注塑制品常见的缺陷具体可分为三大类。
(1)外观缺陷:凹痕、银纹、黑斑、流痕、焦痕、熔接痕、顶白、气泡、分层、龟 裂、浮纤、外观浑浊等。
(2)工艺问题:充填不足、分型面飞边、流道粘模、顶出不正常、成型周期过长等。
(3)性能问题:翘曲、脆化、应力集中、超重欠重(密度不均匀)等。
一、欠注(Short Shot)
欠注又称短射、充填不足,是指料流末端出现部分不完整现象或成型制品整体有塌瘪现象或一模多腔中一部分填充不满。
1、产生机理
(1) 材料
· 塑料流动性差;
· 熔体流程过长;
· 润滑剂过多或材料中有异物。
(2)模具
· 流道尺寸过小造成流动阻力增大;
· 流道或浇口太大或被堵塞;
· 无冷料井或冷料井太小;
· 多型腔模具流道与浇口的分配不均衡;
· 模具排气不良;
· 制品结构复杂,局部横截面过薄。
(3)成型工艺
· 注射速度过慢;
· 注射压力太低,注射时间短,螺杆退回太早;
· 进料调节不当,缺料或多料;
· 模具温度过低;
· 料温过低,包括机筒前段、机筒后 段、喷嘴温度过低。
(4)注射机
· 注射机塑化量小;
· 喷嘴冷料进入型腔;
· 喷嘴内孔直径太大或太小;
· 塑料熔块堵塞加料通道;
· 温控系统故障,实际料温过低。
2、解决方案
(1) 材料
· 选择流动性好的树脂;
· 对于流动性差的材料,加入润滑剂,既提高塑料的流动性,又提高稳定性,减少气态物质的气阻。
(2) 模具
调整浇注系统设计:如改变浇口位置,浇口尺寸加大、变短,流道尺寸加宽、变短,加大冷料井;喷嘴与模具口配合完好,改善模具的排气。
(3)成型工艺
· 改变成型条件:如提高注射温度、注射压力、注射速率、保压压力、模具温度、延长保压切换时间等;
· 提高背压可以增加熔体分子间的阻力和剪切热,有利于更好地塑化物料。
(4)注射机
· 检查注塑设备:设备的故障和螺杆料筒间的磨损,都有可能造成欠注现象的发生。
二、飞边(Flashes)
飞边又称溢料、溢边、披锋等,大多发生在模具分合位置,如:模具的分型面、滑动机构、排气孔、排气顶针、镶件的缝隙、顶杆的孔隙等处。
1、产生机理
(1)材料
· 材料黏度过低。吸水性强或水敏性塑料会大幅度降低流动黏度,从而增加飞边的可能性;
· 材料黏度过高,由此造成流动阻力增大,产生较大背压使型腔压力提高,造成锁模力不足而产生飞边。
(2)模具
· 分型面有异物或模板周边有突出毛刺;
· 模具分型面精度差,活动模板翘曲变形 ;
· 模具刚度不足;
· 模具设计不合理,模具型腔的开设位置过偏,会令注射时模具单边产生张力,引起飞边。
(3)成型工艺
· 注射量过大;
· 注射压力过高或注射速度过快;
· 锁模力设定过低;
· 保压压力过高,速度、压力切换过迟;
· 熔体或模具温度过高。
(4)注射机
· 注射机锁模力不足;
· 合模装置调节不佳,合模力施加不均匀 ;
· 止回环磨损严重,或料筒、螺杆磨损过大 ;
· 模具平行度不佳,安装不平行,或拉杆受力及变形分布不均。
2、解决方案
在设备方面,选择具有合模机构刚性好、合模力符合标准的注塑机,最好选用有多级注射或反馈控制系统的注塑机。而在成型条件上,可从降低流动性方面着手。
(1)如在填充阶段出现的飞边现象,可能的解决办法如下:
①模具发生损坏或者分型面配合有误差,需修改模具;
②适当降低注射速度或者塑料的温度;
③通过在模板中心加入垫片等方法减小模具的受热变形。
(2)如在补缩阶段出现的飞边现象,可能的解决办法如下:
①降低补缩压力或者降低补缩速率,检查锁模力是否合适;
②注射速度太慢,物料具有较大有效黏度导致模腔内压力损失加大,检查和分析物料有效黏度变化的原因,并根据具体产生原因,调整注射工艺;
③检测模具的变形情况,解决模具的变形。
三、充填不平衡(Filling Unbalance)
对于注塑成型中,一模多腔常会发生充填不平衡现象,在多模腔模具设计中必须考虑充填平衡。在多模腔注射成型模具中,通常将流道系统设计成“H”型结构。由于流道在几何上完全对称,因此也被称为“几何平衡”或“自然平衡”流道系统设计。但实际生产中,却会出现充填不平衡的现象。
1、产生机理
由于剪切生热对于流道中熔体温度分布产生了明显的影响,不均衡的温度分布是充填不平衡的根本原因。低速时熔体流过流道的时间相对较长,树脂沿流道壁传导散失热量较多,因此相对高速注射情况其整体温度值较低,熔体温度分布呈现由芯部的高温区向流道壁逐渐降低的特点。低速充填时,熔体高温区偏向上模壁,因此上模腔充填较快。
