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食品級薄壁制品七大翹曲變形原因及解決方法

文章來源:德恩特熱流道 發布時間:2018-06-08

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翹曲變形

是薄壁塑料件注塑成型中的常見缺陷之一,當翹曲變形超過允許誤差后,就成為成型缺陷,進而影響產品裝配。對各類大量日益增加的薄壁產品的翹曲變形做出準確分析是有效控制翹曲缺陷的前提。翹曲變形分析大都采用定性分析,從制品設計、模具設計及注塑工藝條件等方面采取措施,盡量減小翹曲變形度。

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模具澆口對翹曲的影響

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充填狀態,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,充填時凍結層厚度減薄,內應力降低,翹曲變形也會為此大為減少。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;若改用多個點澆口則可有效地防止翹曲變形。

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模具冷卻對翹曲的影響

塑料冷卻速度的不均勻也將形成塑料收縮的不均勻,這種收縮差別導致彎曲力矩的產生而使塑件發生翹曲。如在注射成型平板型塑件時,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,注塑模的冷卻應注意型腔、型芯的溫度趨于平衡,兩者的溫差不能太大。模具上冷卻水孔的布置也至關重要。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。因此,要求每個冷卻回路的水道長度小于2m。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。

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模具頂出對翹曲的影響

模具頂出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應與脫模阻力相平衡。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分。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。

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塑化階段對翹曲的影響

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、徑向的溫差會使產品產生應力;另外,注塑機的注射壓力、速率等參數會極大的影響充填時分子的取向程度,進而引起翹曲變形。多級注射控制可以根據流道的結構、澆口的形式及注塑件結構的不同,來合理設定多段注射壓力、注射速度、保壓壓力和溶膠方式,有利于防止翹曲變形的產生。

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制品收縮影響翹曲的解決辦法

制品收縮本身對翹曲而言并不重要,重要的是收縮上的差異。在注塑成型過程中,熔融塑料在注射充填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。一般均勻收縮只會引起塑料體積上的變化,只有不均勻收縮才會引起翹曲變形。結晶性塑料在流動方向與垂直方向的收縮率之差較非結晶型的大。對制品幾何形狀分析的基礎上選擇的多級注射工藝,由于制品的壁薄的流長比長,熔體流經必須很快通過,否則易冷卻凝固,對此應設定高速注射。但高速注射會給熔體帶來很大的動能,熔體流到底時會產生很大的慣性沖擊,導致能量損失和溢邊現象,這時須使熔體減緩流速,降低充模壓力而要維持通常所說的保壓壓力使熔體在澆口凝固之前向模腔內補充熔體的收縮,這就對注塑過程提出多級注射速度和壓力的要求。

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殘余熱應力使制品翹曲的解決方法

塑料熔體在成型過程中,由于取向、收縮的不均勻,導致內應力的不均勻,所以制品出模后,在不均勻內應力的作用下,發生翹曲變形。冷卻階段塑料由液態變為固態的相轉化和應力松弛行為,對未固化的區域,塑料呈現粘性行為,用粘性流體模型描述,對已固化的區域,塑料呈粘彈行為,用標準線性固體模型來描述。因此,模具開發者或產品開發者可采用粘—彈相轉換模型和二維有限元法來預測熱殘余應力和相應的翹曲變形。流體表面的速度應該是常數。應采用快速射膠防止射膠過程中熔體凍結。射膠速度設置應考慮到在臨界區域(如流道)快速充填的同時在入水口位減慢速度。射膠速度應該保證模腔填滿后立即停止以防止出現過填充、飛邊以及殘余應力。


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