塑料成型加工实用技术讲座_第二讲_注塑制品常见的缺陷.pdf

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1、工程塑料应用年,第卷,第期塑料成型加工实用技术讲座第二讲注 塑制品常见 的缺陷及对策李海梅高峰申长雨郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,郑州侧摘要从塑料制 品的外观、尺寸精度、功能三个方面归纳 了注塑制品常见的缺陷,并从塑料原料、成型 工 艺、设备注塑机、模具、制品设计等方面提出相应的片策和改进措施。关键词注塑制品缺陷改进措施随着我国塑料加工业的迅猛发展,塑料制品的产量、质量、效益都有了大幅度的提高,应用范围也不断扩大,这一切使得我国跨人了世界十大塑料制品生产国的行列。但与国际先进水平相比,不论是塑料制品的花色品种和档次,还是内在质量及外观,都存在一定的差距。为尽快缩小 这一差距,要求从事塑料加

2、工的技术人员有如下技能能迅速查明缺陷的成因,制定排除方案能合理调整工艺参数、设定成型条件能正确调试生产设备、修整模具。在塑料制品成型加工过程中,由于塑料原料品种繁多,模具型腔结构复杂,成型设备的控制运行状态各异,加上成型物料的流变、力学性能 的差异等,在塑料制品上会产生各种各样的成型缺陷。笔者从制品的外观、尺寸精度、功能性等三个方面对注射成型中常见的质量缺陷及成因进行分析讨论,并从塑料原料、成型工艺、设备注塑机、模具、制品设计等方面提出相应的对策和改进措施。注塑制品的常见缺陷一了一般涉及成型质量的要素有外观性的、尺寸精确度性的、功能性的内容等。外观性的要素与制品的外观、实用性有关,制品的外观不

3、 良与注射条件密切相关 制品的尺寸精度是其作为各种零部件使用时的重要的品质要素而成型制品功能性要素包括力学性能、耐热性能、耐化学药品性、电气特性等。注射成型出现的问题涉及塑料的化学变质、力学状态的变化、物料状态的变化、几何结构或尺寸的变化等几个类型。注塑制品常见缺陷具体可分为三大类。外观凹痕、银纹、变色、黑斑、流痕、焦痕、熔接痕、泛白、表面气泡、分层、龟裂、外观浑浊等。工艺问题充填不 足、分型 面飞边过大、流道粘模、不正常顶出等。性能问题变脆、翘曲、应力集中、超重欠重密度不均匀等。充填不足充填不足是指型腔充填不满,不能得到设计的制品形状,制品有缩瘪的倾向。原因主要是缺料和注塑压力与速度不妥包括

4、阻力造成压力过于耗损,如熔体的流程过大,充填型腔时夹人空气形成的反压,在多模型腔中各个型腔的流动不平衡等。凹痕缩瘪表面下凹、边缘平滑,容易出现在远离浇口且制品厚壁、肋、凸台及内嵌件处。主要是由于材料的收缩没有补偿而造成的,因此收缩性较大的结晶性塑料容易产生凹痕,其示意图见图、图。气穴气穴是型腔中的空气被熔体包围,无法从型腔中排出而形成的。气穴的形成属于成型加工 的问题,容易形成焦痕、缩孔、缩坑等制品缺陷,气穴示意图见图。银纹银纹是在塑料件表面出现的微小的流动花纹,明显的流痕是成型物表面沿流动方 向出现的银 白色的流线现象。出现银纹的原因是原料中有水分或原料分解,银纹示意图见图黑斑及黑条纹黑斑及

5、黑条纹属于表面质量问题,在制品表面有黑点或黑条,在浇口附近沿着流动方向出现黑色流线的现象。原因在于树脂的分解、添加剂 阻燃剂的分解、料筒或螺杆表面有伤引起物料的滞留,黑斑及黑条纹示意图见图、图焦痕通常在流程末端产生烧焦的外观,主要是型腔中残留的气体引起的,焦痕示意图见图剥离 分层制品像云母那样发生层状剥离的现象,有 明显分层,属于表面质量问题。不相容的材料混炼在一起时,容易发生剥离现象,剥离示意图见图。乱流痕乱流痕是在制品表面以浇口为中心出现不规则流线的现象。产生的原因是注人型腔的材料与模壁时而接触、时而脱离造成的不均匀冷却所致,其示意图见图,或者是 由于流动过程中,熔体前锋冷料被卷人形成流动

