海天注塑机
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注塑机知识

注塑件产生裂纹怎么办?

发布时间:2016-12-06 10:52:00 点击:
残余应力太高。当塑件内的残余应力高于树脂的弹性极限时,塑件表面就会产生裂纹及破裂。


海天注塑机注射成型时,高聚物熔体的分子排列,在外力的作用下会产生分子链的取向,当高分子链从一种自然的稳定状态强迫过渡到另一种取向状态,最后被冻结在模具内时,冷却后的塑件就会产生残余应力。


同时,熔料在冷模内因温差较大,很快由粘流态变化为玻璃态,已取向的大分子来不及恢复初始的稳定状态就被冻结,也使塑件表面残余了一部分内应力。


一般情况下,浇口附近最容易发生由残余应力引起的裂纹及破裂,因为浇口处的成型压力相对其他部位要高一些,尤其是主流道为直接浇口时更是如此。


此外,当塑件的壁厚不均匀,熔料的冷却速度不一致时,由于厚薄部位的收缩量不同,前者受后者的拉伸,也会产生残余应力。由于残余应力是影响塑件裂纹及破裂的一个主要原因,因而可以通过减少残余应力来防止塑件产生裂纹及破裂。减少残余应力的主要方法是改进浇注系统的结构形式和调整好塑件的成型条件。


在模具设计和制作方面,可以采用压力损失最小,而且可以承受较高注射压力的直接浇口,可将正向浇口改为多个针式点浇口或侧浇口,并减小浇口直径。设计侧浇口时,可采用成型后可将破裂部分除去的凸片浇口形式。


例如,聚碳酸脂,聚氯乙烯,聚苯醚等原料的熔体流动性能不良,需要在高压条件下注射成型,浇口处极易产生裂纹,如果采用凸片或侧浇口,可将成型后产生在凸片部分的裂纹部分除去。此外,在浇口周围合理采用环状加强筋也可减少浇口处的裂纹。


在工艺操作方面,通过降低注射压力来减少残余应力是一种最简便方法,因为注射压力与残余应力呈正比例关系。如果塑件表面产生的裂纹四周发黑,即表明注射压力太高或加料量太少,应适当降低注射压力或增加供料量。在料温及模温较低的条件下成型时,为使型腔充满,必然要采用较高的注射压力,致使塑件内残余大量应力。


对此,应适当提高料筒及模具温度,减少熔料与模具的温差,控制模内型胚的冷却时间和速度,使取向的分子链有较长的恢复时间。


此外,在保证补料不足,不使塑件产生收缩凹陷的前提下,可适当缩短保压时间,因为保压时间太长也容易产生残余应力引起裂纹。


(2)外力导致残余应力集中。

塑件在脱模前,如果脱模顶出机构的截面积太小或顶杆设置的数量不够,顶杆设置的位置不合理或安装倾斜,平衡不良,模具的脱模斜度不足,顶出阻力太大,都会由于外力作用导致应力集中,使塑件表面产生裂纹及破裂。


一般情况下,这类故障总是发生在顶杆的周围。出现这类故障后,应认真检查和校调顶出装置。顶杆设置在脱模阻力最大的部位,如凸出,加强筋等处。

如果设置的顶杆数由于推顶面积受到条件限制不可能扩大时,可采取用小面积多顶杆的方法。


如果模具型腔的脱模斜度不够,塑件表面也会出现擦伤形成褶皱花纹。在选定脱模斜度时,必须考虑成型原料的收缩率以及顶出系统的结构设置,一般情况下,脱模斜度应大于0.85%,小型塑件的脱模斜度为0.1~0.5%,大型塑件的脱模斜度可达2.5%。


(3)成型原料与金属嵌件的热膨胀系数存在差异,由于热塑性塑料的热膨胀系数要比钢材大9~11倍,比铝材大6倍。因此,塑件内的金属嵌件会妨碍塑件的整体收缩,由此产生的拉伸应力很大,嵌件四周会聚集大量的残余应力引起塑件表面产生裂纹。这样,对于金属嵌件应进行预热,特别是当塑件表面的裂纹发生在刚开机时,大部分是由于嵌件温度太低造成的。


另外,在嵌件材质的选用方面,应尽量采用膨胀系数接近树脂特性的材料。例如,采用锌,铝等轻金属材料制作嵌件优于钢材。


在选用成型原料时,也应尽可能采用高分子量的树脂,如果必须使用低分子量的成型原料时,嵌件周围的塑料厚度应设计得厚一些,对于聚乙烯,聚碳酸脂,聚酰胺,醋酸纤维素塑料,嵌件周围的塑料厚度至少应等于嵌件直径的一半;对于聚苯乙烯,一般不宜设置金属嵌件。


(4)原料选用不当或不纯净。

不同原料对产生残余应力的敏感度不同,一般非结晶型树脂比结晶型树脂容易产生残余应力引起裂纹;对于吸水性树脂及掺用再生料较多的树脂,因为吸水性树脂加热后会分解脆化,较小的残余应力就会引起脆裂,而再生料含量较高的树脂中杂质较多,易挥发物含量较高,材料的强度比较低,也容易产生应力开裂。


实践表明,低粘度疏松型树脂不容易产生裂纹,因此,在生产过程中,应结合具体的情况选择合适的成型原料。


在操作过程中,脱模剂对于熔料来说也是一种异物,如用量不当也会引起裂纹,应尽量减少其用量。


此外,当注塑料机由于生产需要更换原料品种时,必须把料斗上料器和干燥器中的余料清理干净,并排清料筒中的余料。


(5)塑件结构设计不良。

塑件形体结构中的尖角及缺口处最容易产生应力集中,导致塑件表面产生裂纹及破裂。因此,塑件形体结构中的外角及内角都应尽可能用最大半径做成圆弧。实验表明,最佳的过渡圆弧半径为圆弧半径与转角处壁厚的比值为1:1.7,即转角处的圆弧半径为壁厚的0.6倍。


在设计塑件的形体结构时,对于必须设计成尖角和锐边的部位仍然要采用0.5mm的最小过渡半径做成很小的圆弧,这样可以延长模具的寿命。


(6)模具上的裂纹复映到塑件表面上。

在注射成型过程中,由于模具受到注射压力反复作用,型腔中具有锋利锐角的棱边部位会产生疲劳裂纹,尤其是在冷却孔附近特别容易产生裂纹。


当模具与喷嘴接触时,模具底部受到挤压,如果模具的定位环孔较大或底壁较薄时,模具型腔表面也产生疲劳裂纹。


当模具型腔表面上的裂纹复映到塑件表面上时,塑件表面上产生的裂纹总是以同一形状在同一部位连续出现。出现这种裂纹后,应立即检查裂纹对应的型腔表面处有无相同的裂纹。如果是由于复映作用产生的裂纹,应以机械加工的方法修复模具。



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