高速注射时,熔体流经流道的时间变短,沿流道壁传导散失热量减少且剪切生热效果明显,因此温度分布值整体较高,而且越靠近流道壁剪切速率越大,剪切生热也越显著。使靠近流道壁面位置的温度值升高形成波峰形状,而芯部则是盆地形的相对低温区。高速充填时,熔体高温区偏向下模壁,因此下模腔充填较快。
2、解决方案
解决多型腔注射模充填不平衡问题,根本在于改善或消除分流道中熔体温度分布在流动平面的不对称性。
①产品壁厚均匀,浇口位置尽量远离产品薄壁位置;
②所设计的流道,兼顾几何平衡和流变平衡,并通过CAE软件模拟分析优化浇口位置和流道布置。
四、缩痕缩孔(Sink Marks)
缩痕为制品表面的局部塌陷,又称凹痕、缩坑、沉降斑。当塑件厚度不均时,在冷却过程中有些部分就会因收缩过大而产生缩痕。但如果在冷却过程中表面已足够硬,发生在塑件内部的收缩则会使塑件产生结构缺陷。缩痕容易出现在远离浇口位置以及制品厚壁、肋、凸台及内嵌件处。
1、产生机理
缩痕的发生主要是由于材料的收缩没有被补偿而引起的,而收缩性较大的结晶性塑料容易产生缩痕。保压压力、保压时间、熔体温度、冷却速率等都对缩痕有较大的影响,其中保压不充分是重要的原因。
(1)材料
· 材料收缩率过大。
(2)模具
· 制品设计不合理,壁厚过大或不均匀;
· 浇口位置不合理,浇口太小或流道过狭或过浅,熔体充填过程过早冷却;
· 多浇口模具应对称开设浇口;
· 模具冷却不均匀,模具的关键部位应设置有效的冷却水道。
(3)成型工艺
· 注射量不足且没有进行足够补缩;
· 注射速度过快,注射时间或保压时间过短,保压结束时浇口仍未固化;
· 注射压力或保压压力过低;
· 熔体温度过高,则壁厚处、加强筋或凸起背面易出现缩痕。
(4)注射机
· 螺杆磨损严重,注射及保压时发生泄漏,降低了充模压力和料量,造成熔料不足;
· 喷嘴孔尺寸太大或太小。太小易堵塞进料通道,太大则造成注射压力太小,充模困难。
2、解决方案
(1)材料
· 改换收缩率较小的原料;
· 在结晶型塑料中加入成核剂以加快结晶。
(2)模具
· 设计时使壁厚均匀,尽量避免壁厚突变;
· 设置有效的冷却水道,保证制品冷却效果;
· 调整各浇口的充模速度,开设对称浇口。
(3)成型工艺
· 提高注射速度使制品充满并消除大部分的收缩;
· 调整注射量和速度压力切换位置;
· 增加背压,螺杆前段保留一定的缓冲垫等均有利于减少收缩现象;
· 提高注射压力、保压压力,调整优化保压压力曲线;
· 增大注射和保压时间,延长制品在模内冷却停留时间,保持均匀的生产周期;
· 降低熔体温度和模具温度。
五、熔接痕(Weld Line)
熔接痕又称熔接线、熔接缝,在充模过程中,两股相向或平行的熔体前沿相遇, 就会形成熔接线。熔接痕不仅使塑件的外观质量受到影响,而且使塑件的力学性能如冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率等受到不同程度的影响。通常两股汇合熔体前端的夹角 (熔接角)越小,产生的熔接线就越显著,制品质量就越差。当熔接角达到120°~150° 时,熔接线消失。
1、产生机理
熔接线是常见的塑件缺陷,其存在不仅影响制品的外观质量,而且对制品的力学性能影响也很大,特别是对纤维增强材料、多相共混聚合物等的影响更为显著。
(1)材料
· 塑料流动性差,熔体前锋经过较长时间后汇合产生明显熔接痕。
(2)模具
· 流道过细,冷料井小;排气不良;
· 制品壁厚过小或差异过大。
· 浇口截面、位置不合理,造成波前汇合角过小;
· 模具温度过低。
(3)成型工艺
· 注射时间过短;
· 注射压力和注射速度过低;
· 背压设定不足;
· 锁模力过大造成排气不良;
· 料筒、喷嘴温度设定过低。
(4)注射机
· 塑化不良,熔体温度不均;
· 注射及保压时熔体发生泄漏,降低了充模压力和料量。
2、解决方案
熔接痕实质上是两股塑料流动前沿结合没有完全熔结。要消除和解决熔接线,塑料的黏度必须足够低、温度足够高与足够的压力,并保持足够的时间让塑料完全熔结。通常,在排气良好的情况下,加快填充和补缩速度,让两股塑料流动前沿结合后压力尽快升高,有助于解决熔接痕的问题。
(1)材料
· 对流动性差或热敏性高的塑料适当添加润滑剂及稳定剂,必要时改用流动性好的或耐热性高的塑料;
· 原料应干燥并尽量减少配方中的液体添加剂。
(2)模具
· 模具温度过低,应适当提高模具温度或有目的地提高熔接缝处的局部温度;
· 改变浇口位置、数目和尺寸,改变型腔壁厚度以及流道系统设计等以改变熔接线的位置 ;
· 开设、扩张或疏通排气通道,其中包括利用镶件、顶针缝隙排气。
(3)成型工艺
· 提高注射压力、保压压力;
