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注塑成型工艺中欠注缺陷成因探究

【内容摘要】由于塑料制件在使用中具有诸多优点,工业产品非金属化、金属制品塑料化的趋势越来越明显。注塑成型是生产塑料制件常用的工艺方法,其加工过程是一个受多种因素影响的复杂流程,生产中可能会出现“欠注”这种缺陷,本文分析了生产塑料件时欠注缺陷产生的原因,并从多方面提出了解决问题的措施与对策。

【关键词】塑料制件;注塑成型;欠注缺陷

在工业产品中,塑料制品零件同金属零件相比有许多优点,例如,加工简单、产量大、能耗较小、重量较小,还具有良好的绝缘性、耐磨性、抗腐蚀性等。在有些场合,设计合理的塑料制件往往能代替多个传统的金属结构件,所以目前工业产品非金属化、金属制品塑料化的趋势越来越明显。注塑成型是塑料加工中普遍采用的方法之一,其过程是将颗粒状的高分子材料加热成为熔融状态的可以流动的熔体,在注塑机螺杆的推动下,塑料熔体经过注塑机喷嘴、模具的流道、浇口进入模具型腔,最终成型出具有一定形状和尺寸的塑料制品。这个过程也称为注射成型。由于材料本身及工艺、设备操作等原因,注塑成型会生成一些缺陷,比如欠注、飞边、熔接痕、气穴、翘曲、缩痕、气孔、流痕、裂纹、黑斑、黑纹、脆化、烧焦、掉色、喷射流、表面剥离、尺寸不稳定、脱模困难、光泽缺陷等等,本文将聚焦其中比较常见的一种缺陷———欠注,就其成因和如何解决这种缺陷作简单的分析。欠注,指熔融塑料进入模具型腔以后没有填充完全,导致塑件缺料的情况,也叫做短射,或称打不满。塑料制品中越是壁薄的地方,越容易产生欠注,熔料流动终到的端头部位也经常出现。造成这种现象的原因,无外乎一些会增加塑料的流动阻力、以及会妨碍足量塑料流入模具型腔的影响因素。

一、设备原因

注塑设备选型要与产品注射量相匹配。选用设备要注意,注塑机规定的最大注射值不能小于塑件本身的重量。注塑前要检查注射量,确保其与机器设备匹配,塑料制件、浇道等各项加起来的用料注射量总和不得高于设备塑化总量的85%。高聚物塑料熔融之后通常粘度很大,为了降低熔体塑料在注塑加工过程中与机械设备表面的摩擦力,需要加入适量润滑助剂,但润滑剂如果超量,则可能成为熔料不能充分充满型腔的诱因,会引起欠注缺陷。此时应减少润滑剂用量,并及时调整料筒与螺杆的间隙。

二、塑件的材料和结构问题

(一)原材料流动性的影响。

如果塑胶材料在型腔内的流动性较差,要设法找到浇注系统的滞留缺陷,比如检查浇道位置的设置是否合理,把浇口、流道的尺寸适度加大,情况允许的话可以更换更大的喷嘴。必要时为了改善树脂的流动性能也可以尝试在原料中添加合适的适量助剂。

(二)塑料塑化不充分。

若欠注缺陷是在不同塑件中随机出现的,原料中可能混有杂质,或者存在未融化的塑粒,这与原材料的性能、料筒温度、工艺参数设置有误等因素有关。

(三)塑件结构设计不合理。

形体复杂、壁厚过小或过大的塑料制件,特别是成型面面积很大的制件,熔体流到薄壁部位,易在入口处受阻,使得型腔填充不满。塑料制件的结构设计应参考熔料最大充模长度来确定壁厚。一般来说,塑件厚度在0.5mm~8mm之间,超出这个范围,就不利于注塑成型了。通常塑件的厚度应采用1mm~3mm,大型塑件可在3mm~6mm。原则上应尽量先填充壁厚较大的地方,再填充薄壁部位。

三、工艺问题

(一)供料不足。

若注塑设备出现供料不足造成欠注,可检查加料口是否出现“架桥”情况,要保证加料管路顺畅。检查注射行程,可把螺杆注射行程适当加大,以避免注射行程较短造成的供料不足。

(二)流道阻塞。

注射喷嘴、主流道、分流道、浇口等路径上任何位置存在杂质或者阻塞都可能影响注塑质量。若未将喷嘴清理干净,残余冷料可能随热熔料一起进入流道,未融化的冷料可能作为杂质将流道阻塞,发生欠注,故喷嘴务必要保持清洁,应定期拆卸喷嘴,清理里面的杂物。对于冷料杂质的问题也可以开设冷料腔,防止冷料直接进入型腔而影响塑件充填效果。冷料腔一般应设置在主流道的末端,若分流道长度较长时,也应在其末端开设冷料腔,防止注射间隔期间产生的冷料头进入型腔。冷料腔适度扩大,或者适当增加流道的截面积,都可以减少流道阻塞的发生。

