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新聞咨訊
注塑成形的五要素(二)
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二．開裂，裂紋，微裂和發(fā)白
有的成型制件并沒有局部破碎，只是表面產(chǎn)生微細的開裂，根據(jù)其程度和外觀上的差別，把較嚴重的叫開裂或裂縫，較輕微的叫做微裂或龜裂，龜裂同裂紋看起來很像，但本質(zhì)上是差異的兩種意思，即龜裂不是象空隙樣的缺陷，因加上的應力在平行方向排列的高分子自身，因而如對其加熱，就能返回沒有龜裂的狀態(tài)，用這種方法就能夠區(qū)分出龜裂和裂紋。其中微裂不僅在成型后產(chǎn)生；放置后或與溶劑蒸氣等接觸時也會發(fā)生。而ABS和耐沖擊聚苯乙烯根本不產(chǎn)生這種現(xiàn)象，卻以頂桿推頂部位發(fā)白的形式表現(xiàn)出來，采用熱風加溫則可消除這種發(fā)白現(xiàn)象。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因有下兩幾點。白化指應力白色化，從圖上應力屈服曲線同裂紋白色化的過程知見，的確要化費能量。白色化后只要加少許的能量就會發(fā)生裂紋。
應力龜裂我們考慮可能是由于溶劑，油，藥品的作用使制品的結(jié)合力降低而產(chǎn)生。1．脫模不暢
成型時模具的拔模斜度不足，成為倒拔模斜度，或模具型腔凸模粗糙拋光極差，因此制件脫模困難，使推出力過大，產(chǎn)生應力，往拄造成制件破損或發(fā)白。由于主澆道拋光不好使制件粘在靜模，或者動模上，有側(cè)壁凸凹并采用硬性脫模時，更容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。總之發(fā)生這種缺陷時，首先應注意模具的拋光，并在增大拔模斜度的同時在成型制件開裂處附近增設頂桿，使制件不彎曲，合理地脫模。對于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成型制件，因塑料本身較脆，表面要求有光澤，大多采用鍍鉻模具成型。然而電鍍具有平面不易鍍覆的性質(zhì)，卻易放覆到轉(zhuǎn)角處；因而成為倒拔模斜度，所以必須予以特別注意。另外，因聚碳酸脂(PC)，PVC等材料容易粘在模具的鍍鉻層上，特別在角落上成為倒錐體，所以要給以注意。聚碳酸脂(PC)容易在模具鑲塊處產(chǎn)生裂紋，象這樣的情況最好在材料里加進增強玻璃纖維為好。有殘余應力的制品因溶劑，油，藥品的付著，會產(chǎn)生裂紋(以下講的應力龜裂)，微量的油付上后會產(chǎn)生很多的裂紋效應。脫模斜度要足夠，脫模銷要分布平衡，制品上不要設計有銳角，還有要盡量避免制品的厚度差異。只要仔細觀察龜裂產(chǎn)生的位置，即可確定原因。
2．過填充
由于過分擔心成型縮孔，結(jié)果注入模腔的熔料過多，使成型制件內(nèi)部產(chǎn)生極大的應變。這時收縮變得很小，不但容易開裂，并且放置一段時間后內(nèi)部應變更容易造成微裂。要消除過填充的開裂可提高熔料溫度，降低注射壓力，提高模具溫度，但只要保證熔料易于注入模腔即可。根據(jù)成型制件外觀等有關原因，必須以過填充的方式成型時，為使制件不發(fā)生微裂，成型后應進行后處理(如熱處理)，這對消除內(nèi)部應變是有效的。
3．冷卻不充分
在未完全硬化時就將制件頂出，有時頂針周圍開裂或發(fā)白。通過充分冷卻或改變模具本身的冷卻方式，等完全硬化后方可頂出。也可以降低模具溫度，延長冷卻時間。然而，有的模具的局部冷卻不充分，在通常成型條件下還有時不能防止變形。這種情況應考慮變更冷卻水的路徑，冷卻水道的位置或追加冷卻梢孔，尤其應考慮不用水冷，采用空氣冷卻等方式。
