四川庚基塑業(yè)有限公司
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殘余應(yīng)力太高。當塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力高于樹脂的彈性極限時,塑件表面就會產(chǎn)生裂紋及破裂。
注射成型時,高聚物熔體的分子排列,在外力的作用下會產(chǎn)生分子鏈的取向,當高分子鏈從一種自然的穩(wěn)定狀態(tài)強迫過渡到另一種取向狀態(tài),***后被凍結(jié)在模具內(nèi)時,冷卻后的塑件就會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
同時,熔料在冷模內(nèi)因溫差較大,很快由粘流態(tài)變化為玻璃態(tài),已取向的大分子來不及恢復(fù)初始的穩(wěn)定狀態(tài)就被凍結(jié),也使塑件表面殘余了一部分內(nèi)應(yīng)力。
一般情況下,澆口附近***容易發(fā)生由殘余應(yīng)力引起的裂紋及破裂,因為澆口處的成型壓力相對其他部位要高一些,尤其是主流道為直接澆口時更是如此。
此外,當塑件的壁厚不均勻,熔料的冷卻速度不一致時,由于厚薄部位的收縮量不同,前者受后者的拉伸,也會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。由于殘余應(yīng)力是影響塑件裂紋及破裂的一個主要原因,因而可以通過減少殘余應(yīng)力來防止塑件產(chǎn)生裂紋及破裂。減少殘余應(yīng)力的主要方法是改進澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和調(diào)整好塑件的成型條件。
在模具設(shè)計和制作方面,可以采用壓力損失***小,而且可以承受較高注射壓力的直接澆口,可將正向澆口改為多個針式點澆口或側(cè)澆口,并減小澆口直徑。設(shè)計側(cè)澆口時,可采用成型后可將破裂部分除去的凸片澆口形式。
例如:聚碳酸脂,聚氯乙烯,聚苯醚等原料的熔體流動性能不良,需要在高壓條件下注射成型,澆口處極易產(chǎn)生裂紋,如果采用凸片或側(cè)澆口,可將成型后產(chǎn)生在凸片部分的裂紋部分除去。此外,在澆口周圍合理采用環(huán)狀加強筋也可減少澆口處的裂紋。
在工藝操作方面,通過降低注射壓力來減少殘余應(yīng)力是一種***簡便方法,因為注射壓力與殘余應(yīng)力呈正比例關(guān)系。如果塑件表面產(chǎn)生的裂紋四周發(fā)黑,即表明注射壓力太高或加料量太少,應(yīng)適當降低注射壓力或增加供料量。在料溫及模溫較低的條件下成型時,為使型腔充滿,必然要采用較高的注射壓力,致使塑件內(nèi)殘余大量應(yīng)力。
對此,應(yīng)適當提高料筒及模具溫度,減少熔料與模具的溫差,控制模內(nèi)型胚的冷卻時間和速度,使取向的分子鏈有較長的恢復(fù)時間。
此外,在保證補料不足,不使塑件產(chǎn)生收縮凹陷的前提下,可適當縮短保壓時間,因為保壓時間太長也容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力引起裂紋。
(2)外力導(dǎo)致殘余應(yīng)力集中。
塑件在脫模前,如果脫模頂出機構(gòu)的截面積太小或頂桿設(shè)置的數(shù)量不夠,頂桿設(shè)置的位置不合理或安裝傾斜,平衡不良,模具的脫模斜度不足,頂出阻力太大,都會由于外力作用導(dǎo)致應(yīng)力集中,使塑件表面產(chǎn)生裂紋及破裂。
一般情況下,這類故障總是發(fā)生在頂桿的周圍。出現(xiàn)這類故障后,應(yīng)認真檢查和校調(diào)頂出裝置。頂桿設(shè)置在脫模阻力******的部位,如凸出,加強筋等處。
如果設(shè)置的頂桿數(shù)由于推頂面積受到條件限制不可能擴大時,可采取用小面積多頂桿的方法。
