02注塑產(chǎn)品變形解決辦法

1、一、 翹曲變形是指注塑制品的形狀偏離了模具型腔的形狀，它是塑料制品常見的缺陷之一。出現(xiàn)翹曲變形的原因很多，單靠工藝參數(shù)解決往往力不從心。結(jié)合相關(guān)資料和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，下面對影響注塑制品翹曲變形的因素作簡要分析。二、模具的結(jié)構(gòu)對注塑制品翹曲變形的影響。在模具方面，影響塑件變形的因素主要有澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)與頂出系統(tǒng)等。 1 澆注系統(tǒng)注塑模具澆口的位置、 形式和澆口的數(shù)量將影響塑料在模具型腔內(nèi)的填充狀態(tài)， 從而導(dǎo)致塑件產(chǎn)生變。流動距離越長，由凍結(jié)層與中心流動層之間流動和補(bǔ)縮引起的內(nèi)應(yīng)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， 充模時凍結(jié)層厚度減薄， 內(nèi)應(yīng)力降低， 翹曲變形也會因

2、此大為減少。一些平板形塑件，如果只使用一個中心澆口，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(chǎn)生扭曲變形；若改用多個點(diǎn)澆口或薄膜型澆口，則可有效地防止翹曲變形。當(dāng)采用點(diǎn)澆口進(jìn)行成型時，同樣由于塑料收縮的異向性，澆口的位置、數(shù)量都對塑件的變形程度有很大的影響。另外，多澆口的使用還能使塑料的流動比（ L/t ）縮短，從而使模腔內(nèi)熔體密度更趨均勻，收縮更均勻。同時，整個塑件能在較小的注塑壓力下充滿。而較小的注射壓力可減少塑料的分子取向傾向，降低其內(nèi)應(yīng)力，因而可減少塑件的變形。2. 冷卻系統(tǒng)在注射過程中，塑件冷卻速度的不均勻也將形成塑件收縮的不均勻，這種收縮差別導(dǎo)致彎曲力矩的產(chǎn)生而使

3、塑件發(fā)生翹曲。如果在注射成型平板形塑件（如手機(jī)電池殼）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(xù)收縮，收縮的不均勻?qū)⑹顾芗N曲。因此，注塑模的冷卻應(yīng)當(dāng)注意型腔、型芯的溫度趨于平衡，兩者的溫差不能太大（此時可考慮使用兩個模溫機(jī)） 。除了考慮塑件內(nèi)外表的溫度趨于平衡外，還應(yīng)考慮塑件各側(cè)的溫度一致，即模具冷卻時要盡量保持型腔、型芯各處溫度均勻一致，使塑件各處的冷卻速度均衡，從而使各處的收縮更趨均勻，有效地防止變形的產(chǎn)生。因此，模具上冷卻水孔的布置至關(guān)重要。在管壁至型腔表面距離確定后，應(yīng)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

4、一致。 同時，由于冷卻介質(zhì)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(chǎn)生溫差。因此，要求每個冷卻回路的水道長度小于2 米。在大型模具中應(yīng)設(shè)置數(shù)條冷卻回路，一條回路的進(jìn)口位于另一條回路的出口附近。對于長條形塑件，應(yīng)采用直通型水道。 （而我們的模具大多是采用 S 型回路 既不利于循環(huán)，又延長周期。 ）3. 頂出系統(tǒng)頂出系統(tǒng)的設(shè)計也直接影響塑件的變形。 如果頂出系統(tǒng)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(shè)計頂出系統(tǒng)時應(yīng)力求與脫模阻力相平衡。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(chǎn)生變形。頂桿的布置應(yīng)盡量靠近脫模阻力大的