4．嵌件周圍開裂置入嵌件成型時由于塑料的收縮，應力顯著地集中在嵌件周圍。這個力雖然能牢固地保持住嵌件，但是應力過大時嵌件周圍塑料往往開裂。在注射成型的同時嵌入金屬件時，最容易產(chǎn)生應力，而且容易在經(jīng)過一段時間后才產(chǎn)生龜裂，危害極大。這主要是由于金屬和樹脂的熱膨脹系數(shù)相差懸殊產(chǎn)生應力，而且隨著時間的推移，應超過逐漸劣化的樹脂材料的強度而產(chǎn)生裂紋。要減少嵌件周圍的開裂，有效的是預熱嵌件或盡量縮小收縮差，進行塑化處理效果更明顯(即金屬鑲塊預先加熱，則可以緩和成型時的殘余應力，同樣的原理，用成型后的退火代替鑲塊加熱也是一種方法)。
三．毛刺，溢料，彼峰
多發(fā)生在分合面上，即動模與靜模之間，滑塊的滑配部位，鑲件的縫隙，頂桿孔隙等處流入熔料，在制件上形成多余的飛邊毛刺，這樣的飛邊毛刺，在成型時起杠桿作用，會使飛邊毛刺進一步增大，從而造成模具局部的凹陷，使成型時飛邊毛刺進一增大的惡性循環(huán)。所以，如果一開始發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了飛邊毛刺，就必須盡早修整模具。毛刺的產(chǎn)生有下面幾種原因。
1.鎖模力不足與成型制件的投影面積相比，如果鎖模力較小，由于注射壓力的作用使動，靜模之間將出現(xiàn)縫隙，這樣勢必就會出現(xiàn)飛邊毛刺。特別是把側(cè)澆口置于制件中央附近的孔上時，因為 這種成型澆口需要較大的注射壓力，所以極易出現(xiàn)毛刺。降低注射壓力或者提高鎖模力都可消除這種缺陷，若根據(jù)具體情況改用流動性好的塑料采用低壓成型，有時也是很有成效的。
2．模具局部配合不嚴密首先討論動，靜模合模不嚴的問題，盡管棋具本身合模嚴密，當采用肘桿式鎖模機構(gòu)的注射機成型時，往往因模具平行度不佳或者鎖模裝置調(diào)整的不良，產(chǎn)生諸如左右兩邊鎖模不均衡的現(xiàn)象，即左右兩側(cè)只有—邊被鎖緊，另—邊不密貼，此時必須調(diào)整拉桿(二根或四根拉扦)使之均衡，其次，也有因模具本身研配不佳造成密貼不嚴。特別是制件中心有成型孔時，由于這部分的支承作用，當鎖模力不充足時也容易出現(xiàn)毛刺。另外是滑動型芯，因滑動型芯是動作機構(gòu)，往往產(chǎn)生毛刺，所以滑動型芯的配合很重要。尤其是對左右分型的哈夫模，其側(cè)面的投影面積也受成型壓力作用，如果設計不能完全承受這個壓力也常會出現(xiàn)毛刺。 關于鑲件縫隙和頂桿孔隙，不僅會產(chǎn)生毛刺惡性循環(huán)增大的現(xiàn)象，而且還會增大頂出阻力。
3．模具翹曲引起如果模具鋼度不足，受注射壓力作用將產(chǎn)生翹曲，這時若中心附近有孔，孔的周邊就會產(chǎn)生毛刺；還有利用中心孔開側(cè)澆口時，孔和澆道周邊也會產(chǎn)生毛刺。這種原因產(chǎn)生的毛刺，是由模具制作不良造成的，所以較難修理。采取補強模具，可使毛刺減小。
4．塑料流動性過好
塑料流動性過好，在理論上并不是產(chǎn)生毛刺的原因�？墒牵斔芰狭鲃有赃^好時，那怕是微細的縫隙塑料也能鉆進去，所以極易出現(xiàn)毛刺。要消除這種毛刺，可降低熔料溫度或注射壓力，也可降低模具溫度或注射速度，
5．注入熔料過多這也不是產(chǎn)生毛刺的直接原因。為了防止縮孔而注入過多熔料的作法是錯誤的，應采取增加注射時間或保壓時間來成型(參照縮孔)。
6．模具表面有異物
模具合模面上有異物，必然會產(chǎn)生毛刺。解決這個問題，顯然應清掃于凈模具表面，使合模面密貼即可。7．根據(jù)不同材料確定不同排氣槽的尺寸，因為排氣槽過大，導致飛邊的產(chǎn)生。
四，翹曲，彎曲和扭曲