· 设定合理注射速度:高速可使熔料来不及降温就到达汇合处,低速利于型腔内空气排出;
· 降低合模力,以利排气;
· 设定合理机筒和喷嘴的温度:温度高,塑料的黏度小,流态通畅,熔接痕变浅;温度低,减少气态物质的分解;
· 提高螺杆转速,使塑料黏度下降;增加背压压力,使塑料密度提高。
六、喷射痕(Jetting)
喷射痕是流痕中的一种,是从浇口沿着流动方向,弯曲如蛇行一样的痕迹。主要是因为注射速率不当,塑料进入浇口后,在接触型腔之前,没有遇到障碍,飞射较长距离并迅速冷却所致。
1、产生机理
当熔融物料高速流过喷嘴、流道或浇口等狭窄的区域后,突然进入开放的、相对较宽的区域。熔体沿着流动方向弯曲如蛇一样前进,与模具表面接触后迅速冷却。如果这部分材料不能与后续进入型腔的树脂很好地融合,就在制品上造成了明显的喷流纹。
(1)材料
· 脆性材料会使喷射痕加剧;
· 制品壁厚相差过大,熔体由薄处快速流入厚处产生的流动不稳定,可能产生喷射 ;
(2)模具
· 浇口位置与类型设计不合理,尺寸过小 ;
· 流道尺寸过小;
· 浇口至型腔的截面积突然增大,流动不稳易产生喷流。
(3)成型工艺
· 注射速度过大;
· 注射压力过大;
· 熔体温度、模具温度过低。
2、解决方案
扩大浇口横截面或调低注射速率都是可选择的措施。通常也可采用降低注射速度和塑料黏度的方法解决。另外,提高模具温度也能缓解与型腔表面接触的树脂的冷却速率,防止在填充初期形成表面硬化皮。彻底解决的办法还是通过修改浇口结构或在型腔中增加镶件,使塑料遇到障碍后形成典型的喷泉流动。
(1)材料
选择合适的材料,脆性材料喷射痕更明显 。
(2)成型工艺
· 降低注射速度、注射压力;
· 采用多段注射速度,使熔体前锋以低速通过浇口,等到熔体流过浇口以后再提高注射速度,可以一定程度上消除喷射现象 ;
· 提高熔体温度、模具温度,以改善物料在充填过程中的流动性。
(3)模具
· 设置合理的浇口位置避免喷射,尽量避免使其进入深、长、宽广的区域,避免发生喷射;
· 适当增加浇口尺寸以避免发生喷射 ;
· 采用恰当的浇口类型避免喷射,如扇形浇口、膜状浇口、护耳浇口、搭接浇口等。
七、波流痕(Flow Mark)
波流痕是流痕中的一种,是塑料与模具表面之间出现滑移造成的,这通常是由于塑料的有效黏度增加所致。波流痕又称流纹、波纹、震纹,是注射制品上呈波浪状的表面缺陷。由于塑料制品中心流动层与型腔表面的凝固层之间的阻力增加,导致型腔表面的凝固层起皱,通常会使塑料流动速度太慢导致黏度增加。
1、产生机理
波流痕形成原理如图1-13所示。注射成型过程中,由于熔体前沿在模壁附近冷却下来,冷凝的外层前沿阻止熔体前沿直接翻转至模壁,此后熔体前沿再度接触模壁。经过如此反复后形成波纹。波流痕的产生是由于熔体充模时温度高的熔体遇到温度低的模具型腔壁而形成很硬的壳,壳层受到熔体流动力的作用,时而脱离型腔表面而造成冷却不一致所致。
(1)材料
· 物料流动性不良;
· 润滑剂选择不良。
(2)模具
· 冷料井过小,温度过低的物料进入型腔;
· 排气不良;
· 型腔内阻力过大;
· 流道或浇口过小,剪切速率和剪切应力大,熔体充填不稳定。
(3)成型工艺
· 注射速度高时,造成熔体充填不稳定;
· 注射速度低时,固化层延伸到前沿;
· 注射速度过低,使得熔体在充填过程中温度下降过快;
· V/P转压切换不当。
(4)注射机
· 注射及保压时,熔料产生泄漏,降低了充模压力和料量,造成供料不足;
· 止逆环、螺杆磨损严重。
2、解决方案
(1)材料
· 选择合适的材料,在条件允许的情况下,选用低黏度的树脂。
(2)成型工艺
· 降低注射速度、注射压力;
· 采用多段注射速度,使熔体前锋以低速通过浇口,等到熔体流过浇口以后再提高注射速度,可以一定程度上消除喷射现象;
· 提高熔体温度、模具温度,以改善物料在充填过程中的流动性。
(3)模具
· 调整优化冷料井,防止低温物料进入型腔;
· 采用恰当的浇口截面,浇口及流道截面最好采用圆形,减少流料的流动阻力;
· 采用恰当的浇口类型避免产生流纹,最好采用柄式,扇形或膜片式;
· 改善模具的排气条件。
(4)年轮状波流痕
· 采取提高模具及喷嘴温度,提高注射速率和充模速度;增加注射压力及保压时间;适当扩大浇口和流道截面积(如果在塑件的薄弱区域设置浇口,应采用正方形截面) 。
(5)螺旋状波流痕
· 采用多段注射速度,注射速度采取慢、快、慢分级控制;适当扩大流道及浇口截面,减少流料的流动阻力;适当提高料筒及喷嘴温度,有利于改善熔料的流动性能。
(6)云雾状波流痕
