塑料制品的注塑加工流程是一个高度精密且复杂的过程,它涉及到多个步骤和精细的操作。关于加工大平面塑料件会出现变形的问题,面对这个问题我们需要如何正确的去了解和解决它们呢?
解决大平面塑料件加工(特别是注塑成型)中的变形问题是一个系统工程,需要从材料、模具设计、工艺参数、产品结构设计以及后处理等多个方面进行综合分析和优化。以下是如何正确了解和解决这一问题的步骤:
一、 深入了解变形的原因(根源分析)
大平面塑料件变形(通常表现为翘曲、弯曲、扭曲)的核心原因是**塑料在成型过程中和成型后发生了不均匀的收缩**。导致这种不均匀收缩的因素非常复杂,需要逐一排查:
1. 材料因素:
收缩率:不同塑料的固有收缩率差异很大(如PP > ABS > PC > PPS+GF)。收缩率越大,变形风险越高。
各向异性:尤其是添加了玻纤、碳纤等增强材料的塑料,沿纤维流动方向和垂直方向的收缩率差异显著(取向性收缩),极易导致翘曲。
材料批次稳定性:不同批次的材料收缩率、流动性等性能可能有微小差异,累积起来可能导致变形问题。
吸湿性:PA等吸湿性材料,如果成型前未充分干燥,或成型后吸湿,会导致尺寸变化和变形。
结晶性:结晶性塑料(如PP, PA, POM, PBT)在冷却结晶过程中体积收缩更大,且结晶度、结晶速率受温度和冷却速率影响显著,更易产生不均匀收缩。
2. 模具设计因素:
浇口系统设计:
浇口位置/数量:浇口位置不当或数量不足会导致熔体流动不平衡,造成分子取向差异和区域间收缩不均(例如,离浇口近的区域保压充分收缩小,远的区域收缩大)。大平面件常需多点进胶。
浇口类型/尺寸:浇口太小会导致剪切过大、分子取向严重、保压压力传递不足;太大则可能导致浇口区域过保压或冷却缓慢。
冷却系统设计:这是大平面件变形的关键!
冷却不均匀:模具不同区域冷却速度不同(水道布局不合理、距离型腔表面距离差异大、水道堵塞、水温流量不均),导致零件各部分收缩不一致(冷却快的区域收缩小,冷却慢的区域收缩大)。大平面件中心区域冷却往往比边缘慢。
冷却效率不足:冷却时间过长或冷却不足都会加剧变形风险。
顶出系统设计:
顶出不均衡:顶针位置、数量或顶出力设置不当,导致零件在未完全冷却硬化或存在内应力时被顶出变形。
顶针痕迹/顶白:局部应力过大也可能诱发变形。
排气:排气不良会导致困气、烧焦、填充不足或局部压力不均,间接影响收缩和变形。
脱模斜度:脱模斜度不足会增加脱模阻力,可能导致顶出变形。
模具温度控制:动定模模温差异过大,会导致零件两侧收缩不均而弯曲。
3. 工艺参数因素:
注射参数:
注射速度/压力:过高可能导致剪切过大、分子取向严重和残余应力;过低可能导致填充不足或熔接痕问题,影响保压效果。
保压压力/时间:这是控制收缩最关键的因素之一!**
保压压力不足或时间过短:无法有效补偿熔体冷却时的收缩,导致整体收缩过大,并可能因不同区域补缩能力不同而产生不均匀收缩。
保压压力过大或时间过长:浇口附近区域过保压,而远离浇口区域可能补缩不足,导致不均匀收缩和内应力增大(后期应力释放变形)。
熔体温度:过高导致冷却时间长、收缩大、热降解风险;过低导致流动性差、填充困难、内应力大。
冷却参数:
冷却时间:过短,零件未充分固化就被顶出,易变形;过长,降低效率。
模具温度:
模温过高:冷却慢,结晶度可能高(结晶材料),收缩大,周期长。
模温过低:冷却快,可能冻结内应力,影响表面质量,对于结晶材料可能导致结晶不完善(后期后结晶变形)。
动定模温差:直接导致零件两侧收缩不均。
顶出参数:顶出速度过快或顶针动作不同步,可能导致变形。
4. 产品结构设计因素:
壁厚不均匀:这是导致不均匀收缩的最常见设计原因。厚壁区域冷却慢、收缩大;薄壁区域冷却快、收缩小。大平面件上的加强筋、凸台、孔洞等特征都会导致局部壁厚变化。
几何对称性差:不对称的结构设计本身就容易导致不均匀收缩和变形。
刚性不足:大平面本身刚性差,抵抗变形的能力弱。缺乏合理的加强筋或支撑结构。
尖角/应力集中:尖锐的内外角会导致应力集中,在脱模或使用中诱发变形或开裂。
5. 后处理与存放:
脱模后未妥善支撑或放置方式不当(如叠加堆放),在自重或外力下变形。
对于结晶性材料或带内应力的零件,存放环境温度过高可能导致后结晶或应力释放变形。
未按要求进行退火处理(消除内应力)。
必须注意 塑料注塑加工的注塑件的包装和摆放问题。这点确实相当重要,否则上述的一切努力都将前功尽弃。一般情况下,可以将注塑件侧着装箱,当然也要根据注塑件的形状来决定摆放的形式。绝不能让塑件互相挤压,也不能让注塑件的某个部位悬空。否则注塑件摆放几天之后就会变形。