聚丙烯、尼龍等以及黏度較大的塑料如ABS應調較高料量，料溫偏高時應調大料量。
當機筒端部存料過多時，注射時螺桿要消耗額外多的注射壓力來壓緊、推動機筒內的超額囤料，這就大大的降低了進入模腔的塑料的有效射壓而使制品難以充滿。
（2）注射壓力太低，注射時間短，螺桿退回太早。熔融塑料在偏低的工作溫度下黏度較高，流動性差，應以較大壓力和速度注射。比如在制ABS著色制件時，著色劑的不耐高溫性限制了機筒的加熱溫度，這就要以比通常高一些的注射壓力和延長注射時間來彌補。
（3）注射速度慢。注射速度對于一些形狀復雜、厚薄變化大、流程長的制品，以及黏度較大的塑料具有十分突出的意義。當采用高壓尚不能注滿制品時，應可慮采用高速注射才能克服注不滿的毛病。
（4）料溫過低。炮筒前端溫度低，進入型腔的熔料由于模具的冷卻作用而使黏度過早地上升到難以流動的地步，妨礙了對遠端的充模；機筒后段溫度低，黏度大的塑料流動困難，阻礙了螺桿的前移，結果造成看起來壓力表顯示的壓力足夠而實際上熔料在低壓低速下進入型腔；噴嘴溫度低則可能是固定加料時噴嘴長時間與冷的模具接觸散失了熱量，或者噴嘴加熱圈供熱不足或接觸不良造成料溫低，可能堵塞模具的入料通道；如果模具不帶冷料井，用自鎖噴嘴，采用后加料程序，噴嘴較能保持必需的溫度。
四、原料方面
塑料流動性差。生產中常常使用再生碎料，而再生碎料往往會反映出黏度增大的傾向。實驗指出：由于氧化裂解生成的分子斷鏈單位體積密度增加了，這就增加了在機筒和型腔內流動的粘滯性，再生碎料助長了較多氣態物質的產生，使注射壓力損失增大，造成充模困難。為了改善塑料的流動性，應考慮加入外潤滑劑如硬脂酸或其鹽類，最好用硅油（黏度300~600cm2/s）。潤滑劑的加入既提高塑料的流動性，又提高穩定性，減少氣態物質的氣阻。
熔接痕（結合線）
故障分析及排除方法
一、設備方面：塑化不良，熔體溫度不均，可延長模塑周期，使塑化更完全，必要時更換塑化容量大的機器。
二、模具方面
（1）模具澆注系統的結構參數對流料的熔接狀況有很大的影響，因為熔接不良主要產生于熔料的分流匯合。因此，應盡量采用分流少的澆口形式并合理選擇澆口位置，盡量避免充模速率不一致及充模料流中斷。在可能的條件下，應選用一點式澆口，因為這種澆口不產生多股料流，熔料不會從兩個方向匯合，容易避免熔接痕。
如果模具的澆注系統中，澆口太多或太小，多澆口定位不正確或澆口到流料熔接處的間距太大，澆注系統的主流道進口部位及分流道的流道截面太小，導致料流阻力太大都會引起熔接不良，使塑件表面產生較明現的熔接痕。對此，應盡可能減少澆口數，合理設置澆口位置，加大澆口截面，設置輔助流道，擴大主流道及分流道直徑。
模具冷卻系統設計不合理，熔料固化太快，嵌件溫度太低，為了防止低溫熔料注入模腔產生熔接痕，應在提高模具溫度的同時在模具內設置冷料穴。
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