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翹曲變形(Warping) 缺陷分(fēn)析及排除方法
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什麽是翹曲變形(Warping)?
    翹曲變形(Warping)是注塑制品的形狀偏離(lí)了模具形腔的形狀,如圖所示,它是塑料制品常見的缺陷之一(yī)。影響注塑産品翹曲變形的因素有很多,模具的結構、塑料材料的熱物(wù)理性能以及注塑成型過程的條件和參數均對制品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。
    随着人們對塑料制品的外(wài)觀和使用性能要求越來越高,翹曲變形程度作爲評定産品質量的重要指标之一(yī)也越來越受到關注與重視。
翹曲變形(Warping)缺陷成因分(fēn)析
(1)分(fēn)子取向不均衡
    熱塑性塑料的翹曲變形很大(dà)程度上取決于塑件徑向和切向收縮的差值,而這一(yī)差值是由分(fēn)子取向産生(shēng)的。
    通常,塑件在成型過程中(zhōng),沿熔料流動方向上的分(fēn)子取向大(dà)于垂直流動方向上的分(fēn)子取向,這是由于充模時大(dà)部分(fēn)聚合物(wù)分(fēn)子沿着流動方向排列造成的,充模結束後,被取向的分(fēn)子形态總是力圖恢複原有的卷曲狀态,導緻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(dà)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,塑件必然産生(shēng)翹曲變形。
    爲了盡量減少由于分(fēn)子取向差異産生(shēng)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(zhōng)最爲有效的方法是降低熔料溫度和模具溫度。在采用這一(yī)方法時,最好與塑件的熱處理結合起來,否則,減小(xiǎo)分(fēn)子取向差異的效果往往是暫時性的。因爲料溫及模溫較低時,熔料冷卻很快,塑件内會殘留大(dà)量的内應力,使塑件在今後使用過程中(zhōng)或環境溫度升高時仍舊(jiù)出現翹曲變形。
    如果塑件脫模後立即進行熱處理,将其置于較高溫度下(xià)保持一(yī)定時間再緩冷至室溫,即可大(dà)量消除塑件内的取向應力,熱處理的方法爲;脫模後将塑件立即置于37.5~43度溫水中(zhōng)任其緩慢(màn)冷卻。
(2)冷卻不當
    如果模具的冷卻系統設計不合理或模具溫度控制不當,塑件冷卻不足,都會引起塑件翹曲變形。特别是當塑件壁厚的厚薄差異較大(dà)時,由于塑件各部分(fēn)的冷卻收縮不一(yī)緻,塑件特别容易翹曲。因此,在設計塑件的形體(tǐ)結構時,各部位的斷面厚度應盡量一(yī)緻。
    此外(wài),塑料件在模具内必須保持足夠的冷卻定型時間。例如。硬質聚氯乙烯的導熱系數較小(xiǎo),若其塑件的中(zhōng)心部位未完全冷卻就将其脫模,塑件中(zhōng)心部位的熱量傳到外(wài)部,就會使塑件軟化變形。
    對于模具溫度的控制,應根據成型件的結構特征來确定陽模與陰模,模芯與模壁,模壁與嵌件間的溫差,從而利用控制模具各部位冷卻收縮速度的差值來抵消取向收縮差,避免塑件按取向規律翹曲變形。對于形體(tǐ)結構完全對稱的塑件,模溫應相應保持一(yī)緻,使塑件各部位的冷卻均衡。
    值得注意是,在控制模芯與模壁的溫差時,如果模芯處的溫度較高,塑件脫模後就向模芯牽引的方向彎曲,例如,生(shēng)産框形塑件時,若模芯溫度高于型腔側,塑件脫模後框邊就向内側彎曲,特别是料溫較低時,由于熔料流動方向的收縮較大(dà),彎曲現象更爲嚴重。還需注意的是,模芯部位很容易過熱,必須冷卻得當,當模芯處的溫度降不下(xià)來時,适當提高型腔側的溫度也是一(yī)種輔助手段。