注射成型時塑料的成型收縮率隨流動方向的不同而不同，就是說流動方向的收縮率遠比垂直方向大(收縮率各向異性)，有時收縮率在方向上的差值達1%以上；成型收縮率還受成型制件壁厚和溫度的影響，由于收縮率的不同，致使制件產(chǎn)生變形。注射成型是把粘流態(tài)的高聚物擠壓到模腔中成型的一種方法，所以不可避免在成型制件內(nèi)部殘留有內(nèi)部應力，此應力也將引起制件的變形。此外還有一些原因也往往引起變形。如制件未完全硬化就頂出的變形；還有頂桿推力造成的變形。由于上述原因，將成型制件從模腔頂出后，就達不到內(nèi)部應變最小的理想形狀，而出現(xiàn)翹曲，彎曲和扭曲等現(xiàn)象�？刹捎幂o助工具來矯正冷卻變形。即把從模腔內(nèi)頂出的且內(nèi)部尚柔軟的成型制件放在輔助工具中，隨著輔助工具一起冷卻，從原始狀態(tài)限定變形。根據(jù)冷卻方式來確定冷卻時間，一般需冷卻10min以上，能稍微防止變形，但不能抱有太大的期望。避免制品厚度的差異，在制品厚度大的地方設置澆口(1-1)，因直線容易引起翹曲，做成大的R曲線(圖A)，制品可逆彎曲的模具(圖B)，增加頂出桿個數(shù)，增加脫模斜度。
在薄形的箱子成型中，因成型溫度引起的彎曲，這常見于單單是熱膨脹。(圖C)
引起制件翹曲，彎曲和扭曲的具體原因及防止辦法如下。
1．冷卻不充分或不均勻
在未完全冷卻時頂出，頂桿的頂推力往往使成型制件變形，所以未充分冷卻就勉強脫模會產(chǎn)生變形。對策是在模腔內(nèi)充分冷卻，等完全硬化后方可頂出。也可以降低模具溫度，延長冷卻時間。然而，有的模具的局部冷卻不充分，在通常成型條件下還有時不能防止變形。這種情況應考慮變更冷卻水的路徑，冷卻水道的位置或追加冷卻梢孔，尤其應考慮不用水冷，采用空氣冷卻等方式。
2．頂桿造成
有的制件的脫模性不良，采用頂桿強行脫模而造成變形。對不易變形的塑料制件，這時不是產(chǎn)生變形而是產(chǎn)生裂紋。對于ABS和聚苯乙烯制件，這種變形是以被推項部位的發(fā)白表現(xiàn)出來(參照開裂，裂紋，微裂和發(fā)白)。其消除方法是改善模具的拋光，使其易于脫模，有時使用脫模劑也可改善脫模。最根本的改進方法是研磨型芯，減小脫模阻力，或增大拔模斜度，在不易頂出部位增設頂桿等，而變更頂出方式則更重要。
3．由成型應變引起成型應變造成的變形主要是由成型收縮在方向上的差異，壁厚的變化所產(chǎn)生的。因此，提高模具溫度，提高熔料溫度，降低注射壓力，改善澆注系統(tǒng)的流動條件等均可減小收縮率在方向上的差值�？墒�，只變更成型條件大多難以矯正過來，這時就需改變澆口的位置和數(shù)目例如成型長桿件時要從一端注入等。有時必需改變冷卻水道的配置；較長薄片類制件更容易變形，有時需變更制件的局部設計在其上翹一側(cè)的背面設置加強筋等。利用輔助工具冷卻來矯正這種變形大多是有效的。不能矯正時，就必須修正模具的設計了。其中，最重要的是應注意使制品壁厚一致。在不得已的情況下，只好通過測量制品的變形，按相反的方向修正模具，加以校正。
4．結(jié)晶性塑料
縮率較大的樹脂，一般是結(jié)晶性樹脂(如聚甲醛，尼龍，聚丙烯，聚乙烯及PET樹脂等)比非結(jié)晶性樹脂(如PMMA樹脂，聚乙烯，聚苯乙烯，ABS樹脂及AS樹脂等)的變形大，另外，由于玻璃纖維增強樹脂具有纖維配向性，變形也大。由于融點溫度范圍狹窄多數(shù)產(chǎn)生變形，并且往往是難以修正的。結(jié)晶性塑料的結(jié)晶度隨冷卻速度的不同而變化，即急劇冷卻結(jié)晶度降低，成型收縮率減小，而緩慢冷卻結(jié)晶度升高，成型收縮率增大。結(jié)晶性塑料變形的特殊矯正法就是利用這—性質(zhì)。實際上使用的矯正法是使動，靜模有一定的溫差。就是采取使翹曲的另一面產(chǎn)生應變的溫度，即可矯正變形。有時這個溫差高達20℃以上，但必須十分均勻地分布。必須指出，在設計結(jié)晶性塑料成型制件及模具時，如不預先采取特別的防止變形的手段，制件會因變形而無法使用，僅使成型條件達到上述各項要求，大多數(shù)情況仍然不能矯正變形。
5．嬌正制品翹曲的方法
從模具中取出的制品如果要矯正，簡單的辦法就把要矯正的制品放在矯正的工具上，在翹曲的地方加上重物，但必須明確決定重物的重量同所放的位置。或把翹曲的制品放在矯直器上，一同放入制品熱變形溫度附近的熱水中，簡單地用手矯直。但要注意熱水的溫度不能太高，否則會使制品的變形更加歷害。
翹曲矯正后不可在制品上留有斑痕。