6、波纹而致,其示国家“十五”重点科技攻关项目一、河南省 自然科学基金项目【风科收稿日期一一工程塑料应用年,第卷,第期塑料成型加工实用技术讲座第二讲注 塑制品常见 的缺陷及对策李海梅高峰申长雨郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,郑州侧摘要从塑料制 品的外观、尺寸精度、功能三个方面归纳 了注塑制品常见的缺陷,并从塑料原料、成型 工 艺、设备注塑机、模具、制品设计等方面提出相应的片策和改进措施。关键词注塑制品缺陷改进措施随着我国塑料加工业的迅猛发展,塑料制品的产量、质量、效益都有了大幅度的提高,应用范围也不断扩大,这一切使得我国跨人了世界十大塑料制品生产国的行列。但与国际先进水平相比,不论是塑料制品的花

7、色品种和档次,还是内在质量及外观,都存在一定的差距。为尽快缩小 这一差距,要求从事塑料加工的技术人员有如下技能能迅速查明缺陷的成因,制定排除方案能合理调整工艺参数、设定成型条件能正确调试生产设备、修整模具。在塑料制品成型加工过程中,由于塑料原料品种繁多,模具型腔结构复杂,成型设备的控制运行状态各异,加上成型物料的流变、力学性能 的差异等,在塑料制品上会产生各种各样的成型缺陷。笔者从制品的外观、尺寸精度、功能性等三个方面对注射成型中常见的质量缺陷及成因进行分析讨论,并从塑料原料、成型工艺、设备注塑机、模具、制品设计等方面提出相应的对策和改进措施。注塑制品的常见缺陷一了一般涉及成型质量的要素有外观

8、性的、尺寸精确度性的、功能性的内容等。外观性的要素与制品的外观、实用性有关,制品的外观不 良与注射条件密切相关 制品的尺寸精度是其作为各种零部件使用时的重要的品质要素而成型制品功能性要素包括力学性能、耐热性能、耐化学药品性、电气特性等。注射成型出现的问题涉及塑料的化学变质、力学状态的变化、物料状态的变化、几何结构或尺寸的变化等几个类型。注塑制品常见缺陷具体可分为三大类。外观凹痕、银纹、变色、黑斑、流痕、焦痕、熔接痕、泛白、表面气泡、分层、龟裂、外观浑浊等。工艺问题充填不 足、分型 面飞边过大、流道粘模、不正常顶出等。性能问题变脆、翘曲、应力集中、超重欠重密度不均匀等。充填不足充填不足是指型腔充

9、填不满,不能得到设计的制品形状,制品有缩瘪的倾向。原因主要是缺料和注塑压力与速度不妥包括阻力造成压力过于耗损,如熔体的流程过大,充填型腔时夹人空气形成的反压,在多模型腔中各个型腔的流动不平衡等。凹痕缩瘪表面下凹、边缘平滑,容易出现在远离浇口且制品厚壁、肋、凸台及内嵌件处。主要是由于材料的收缩没有补偿而造成的,因此收缩性较大的结晶性塑料容易产生凹痕,其示意图见图、图。气穴气穴是型腔中的空气被熔体包围,无法从型腔中排出而形成的。气穴的形成属于成型加工 的问题,容易形成焦痕、缩孔、缩坑等制品缺陷,气穴示意图见图。银纹银纹是在塑料件表面出现的微小的流动花纹,明显的流痕是成型物表面沿流动方 向出现的银

10、白色的流线现象。出现银纹的原因是原料中有水分或原料分解,银纹示意图见图黑斑及黑条纹黑斑及黑条纹属于表面质量问题,在制品表面有黑点或黑条,在浇口附近沿着流动方向出现黑色流线的现象。原因在于树脂的分解、添加剂 阻燃剂的分解、料筒或螺杆表面有伤引起物料的滞留,黑斑及黑条纹示意图见图、图焦痕通常在流程末端产生烧焦的外观,主要是型腔中残留的气体引起的,焦痕示意图见图剥离 分层制品像云母那样发生层状剥离的现象,有 明显分层,属于表面质量问题。不相容的材料混炼在一起时,容易发生剥离现象,剥离示意图见图。乱流痕乱流痕是在制品表面以浇口为中心出现不规则流线的现象。产生的原因是注人型腔的材料与模壁时而接触、时而脱

11、离造成的不均匀冷却所致,其示意图见图,或者是 由于流动过程中,熔体前锋冷料被卷人形成流动波纹而致,其示国家“十五”重点科技攻关项目一、河南省 自然科学基金项目【风科收稿日期一一一程塑料应用年,第卷,第期力过大而使压力消耗等因素均会导致制品的充填不足。制品缩瘪凹坑、凹痕制品缩瘪的原因在于浇口固结时熔体温度过高、保压时间不够、进人模具型腔的物料不够等。其改进措施主要有以下点一是选用收缩率小的材料二是提高注塑压力,增大后期保压压力,降低缩瘪部分对应的注射速率,降低模具温度,降低注射温度三是改变模具浇口的位置,浇口变短、加大,流道变短、加宽,减小流动阻力,喷嘴和模具口配合完好四是把制品的筋、突出部分变

