一, 什麼是薄壁注塑
薄壁注塑成型技術也稱為薄壁塑件注塑成型技術. 關於其定義有以下三種:
流動長度與厚度之比 L/T, 即從熔體進入模具到熔體必須充填的型腔最遠點的流動長度 L 與相應平均壁厚 T 之比在100或者150以上的注塑為薄壁注塑;
所成型塑件的厚度小於1 mm, 同時塑件的投影面積在50 c㎡ 以上的注塑成型方法;
所成型塑件的壁厚小於1 mm(或1.5mm), 或者 t/d ( 塑件厚度 t, 塑件直徑d, 針對圓盤型塑件)在 0.05 以下的注塑成型定義為薄壁注塑成型.
由此可看出, 薄壁注塑成型定義的臨界值也將發生變化, 它應該是一個相對的概念.
二, 原料的選擇
對原料的要求: 大流動長度, 高衝擊強度, 高熱變形溫度, 高熱穩定性, 低方向性以及良好的尺寸穩定性;還要考慮塑料原料的低溫衝擊剛性, 阻燃性, 機械裝配性以及外觀質量等.
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. 隨著壁厚降低, 需要使用具有更好物理性能的塑料來維持製品強度.
三, 常見缺陷分析
雖然塑件薄壁化有很多優點, 但卻降低了塑件的可成型性, 以致於用常規的注塑成型方法無法成型這些薄壁塑件. 在進行薄壁塑件的成型時, 存在如下常見問題:
1, 短射
短射是指由於模具型腔填充不完全造成塑件不完整的質量缺陷, 即熔體在完成填充之前就已經凝結.
常規注塑成型的填充過程和冷卻過程是交織在一起的. 當聚合物熔體流動時, 熔體前沿遇到相對溫度較低的型芯表面或型腔壁, 就會在其表面形成一層冷凝層 . 熔體在冷凝層內繼續向前流動, 隨著冷凝層厚度的增加, 實際型腔流道變窄, 冷凝層厚度對聚合物的流動有著顯著的影響.
因為常規注塑成型時塑件的厚度較厚, 所以此時冷凝層對注塑成型的影響還不是很大. 但在薄壁注塑成型中, 當冷凝層的厚度與塑件厚度之比隨著塑件厚度的變薄逐漸增加時, 這個影響就很大. 特別是二者的尺寸可以相互比較時更為突出.
當塑件的厚度減小時, 冷凝層對流動的影響將會以指數形式增加, 這也更說明了冷凝層在薄壁注塑成型中的影響之大. 如果僅從注塑成型考慮, 則需要注塑機有高的注射速率, 使塑料熔體填充型腔的速率超過冷凝層成長的速率(或者使冷凝層的成長速率變慢), 這樣才可在流動截面封閉前完成填充動作, 進行薄壁塑件的注塑成型.
當流動長度為300mm, 塑件壁厚為3.0 mm 時, 此時 L/T為100, 用常規注塑成型技術就很容易達到;但當塑件壁厚下降至1.0mm 以下時, 這個曾經很容易達到的流長厚度比(100)就變得非常難達到.
2, 翹曲變形
翹曲變形是不均勻的內部應力導致的塑件缺陷. 翹曲變形產生的原因是收縮不均勻, 取向不均勻和冷卻不均勻.
改善方法: 可以通過平衡冷卻系統, 調節冷卻時間, 保壓壓力以及保壓時間等措施來改善塑件的翹曲變形缺陷.
3, 熔接線
熔接線是型腔內兩個或多個熔體流動前沿熔合時形成的界線. 在熔接線處易產生應力集中, 削弱塑件的機械強度, 對塑件特別是薄壁塑件的機械性能尤為不利, 受外力後塑件非常容易在熔接線處開裂.
改善方法: 在設計時可以通過減少澆口數目或改變澆口位置來減少或改變熔接線的位置, 來滿足塑件的設計要求.
4, 缺料
成品的細小部位, 角落處無法完全成型, 因模具加工不到位或是排氣不暢, 成型上由於注射劑量或壓力不夠等原因, 造成設計缺陷(肉厚不足).
