如何从材料模具注塑机和工艺方面解决注塑成型缺陷模板.doc
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1、怎样从材料、模具、注塑机和工艺方面处理注塑成型缺点? 注射成型加工过程是一个包含材料、模具、注射机、成型工艺等多方面原因复杂加工步骤。注射成型制品缺点出现在所难免,于是,寻求缺点产生内在机理和估计制品可能产生缺点位置和种类,并用于指导模具设计和制订更为合理工艺操作条件就显得尤为关键。本文对注塑成型过程中常见成型缺点进行了分类,包含欠注、飞边、充填不平衡、缩痕缩孔、熔接痕、波流痕、喷射痕、浇口晕、焦痕、气泡、银纹、色差、白化、龟裂、表面浮纤、翘曲变形等,并从材料、模具、注塑机和工艺方面分析了缺点产生原因,进而提出处理方法。1.注塑成型技术注塑成型是一个注射兼模塑成型方法,又称注射成型。通用注塑方
2、法是将聚合物组分粒料或粉料放入注塑机料筒内,经过加热、压缩、剪切、混合和输送作用,使物料进行均化和熔融,这一过程又称塑化。然后再借助于柱塞或螺杆向熔化好聚,合物熔体施加压力,则高温熔体便经过料筒前面喷嘴和模具浇道系统射入预先闭合好低温模腔中,再经过冷却定型就可开启模具,顶出制品,得到含有一定几何形状和精度塑料制。因为注塑成型工艺适应性强,成型周期短,生产效率高,注塑成型制品已广泛用于汽车制造、电子、医疗、日常见具等各行各业。2.注塑机及其工作过程注塑机关键由合模系统、注射系统、加热冷却系统、液压系统、润滑系统、电控系统、安全保护和监测系统组成。 注塑周期关键由闭模、注射座前移、注射保压、预塑计
3、量、冷却、开模、顶出制品等程序组成。 注射成型加工过程是一个包含材料、模具、注射机、成型工艺等多方面原因复杂加工步骤。注射成型制品缺点出现在所难免,于是,寻求缺点产生内在机理和估计制品可能产生缺点位置和种类,并用于指导模具设计和制订更为合理工艺操作条件就显得尤为关键。3.注塑成型经典缺点通常来说,对于塑料制品性能优劣评价关键有三个方面: 第一是外观质量,包含完整性、颜色、光泽等; 第二是尺寸和相对位置间正确性,即尺寸精度和位置精度;第三是和用途对应机械性能、化学性能、电学性能等,即功效性。所以,假如因为上述三个方面中任何一个步骤出现问题,就会造成制品缺点产生和扩展。依据以上三方面评价标准,注射
4、成型制品常见缺点具体可分为两大类:1.外观问题类:包含欠注、飞边、充填不平衡、缩痕缩孔、熔接痕、波流痕、喷射痕、浇口晕、焦痕、气泡、银纹、色差、白化、龟裂、表面浮纤、翘曲变形等;2.性能问题类:脆化、残余应力、尺寸不稳定、超重欠重即重量反复精度差等。3.1.欠注又称短射、充填不足,是指料流末端出现部分不完整现象或一模多腔中一部分填充不满,尤其是薄壁区或流动路径末端区域。形成原因:材料:1.材料流动性不好; 2.润滑剂过多或材料中有异物。 模具:1.流道过小、过薄或过长; 2.制品结构复杂,转折多,局部断面很薄;3.浇口位置或形式不妥,数量不足;4.模具型腔排气不良;5.制品为一模多腔,充填不平
5、衡。注塑机:1.注射机选型不妥,塑化容量不足;2.进料处遭异物阻塞;3.喷嘴和主流道入口配合不良。工艺:1.注射量不足;2.熔体温度、模具温度过低;3.注射速度过慢,注射压力过低。处理方法: 1.检验注射机工作是否正常,喷嘴处是否露料,堵塞;2.提升模具温度 、熔体温度,温度过低会使熔体前锋在型腔还未充满前,即已冷凝无法流动造成短射;3.提升注射压力、注射速度 。注射压力和注射速度是相互关联,调整时采取同时增大这两个参数并不适宜,因为进行调整时并不确定造成短射原因到底是注射压力不足还是注射速度不足。正确方法应该是先选择其中一个参数进行调整,然后看其产生效果,再决定下一步操作; 4.提升背压,背
6、压升高能够增加相对运动熔体分子间阻力和剪切热,有利于愈加好塑化物料; 5.改善模具排气,确保计量过程中螺杆有合适速度,而且以适宜背压最大程度地抑制已达成可塑化物料之间间隙和气体流入,确保注射过程中物料填充到模具内时所产生气体顺利排到模具外面。 3.2.飞边飞边指在模具不连续处(通常是分型面、排气孔、排气顶针、滑动机构等)过量充填造成塑料外溢料,又称溢料、溢边、披锋等。飞边发生情况有两种,一个是制品未充满发生飞边,一个是制品充满后发生飞边。形成原因:材料:塑料粘度过高或过低全部可能出现飞边,吸水性强塑料或对水敏感塑料在高温下会大幅度降低流动粘度,增加飞边可能性。塑料粘度过高,则流动阻力增大,产生
7、大背压使型腔压力提升,造成锁模力不足而产生飞边。模具:1.模具分型面精度差,活动模板(如中板)变形翘曲;2.分型面上沾有异物或模板周围有凸出毛刺;3.模具设计不合理,模具型腔开设位置过偏,会令注射时模具单边发生张力,引发飞边;4.模具刚度不足。注塑机:1.注塑机锁模力不足;2.合模装置调整不佳,肘杆机构没有伸直,造成合模不均衡;3.模具平行度不佳,或装得不平行,或模板不平行,或拉杆受力分布不均、变形不均。工艺:1.注射压力过高或注射速度过快;2.注射量过大;3.熔体或模具温度过高;4.锁模力设定过低;5.保压压力过高,速度压力切换过迟。处理方法:1.降低注射量;2.降低熔体温度、模具温度;3.