· 适当降低模具及机筒温度,改善模具的排气条件,降低料温及充模速率,适当扩大浇口截面,还应考虑更换润滑剂品种或减少数量。
八、浇口晕(Clod Flow Lines)
浇口晕,也称太阳斑、雾斑,即在浇口附近产生的圆圈状色变。形状是椭圆或圆, 通常由进浇方式以及浇口大小决定的,原因是熔体破裂(melt fracture)产生。
1、产生机理
产生浇口晕的原因是多样性的,其主要原因为:
· 注射压力太大;
· 模温过低导致,模温过低会让塑胶降温过快导致冷料过多,然后冲到产品表面,导致缺陷的产生;
· 料筒、喷嘴及模具温度偏低;
· 浇口设置不平衡;浇口太小或进胶处型腔过薄导致。胶流量大,截面积小(浇口、型腔肉厚)时,剪切速率大,剪切应力随着提高,并导致熔胶破裂而产生浇口晕现象。熔胶破裂还会导致流痕、色变、 雾斑等其他缺陷。
2、解决方案
(1)成型工艺
· 降低注射速度、注射压力,采用多级注塑压力及位置交换;
· 提高熔体温度、模具温度,以改善物料在充填过程中的流动性。
(2)模具
· 调整浇口位置,使浇口尽量不影响制品的外观质量;
· 采用恰当的浇口截面,浇口及流道截面最好采用圆形,减少流料的流动阻力;
· 采用恰当的浇口类型,侧进浇和搭接式进浇效果比潜伏式进浇效果要好;
· 合理的冷料井布置。
(3)模拟分析
· 可通过数值模拟,预测熔胶通过上述狭隘区时的温度、剪切速率和剪切应力。可以根据分析结果做相应的调整,很快可以找出适当的浇口尺寸和进胶处型腔壁厚度。
九、焦痕(Burn Mark)
焦痕的出现多是由于物料过热分解而引起的。在充模时,模内空气被压缩后,温度升高而烧伤聚合物,发生焦烧而出现焦痕,多在融合缝处发生此类缺陷。并可以发现制品表面表现出银色和淡棕色暗条纹。
1、产生机理
烧焦暗纹是因为熔料过热降解而造成的。淡棕色的暗纹是因为熔料发生氧化或分解。这些降解的熔料,会导致制品的力学性能下降。
(1)材料
· 物料中挥发物含量高;
· 挥发性润滑剂、脱模剂用量过多;
· 物料杂质过多或受污染,再生料过多;
· 颗粒不均匀,且含有粉末。
(2)模具
· 模具排气不良;
· 浇口小或位置不当;
· 排气不良,流道系统存在死角;
· 型腔局部压力过大,料流汇合较慢造成排气困难。
(3)成型工艺
· 注射压力或预塑背压太高;
· 注射速度太快或注射周期太长;
· 螺杆转速过快,产生过热;
· 机筒喷嘴温度太高;
· 料筒中熔融树脂停留时间过长造成分解。
(4)注射机
· 料筒未清洗干净;
· 加热系统精度差导致物料过热分解;
· 螺杆或料筒缺陷造成积料受热分解;
· 喷嘴或螺杆、止逆阀等部位熔体滞留后分解 。
2、解决方案
(1)材料
· 选择合适的材料;
· 适量使用挥发性润滑剂、脱模剂。
(2)模具
· 改善注射机与模具排气,保证注射过程中,物料填充到模具内时所产生的气体顺利的排到模具外面。
(3)成型工艺
· 熔料温度太高,降低料筒温度;
· 热流道温度太高,检查热流道温 度,降低热流道温度;
· 熔料在料筒内残留时间太长,采用小直径料筒;
· 注射速度太高,减小注射速度,采用多级注射;
· 降低注射压力和螺杆预塑背压;
· 降低注射速度并缩短注射周期。
(4)注塑机
· 降低熔体温度并缩短物料在料筒中停留时间,防止物料因过热分解;
· 注射热敏性塑料后,要将料筒清洗干净;
· 保证注射成型车间、注射机、模具的清洁;
· 调整到适当的螺杆转速,以适宜的背压最大限度地抑制气体的进入。
十、气泡(Bubble)
气泡,又称气穴、气痕、气孔,可分为水泡和气穴两种。是由于型腔存在气体,在熔体流动过程中会将气体聚集在型腔内的某些部分。若这些气体不能顺利排出,气体困在其中,则形成气泡,或者使型腔的这些部分无法得到填充而形成气穴。

1、产生机理
气穴的形成是由于一些厚壁制品其表面冷却较快,中心冷却较慢,从而导致不均匀的体积收缩,进而在壁厚部分形成空洞。气泡的形成是由于塑料中的水分和气体在制品冷却过程中无法排除,从而在制品内部形成气泡。即使熔体能够充填这些区域,熔体也常因为周围气体温度过高产生焦痕,从而影响制品的表面质量。因此,通过调整浇注系统设计或注塑工艺消除气泡现象。
(1)材料
· 物料流动性差;
· 塑料干燥不充分。
(2)模具
· 制品壁厚急剧变化,各部分冷却速率不一致,容易产生气泡;
· 模具排气不良,或排气孔道不足堵塞,位置不佳等;
· 模具设计缺陷,如浇口位置不佳、 浇口太小、多浇口排布不对称、流道过 细、模具冷却系统不合理。
(3)成型工艺
· 注射速度过快,熔体受剪切作用分解;
· 塑化过程过快;
