射出成型後,塑膠件表面有絲狀裂紋、微裂、開裂及因塑件黏模、流道黏模而造成創傷性開裂,這些開裂可分為脫模開裂和應力開裂。

目錄
一、開裂、裂紋、微裂和龜裂
二、龜裂(裂紋)缺陷原因與解決方法1
三、龜裂(裂紋)缺陷原因與解決方法2
四、射出製品為何在澆口處易出現裂紋的現象?應無如何避免?
☆ 案例
☆ 其他參考資料及文章

 

一、開裂、裂紋、微裂和龜裂
有的成型製品並沒有局部破碎,只是表面產生微細的開裂,根據其程度和外觀上的差別,把較嚴重的叫開裂或裂縫,較輕微的叫做微裂或龜裂,龜裂同裂紋看起來很像,但本質上是差異的兩種意思,即龜裂不是像空隙樣的缺陷,因加上的應力在平行方向排列的高分子自身,而如對其加熱,就能返回沒有龜裂的狀態,用這種方法就能夠區分出龜裂和裂紋。其中微裂不僅在成型後產生;放置後或與溶劑蒸氣等接觸時也會發生。其問題由以下幾個方面的原因造成。

  • 脫模不順

成型時模具的拔模斜度不足,成為倒拔模斜度,或模具型腔公模粗糙拋光極差,因此製品脫模困難,使頂(推)出力過大,產生應力,往拄造成製品破損或發白。由於豎澆道拋光不好使製品黏在母模、或者公模上,有側壁凸凹並採用硬性脫模時,更容易產生這種現象。
總之發生這種缺陷時,首先應注意模具的拋光,並在增大拔模斜度的同時在成型製品開裂處附近增設頂針(桿),使製品不彎曲、合理地脫模。對於聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成型製品,因塑膠本身較脆、表面要求有光澤,大多採用鍍鉻模具成型。
脫模斜度要足夠,脫模銷要分佈平衡,製品上不要設計有銳角,還有要儘量避免製品的厚度差異。只要仔細觀察龜裂產生的位置,即可確定原因。

  • 過填充

由於擔心成型肉厚收縮以及尺寸調整,結果射入模腔的熔料過多,使成型製品內部產生極大的應變。這時收縮變得很小,不但容易開裂,並且放置一段時間後內部應變更容易造成微裂。
要消除過填充的開裂可提高熔料溫度、降低射出壓力、提高模具溫度,但只要保證熔料易於射入模腔即可。
根據成型製品外觀等有關原因,必須以過填充的方式成型時,為使製品不發生微裂,成型後應進行後處理(如熱處理),這對消除內部應變是有效的。

  • 冷卻不充分

在未完全硬化時就將製品頂出,有時頂針周圍開裂或發白。通過充分冷卻或改變模具本身的冷卻方式,等完全硬化後方可頂出。也可以降低模具溫度、延長冷卻時間。
然而,有的模具的局部冷卻不充分,在通常成型條件下還有時不能防止變形。這種情況應考慮變更冷卻水的路徑、冷卻水道的位置或追加冷卻梢孔,尤其應考慮不用水冷,採用空氣冷卻等方式。

  • 嵌件周圍開裂

置入嵌件成型時由於塑膠的收縮,應力顯著地集中在嵌件周圍。這個力雖然能牢固地保持住嵌件,但是應力過大時嵌件周圍塑膠往往開裂(圖1)(圖2)。
在射出成型的同時嵌入金屬件時,最容易產生應力,而且容易在經過一段時間後才產生龜裂,危害極大。這主要是由於金屬和樹脂的熱膨脹係數相差懸殊產生應力,而且隨著時間的推移,應超過逐漸劣化的樹脂材料的強度而產生裂紋。
要減少嵌件周圍的開裂,有效的是預熱嵌件或儘量縮小收縮差,進行塑化處理效果更明顯(即金屬鑲塊預先加熱,則可以緩和成型時的殘餘應力,同樣的原理,用成型後的退火代替鑲塊加熱也是一種方法)。

20221106-1.jpg

20221106-2.jpg


二、龜裂(裂紋)缺陷原因與解決方法1
開裂按開裂時間可分為脫模開裂和應力開裂(stress cracking),主要由以下幾個方面的原因造成。

  • 1.成型工藝方面

a.加工壓力過大、速度過快、充料過多、射出保壓時間過長,都會造成內應力過大而開裂。
b.調節開模速度與壓力,防止快速強拉塑件造成脫模開裂。
c.適當調高模具溫度使塑件易於脫模,適當調低料溫防止降解。
d.預防由於熔接痕、塑料降解造成機械強度變低而出現開裂。
e.適當使用脫模劑,注意經常消除模面附著的氣霧等物質。
f.塑膠殘餘應力,可通過在成型後立即進行退火處理來消除內應力而減少裂紋的生成。

  • 2.模具方面

a.頂出要平衡,如頂針數量、截面面積要足夠,脫模斜度要合理,型腔面要足夠光滑,這樣才能防止由於外力導致頂出殘餘應力集中而開裂。
b.塑膠件結構不能太薄,過渡部分應盡量採用圓弧過渡,避免尖角、倒角造成應力集中。
c.盡量手用金屬嵌件,以防止嵌件與塑膠收縮率不同造成內應力加大。
d.對深腔塑膠件應設置適當的脫模進氣通道,防止形成真空負壓而影響脫模。
e.豎澆道要足夠大使澆注系統凝料未來得及固化時就脫模,這樣易於脫模。
f.澆口套內的豎澆道與射嘴應吻合對正,豎澆道凝料應易於和料管內的料分離,防止冷硬料的拖拉而使塑膠件黏在母模上。