5、部位。在不影響塑件質(zhì)量（包括使用要求、尺寸精度與外觀等）的前提下，應(yīng)盡可能多設(shè)頂桿以減少塑件的總體變形（換頂桿為頂塊就是這個道理） 。用軟質(zhì)塑料（如TPU）來生產(chǎn)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(jī)械頂出方式，將使塑件產(chǎn)生變形，甚至頂穿或產(chǎn)生折疊而造成塑件報廢，如改用多元件聯(lián)合或氣（液）壓與機(jī)械式頂出相結(jié)合的方式效果會更好（以后會用到） 。三、塑化階段對制品翹曲變形的影響塑化階段即由玻璃態(tài)料粒轉(zhuǎn)化為粘流態(tài)熔體的過程（培訓(xùn)時講過原料塑化的三態(tài)變化） 。在這個過程中， 聚合物的溫度在軸向、徑向（相對螺桿而言）溫差會使塑料產(chǎn)生應(yīng)力；另外，注射機(jī)的注射壓力、速率等參數(shù)

6、會極大地影響充填時分子的取向程度，進(jìn)而引起翹曲變形。四、充填及冷卻階段對制品翹曲變形的影響熔融態(tài)的塑料在注射壓力的作用下， 充入模具型腔并在型腔內(nèi)冷卻、 凝固。 此過程是注射成型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 在這個過程中，溫度、壓力、速度三者相互耦合作用，對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有極大的影響。較高的壓力和流速會產(chǎn)生高剪切速率，從而引起平行于流動方向和垂直于流動方向的分子取向的差異，同時產(chǎn)生“凍結(jié)效應(yīng)” 。 “凍結(jié)效應(yīng)”將產(chǎn)生凍結(jié)應(yīng)力，形成塑件的內(nèi)應(yīng)力。溫度對翹曲變形的影響體現(xiàn)在以下幾個方面：（ 1 ）塑件上、下表面溫差會引起熱應(yīng)力和熱變形；（ 2 ）塑件不同區(qū)域之間的溫度差將引起不同區(qū)域間的不均勻收縮；（ 3

7、 ） 不同的溫度狀態(tài)會影響塑料件的收縮率。五、脫模階段對制品翹曲變形的影響塑件在脫離型腔并冷卻至室溫的過程中多為玻璃態(tài)聚合物。脫模力不平衡、推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動不平穩(wěn)或脫模頂出面積不當(dāng)很容易使制品變形（前面已經(jīng)講過） 。同時，在充模和冷卻階段“凍結(jié)”在塑件內(nèi)的應(yīng)力由于失去外界的約束，將會以“變形”的形式釋放出來，從而導(dǎo)致翹曲變形。六、注塑制品的收縮對翹曲變形的影響注塑制品翹曲變形的直接原因在于塑件的不均勻收縮。 如果在模具設(shè)計階段不考慮填充過程中收縮的影響，則制品的幾何形狀會與設(shè)計要求相差很大，嚴(yán)重的變形會致使制品報廢 （即收縮率的問題） 。除填充階段會引起變形外，模具上下壁面的溫度差也將引起塑件上下

8、表面收縮的差異，從而產(chǎn)生翹曲變形。對翹曲分析而言，收縮本身并不重要，重要的是收縮上的差異。在注塑成型過程中，熔融塑料在注射充模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(chǎn)生翹曲變形（即各向異性） 。一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮會引起翹曲變形。結(jié)晶型塑料在流動方向與垂直方向上的收縮率之差較非結(jié)晶型塑料大，而且其收縮率也較非結(jié)晶型塑料大，結(jié)晶型塑料大的收縮與其收縮的異向性疊加后導(dǎo)致影響結(jié)晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結(jié)晶型塑料大得多。七、殘余熱應(yīng)力對制品翹曲變形的影響 在注射成型過程中，殘余熱應(yīng)力是引起翹曲變形的一個重要因素，

9、而且對注塑制品的質(zhì)量有較大的影響。由于殘余熱應(yīng)力對制品翹曲變形的影響非常復(fù)雜，這里就不贅述。八、金屬嵌件對制品翹曲變形的影響對放嵌件的注塑制品，由于塑料的收縮率遠(yuǎn)比金屬的大，所以容易導(dǎo)致扭曲變形（有的甚至開裂） ；為減少這種情況，可先將金屬件預(yù)熱（一般不低于100 ） ，再投入生產(chǎn)。九、結(jié)論影響注塑制品翹曲變形的因素有很多，模具的結(jié)構(gòu)、塑料材料的熱物理性能以及成型過程的條件和參數(shù)均 對制品的翹曲變形有不同程度的影響。因此，對注塑制品翹曲變形的處理必須綜合考慮上述因素。TPU注塑成型工藝TPU 模塑成型工藝有多種方法：包括有注塑、吹塑、壓縮成型、擠出成型等，其中以注塑最為常用。注塑的功能是將TP