· 注射压力过小;
· 熔体温度和模具温度过高。
(4)制品
· 制品壁厚过大,表里冷却速度不同;
· 制品截面壁厚差异大,薄壁处熔体迟滞流动,厚壁处熔体对型腔内气体进行包夹形成气穴。
2、解决方案
要消除气泡缺陷首先需确定塑料中气体的来源:a. 水汽是因为塑料没有干燥好 。b. 空气则是由于背压不足或射退距离太大。
(1)材料
· 选择合适的材料;
· 对物料进行充分干燥;
· 对于具有挥发的塑料添加剂,需要改变熔胶温度或改变塑料添加剂。
(2)模具
· 改善模具的排气
· 适当加大主流道、分流道及浇口的尺寸。
(3)成型工艺
· 延长保压时间,提高模具温度;
· 厚度变化较大的成型品,降低注射速度,提高注射压力;
· 调整合理背压,防止空气进入物料中。
十一、银纹(Silver Mark)
银纹也称为银线、银丝,是由于塑料中的空气或湿气挥发,或者有异种塑料混入分解而烧焦,在制品表面形成的喷溅状的痕迹。在充模时,波前锋析出挥发性气体, 这些气体往往是物料受热分解出来的或者是水蒸气、气体在前沿爆裂,分布在制品表面后被拉长成银色条纹状,形成制品表面条纹。这些银纹通常形成V字形,尖端背向浇口。
1、产生机理
当含湿量过大时,加热会产生水蒸气。在塑化时,由于螺杆工作不利,物料所挟带的空气不能排出,会产生银纹。在某些情况下,大气泡被拉长成扁气泡覆盖在制品表面,使制品表面剥层。有时因为从料筒至喷嘴的温度梯度太大使剪切力过大,也会产生银纹。
(1)材料
· 物料流动性差,黏度过高;
· 原料干燥不良,混入水分或其他物料 。
(2)模具
· 模具排气不良;
· 冷料井过小,注射时冷料被带入型腔,其中一部分迅速冷却固化成薄层;
· 模温控制系统漏水; 模具表面形成凝结水;
· 浇口与流道过小或变形,注射速度过快后造成物料分解。
(3)成型工艺
· 物料停留时间过长过热分解;
· 注射速度过快,压力过高;
· 熔体温度过高分解;
· 保压时间过短;
· 螺杆转速过快,剪切速率过大;
· 注射时间过长;
· 模具温度过低。
2、解决方案
在物料方面,选择吸湿性小的,或者采用好的干燥设备使物料充分干燥;在工艺方面,降低熔体温度,稳定喷嘴温度, 增加塑化时的背压,选用较大压缩比的螺杆;模具开设排气槽,使气体容易从型腔中排出。
(1) 材料
· 检查原料是否被其他树脂污染,并进行充分的干燥;
· 换料时,把旧料从料筒中完全清除;
· 选择流动性好的物料。
(2) 模具
· 改善注射机与模具的排气;
· 适当加大主流道、分流道及浇口的尺寸。
(3)成型工艺
· 减小物料停留时间,降低熔体温度,防止因温度过高造成的物料分解;
· 降低螺杆转速、注射速度和注射压力 ;
· 提高背压,防止空气进入物料中;
· 采用多级注射工艺:中速注射充填流道 → 慢速填满浇口 → 快速注射→低压慢速将模腔注满,使模内气体能在各段及时排除干净。
· 提高模具温度。
十二、色差(Lusterless)
色差也称变色、光泽不良。
1、产生机理
色差是注塑中常见的缺陷,色差影响因素众多,涉及原料树脂、色母、色母同原料的混合、注塑工艺、注塑机等。
(1)材料
· 物料被污染;
· 水分及挥发物含量高;
· 着色剂、添加剂分解;
· 颜色或色母不够或者分散不均;
· 原料及色母不同批次颜色有色差。
(2)模具
· 模具排气不良,物料烧灼;
· 模具浇口太小;
· 主流道及分流道尺寸太小;
· 模具结构存在死角。
(3)成型工艺
· 螺杆转速太高、预塑背压太大;
· 机筒、喷嘴温度不均;
· 注射压力太高、时间过长,注射速度太快使制品变色;
· 模温过低,固化层被积压或者推拉产生雾痕,导致色差。
(4)注射机
· 设备上存在粉尘污染,使物料变色;
· 设备加热系统失效;
· 机筒内有障碍物,促使物料降解;
· 机筒或螺槽内存有异物,造成物料磨削后变色。
2、解决方案
(1)材料
· 控制原材料,加强对不同批次的原料和色母进行检验,消除原料、色母的影响 ;
· 挥发性润滑剂、脱模剂用量适量。
(2)模具
· 通过相应部分模具的维修,来解决模具浇注系统、排气槽等造成色差的问题。
(3)成型工艺
· 掌握料筒温度、色母量对产品颜色变化的影响,通过试色过程来确定其变化规律 ;
· 避免物料局部过热和分解造成的色差,严格控制料筒各加热段温度,特别是喷嘴和紧靠喷嘴的加热部分;
· 注射速度太高,减小注射速度:采用多级注射:快—慢;
· 降低注射压力和螺杆预塑背压,防止剪切过热。
(4)注塑机
· 选择规格合适的注塑机,解决注塑机存在物料死角等问题;