  • 3.塑料方面

a.再生料含量太多,造成塑膠件強度過低。
b.濕度過大,造成一些塑料與水氣發生化學反應,降低塑膠件強度而出現頂出開裂。
c.塑料本身不適宜加工的環境、質量欠佳、受到汙染都會造成開裂。

  • 4.射出機方面

射出機塑化容量要適當,過小塑化不充分,未能完全混和而變脆;過大時又會降解。


三、龜裂(裂紋)缺陷原因與解決方法2

  • 1.殘餘應力太高。對此,在模具設計和製造方面,可以採用壓力損失最小、而且可以承受較高射出壓力的直接澆口,可將正向澆口改為多個針點狀澆口或側澆口,並減小澆口直徑。設計側澆口時,可採用成型後可將破裂部分去除的凸片式澆口。在工藝操作方面,通過降低射出壓力來減少殘餘應力是一種最簡便的方法,因為射出壓力與殘餘應力成正比力關係。應適當提高料管溫度及模具溫度,減小熔體與模具的溫度,控制模內型坯的冷卻時間和速度,使取向分子鏈有較長的恢復時間。
  • 2.外力導致殘餘應立集中。一般情況下,這類缺陷是發生在頂桿(針)的周圍。出現這類缺陷後,應認真檢查和校調頂出裝置,頂桿應設置在脫模阻力最大部位,如凸台、加強筋等處。如果設置的頂桿數由於推頂面積受到條件限制不可能擴大時,可採用小面積多頂桿的方法。如果模具脫模斜度不構,塑膠件表面也會出現擦傷形成皺褶紋路。
  • 3.成型原料與金屬嵌件的熱膨脹係數存在差異。對於金屬嵌件應進行預熱,特別是當塑膠件表面的裂紋發生在剛開機時,大部分是由於嵌件溫度太低造成的。另外,在嵌件材質的選用方面,應盡量採用線脹細數接近塑膠材料特性的材料。在選用成型原料時,也應盡可能採用高分子亮的塑料,如果必須使用低分子亮的成型原料時,嵌件周圍的塑料厚度應設計的厚一些。
  • 4.原料選用不當或不乾淨。實踐表明,低黏度疏鬆型塑料不容易產生裂紋。因此,在生產過程中,應結合具體情況選擇合適的成型原料。在操作過程中,要特別注意不要把聚乙烯和聚丙烯等塑料混在一起使用,這樣很容易產生裂紋。在成型過程中,脫模劑對於熔體來說也是一種異物,如用量不當也會引起裂紋,應盡量減少及用量。
  • 5.塑膠件結構設計不良。塑膠件結構中的尖角及缺口處最容易產生應力集中,導致塑膠件比面產生裂紋即破裂。因此,塑膠件結構中的外角及內角都應盡可能採用最大半徑做成圓弧。實驗表明最佳過度圓弧半徑與轉角處壁厚的比值為1:1.7。
  • 6.模具上的裂紋複印到塑膠表面上。在射出成型過程中,由於模具受到射出壓力反覆的作用,型腔中具有銳角的稜邊部位會產生疲勞裂紋,尤其在冷卻孔附近特別容易產生裂紋。當模具型腔表面上的裂紋複印到塑膠件表面時,塑膠件表面上的裂紋總是以同一型狀在同一部位連續出現。出現這種裂紋時,應立即檢查裂紋對應的型腔表面有無相同的裂紋。如果是由於複印作用產生裂紋,應以機械加工的方法修復模具。

塑膠件產生裂紋的原因及改善法如(圖3)所示

20221106-3.jpg


四、射出製品為何在澆口處易出現裂紋的現象?應無如何避免?

  • 1.產生原因

塑膠製品在澆口處(圖4) (圖5),易出現裂紋現象的原因,主要是由於澆口是模具流道最小的部位,塑料經過時需要採用較大的射出壓力、保壓壓力和較長的保壓保壓時間,必然會引起製品產生較大的形變,而澆口處的熔膠流動距離短,冷卻快,因而形變恢復難,無疑使製品在澆口處產生較大的內應力,加上脫模時的脫模力作用,因此容易導致應力開裂,出現裂紋現象。

  • 2.避免的措施

a.合理設計澆口的尺寸和位置。澆口小,保壓時間短,封口壓力低,內應力較小。澆口設置在製品的厚壁處,則射出壓力和保壓壓力低,內應力小。
b.適當提高料管溫度和模具溫,降低射出壓力,縮短保壓時間等,可減少或消除龜裂。
c.適當增加模具的脫模斜度,降低脫模力,使製品能順利脫模。

20221106-4.jpg

20221106-5.jpg


☆ 案例
檔案下載連結:TBD(待定)
解壓縮密碼申請說明:
以下的案例(或是檔案資料)是從網路群組彙整後的內容,需要這些資料的人,請在留言區申請解壓縮密碼,我會每個周末(六日)統一將解壓縮密碼提供給留言的人。
另外,申請者須要申請痞克邦帳號然後進入留言,如果你只用訪客留言,會看不到我的回覆,因為我統一回覆所有人的留言,會使用[悄悄話]回覆,訪客身分是會看不到[悄悄話]回覆,解壓縮密碼留言申請方式請參考下圖(解壓縮密碼申請說明)。
如果各位覺得上述的申請過程很麻煩,我會將案例討論的圖片放在這裡下方,各位可以依上面的內容去社團搜尋。

20221030.jpg

  • 壓縮檔裡的檔案內容

TBD


☆ 其他參考資料及文章

 

 

 

    全站熱搜

    Ken 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()