10、U 加工成所要求的制件，分成預(yù)塑、注射和機(jī)出三個階段的不連續(xù)過程。注射擊機(jī)分柱塞式和螺桿式兩種，推薦使用螺桿式注射機(jī)，因?yàn)樗刑峁┚鶆虻乃俣?、塑化和熔融?、 注射機(jī)的設(shè)計注射機(jī)料筒襯以銅鋁合金，螺桿鍍鉻防止磨損。螺桿長徑比 L/D=1620 為好，至少15；壓縮比11。給料段長度，壓縮段，計量段。應(yīng)將止逆環(huán)裝在靠近螺桿頂端的地方，防止反流并保持最大壓力。加工 TPU 宜用自流噴嘴，出口為倒錐形，噴嘴口徑4mm 以上，小于主流道套環(huán)入口，噴嘴應(yīng)裝有可控加熱帶以防止材料凝固。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，注射量應(yīng)為額定量的40%80%。螺桿轉(zhuǎn)速2050r/min 。2、 模具設(shè)計模具設(shè)計就注意以下幾點(diǎn)：（ 1

11、 ）模塑 TPU 制件的收縮率收縮受原料的硬度、制件的厚度、形狀、成型溫度和模具溫度等模塑條件的影響。通常收縮率范圍為 cm。例如，100X10X2mm的長方形試片，在長度方向澆口，流動方向上收縮，硬度 75A比60D大23倍。TPU硬度、制作厚度對收縮率的影響見圖1?？梢奣PU硬度在78A90A之間時，制件收縮率隨厚度增加而下降；硬度在95A74D時制件收縮率隨厚度增加而略有增加。（ 2 ）流道和冷料穴主流道是模具中連接注射機(jī)噴嘴至分流道或型腔的一段通道， 直徑應(yīng)向內(nèi)擴(kuò)大， 呈 2o 以上的角度， 以便于流道贅物脫模。分流道是多槽模中連接主流道和各個型腔的通道，在塑模上的排列應(yīng)呈對稱和等距分

12、布。流道可為圓形、半圓形、長方形，直徑以69mm 為宜。流道表面必須像模腔一樣拋光，以減少流動阻力，并提供較快的充模速度。冷料穴是設(shè)在主流道末端的一個空穴，用以捕集噴嘴端部兩次注射之間所產(chǎn)生的冷料，從而防止分流道或澆口堵塞。冷料混入型腔，制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷料穴直徑810mm ，深度約6mm 。（ 3 ）澆口和排氣口澆口是接通主流道或分流道與型腔的通道。其截面積通常小于流道， 是流道系統(tǒng)中最小的部分， 長度宜短。澆口形狀為矩形或圓形，尺寸隨制品厚度增中，制品厚度4mm 以下，直徑1mm ；厚度48mm ，直徑；厚度 8mm 以上，直徑為。澆口位置一般選在制品最厚的而又不影響外觀和使用的地方，

13、與模具壁成直角，以防止縮孔，避免旋紋。排氣品是在模具中開設(shè)的一種槽形出氣口，用以防止進(jìn)入模具的熔料卷入氣體，將型腔的氣體排出模具。否則將會使制品帶有氣孔、熔接不良、充模不滿，甚至因空氣受壓縮產(chǎn)生高溫而將制品燒傷，制件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力等。排氣口可設(shè)在型腔內(nèi)熔料流動的盡頭或在塑模分型面上，為深、 6mm 寬的澆槽。必須注意模具溫度盡量控制均勻，以免制件翹曲和扭變。模塑條件TPU 最重要的模塑條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓力和時間。這些參數(shù)將影響TPU 制件的外觀和性能。良好的加工條件應(yīng)能獲得均勻的白色至米色的制件。（ 1 ） 溫度模塑TPU過程需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。前兩種溫度