· 生产中需经常检查加热部分,及时对加热部分损坏或失控元件进行更换维修,减少色差产生概率;
· 保证注射成型车间、注射机、模具的清洁;
· 调整适当螺杆塑化转速。
十三、白化(Whitening)
白化现象产生的主要原因是由于外力作用在制品表面,导致应力发白。最主要发生在ABS树脂制品的顶出位置。脱模效果不佳是其主要原因。
1、产生机理
多数情况下,产生白化的部位总是位于塑件的顶出部位。另外如果模温过低,而且流经通道很窄,会导致熔体前沿温度下降很快,固化层较厚,该固化层一旦因制件结构发生较大转向,就会受到很大的剪切力,对高温态的固化层进行拉扯,也会导致应力发白。
2、解决方案
出现白化后,可采用降低注射压力、加大脱模斜度、增加推杆的数量或面积、减小模具表面粗糙度等方法改善。特别是在加强筋和凸台附近应防止倒角。脱模机构的顶出装置要设置在塑件壁厚处或适当增加塑件顶出部位的厚度。此外,应提高型腔表面的光洁度,减小脱模应力。当然,喷脱模剂也是一种方法,但应注意不要对后续工序,如烫印、涂装等产生不良影响。
十四、龟裂(Crack)
龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷。包括制件表面丝状裂纹、微裂、顶白、开裂及因制件粘模、流道粘模而造成创伤,按开裂时间分脱模开裂和应用开裂。主要原因是由于应力变形所致。
1、产生机理
龟裂主要是由残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形所致。有些塑料对应力作用很敏感,成型后不仅容易在制品中产生内应力,而且在较大外力作用下容易脆化断裂而产生裂缝。塑料熔体在模具中的充填过程受到了流动剪切应力和拉应力作用, 使聚合物大分子发生取向,在冷凝过程中来不及松弛而形成内应力,从而降低塑件承受外载荷的能力。流动方向不一致往往产生非均匀取向,取向程度越大,产生的内应力就越大 。
(1)材料
· 物料湿度过大,塑料与水蒸气产生化学反应,降低强度而出现顶出开裂;
· 混合材料相容性不佳;
· 再生料含量过高,制件强度过低。
(2)模具
· 顶出不平衡,从而导致顶出残余应力集中而开裂;
· 制品设计不合理,导致局部应力集中;
· 制件过薄,制品结构设计不合理;
· 使用金属嵌件时,嵌件与制件收缩率不同造成内应力加大;
· 成型过程中使用了过量的脱模剂。
(3)成型工艺
· 调节开模速度与压力不合理对制品造成的拉伸作用,导致脱模开裂;
· 模具温度低,使得制品脱模困难;
· 料温过高造成分解或熔接痕;
· 注射压力过大、速度过快,注射、保压时间过长,从而造成内应力过大。
2、解决方案
(1)材料
· 适当使用脱模剂,注意经常消除模面附着的气雾等物质;
· 成型加工前对物料进行充分的干燥处理;
· 注意选用不会发生开裂的涂料和稀释剂。
(2)成型工艺
· 避免塑化阶段因进料不良而卷入空气;
· 提高熔体温度和模具温度,保证熔体流动的基础上,应尽量降低注射压力;
· 降低螺杆转速、注射速度,减缓熔体通过浇口初期的速度,采用多级注射;
· 调节开模速度与压力,避免因快速强拉制品造成的脱模开裂;
· 避免由于熔接痕,塑料降解造成机械强度变低而出现开裂;
· 通过在成型后立即进行退火处理,来消除内应力而减少裂纹的生成。
如果塑件表面已经产生了龟裂,可以考虑采取退火的办法予以消除。退火处理是以低于塑件热变形温度5℃左右的温度,充分加热塑件1小时左右,然后将其缓慢冷却,最好是将产生龟裂的塑件成型后立即进行退火处理,这有利于消除龟裂。但龟裂裂痕中留有残余应力,涂料中的溶剂很容易使裂痕处发展成为裂纹。
十五、表面浮纤(Glass Fiber Steaks)
浮纤是由于玻纤与树脂的流动性不一致及树脂与玻纤结合能力不强,玻纤外露所导致的。白色的玻纤在塑料熔体充模流动过程中浮露于外表,待冷凝成型后便在塑料件表面形成放射状的白色痕迹。当塑料件为黑色时会因色泽的差异加大而更加明显。
1、产生机理
在塑料熔体流动过程中,由于玻纤与树脂的流动性有差异,而且密度也不同, 使两者具有分离的趋势,密度小的玻纤浮向表面,密度大的树脂沉入内里,于是形成了玻纤外露现象。而塑料熔体在流动过程中受到螺杆、喷嘴、流道及浇口的摩擦剪切作用,会造成局部黏度差异, 同时又会破坏玻纤表面的界面层,熔体黏度愈小,界面层受损愈严重,玻纤与树脂之间的黏结力也愈小,当黏结力小到一 定程度时,玻纤便会摆脱树脂基体的束缚,同样也会逐渐向表面累积而外露。此外,塑料熔体注入型腔时会形成喷泉效应,即玻纤会由内部向外表流动,与型腔表面接触,由于模具型腔表面温度较低,质量轻、冷凝快的玻纤被瞬间冻结,若不能及时被熔体充分包围,就会产生外露而形成浮纤。