如果模具型腔的脫模斜度不夠,塑件表面也會出現(xiàn)擦傷形成褶皺花紋。在選定脫模斜度時,必須考慮成型原料的收縮率以及頂出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置,一般情況下,脫模斜度應(yīng)大于0.85%,小型塑件的脫模斜度為0.1~0.5%,大型塑件的脫模斜度可達2.5%。
(3)成型原料與金屬嵌件的熱膨脹系數(shù)存在差異,由于熱塑性塑料的熱膨脹系數(shù)要比鋼材大9~11倍,比鋁材大6倍。因此,塑件內(nèi)的金屬嵌件會妨礙塑件的整體收縮,由此產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力很大,嵌件四周會聚集大量的殘余應(yīng)力引起塑件表面產(chǎn)生裂紋。這樣,對于金屬嵌件應(yīng)進行預(yù)熱,特別是當塑件表面的裂紋發(fā)生在剛開機時,大部分是由于嵌件溫度太低造成的。
另外,在嵌件材質(zhì)的選用方面,應(yīng)盡量采用膨脹系數(shù)接近樹脂特性的材料。例如,采用鋅,鋁等輕金屬材料制作嵌件優(yōu)于鋼材。
在選用成型原料時,也應(yīng)盡可能采用高分子量的樹脂,如果必須使用低分子量的成型原料時,嵌件周圍的塑料厚度應(yīng)設(shè)計得厚一些,對于聚乙烯,聚碳酸脂,聚酰胺,醋酸纖維素塑料,嵌件周圍的塑料厚度至少應(yīng)等于嵌件直徑的一半;對于聚苯乙烯,一般不宜設(shè)置金屬嵌件。
(4)原料選用不當或不純凈。
不同原料對產(chǎn)生殘余應(yīng)力的敏感度不同,一般非結(jié)晶型樹脂比結(jié)晶型樹脂容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力引起裂紋;對于吸水性樹脂及摻用再生料較多的樹脂,因為吸水性樹脂加熱后會分解脆化,較小的殘余應(yīng)力就會引起脆裂,而再生料含量較高的樹脂中雜質(zhì)較多,易揮發(fā)物含量較高,材料的強度比較低,也容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。
實踐表明,低粘度疏松型樹脂不容易產(chǎn)生裂紋,因此,在生產(chǎn)過程中,應(yīng)結(jié)合具體的情況選擇合適的成型原料。
在操作過程中,脫模劑對于熔料來說也是一種異物,如用量不當也會引起裂紋,應(yīng)盡量減少其用量。
此外,當注塑料機由于生產(chǎn)需要更換原料品種時,必須把料斗上料器和干燥器中的余料清理干凈,并排清料筒中的余料。
(5)塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計不良。
塑件形體結(jié)構(gòu)中的尖角及缺口處***容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致塑件表面產(chǎn)生裂紋及破裂。因此,塑件形體結(jié)構(gòu)中的外角及內(nèi)角都應(yīng)盡可能用******半徑做成圓弧。實驗表明,******的過渡圓弧半徑為圓弧半徑與轉(zhuǎn)角處壁厚的比值為1:1.7,即轉(zhuǎn)角處的圓弧半徑為壁厚的0.6倍。
在設(shè)計塑件的形體結(jié)構(gòu)時,對于必須設(shè)計成尖角和銳邊的部位仍然要采用0.5mm的***小過渡半徑做成很小的圓弧,這樣可以延長模具的壽命。
(6)模具上的裂紋復(fù)映到塑件表面上。
在注射成型過程中,由于模具受到注射壓力反復(fù)作用,型腔中具有鋒利銳角的棱邊部位會產(chǎn)生疲勞裂紋,尤其是在冷卻孔附近特別容易產(chǎn)生裂紋。
當模具與噴嘴接觸時,模具底部受到擠壓,如果模具的定位環(huán)孔較大或底壁較薄時,模具型腔表面也產(chǎn)生疲勞裂紋。
當模具型腔表面上的裂紋復(fù)映到塑件表面上時,塑件表面上產(chǎn)生的裂紋總是以同一形狀在同一部位連續(xù)出現(xiàn)。出現(xiàn)這種裂紋后,應(yīng)立即檢查裂紋對應(yīng)的型腔表面處有無相同的裂紋。如果是由于復(fù)映作用產(chǎn)生的裂紋,應(yīng)以機械加工的方法修復(fù)模具。
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