    對于模具冷卻系統的設計,必須注意将冷卻管道設置在溫度容易升高,熱量比較集中(zhōng)的部位,對于那些比較容易冷卻的部位,應盡量進行緩冷,使塑件各部位的冷卻均衡。通常,模具的型腔和型芯應分(fēn)别冷卻,冷卻孔與型腔的距離(lí)應适中(zhōng),不宜太遠或太近,一(yī)般控制在15~25mm範圍内;水孔的直徑應大(dà)于8mm,冷卻小(xiǎo)孔的深度不能太淺,水管及管接頭的内徑應與冷卻孔直徑相等,冷卻孔内的水流狀态應爲紊流,流速控制在0.6~1.0m/s範圍内,冷卻水孔的總長度應在1.2~1.5m以下(xià),否則壓力損失太大(dà);冷卻水入口與出口處溫度的差值不能太大(dà),特别是對于一(yī)模多腔的模具,溫差應控制在2度以下(xià)。
(3)模具澆注系統不合理
    模具澆注系統的結構參數是影響塑件形位尺寸的重要因素,特别是模具澆口的設計涉及到熔料在模具内的流動特性,塑件内應力的形成以及熱收縮變形等。如合理地确定澆口位置及澆口類型,往往可以較大(dà)程度地減少塑件的變形。在确定澆口位置時,不要使熔料直接沖擊型芯,應使型芯兩側受力均勻;對于面積較大(dà)的矩形扁平塑件,當采用分(fēn)子取向及收縮大(dà)的樹(shù)脂原料時,應采用薄膜式澆口或多點式側澆口,盡量不要采用直澆口或分(fēn)布在一(yī)條直線上的點澆口;對于圓片形塑件,應采用多點式針澆口或直接式中(zhōng)心澆口,盡量不要采用側澆口;對于環型塑件,應采用盤形澆口或輪輻式十字澆口,盡量不要采用側澆口或針澆口;對于殼形塑件,應采用直澆口,盡量不要采用側澆口。
    此外(wài),在設計模具的澆注系統時,應針對熔料的流動特性,使流料在充模過程中(zhōng)盡量保持平行流動,這樣,盡管成型後的塑件在相互垂直方向上的收縮有差别,但不會引起很大(dà)的翹曲變形。
    (4)模具脫模及排氣系統設計不合理
    如果塑件在脫模過程中(zhōng)受到較大(dà)的不均衡外(wài)力的作用會使其形體(tǐ)結構産生(shēng)較大(dà)的翹曲變形。例如,模具型腔的脫模斜度不夠,塑件頂出困難,頂杆的頂出面積太小(xiǎo)或頂杆分(fēn)布不均,脫模時塑料件各部分(fēn)的頂出速度不一(yī)緻以及頂出太快或太慢(màn),模具的抽芯裝置及嵌件設置不當,型芯彎曲或模具強度不足,精度太差,定位可靠等都會導緻塑件翹曲變形。
    對此,在模具設計方面,應合理确定脫模斜度,頂杆位置和數量,提高模具的強度和定位精度;對于中(zhōng)小(xiǎo)型模具,可根據翹曲規律來設計和制作反翹曲模具,将型腔事先制成與翹曲方向相反的曲面,抵消取向變形,不過這種方法較難掌握,需要反複試制和修模,一(yī)般用于批量很大(dà)的塑件。
    在模具操作方面,應适當減慢(màn)頂出速度或增加頂出行程。
    此外(wài),模具排氣不良對于塑件的翹曲變形也有一(yī)定的影響,應予以注意。對于容易翹曲變形的塑件,可以采用整形處理技術,把塑件放(fàng)入适合其外(wài)型結構的木制夾具中(zhōng)強制定型,但要注意對夾具中(zhōng)的塑件不可施加壓力,應讓其自由收縮,可适當輔以冷卻來促使塑件盡快定型;對于周轉箱等箱體(tǐ)類塑件,可以利用支闆或框架定型,防止其收縮或膨脹。
(5)工(gōng)藝操作不當
    在工(gōng)藝操作過程中(zhōng),如果注射壓力太低,注射速度太慢(màn),不過量充模條件下(xià)保壓時間及注射,周期太短,熔料塑化不均勻,原料幹燥處理時烘料溫度過高以及塑件退火(huǒ)處理工(gōng)藝控制不當,都會導緻塑件翹曲變形。對此,應針對具體(tǐ)情況,分(fēn)别調整對應的工(gōng)藝參數。
翹曲變形缺陷排除方法

翹曲變形缺陷成因與排除檢查點 Warping and Twisting Checkpoints
 翹曲變形缺陷成因與排除檢查點 Warping and Twisting Checkpoints

    (1) 模具溫度太高或冷卻不足。應适當降低模具溫度或延長冷卻時間,對于細長塑件可采取胎具固定後冷卻的方法。
    (2) 冷卻不均勻。應改善模具的冷卻系統,保證塑件冷卻均勻。
    (3) 澆口選型不合理。應針對具體(tǐ)情況,選擇合理的澆口形式。一(yī)般情況下(xià),可采用多點式澆口。
    (4) 模具偏芯。應進行檢查和校正。

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