14、主要影響 TPU的塑化和流動，后一種溫度影響TPU 的流動和冷卻。a.料筒溫度 料筒溫度的選擇與TPU的硬度有關(guān)。硬度高的TPU熔融溫度高，料筒末端的最高溫度亦高。加工TPU所用料筒溫度范圍是177232C。料筒溫度的分布一般是從料斗一側(cè)（后端）至噴嘴（前端）止，逐漸升高，以使TPU溫度平穩(wěn)地上升達(dá)到均勻塑化的目的。b 噴嘴溫度 噴嘴溫度通常略低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的流涎現(xiàn)象。如果為杜絕流涎而采用自鎖式的噴嘴，則噴嘴溫度亦可控制在料筒的最高溫度范圍內(nèi)。c.模具溫度模具溫度對TPU制品內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。它的高低決定于TPU的結(jié)晶性和制品的尺寸等許多因素。模具

15、溫度通常通過恒溫的冷卻介質(zhì)如水來控制， TPU 硬度高，結(jié)晶度高，模具溫度亦高。例如Texin,硬度480A,模具溫度2030C;硬度591A,模具溫度3050C;硬度355D ,模具溫度4065Co TPU制品模具溫度一般在1060模。模具溫度低，熔料過早凍結(jié)而產(chǎn)生流線，并且不利于球晶的增長，使制品結(jié)晶度低，會出現(xiàn)后期結(jié)晶過程，從而引起制品的后收縮和性能的變化。b.壓力注塑過程是壓力包括塑化壓力（背壓）和注射壓力。螺桿后退時，其頂部熔料所受到的壓力即為背壓，通過溢流閥來調(diào)節(jié)。增加背壓會提高熔體溫度，減低塑化速度，使熔體溫度均勻，色料混合均勻，并排出熔體氣體，但會延長成型周期。TPU的背壓通常

16、在0。34MPa。注射壓力是螺桿頂部對TPU所施的壓力，它的作用是克服TPU從料筒流向型腔的流動阻力，給熔料充模的速率，并對熔料壓實(shí)。 TPU 流動阻力和充模速率與熔料粘度密切相關(guān)，而熔料粘度又與 TPU 硬度和熔料溫度直接相關(guān)， 即熔料粘度不僅決定于溫度和壓力， 還決定于 TPU 硬度和形變速率。 剪切速率越高粘度越低；剪切速率不變， TPU 硬度越高粘度越大。在剪切速率不變的條件下，粘度隨溫度增加而下降，但在高剪切速率下，粘度受溫度的影響不像低剪切速率那樣大。TPU的注射壓力一般為 20110MPa。保壓壓力大約為注射壓力的一半，背壓應(yīng)在104MPa以下， 以使TPU塑化均勻。c.時間完成

17、一次注射過程所需的時間稱為成型周期。 成型周期包括充模時間、 保壓時間、 冷卻時間和其他時間 （開模、脫模、閉模等） ，直接影響勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。 TPU 的成型周期通常決定于硬度、制件厚度和構(gòu)型， TPU 硬度高周期短，塑件厚周期長，塑件構(gòu)型復(fù)雜周期長，成型周期還與模具溫度有關(guān)。 TPU 成型周期一般在 2060s 之間。d 注射速度注射速度主要決定于TPU 制品的構(gòu)型。端面厚的制品需要較低的注射速度，端面薄則注射速度較快。螺桿轉(zhuǎn)速加工TPU制品通常需要低剪切速率，因而以較低的螺桿轉(zhuǎn)速為宜。TPU的螺桿轉(zhuǎn)速一般為 2080r/min ,則優(yōu)選 2040r/min 。（ 4 ）停機(jī)處理由