8、降低注射压力;4.降低注射速度;5.提升锁模力;6.改善模具排气;7.降低保压压力和保压时间,避免过保压。制品发生飞边缺点时,检验注射机合模机构是否工作可靠,制品未充满即发生飞边可考虑增大锁模力,制品完全充满发生大面积飞边可考虑减小注射量,降低注射压力和注射速度,制品完全充满发生小飞边可考虑减小保压压力和保压时间3.3.充填不平衡实际注塑成型常见一模多腔生产塑料制品,以提升生产效率。一模多腔常会发生充填不平衡现象,以下分别介绍多型腔充填不平衡和单型腔多浇口充填不平衡。多型腔充填不平衡依据多型腔模具几何布局, 其浇注系统分为平衡部署和非平衡部署两类。非平衡部署浇注系统需人工平衡, 即在成形工艺参
9、数一定情况下, 经过调整流道和浇口尺寸使熔体同时充满各型腔, 达成充填平衡。对于平衡部署浇注系统, 熔体到各型腔流动距离相等, 即各型腔是几何对称, 假如忽略制造误差, 则充填过程应是自然平衡, 即不管成形条件怎样改变, 各型腔均应同时充满。但实际情况并不是这么, 而常常是内部靠近主流道型腔先充满。依据多型腔模具几何布局, 其浇注系统分为平衡部署和非平衡部署两类。非平衡部署浇注系统需人工平衡, 即在成形工艺参数一定情况下, 经过调整流道和浇口尺寸使熔体同时充满各型腔, 达成充填平衡。对于平衡部署浇注系统, 熔体到各型腔流动距离相等, 即各型腔是几何对称, 假如忽略制造误差, 则充填过程应是自然
10、平衡, 即不管成形条件怎样改变, 各型腔均应同时充满。但实际情况并不是这么, 而常常是内部靠近主流道型腔先充满。注射成型中,熔体在流道中流动为层流,每层含有不一样剪切速率、温度和粘度,流道壁面周围剪切速率最大,流道中心处剪切速率为零。在H形流道系统中,主流道中心和外层熔体分别进入上下型腔。当注射速率较高时,主流道中外层熔体产生剪切热大于熔体向流道壁传热即热量损失,因另外层熔体温度高于中心处熔体温度。这部分熔体进入下面型腔,因为温度较高,粘度较低,阻力较小,流速较快,所以较多熔体下面型腔。当注射速率较低时,主流道中外层熔体温度低于中心处熔体温度,所以较多熔体进入上面型腔注射速度是造成充填不平衡关
11、键工艺原因,不一样制品和浇注系统,注射速度相对高低也有不一样范围。当注射速率合适时,型腔充填能够实现平衡,或在同一注射周期中采取从低速注射切换到高速注射方法来改善流动平衡影响,但往往造成充填时间过长,降低生产效率。采取CAE软件如Moldflow、Modex3D对一模多腔注射成型过程进行模拟,能够帮助用户找到适宜注射速度。实际生产中为了缩短注射周期、提升生产效率往往采取较高注射速度填充制品,处理自然平衡多型腔注射模充填不平衡问题根本在于改善或消除分流道中熔体温度分布在流动平面不对称性。美国BTI企业研发能够MeltFlipper多模穴流道平衡专利技术,即是经过在每一级分流道入口处改变熔体流动方
12、向,使其以垂直于流动平面方向进入下一级流道,从而使熔体温度不对称性产生在垂直于流动平面方向,消除流动平面温度不对称性,达成平衡充填目标。型腔内充填不平衡当制品采取多个浇口时,因为浇口部署形式也会在型腔内产生充填不平衡现象。3.4.缩痕、缩孔缩痕为制品表面局部塌陷,又称凹痕、缩坑、沉降斑,缩孔即制品内部空洞。形成原因:材料:收缩率过大。模具:1.制品设计不合理,制品壁厚过大或不均匀;2.浇口位置不合理;3.浇口过小;4.模具冷却不均匀。注塑机:1.止逆环、螺杆或柱塞磨损严重,注射压力无法传至型腔造成供料不足;2.注射及保压时熔料发生漏流,降低了充模压力和料量,造成供料不足。工艺:1.熔体温度过高