(1)材料
· 玻纤过长;
· 材料黏度过大。
(2)模具
· 浇口过小,流道过窄;
· 浇口位置不当;
· 制品的壁厚设计不均匀。
(3)成型工艺
· 加料量不够;
· 注射压力太低;
· 注射速度太慢;
· 料筒、喷嘴及模具温度偏低。
2、解决方案
浮纤是增强改性过程常见缺陷。如果能在塑料粒子中把玻纤长度控制在0.6~0.8mm之内的话,基本不会有浮纤的出现,但由于玻纤质量,树脂的黏度、改性的所用机器及工艺,模具及工艺等影响,还是难以避免会出现浮纤。
(1)材料
· 在力学性能许可的范围内尽量选低黏度材料;
· 玻纤尽量用短纤或空心玻璃微珠, 使其具有较好的流动性和分散性;
· 黏度较高的材料,可以考虑加入一些低黏度的树脂和回料以增加流动性。
(2)模具
合理模具结构设计,适当加大主流道、分流道及浇口的尺寸,缩短流道流程;
· 浇口可以是薄片式、扇形及环形,亦可采用多浇口形式,以使料流混乱、玻纤扩散并减小取向性;
· 良好的排气功能,以免造成熔接不良、缺料及烧伤等缺陷。
(3)成型工艺
· 提高背压有助于改善浮纤现象;
· 注射速度调高,螺杆速度可以调到70%~90%,采用较快的注射速度,可使玻纤增强塑料快速充满模腔,有利于增加玻纤的分散性,减小取向性;
· 较高的注射压力有利于充填,提高玻纤分散性,降低制品收缩率;
· 整个螺杆回退1~2mm,防止浇口浮纤 ;
· 对于复杂制件采取分级注塑;
· 提高料筒温度,可使熔体黏度降低,改善流动性,加大玻纤分散性和减小取向性。
· 提高模具温度。目前有采用变模温技术实现高模温和快速冷却,可消除浮纤;
· 降低螺杆转速,以避免摩擦剪切力过大而对玻纤造成伤害,破坏玻纤表面状态,降低玻纤与树脂之间的黏结强度。
十六、翘曲变形(Warpage)
由于不合适的成型条件和模具设计,会使塑件在脱模后收缩不均匀,在制品内部产生内应力,这样的塑件在使用过程中常会产生翘曲变形,导致制品失效或引起尺寸误差和装配困难。
1、产生机理
(1)材料
· 物料收缩率大。
(2)模具
· 模具冷却水路位置分配不均匀,没有对温度很好地进行控制;
· 制品两侧,型腔与型芯间温度差异较大;
· 设计的制品壁厚不均,突变或壁厚过小。
(3)成型工艺
· 注射压力过高或者注射速度过大;
· 料筒温度、熔体温度过高;
· 保压时间过长或冷却时间过短;
· 尚未充分冷却就顶出,由于顶杆对表面施压造成翘曲变形。
(4)制品
· 制品壁厚不均匀;
· 制品结构不对称导致不同收缩;
· 长条形结构翘曲加剧;
· 制品冷却设计不当,各部分冷却不均匀,薄壁部分的物料冷却较快引起翘曲。
2、解决方案
翘曲变形是塑件最严重的质量缺陷之 一,主要应从制品和模具设计方面着手解决,而依靠成型工艺调整的效果是非常有限的。翘曲变形的解决方法如下。
(1)材料
· 选择收缩率较小的材料。
(2)模具
· 尽量使制品壁厚均匀;
· 模具的冷却系统设计合理,使得制品能够冷却均匀平衡;
· 控制模芯与模壁的温差;
· 合理确定浇口位置及浇口类型,可以较大程度上减少制品的变形, 一般情况下,可采用多点式浇口;
· 模具设计合理,确定合理的拔模斜度,顶杆位置和数量,检查和校正模芯,提高模具的强度和定位精度;
· 改善模具的排气功能。
(3)成型工艺
· 降低注射压力、注射速度,采用多级注射,减小残余应力导致的变形;
· 降低熔体温度和模具温度,熔体温度高,则制品收缩小,但翘曲大,反之则制品收缩大、翘曲小;模具温度高,制品收缩小,但翘曲大,反之制品收缩大、翘曲小,因此,必须视制品结构不同,采取不同的方案,对于细长塑件可采取胎具固定后冷却的方法;
· 调整冷却方法或延长冷却时间,保证塑件冷却均匀;
· 设置螺杆回退来减小压缩应力梯度,使制品平整。
十七、脆化(Embrittlement)
脆化通常是由于塑料降解后内应力产生造成的。温度过高、时间过长或化学腐蚀使分子链断裂导致降解使得塑料制品变脆。其他如物料污染、模温过低、有熔接痕存在等均可能造成脆化。
1、产生机理
(1)材料
· 原料中混入杂质,或掺杂不当或过量的其他添加剂;
· 物料未干燥,加热产生的水汽发生反应 ;
· 塑料本身质量不佳,再生次数过多或再生料含量过高。
(2)模具
· 制品带有易出现应力开裂的尖角、缺口或厚度相差很大部位;
· 制品设计不合理,存在过薄或镂空结构;
· 分流道、浇口尺寸过小;
· 制品使用金属嵌件,造成冷热比容大,材料脆性大;
· 模具结构不良造成注塑周期反常。
(3)成型工艺