18、于TPU高溫下延長時間可能發(fā)生降解，故在關(guān)機(jī)后，應(yīng)該用 PS PE丙烯酸酯類塑料或 ABS清洗；停機(jī) 超過 1 小時，應(yīng)該關(guān)閉加熱。（ 5 ）制品后處理TPU 由于在料筒內(nèi)塑化不均勻或在模腔內(nèi)冷卻速率不同，常會產(chǎn)生不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，因此致使制品存在內(nèi)應(yīng)力，這在厚壁制品或帶有金屬嵌件的制品中更為突出。存在內(nèi)應(yīng)力的制品在貯存和使用中常會發(fā)生力學(xué)性能下降，表面有銀紋甚至變形開裂。生產(chǎn)中解決這些問題的方法是對制品進(jìn)行退火處理。退火溫度視 TPU 制品的硬度而定，硬度高的制品退火溫度亦較高，硬度低溫度亦低；溫度過高可能使制品發(fā)生翹曲或變形，過低達(dá)不到消除內(nèi)應(yīng)力的目的。 TPU 的退火宜用低溫長時

19、間，硬度較低的制品室溫放置數(shù)周即可達(dá)到最佳性能。硬度在邵爾A85以下退火80cx 20h, A85以上者100cx 20h即可。退火可在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行，注意放置位置不要局部過熱而使制品變形。退火不僅可以消除內(nèi)應(yīng)力，還可提高力學(xué)性能。由于 TPU是兩相形態(tài)，TPU熱加工期間發(fā)生相的混合，在迅速冷卻時，由于TPU粘度高，相分離很慢，必須有足夠的時間使其分離，形成微區(qū)，從而獲得最佳性能。（ 6 ）鑲嵌注塑為了滿足裝配和使用強(qiáng)度的需要， TPU 制件內(nèi)需嵌入金屬嵌件。金屬嵌件先放入模具內(nèi)的預(yù)定位置，然后注射成一個整體的制品。有嵌件的TPU制品由于金屬嵌件與TPU熱性能和收縮率差別較大，導(dǎo)致嵌件與TPU

20、粘接不牢。解決的辦法是對金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱處理，因?yàn)轭A(yù)熱后嵌件減少了熔料的溫度差，從而在注射過程中可使嵌件周圍的熔料冷卻較慢，收縮比較均勻，發(fā)生一定的熱料補(bǔ)縮作用，防止嵌件周圍產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力。TPU鑲嵌成型比較容易，嵌物形狀不受限制，只要在嵌件脫脂后，將其在200230c加熱處理1。52min,剝離強(qiáng)度可達(dá)69kg/25mm。欲獲得更牢的粘接，可在嵌件上涂粘合劑，然后于 120c加熱，再 行注射。止匕外，應(yīng)該注意所用的TPU不能含潤滑劑。（ 7 ）回收料的再利用在 TPU 加工過程中，主流道、分流道、不合格的制品等廢料，可以回收再利用。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，100%回收料不摻合新料， 力學(xué)性能下降也不

21、太嚴(yán)重， 完全可以利用，但為保持物理力學(xué)性能和注射條件在最佳水平，推薦回收料比例在25%30%為好。應(yīng)該注意的是回收料與新料的品種規(guī)格最好相同，已污染的或已退火的回收料避免使用，回收料不要貯存太久，最好馬上造粒，干燥使用。回收料的熔融粘度一般要下降，成型條件要進(jìn)行調(diào)整。（ 8 ）注射缺陷原因及處理缺陷產(chǎn)生原因解決辦法缺陷 產(chǎn)生原因 解決辦法氣泡 背壓低 增加背壓毛邊材料過熱降低料筒溫度材料潮濕 徹底干燥注射壓力太高 降低注射壓力螺桿轉(zhuǎn)速太高 降低螺桿轉(zhuǎn)速模具緊固壓力低提高緊固壓力材料過熱 降低料筒溫度制品粘模注射壓力太高降低注射壓力注射速度過快 降低注射速度 保壓時間太長 減少保壓時間焦斑注射壓力太高降低注射壓力冷卻不充分 增加冷卻時間或循環(huán)時間注射速度太快 降低注射速度 模溫太高或太低 調(diào)整模溫材料過熱 降低料筒溫度 注射時間太長 降低注射時間模具排氣不當(dāng) 增加排氣口 模具表面鍍鉻或高 改變模具表面韌性降低 材料潮濕徹底干燥度拋光回收料比率太大 降低回收料比率 熔融溫度過高 降低熔料溫度熔融溫度太高或太低 調(diào)整熔融溫