13、,则壁厚处、加强筋处或突起处后面轻易出现缩痕,因为轻易冷却地方先固化,物料会朝难以冷却部分流动;所以尽可能将缩痕控制在不影响制品品质位置。假如经过降低熔体温度来减小制品缩痕,但势必会带来注射压力增加;2.注射时间过短或保压时间过短,浇口未固化时,保压就结束了;3.注射压力或保压压力过低;4.注射速度过快;5.塑料注射量不足且没有进行足够补缩。处理方法: 1.改换收缩率较小原料;2.提升注塑压力、保压压力;3.提升注射速度能够较方便地使制品充满并消除大部分收缩;4.降低熔体温度和模具温度。同一型腔压力下,通常温度越高收缩越大。 保压和注塑压力越大收缩越小。同一型腔压力下,填充、保压时间越增加,收
14、缩越小。 薄壁制品应提升模具温度,确保料流顺畅;厚壁制品应减低模温以加速表皮固化定型;5.调整注射量和速度压力切换位置;6.增大注射和保压时间,延长制品在模内冷却停留时间,保持均匀生产周期,增加背压,螺杆前段保留一定缓冲垫等全部有利于降低收缩现象;7.调整优化保压压力曲线。因为缩痕通常发生在保压阶段,所以减小和消除缩痕最有效措施是正确控制保压压力和保压时间,制品壁厚不均,厚壁和薄壁熔体流动阻力不一样,保压过程中可能造成厚壁过保压,薄壁补缩不够,所以制品壁厚应该尽可能均匀。3.5.熔接痕 又称熔接线、熔接缝,熔接痕不仅使塑件外观质量受到影响,而且使塑件力学性能如冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率等受
15、到不一样程度影响。形成原因:材料:物料流动性不好,熔体前锋愈流愈慢,愈流愈冷,当熔接线形成时,熔体前锋温度已经下降得很低了,造成结合不良,此时会产生显著熔接痕。模具: 1.浇口尺寸或位置不合理;2.排气不良或没有排气孔;3.制品壁厚过小或差异过大;4.嵌件位置不妥;5.制品设计不合理,波前汇合角过小。工艺:1.料筒、喷嘴温度设定过低;2.背压设定不足;3.注射压力或注射速度过低;4.锁模力过大造成排气不良;5.模具温度过低或熔体汇合处模温过低。处理方法:材料方面:1.应在满足注射件力学性能要求前提下,首先选择无定形韧性聚合物或半结晶性聚合物,避免选择无定形脆性聚合物,尽可能选择表观粘度低、松弛
16、时间短、分子量小材料,或在材料中加入润滑剂以增加熔体流动性;2.选择半结晶性聚合物时,应选择含有成核剂塑料品级,因为含有成核剂半结晶性聚合物结晶晶粒比不含成核剂聚合物细致,有利于提升熔接痕强度;3.须选择填料或增强材料时,应尽可能选择比表面积和长径比较小填料或增强剂;4.对于表面无法避免V形槽,打磨表面能够提升拉伸强度和冲击强度。 工艺方面:1.在分解温度以下合理提升熔体温度和模具温度,但提升熔体温度和模具温度会延长成型周期;2.合适提升注塑压力和保压压力;3.合适增加注射速度或缩短注射时间;4.对于有些制品,可在成型后进行合适热处理,以消除成型过程中残余应力,也有利于改善熔接痕外观质量和强度
17、。模具方面:1.合理设置浇口位置。避免步骤过长造成前锋料流温降过多,另外,要避免小浇口正对着一个大型腔,预防熔体在较高剪切速率下产生喷射流动或蠕动,预防熔料充射到型腔对面产生向回折叠堆积,冷却后形成无规则波纹状熔接痕; 2.合适增加浇口数量。对尺寸较大制品,合适增加浇口数比少浇口熔体充模步骤和时间大大缩短, 流动中熔体温度和压力损失降低, 从而有利于料流前锋面熔体相互熔合,提升熔接质量,减轻熔接痕外观显著程度,不使用过小浇口尺寸。增大流道或浇口截面积,可提升熔体充模时体积流率, 缩短充模时间,降低熔体温度和压力损失,有利于料流汇合处熔体分子相互扩散和缠结,减小熔接痕;3.合适部位增设排气槽。避