· 注射速度、压力过小;
· 模具温度设定不合理;温度过高造成脱模困难;温度过低造成制品过早冷却,均易造成开裂;
· 料筒、喷嘴温度过低;
· 螺杆预塑背压、转速过高造成物料降解;
· 残余应力过大或熔接痕造成强度下降。
(4)注射机
· 机筒内存在死角或障碍物加剧熔料降解 ;
· 机器塑化容量太小,塑料塑化不充分 ;
· 顶出装置不平衡,顶杆截面积过小或分布不当。
2、解决方案
对于制品变脆,需要找出降解的根本原因,针对性解决问题。其改进措施如下。
(1)材料
· 选用强度高、分子量大的材料,尽量不使用脆性物料,或使用共混改性材料;
· 材料进行充分干燥。
(2)模具
· 分流道安排平衡合理,增加分流道尺寸;
· 模具的冷却系统设计合理,使得制品能够冷却均匀平衡;
· 在制品上设加强筋;
· 改进模具浇口位置、改进浇口设计或增设辅助浇口;
· 模具设计合理,设置排气槽、在熔接部分设置护耳;
· 改善模具的排气功能。
(3)成型工艺
· 提高注射速度、注射压力,采用多级注射,减小残余应力导致的变形;
· 调整模具温度到合适的值,模具温度过高,脱模困难;模温过低,则塑料过早冷却,熔接痕融合不良,容易开裂;
· 减少或消除并合线,提高熔接线区域的质量;
· 降低预塑背压、螺杆转速,以防止物料因剪切过热而降解;
· 延长注射时间、保压时间。
十八、残余应力(Residual Stress)
残余应力是指出模后未松弛而残余在制品中的各种应力之和。是在聚合物加工特别是注射成型过程中,注塑件在脱模后由于内部存在残余应力,发生表面翘曲变形的现象。注塑制品残余应力通常会导致翘曲变形,引起形状和尺寸误差;同时残余应力导致的银纹及其他缺陷,都会使构件在使用过程中过早失效,影响其使用性。所以,只有残余应力接近零时,脱模比较顺利,并能获得满意的制品。
1、产生机理
一般认为在注塑成型过程中,薄壁塑料熔体在模腔中做非等温流动形成的剪切应力,由于快速冷却不能完全松弛是造成流动残余应力产生的主要原因。
注塑制品的残余应力有两个来源:一个是取向残余应力,一个是收缩残余应力。 对于注塑成型工艺而言,熔体的注射温度、模壁温度、熔体充填时间和充填速度、保压压力以及流道的长短都会对流动应力产生影响。流动残余应力和热残余应力是相互作用的,热残余应力比流动残余应力大一个数量级,因此工程中主要考虑热残余应力对注塑件的影响。
(1)取向残余应力产生位置
· 浇口位置:因射速快或保压时间长而容易产生挤压取向应力。
· 壁厚急剧变化处:(特别是由厚到薄处)会因壁薄位置剪切力强而产生挤压取向应力 ;
· 料流充填不平衡处:会因为过度充填造成局部挤压而产生挤压取向应力。
(2)收缩残余应力产生位置
· 主要发生在壁厚不均产品上,壁厚变化剧烈的位置,由于热量散发不均匀,所以容易产生不同的收缩取向。
(3)制品结构
· 壁厚分布不均匀。在壁厚变化区域,产生剪切速率的变化,导致应力的发生;
· 尖角位置易产生应力集中。
(4)模具
· 浇口大小及位置设置不当也会导致料流填充不平衡,局部位置可能会过度充填,产生较大挤压剪切应力。
(5)成型工艺
· 在确保注射速度的前提下,保证合理的注射压力可避免局部压力过大产生应力;
· 保压压力与时间过长都会增大浇口处的分子取向而产生较大残余应力;
· 模具温度太低会导致应力不能及时释放而残留;
· 提高熔体成型温度将会降低黏度,降低分子链的取向应力,从而导致降低残余应力。
2、解决方案
残余应力测定方法具体可分为有损测定法(机械测定法)和无损测定法(物理测定 法)两大类。对注塑制品而言,典型的残余应力的方法有双折射法、剥层法、钻孔法和应力松弛法,它们具有不同的测试机理及其优缺点,其中双折射法属于无损测定法,而剥层法、钻孔法和应力松弛法属于有损测定法。在这些方法中,双折射法与剥层法得到了广泛的应用。
(1)热处理
· 升高温度,使之达到可使塑件分子链活动的程度,让被冻结的分子链经升温后松弛产生乱序,从而达到消除残留应力的目的。方式包括烘箱热处理和远红外加热处理。
(2)模具
· 分流道安排平衡合理,增加分流道尺寸;
· 模具的冷却系统设计布置合理,尽量使制件表面各部分以均匀的冷却速率固化;
· 模腔厚度均匀,避免出现大的变化;
· 改进模具浇口位置、浇口设计,避免流程太长导致不同位置压力传递不同;
· 合理的模具设计,避免尖角的存在而形成应力集中。
(3)成型工艺
· 提高注射速度、注射压力,采用多级注射,减小残余应力导致的变形;
· 调整模具温度到合适的值;
· 提高熔体温度;
· 适当减少保压压力、保压时间,避免浇口应力集中。