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為什么注塑過(guò)程中注塑產(chǎn)品總是容易變形
為什么注塑過(guò)程中注塑產(chǎn)品總是容易變形
根據塑料中樹(shù)脂的分子結構,塑料可以分為兩類(lèi):結晶塑料和非結晶塑料。結晶塑料和非結晶塑料的主要區別在于樹(shù)脂分子從熔融狀態(tài)到凝聚狀態(tài)能否形成一定程度的規則排列。如果能形成一定程度的規則排列,就叫結晶型,否則就叫無(wú)定形型。
結晶塑料和非晶塑料不僅力學(xué)性能有顯著(zhù)差異,而且從粘性狀態(tài)變?yōu)椴AB(tài)時(shí)收縮率也有很大差異。結晶塑料的收縮率通常是無(wú)定形塑料的210倍。同時(shí),對于結晶塑料來(lái)說(shuō),如果冷卻時(shí)各部分的冷卻速度不一致,產(chǎn)品中各部分的結晶度就會(huì )不同,結晶度的不同會(huì )在產(chǎn)品中產(chǎn)生內應力,導致產(chǎn)品變形甚至開(kāi)裂。因此,對于結晶塑料來(lái)說(shuō),模具冷卻系統的設計是關(guān)系到產(chǎn)品變形程度的一個(gè)重要方面。
除了樹(shù)脂之外,原材料中通常會(huì )加入一些填料,以改善塑料的機械、電氣、光學(xué)和熱學(xué)性能。由于注射成型過(guò)程中的剪切流動(dòng),這些填料將形成分子取向。用Moldflow軟件分析纖維取向分布。取向會(huì )導致產(chǎn)品在不同方向的收縮有明顯的差異。例如,用30根玻璃纖維增強的PA66的收縮率在流動(dòng)方向上為0.4,在垂直于流動(dòng)方向的方向上為1.1。不同方向的收縮差異會(huì )在產(chǎn)品中產(chǎn)生內應力。因此,對于玻璃鋼制品來(lái)說(shuō),填料的取向不均勻往往是變形的主要原因。在生產(chǎn)實(shí)踐中,為了改善或消除產(chǎn)品的變形,人們通常采取改變澆口位置、調整注射速度等措施。
可以看出,影響注塑產(chǎn)品變形的主要因素有五個(gè),分別是:成型原料、成型方法、產(chǎn)品設計、模具設計和注塑工藝條件。
成型原料
成型原料對產(chǎn)品變形的影響主要是指原料中樹(shù)脂的分子結構和填料的種類(lèi)。
成型方法
目前,在傳統注射成型的基礎上發(fā)展了許多成型方法,如超高速注射成型和氣體輔助成型。
尤其是氣輔成型的應用,已經(jīng)從手柄、扶手等簡(jiǎn)單產(chǎn)品逐漸過(guò)渡到家電、音響、汽車(chē)、辦公用品、玩具等行業(yè)復雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。氣體輔助成形生產(chǎn)的產(chǎn)品種類(lèi)越來(lái)越多,形狀也越來(lái)越復雜。
氣體輔助成型突破了傳統注射成型的技術(shù)局限,是傳統注射成型技術(shù)的創(chuàng )新。它不僅具有節約塑料原材料、消除表面收縮痕跡、縮短成型周期、簡(jiǎn)化產(chǎn)品設計、降低模具成本的優(yōu)點(diǎn),而且可以降低注射壓力,從而減小模具中的壓差,從而減小內應力和產(chǎn)品變形。汽車(chē)零件保險杠采用傳統注塑成型時(shí),薄板表面變形嚴重,呈不規則的S形。氣體輔助成形后,整個(gè)零件不變形,薄板表面為光滑的弧形。產(chǎn)品設計
產(chǎn)品設計對變形的影響主要集中在產(chǎn)品壁厚、壁厚均勻性、產(chǎn)品形狀和結構剛度等方面。
產(chǎn)品壁厚對變形的影響通常隨塑料的類(lèi)型而變化。對于無(wú)定形塑料,太薄的壁厚經(jīng)常導致嚴重的取向。
因此,為了減少這類(lèi)塑料制品的變形,通常需要在設計中適當增加壁厚,以減少分子取向帶來(lái)的不利影響。同時(shí),適當增加壁厚也在一定程度上增加了產(chǎn)品的剛性,從而減少了產(chǎn)品的變形。
對于結晶塑料制品,設計中減少變形的措施是減小壁厚,提高壁厚的均勻性。降低壁厚的原因是結晶塑料的收縮率高,降低壁厚可以降低產(chǎn)品的體積收縮率。通過(guò)Moldflow軟件分析可以看出,提高壁厚均勻性的原因是如果壁厚不均勻,薄壁和厚壁的結晶度不同,不同部位結晶度的差異使得不同部位的收縮率不同,從而產(chǎn)生內應力,注塑機注塑造成產(chǎn)品變形。