(三)熔料温度太低。

在一般情况下,温度越低,熔料的流动性越差,充模长度不够,造成欠注的可能性就大。所以开机前要将料筒提前加热,达到到温度设定值后,需将该温度再保持一段时间,再开始注塑加工。但也有需要采取低温注射的场合,如熔料为易分解物,此时可将注射的循环时间适当延长。

(四)喷嘴温度太低。

喷嘴温度通常略低于料筒的最高温度,但也不能过低,如果温度过低,则必须辅以较高的注射压力,设备能耗大。另一方面,喷嘴温度过低,会造成部分熔料过早凝固,熔料流动性降低,产生欠注。凝固的冷料也容易堵塞喷嘴,或者进入流道、型腔,影响注塑品质。为使喷嘴温度保持在正常的工艺范围内,也要注意减少模温对其的影响,开模时注意保持喷嘴与模具的距离。

(五)注射压力偏小。

通常注射压力越小,充模长度就越短,从而影响型腔充填。此时可调节射料杆的行进速度,也可以增加注射时间,以提高注射压力。

(六)注射速度过慢。

注射速度太慢会造成熔料在模具型腔的填充速度缓慢,如果熔料流速过慢,在未完成设定流动行程前就已提前冷却,则会产生欠注,所以要控制好节流调速阀,保证合适的注射速度。

四、模具问题

(一)浇注系统设计不合理。

流道和浇口的设置尽量保持平衡,塑件用料越多,对应的浇口尺寸越大,塑件用料越少,对应的浇口尺寸越小,尽量使熔料能同时填满各个型腔,保证各型腔成型品的品质均匀一致。在壁厚较厚的位置开设浇口。当浇口以及流道形状过于细而且长,熔料流动过程中能量损失太大,压力变小,会因流动受阻而发生欠注。所以应尽量保证流道和浇口具有一定规模的截面积,如有必要可多点进浇。

(二)模具排气问题。

薄壁制件,特别是型腔较深的薄壁制件,欠注的产生可能是成型过程中生成的各种气体在模具型腔内无法排出造成的。可开设排气沟槽或孔帮助排气。通常在易欠注部位的凹模上开槽(一般排气槽的尺寸可参考:深度0.02~0.04mm,宽度5~11mm)。排气孔的开设位置应特别注意,应与浇口保持一定距离,特别是型腔填充的最后端头位置。当所用的塑料原料吸湿性很大或者干燥不完全水分含量过高,则会在注塑过程中产生大量气体,模具排气不良,型腔内出现困气现象,困气阻力产生的背压会对熔料的流动造成阻碍,流速减慢,终致填充不良。这就要求对原料进行充分的干燥处理,及时清除原料中的易挥发物。另外模具排气不良的问题也可通过减小合模力、扩大模具间隙等措施来帮助改善。

(三)模具温度过低。

塑料成分在注塑模具温度较高时与模具表面的贴合性会更好,获得更好的填充效果。若模具温度太低,也会造成塑件抱模太紧不易脱模,塑件表面容易拉伤造成缺陷。所以开机加工前要使模具预热到一定温度,且刚开机时为了不影响预热效果,要适当减少冷却剂用量,待设备正常生产运行后再恢复。日常勤于检查,确保冷却系统正常运行,确保模具能顺利升温。

五、结语

本文对注塑成型制品欠注缺陷的成因和解决途径进行了简单分析,要想生产出合用的、高质量的塑料制品,必须满足很多条件:合理的塑料制品设计、结构合理且成型精度高的注塑模具、成型效率高的工艺和注塑机等,当然也包括技术人员处理缺陷问题的经验和知识储备,周全考虑各处细节问题,才能尽量降低注塑缺陷发生率。

【参考文献】

[1]刘来英.注塑成型工艺[M].北京:机械工业出版社,2007

[2]刘法谦、燕立唐、李荣勋、陈桂兰、刘波、刘光烨.注射成型缺陷及其解决[J].橡塑技术与装备,2002

[3]张甲敏、李永芳、赵文庆、廉全贵.碱性电池密封圈欠注原因分析与对策[J].工程塑料应用,2012

作者:张丽砾 单位:安徽能源技术学校

 

  发布时间:2016/5/18 10:42:01  阅读人次