一, 什么是薄壁注塑
薄壁注塑成型技术也称为薄壁塑件注塑成型技术. 关于其定义有以下三种:
流动长度与厚度之比 L/T, 即从熔体进入模具到熔体必须充填的型腔最远点的流动长度 L 与相应平均壁厚 T 之比在100或者150以上的注塑为薄壁注塑;
所成型塑件的厚度小于1 mm, 同时塑件的投影面积在50 c㎡ 以上的注塑成型方法;
所成型塑件的壁厚小于1 mm(或1.5mm), 或者 t/d ( 塑件厚度 t, 塑件直径d, 针对圆盘型塑件)在 0.05 以下的注塑成型定义为薄壁注塑成型.
由此可看出, 薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化, 它应该是一个相对的概念.
二, 原料的选择
对原料的要求: 大流动长度, 高冲击强度, 高热变形温度, 高热稳定性, 低方向性以及良好的尺寸稳定性;还要考虑塑料原料的低温冲击刚性, 阻燃性, 机械装配性以及外观质量等.
目前常用的薄壁注塑原料有: 聚碳酸酯(PC), 丙烯睛—丁二烯—苯乙烯(ABS), PC /ABS共混物和 PA6 等. 随着壁厚降低, 需要使用具有更好物理性能的塑料来维持制品强度.
三, 常见缺陷分析
虽然塑件薄壁化有很多优点, 但却降低了塑件的可成型性, 以致于用常规的注塑成型方法无法成型这些薄壁塑件. 在进行薄壁塑件的成型时, 存在如下常见问题:
1, 短射
短射是指由于模具型腔填充不完全造成塑件不完整的质量缺陷, 即熔体在完成填充之前就已经凝结.
常规注塑成型的填充过程和冷却过程是交织在一起的. 当聚合物熔体流动时, 熔体前沿遇到相对温度较低的型芯表面或型腔壁, 就会在其表面形成一层冷凝层 . 熔体在冷凝层内继续向前流动, 随着冷凝层厚度的增加, 实际型腔流道变窄, 冷凝层厚度对聚合物的流动有着显著的影响.
因为常规注塑成型时塑件的厚度较厚, 所以此时冷凝层对注塑成型的影响还不是很大. 但在薄壁注塑成型中, 当冷凝层的厚度与塑件厚度之比随着塑件厚度的变薄逐渐增加时, 这个影响就很大. 特别是二者的尺寸可以相互比较时更为突出.
当塑件的厚度减小时, 冷凝层对流动的影响将会以指数形式增加, 这也更说明了冷凝层在薄壁注塑成型中的影响之大. 如果仅从注塑成型考虑, 则需要注塑机有高的注射速率, 使塑料熔体填充型腔的速率超过冷凝层成长的速率(或者使冷凝层的成长速率变慢), 这样才可在流动截面封闭前完成填充动作, 进行薄壁塑件的注塑成型.
当流动长度为300mm, 塑件壁厚为3.0 mm 时, 此时 L/T为100, 用常规注塑成型技术就很容易达到;但当塑件壁厚下降至1.0mm 以下时, 这个曾经很容易达到的流长厚度比(100)就变得非常难达到.
2, 翘曲变形
翘曲变形是不均匀的内部应力导致的塑件缺陷. 翘曲变形产生的原因是收缩不均匀, 取向不均匀和冷却不均匀.
改善方法: 可以通过平衡冷却系统, 调节冷却时间, 保压压力以及保压时间等措施来改善塑件的翘曲变形缺陷.
3, 熔接线
熔接线是型腔内两个或多个熔体流动前沿熔合时形成的界线. 在熔接线处易产生应力集中, 削弱塑件的机械强度, 对塑件特别是薄壁塑件的机械性能尤为不利, 受外力后塑件非常容易在熔接线处开裂.
改善方法: 在设计时可以通过减少浇口数目或改变浇口位置来减少或改变熔接线的位置, 来满足塑件的设计要求.
4, 缺料
成品的细小部位, 角落处无法完全成型, 因模具加工不到位或是排气不畅, 成型上由于注射剂量或压力不够等原因, 造成设计缺陷(肉厚不足).
