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為什么注塑過程中注塑產品總是容易變形
為什么注塑過程中注塑產品總是容易變形
根據塑料中樹脂的分子結構,塑料可以分為兩類: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脂分子從熔融狀態到凝聚狀態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,否則就叫無定形型。
結晶塑料和非晶塑料不僅力學性能有顯著差異,而且從粘性狀態變為玻璃態時收縮率也有很大差異。結晶塑料的收縮率通常是無定形塑料的210倍。同時,對于結晶塑料來說,如果冷卻時各部分的冷卻速度不一致,產品中各部分的結晶度就會不同,結晶度的不同會在產品中產生內應力,導致產品變形甚至開裂。因此,對于結晶塑料來說,模具冷卻系統的設計是關系到產品變形程度的一個重要方面。
除了樹脂之外,原材料中通常會加入一些填料,以改善塑料的機械、電氣、光學和熱學性能。由于注射成型過程中的剪切流動,這些填料將形成分子取向。用Moldflow軟件分析纖維取向分布。取向會導致產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的收縮率在流動方向上為0.4,在垂直于流動方向的方向上為1.1。不同方向的收縮差異會在產品中產生內應力。因此,對于玻璃鋼制品來說,填料的取向不均勻往往是變形的主要原因。在生產實踐中,為了改善或消除產品的變形,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,影響注塑產品變形的主要因素有五個,分別是:成型原料、成型方法、產品設計、模具設計和注塑工藝條件。
成型原料
成型原料對產品變形的影響主要是指原料中樹脂的分子結構和填料的種類。
成型方法
目前,在傳統注射成型的基礎上發展了許多成型方法,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,已經從手柄、扶手等簡單產品逐漸過渡到家電、音響、汽車、辦公用品、玩具等行業復雜產品的生產。氣體輔助成形生產的產品種類越來越多,形狀也越來越復雜。
氣體輔助成型突破了傳統注射成型的技術局限,是傳統注射成型技術的創新。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、簡化產品設計、降低模具成本的優點,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品變形。汽車零件保險杠采用傳統注塑成型時,薄板表面變形嚴重,呈不規則的S形。氣體輔助成形后,整個零件不變形,薄板表面為光滑的弧形。產品設計
產品設計對變形的影響主要集中在產品壁厚、壁厚均勻性、產品形狀和結構剛度等方面。
產品壁厚對變形的影響通常隨塑料的類型而變化。對于無定形塑料,太薄的壁厚經常導致嚴重的取向。
因此,為了減少這類塑料制品的變形,通常需要在設計中適當增加壁厚,以減少分子取向帶來的不利影響。同時,適當增加壁厚也在一定程度上增加了產品的剛性,從而減少了產品的變形。
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品的體積收縮率。通過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,從而產生內應力,注塑機注塑造成產品變形。