如何避免注塑制品侧壁出现凹痕

维普资讯 http://www.cqvip.com ３６　ｃ　－，０　∞　∞Ⅸ∞ｑ）　国外塑料　第２ｏ卷第３期　ｉ萱缀　；　‘　，。）ｆ　—　ｆ　ｆ　—ｘ—　ｘ　—　如何避免注塑制品侧壁出现凹痕　ＨＯＷ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｓｉｎｋ　ｍａｒｋｓ　ｉｎ　ｎｏｒｍｉｎａｌ　ｗａＩｌ　ｓ　凹痕是塑料注射成型过程中的一个老问题。在书刊和企业的技术资料中有大　量的文章来描述凹痕产生的原因及解决措施。Ｇｌｅｎｎ　Ｂｅａｌｌ塑料有限公司的注塑　专家Ｇｌｅｎｎ　Ｂｅａｌｌ这篇技术分析，则是立足于多年的一线生产经验，从理论到实践　的角度作深入浅出的解析，相信对设计工程师和注塑业人士都会有所启示。　中图分类号：ＴＱ３２０．７２文献标识码：Ｂ文章编号：１００２—５２１９（２００２）０３－－ＯＯ３６一Ｏ２　什么是凹痕？　“Ｗｈｉｔｔｉｎｇｔｏｎ塑料辞典”将凹痕定义为：由于浇　口封口后或者缺料注射引起的局部收缩造成的注塑　膨胀和收缩的程度取决于许多相关因素。每种　塑料材料的特性、最大／最小温度范围以及模腔保压　压力是最重要的因素。注塑件的尺寸和形状．以及冷　却速率和均匀性也是需要重点考虑的因素。　塑料材料模塑过程中膨胀和收缩量的大小与所　加工的塑料的热膨胀系数有关。但是，在特定的模塑　条件下，其它一些因素也会对膨胀和收缩产生影响。　制品表面产生浅的凹陷或微陷。　对这一现象的解释取决于你讨论的对象：用户　会对注塑件表面的凹痕感到奇怪，高层管理人员认　为不必再浪费宝贵的时间来讨论它，营销人员会表　示无法接受这样的缺陷，设计师会感到意外，质量控　制人员则认为与图纸不符，注塑工说不必大惊小怪，　模具工表示事不关己，而材料供应商的解释是，与　“我们的设计手册上第２４页所描述的情况”一样。　尽管有多种不同的解释，但是在一点上大家的　意见是一致的，即凹痕是注塑制品表面不应出现的　模塑行业将上述各种影响因素综合考虑，把模塑过　程中的热膨胀系数称为“模塑收缩”。　凹陷性缺陷。凹痕令人讨厌，因为它们破坏了本该具　有吸引力的注塑制品的外观。　图１　注塑件的横截面以及模腔的一部分，随着注塑件的　什么引起凹痕？　凹痕一般是因塑料制品壁厚增加引起制品收缩　冷却，其逐渐收缩并脱离型腔内壁．如图中虚线所示。　图１给出了一个模塑件的横截面及模腔的一部　分。模腔已被填充，没有额外的熔料流入模腔。此时，　率局部增加所致，抑或是模腔保压压力不当所致。凹　痕还可能出现在外部尖角附近或者壁厚突变处。凹　痕经常出现在凸台、加强筋或支座的背面。有时凹痕　出现在一些不常见的部位，产生凹痕的根本原因在　于材料的热胀冷缩性质。这种性质对注塑工艺来说　非常重要，因为热塑性塑料的热膨胀系数相当高。　塑料被紧紧压向模腔的冷却表面。随着模塑件的冷　却，模塑件将其本身的热量释放到模腔的冷却表面，　所释放的热量被图中的４个小圆圈所示的圆形冷却　通道（未按比例绘制）带走。　随着材料的冷却，热膨胀系数开始起作用。模塑　件因冷却收缩而变小。收缩使模塑件脱离模腔内壁，　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年９月　国外塑料　３７　如图中紧靠模腔内壁的虚线所示。　有一点要注意，即随着模塑件的收缩，其尺寸小　于模腔时，模塑件就失去了与模腔冷却表面的紧密　接触。这时冷却效率下降。