改善方法: 可修正缺料處模具, 採取或改良排氣措施, 加肉厚, 澆口改善(加大澆口, 增加澆口), 加大注射劑量, 增加註射壓力等措施進行改善.
5, 縮水
常發生於成形品壁厚或肉厚不均處, 因熱熔塑料冷卻或固化收縮不同而致. 如肋的背面, 有側壁的邊緣, BOSS柱的背面偷肉, 但至少保留2/3的肉厚.
改善方法: 可通過加粗流道, 加大澆口, 加排氣, 升高料溫, 加大注射壓力, 延長保壓時間等措施進行改善.
6, 表面影像
常發生於經過偷肉的BOSS柱, 或筋的背面, 或是由於型芯, 頂針設計過高造成應力痕降低.
改善方法: 可通過修正型芯, 頂針, 母模面噴砂等方式處理, 採用降低模面亮度, 降低注射速度, 減小注射壓力等方式.
7, 氣紋
發生於進澆口處, 多由於模溫不高, 注射速度, 壓力過高, 進澆口設置不當, 進澆時塑料碰到擾流結構.
改善方法: 可通過變更進澆口, 流道打光, 流道冷料區加大, 進澆口加大, 表面加咬花(通過調機或修模趕結合線亦可) , 升高模溫, 降低注射速度, 減小注射壓力等方式解決.
8, 結合線
發生於兩股料流匯合處, 如兩個進澆口的料流交合, 繞過型芯的料流交合, 是由於料溫下降, 排氣不良所致.
改善方法: 可通過變更進澆口, 加冷料井, 開排氣槽或公模面咬花等方式, 也可升高料溫, 升高模溫等.
9, 毛邊
常發生公母模的結合處, 由於合模不良所致, 或是模面邊角加工不當, 成型上常由於鎖模力不夠, 料溫, 壓力過高等.
改善方法: 可進行模具修正, 重新合模, 增加鎖模力, 降低料溫, 減小注射壓力, 減少保壓時間, 降低保壓壓力等.
10, 變形
細長件, 面積大的薄壁件, 或是結構不對稱的較大成品由於成型時冷卻應力不均或頂出受力不一所致.
改善方法: 可進行修正頂針, 設置起張緊作用的拉料銷等, 必要時公模加咬花調節變形, 調整公母模模溫降低保壓等, 小件變形的調節主要靠壓力大小及時間, 大件變形的調節一般靠模溫.
11, 表面不潔
是由於模具表面粗糙.
改善方法: 對於PC料, 有時由於模溫過高, 模面有殘膠, 油漬, 需及時進行清理模面, 打光處理, 降低模溫等.
12, 拉白
易發生於成形品薄壁轉角處或是薄壁RIB根部, 是由於脫模時受力不良造成, 頂針設置不當或是拔模斜度不夠.
改善方法: 加大轉角處R角, 增大脫模角度, 增加頂針或是加大其截面積, 模面打光, 頂針或斜銷打光, 降低射速, 減小注射壓力, 降低保壓及時間等.
13, 拉模
表現為脫模不良或模傷, 拉花. 主要由於拔模斜度不夠或模面粗糙, 成型條件也有影響.
改善方法: 增大拔模角度, 模面打光, 粘母模面時可以增加或變更拉料銷, 牛角進料時注意牛角直徑, 公模加咬花, 減小注射壓力, 降低保壓及時間等.
14, 氣孔
透明成品PC料成形時容易出現. 由於注塑過程中氣體未排盡, 模具設計不當或是成型條件不當都有影響.
改善方法: 增加排氣, 變更澆口(進澆口增大), PC料流道必須打光, 嚴格烘料條件, 增加註射壓力, 降低注射速度等.
15, 斷差
發生於公母模組, 滑塊, 斜銷等的接合處, 表現為結合面的層次不齊等, 由於合模不當或是模具本身的問題.
改善方法: 修正模具, 或者重新合模.
16, 尺寸超公差
模具本身的問題, 或是成型條件不當造成成型收縮率不合適.
改善方法: 通常改變保壓時間, 注射壓力(第二段)對尺寸的影響最大. 例如: 提高射壓, 提高保壓補縮作用可明顯加大尺寸, 降低模溫亦可, 加大進澆口或增加進澆口可以改善調節效果.