18、免因模具排气不良,模腔压力过大,料流不畅,造成分支料流动过程中物理特征改变。另外在熔接痕出现部位增设冷料穴也是消除熔接痕有效方法; 4.合理冷却水系统。模温越低越不易于熔体充足熔合。模具设计时,若冷却水道距熔体汇合处太近,则接缝处熔体因温度降低,黏度升高而无法充足熔合,必产生显著熔接痕。冷却设计不妥,还会造成模具温度分布相差过大,致使熔体充模时型腔不一样部位因温差造成填充速度不一样,从而引发熔接痕; 5.合适降低模具型腔、型芯表面粗糙度。型腔、型芯表面粗糙度也影响熔体充模流动速度。表面粗糙度值过大,流速减慢,模壁冷凝层加厚,料流截面减小,流动阻力深入增大,温降扩大,分支料流熔接强度受损。另外模
19、具制作时,若型腔表面粗糙度不一致, 则会因熔体充模速度不一样而造成熔接痕生成;6.在熔接痕部位部署加热系统,在熔接痕部位部署加热系统能够提升熔体流动前锋温度,提升熔体熔合强度,改善熔接痕部位性能;7.采取变模温技术消除熔接痕,注塑成型充填阶段采取高模温,能够确保产品质量,后充填阶段采取低模温,能够缩短周期时间,这么高低模温交替以兼顾产品质量和生产效率技术就叫作变模温技术。模具内部控温方法有电加热,高温介质(如油和水)加热,蒸汽加热,脉冲式冷却,模具外部控温方法有火焰加热,红外线加热,电磁加热,如多年发展表面高光注塑成型技术即是利用高温介质实现模具控温,其实现过程是:注塑机合模之前, 将高压热水
20、通入定模模芯, 合模后首先把定模模腔表面温度提升到一个较高设定值, 通常要达成塑料热变形温度。然后, 注塑机开始向模腔中注射熔料, 在注塑机完成保压转入冷却后, 定模模芯通入高压冷水, 待模具温度快速下降到一个设定值后开模,完成整个注射过程;8.热流道多浇口次序控制消除熔接痕,假如注塑件采取热流道系统可采取多浇口次序控制系统消除熔接痕。3.6.波流痕流痕通常分为波流痕和喷射流痕,流痕又称流纹,波纹,震纹,是注塑制品上呈波浪状表面缺点。当速度压力切换过早,保压参数不合理时,熔体在速度压力切换以后发生滞流,流动缓慢,料流前锋温度下降过多,产生流痕。波流痕产生是因为熔体充模时温度高熔体碰到温度低模具
21、型腔壁而形成很硬壳,壳层受到熔体流动力作用,时而脱离型腔表面而造成冷却不一致所致。形成原因:材料:1.物料流动性不良;2.成型润滑剂选择不妥。模具:1.流道或浇口过小,注射速度快时,剪切速率和剪切应力大,熔体流动不稳,注射速度慢时,熔体前沿推进缓慢,固化层延伸到前沿,阻止前沿喷泉流将塑料连续性卷到模壁上,形成垂直流动方向缩痕,制品表面形成波纹;2.冷料井过小,使得温度过低物料进入型腔;3.排气不良;4.型腔内阻力过大。工艺:1.物料在料筒中滞留时间过短,熔体温度低,无法将熔体压实,将型腔填满;2.注射压力、保压压力不足;3.料筒、喷嘴温度过低,使得物料难以流动;4.注射速度过低,使得熔体在充填
22、过程中温度下降过大。处理方法:1.调整优化冷料井,预防低温物料进入型腔;2.调整优化注射压力和保压压力,延长保压时间,使得冷凝层能够压紧在模具型腔壁面直到制品定型;3.提升熔体温度、模具温度,合适延长物料在料管中停留时间,以改善物料在充填过程中流动性;4.必需时增大注射速度;5.浇口处失去光泽部分,能够采取多段注射,减慢熔体流过浇口部分时速度。3.7.喷射痕喷射痕又称喷流纹,是从浇口沿着流动方向,弯曲如蛇行一样痕迹。当熔融物料高速流过喷嘴、流道或浇口等狭窄区域后,忽然进入开放、相对较宽区域。熔体沿着流动方向弯曲如蛇一样前进,和模具表面接触后快速冷却。假如这部分材料不能和后续进入型腔树脂很好融合
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