随着模塑件继续冷却，模　塑件不断收缩，收缩量取决于上述因素的综合作用。　被注入模腔，以补偿模塑收缩。一些大的复杂模塑件　不能整件顶出。大多数情况下，浇口比制件其它部分　薄得多。在模塑件仍然很热且持续收缩时，小的浇口　已经固化。一旦固化，保压就对型腔内的模塑件没有　作用。如果这是产生凹痕的根源，那么采用温度更高　的模具或者大的浇口或许有所帮助。　从理论上讲，热的塑料材料沿着这一尺寸为　１２５英寸厚的方形模塑件４边均匀释放热量。模塑　件４个角越靠外越薄，尖角处的塑料最少。尖角任何　部分都同时从两侧冷却。故模塑件上的尖角冷却最　快，比其它部位更早硬化。模塑结晶性塑料时这一问　材料因素　说到凹痕的起因，很明显，半结晶性塑料的模塑　题尤为突出，因为结晶性塑料有确定的固化温度。　接近模塑件中心处的厚的部分离型腔冷却面最　远，成为模塑件上最后释放热量的部分。在边角处的　材料固化之后，随着接近制件中心处的熔体冷却，模　件仍会继续收缩。尖角之间的４个平面只能得到单　侧冷却，其强度当然没有尖角处材料的强度高。　各种因素综合作用时，就具备了产生凹痕的所　有必需的条件，出现如图２中虚线所示的凹痕。从图　中可以看出，制件中心处塑料材料的冷却收缩将部　分冷却的与冷却程度较大的尖角间相对较弱的表面　向内拉去。正是厚截面中心处的这种收缩在注塑件　表面产生了凹痕。尖角处冷却迅速、收缩较小可以解　释矩形平面的边缘处几乎从不出现凹痕的原因。　凹痕表明应力所在　大多数情况不允许出现凹痕，某些情况如对工　业用模塑件的外观要求不高时，凹痕是可以容忍的。　但凹痕永远不应被忘记，因为这些表面凹陷表明了　另一个更为严重的问题。凹痕的存在证明此处的模　塑收缩率高于其周边部位的收缩。如果模塑件某处　的收缩高于另一处，那么模塑件内就会产生应力。这　种模塑产生的内应力是注塑件产生翘曲的原因。　模内残余应力还会降低模塑件的冲击强度和耐　温性。有时，为了改进与模内应力有关的一些问题，　可改用高性能且昂贵的塑料材料。这很令人遗憾，因　为在大多数情况下，如果制品的设计和注塑合理，价　格较低的塑料材料也能达到令人满意的外观、适宜　的耐温性和抗冲击性。　最大程度地减少凹痕　有些情况下，调整工艺条件可以避免凹痕的产　生。例如，在模塑件的保压过程中，额外的塑料材料　收缩率高，这将使问题更为严重。非结晶性材料的模　塑收缩率较低，会最大程度地减小凹痕。填充和纤维　强化材料的收缩率更低，产生凹痕的可能性更小　设计时应考虑的因素　厚注塑件的冷却时间长，会产生较大的收缩。厚　度大是凹痕产生的根源所在，也是工程师设计模塑　件时必须注意的。要尽可能避免设计出有厚的部　位。如果不能避免，那么厚的部位应设计成空心的。　如果做不到这样，那么厚的部位应平滑过渡到公称　壁厚。用大的圆弧代替尖角，可以消除或者最大限度　地减轻尖角附近产生的令人讨厌的凹痕。　图２所示的模塑件在右手一侧的两个圆角处有圆弧　从图　２中可以看出，两个圆弧处的塑料材料并　没有象形成模塑件左手一侧的两个尖角位置的材料　那样少。这种圆形截面的冷却没有尖角那样快。因　此，圆弧处的塑料材料以及圆弧形角间的材料冷却　得更均匀，这样所有的外表面都可以均匀地向制件　中心收缩。设计工程师应避免设计高度光滑的反光　表面，这会使微小的凹痕也会很明显。而粗糙的表面　以及花纹表面会遮掩凹痕。　如果将图２所示的１２５英寸方形制件的尺寸增　加到２５０英寸，凹痕以及模内应力也会增加，这样厚　的模塑件收缩还会产生内空隙。