12、细,并加圆角 减小壁厚将筋设计成非实心 的把表面设计成花纹以掩饰凹痕缺陷等。表面无光泽、光泽不均表面无光泽、光泽不均的原因在于材料的分解、脱模剂过量、模具粗糙度差。可采取选用稳定性好的材料降低注射温度提高模具温度减少滞留时间 不用脱模剂进一步抛光模具表面等方法。银纹产生银纹的原因在于原料中有水分或原料分解。可采用使原材料十燥更充分,选用热稳定性好的材料,不让料斗有水分,降低注射温度,减少滞留时间等措施。黑条纹、焦痕黑条纹产生的原因在于材料的分解、添加剂阻燃剂的分解、料筒表面有损伤引起的物料滞留等。可采取选用热稳定性好、润滑性好的材料不用回收料降低注射温度减少注塑机料筒内的滞留时间改用小容量的注

13、塑机 使注塑机处于良好的状态使模具浇口加大、缩短等措施。焦痕主要由模具型腔内的残留气体所致。可采取选用热稳定性好的材料不用回收料降低注射温度降低注塑压力降低最后一级注射速率使模具浇口加大、缩短 增设排气槽等方法改进。乱流痕乱流痕的改进措施为 选用流动性好的材料 提高注射温度 提高模具温度 适 当降低乱流痕部分所对应 的注射速率改变模具浇口位置加大冷料穴等。熔接痕熔接痕的改进措施是选用流动性好的材料 提高注射温度 提高熔接痕所对应部分的注射速率提高模具温度 提高注塑压力停止使用脱模剂 将模具浇口加大、缩短改变浇口位置加大冷料穴 加设排气槽在熔接痕前部设护耳等。喷射痕喷射痕的改进措施为选用流动性好

14、 的材料 提高注射温度 提高模具温度降低注射速率改变模具浇口位置 应用护耳式浇口加大冷料穴让喷嘴和模具完全接触等。制品表面色泽不均制品表面色泽不均的原因在于着色剂分解或分散不 良料筒中有别的残料 采用了箔片状颜料等。改进的方法为选用不易出现色斑的材料 提高料筒温度更换或清洁料筒 提高模具温度停止使用脱模剂改变模具浇口位置改变模具浇口设计等。制品有气泡气泡产生的原因在于塑料收缩、材料分解、抗静电剂等添加剂的分解等。当气泡在制品壁厚部分出现时,应采取 的措施有 选用流动性差的材料 提高注塑压 力延长从注射到保压的切换时间 加大保压压力 提高模具温度改变模具浇口的位置加大主流道、分流道直径加大浇口使

15、料筒喷嘴和模具结合良好尽可能去除厚壁部分。当整个制品产生细小的气泡 时,应采取的措施有改用热稳定性好的材料或添加剂 对材料进行充分千燥加大螺杆背压降低注射温度 对料筒后部分进行冷却缩短材料在料筒中的滞留时间。成型制品变形及尺寸不良翘曲、弯曲、扭曲翘曲、弯曲、扭曲产生的原因在于收缩率各向异性、制品壁厚或温度引起的收缩率差、制品内部残余应力等。改进的措施有 选用流动性好、收缩率各向异性小的材料提高注射温度降低注塑压力 选用适 当的模具温度延长冷却时间逐渐降低保压压力 冷却取出制品用机械手装置改变模具浇口的位置采用合适的冷却系统改善模具表面粗糙度改善顶出方式改进制品设计,如增设加强筋等。尺寸稳定性差

16、制品尺寸稳定性差 的原因在 于空气温度变化、模具变形、制品在保存过程中有结晶变化、各生产批次间成型条件变化等。改进的措施有选用线膨胀系数小的材料、改用不因吸湿而尺寸变化大的材料、选用流动性差的材料 提高注塑压力、提高保压压力、延长冷却时间、提高锁模力、适当调整模具温度、合理设置机械手装置改进浇口位置、改进浇口设计、加大模具硬度 适当降低制品精度等。制品变形及收缩过大改进制品变形及收缩过大的措施为 选用分子量大的材料、适当使用改性材料降低注射温度、延长总成型周期、降低模具温度、提高注塑压力、增加注射量 增大注射孔直径、扩展模具流道、扩大浇口设计合理的制品厚度等。飞边飞边又称溢边、毛刺等,大多发生