改善方法: 可修正缺料处模具, 采取或改良排气措施, 加肉厚, 浇口改善(加大浇口, 增加浇口), 加大注射剂量, 增加注射压力等措施进行改善.
5, 缩水
常发生于成形品壁厚或肉厚不均处, 因热熔塑料冷却或固化收缩不同而致. 如肋的背面, 有侧壁的边缘, BOSS柱的背面偷肉, 但至少保留2/3的肉厚.
改善方法: 可通过加粗流道, 加大浇口, 加排气, 升高料温, 加大注射压力, 延长保压时间等措施进行改善.
6, 表面影像
常发生于经过偷肉的BOSS柱, 或筋的背面, 或是由于型芯, 顶针设计过高造成应力痕降低.
改善方法: 可通过修正型芯, 顶针, 母模面喷砂等方式处理, 采用降低模面亮度, 降低注射速度, 减小注射压力等方式.
7, 气纹
发生于进浇口处, 多由于模温不高, 注射速度, 压力过高, 进浇口设置不当, 进浇时塑料碰到扰流结构.
改善方法: 可通过变更进浇口, 流道打光, 流道冷料区加大, 进浇口加大, 表面加咬花(通过调机或修模赶结合线亦可) , 升高模温, 降低注射速度, 减小注射压力等方式解决.
8, 结合线
发生于两股料流汇合处, 如两个进浇口的料流交合, 绕过型芯的料流交合, 是由于料温下降, 排气不良所致.
改善方法: 可通过变更进浇口, 加冷料井, 开排气槽或公模面咬花等方式, 也可升高料温, 升高模温等.
9, 毛边
常发生公母模的结合处, 由于合模不良所致, 或是模面边角加工不当, 成型上常由于锁模力不够, 料温, 压力过高等.
改善方法: 可进行模具修正, 重新合模, 增加锁模力, 降低料温, 减小注射压力, 减少保压时间, 降低保压压力等.
10, 变形
细长件, 面积大的薄壁件, 或是结构不对称的较大成品由于成型时冷却应力不均或顶出受力不一所致.
改善方法: 可进行修正顶针, 设置起张紧作用的拉料销等, 必要时公模加咬花调节变形, 调整公母模模温降低保压等, 小件变形的调节主要靠压力大小及时间, 大件变形的调节一般靠模温.
11, 表面不洁
是由于模具表面粗糙.
改善方法: 对于PC料, 有时由于模温过高, 模面有残胶, 油渍, 需及时进行清理模面, 打光处理, 降低模温等.
12, 拉白
易发生于成形品薄壁转角处或是薄壁RIB根部, 是由于脱模时受力不良造成, 顶针设置不当或是拔模斜度不够.
改善方法: 加大转角处R角, 增大脱模角度, 增加顶针或是加大其截面积, 模面打光, 顶针或斜销打光, 降低射速, 减小注射压力, 降低保压及时间等.
13, 拉模
表现为脱模不良或模伤, 拉花. 主要由于拔模斜度不够或模面粗糙, 成型条件也有影响.
改善方法: 增大拔模角度, 模面打光, 粘母模面时可以增加或变更拉料销, 牛角进料时注意牛角直径, 公模加咬花, 减小注射压力, 降低保压及时间等.
14, 气孔
透明成品PC料成形时容易出现. 由于注塑过程中气体未排尽, 模具设计不当或是成型条件不当都有影响.
改善方法: 增加排气, 变更浇口(进浇口增大), PC料流道必须打光, 严格烘料条件, 增加注射压力, 降低注射速度等.
15, 断差
发生于公母模块, 滑块, 斜销等的接合处, 表现为结合面的层次不齐等, 由于合模不当或是模具本身的问题.
改善方法: 修正模具, 或者重新合模.
16, 尺寸超公差
模具本身的问题, 或是成型条件不当造成成型收缩率不合适.
改善方法: 通常改变保压时间, 注射压力(第二段)对尺寸的影响最大. 例如: 提高射压, 提高保压补缩作用可明显加大尺寸, 降低模温亦可, 加大进浇口或增加进浇口可以改善调节效果.