17、在模具的分合位置上,如动模和静模的分型面、滑块的滑配部位、镶件的间隙、顶杆孔隙等处。飞边在很大程度上是由于模具故障或注塑设备锁模力失效造成的。值得注意的是,排除飞边必须先从模具故障着手,如果为排除飞边而改变成型条件或原料配方,往往对其它方面产生不良影响,容易引发其它成型故障。要排除飞边,在注塑机方面应选用锁模力足够的注塑设备、防止锁模机铰磨损或锁模油缸密封元件磨损出现滴油或回流而造成锁模力下降,避免加温系统失控而造成实际温度过高。在模具方面,对因模具型腔分布不平衡或平行度不够造成受力不平衡而造成局部飞边、局部不满,应在不影响制件李海梅,等注塑制品常见的缺陷及对策完整性的前提下将流道尽量安置在质

18、量对称中心对模具中活动构件、滑动型芯受力不平衡造成的飞边,以及模具排气不 良时受压的空气使模具的分型面胀开而出现的飞边,应开设良好的排气系统,或在分型面上开挖排气沟。在成型材料和工艺方面,应适当降低注塑压力、速度、温度等,减小润滑剂的使用量,必要时选用流动性低的材料。成型工艺设置的注射温度、注射压力、注射速率不宜过高,应采用分段注射,调整注射时间、保压时间、加料量以免造成飞边。此外,如果飞边和制件不满充填不足反复出现,可能的原因是塑料原料粒度大小悬殊不均造成加料量不稳 螺杆的过胶头、过胶圈及过胶垫圈的磨损过大,使熔料在料筒内滑行及回流造成飞边或型腔不满入流道口的冷却系统失效,令进料的温度过高料

19、筒调定的注料量不稳定,使射料时多时少。成型制 品出现裂纹、开裂制品开裂、表面龟裂制品开裂、表面龟裂的原因在 于模具上有咬边的地方、顶出力不足或不平衡、顶杆数目不够,特别是对有格条的制品,其开裂与顶出密切相关。改进制品开裂、表面龟裂的措施为改用强度高、分子量大的材料,不用或少用回收料降低注塑压力、降低最后一级的注射速率、降低保压压力、降低顶出速度、延长冷却时间改进模具浇口设计、改变浇口位置、加大脱模斜度、除掉模具上有咬边即易挂件的地方、加大顶出面积、增加顶杆数目加大制品脱模斜度。白化白化是顶杆痕上 出现白浊 的现象,常见于、类共混物或接枝共聚物增韧的材料中。消除白化的措施 同改进制品开裂的措施。

20、制品分离、分层 剥离 现象制品分离、分层现象的原因是混炼材料不相容,改进 的办法有不使用不相容的材料,充分置换料筒、提高注射温度、提高模具温度。脆化脆化的原因在于干燥不良、物料的性能下降、其它料的污染、模温过低、有熔接痕存在等。其改进措施为 选用强度高、分子量大的材料,对材料进行充分干燥,对尼龙等材料在成型后适当地吸水 提高注射温度、速度,提高模具温度 减少材料在料筒内的滞留时间,不使用脱模剂 改进模具浇口位置、改进浇口设计、设置排气槽、在熔接部分设置护耳 在制品上设加强筋。其它成型不良现象塑化中发生噪音螺杆旋转阻力大,易在压缩段和其前部发生噪音。可采用流动性好、润 滑性好的材料 降低螺杆背压

21、、降低螺杆转速、提高螺杆压缩段的温度等方法加以改进。主流道容易残留物料主流道光泽度不高、料筒上喷嘴和模具配合不 良均会导致残留物料。要消除残留物料现象可选用强度高的材料延长冷却时间、提高模具温度使模具主流道前端直径大于料筒喷嘴直径、改进主流道粗糙度、调整喷嘴角、在主顶出杆上加形斜口等方法加以改进。制品和顶杆或滑块粘在一起制品与顶杆或滑块粘在一起的原因在于材料流进顶杆或滑块间隙并在其中固化。改进方法是选用流动性差的材料降低注塑压力、降低注射速率、降低保压压力。结语在实际生产中,注塑件的质量缺陷很多,上面仅列举最常见的几种。并从成型材料、成型条件、模具结构、制品设计等方面讨论了改 良方法。理论上讲

22、,注塑制品的质量缺陷与设计、原材料、成型工艺过程、注塑机、模具等都有关系,涉及的范围较广。但根据经验和常见的质量缺陷,依照一定的顺序有规则地排查,能较方便地找出缺陷产生 的原 因,从而确定改进方案、措施川。另一方面,利用技术能预测模具设计、工艺条件对制品的影响,预测可能发生的缺陷,减少失误,减轻模具调试的强度,提高成功率。参考文献李海梅,申长雨注塑成型及模具实用技术 北京化学工业出版社,张信然塑料加工故障排出方法南京江苏科学技术出版社,余冬蓉注塑制品常见的质量缺陷分析 黄石高等专科学校学报,胡海青,李伟,刘光烨注塑模具的调试 中国塑料,申长雨,王利霞,陈静波 基于技术的注塑模具设计 中国塑料,群,盯,邵,邵兀,、,