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2007-02-26

注塑制品内应力的分析及控制(下)

b、尽量减短保压时间,以减小取向应力。
  c、减小注射压力或保压压力,会使取向应力减小。因担心制品出现收缩凹陷或试图取得更好表面光泽而将注射压力、速度等调得过大,会造成制品内部产生大的应变。结果,有些制品很快就开裂了,有些制品在存放一段时间后慢慢出现微裂或裂纹。当中心浇口出现以浇口为中心的放射状开裂时,应考虑调节浇口尺寸,使型腔内的压力减少,减小取向应力。有可能时,重新安排浇口的位置和形式,也可以增设必要的辅助浇口。
  d、提高模具温度,使解取向作用加强。虽然高的模温可减少聚合物的分子取向,但是,却使结晶性塑料结晶度提高,或因模温过高使塑料难以固化而造成脱模困难,所以要注意。相反,如果模温太低,塑料过早冷却,熔接缝有可能产生,制品容易开裂。
  e、有可能的话增加制品壁厚,使取向应力降低。
  2、减小温度应力的影响
     如果在浇口封闭前维持模腔压力,有利于提高制品密度,消除冷却温度应力,但是在浇口附近会产生较大的应力集中。设法降低浇口处温度,延长缓冷时间,有利于改善制品的应力不均,使制品的机械性能均一。
     熔体温度的提高,不论对结晶型聚合物还是非结晶型聚合物都会导致拉伸强度的降低。对非结晶型聚合物,拉伸强度会因浇口的位置而异。当浇口与充模方向一致时,拉伸强度随熔体温度提高而降低;当浇口与充模方向垂直时,拉伸强度随熔体温度的提高而增加。
     3、减小收缩应力的影响
  塑料制品如果在模内散热不好,冷热不均(尤其对大制品而言),可能会使制品出现收缩差异,产生较大的内应力,而使制品开裂。因此,模具的冷却水道的布置应尽量平衡。
制品设计上,避免厚度相差很大的部位。因厚度相差很大的部位必然是冷却速度不一,冷却过程的收缩和结晶情形的不同,力学状态也不同。
  4、减小脱模应力的影响
  a、调整顶出装置,如顶板、顶杆等,使之平衡动作,避免作用力先后不一或倾斜歪曲顶出。
  b、型腔、型芯要有适当的脱模斜度。当斜度不够时,脱模困难,制品受的机械应力过大而开裂。
  c、型腔脱模面要有足够的光洁度,甚至连抛光方向也应尽量与料流方向一致。型芯部分的加强筋、柱子等应有足够的光洁度,使脱模顺畅。
  d、采用小浇口,保压时间短,内应力小;用大流道,则注射压力低,注射时间短,内应力小;浇口设计在制品的厚壁处,则注射压力和保压压力低,内应力小。
  e、调节好开模速度,避免高速拨模。
  f、调节好模板的平行度及平稳性。
  g、在模面上施加适当的脱模剂,使脱模顺畅。
  h、制品在模内冷却时间太短,未充分硬化即开模顶出,可能在顶杆周围开裂。但冷却时间过长,制品包贴在模芯上,顶出时由于脱模光洁度不够或斜度不够而发生顶白现象。
  i、深腔制品应设置适当的进气孔道,以免脱模时产生过大的负压,影响塑料制品与模具的分离。必要时,通过进气孔道向模具和制品之间吹入压缩空气有助于脱模。
  5、制品设计上应注意问题:
  避免出现应力开裂的尖角、缺口或厚度相差很大的部位。尖角和缺口是内应力集中的地方,而厚度相差很大的部位必然是冷却速度不一,冷却过程的收缩和结晶也不同。总之,制品形状越复杂,尺寸愈大,愈容易开裂。
当塑料制品中带有金属嵌件时,嵌件最好是铜或铝,而且加工前应先预热嵌件。由于金属和塑料的收缩率不一致,塑料的收缩率较大,而金属的收缩率相对较小,通过预热方法减小收缩差异。对于聚苯乙烯,一般不宜设置金属嵌件。
制品设计上应注意平滑、缓过渡和匀称。在制品造型上,应尽量采用曲面、双曲面,既美观又可减小变形。
   6、材料方面的控制
  某些刚性大的塑料(如pc、ps塑料),本身不适合作脱模有困难的制品,而且容易出现应力开裂,所以应注意。一般非结晶型树脂比结晶型树脂容易产生残余应力而引起裂纹,也应注意。
  塑料再生次数太多或再生料含量太高,或料在料筒内加热时间太长,都会促使制品脆裂。塑料分子量每成形一次,当降到某一数值下,其耐冲击强度急剧降低而变脆。
  有些塑料在受潮状况下加热,会与水汽发生催化裂化反应,形成的降解产物和气态物质,除了影响制品外观外,还使制品发生大的应变,较小的残余应力就可以使出模后的制品产生开裂。
  有些塑料本身质量不佳,例如分子量分布大,塑料受到污染,也是造成开裂的原因。
  7、设备方面要注意的问题
  a、注塑机塑化容量要适中。即使是相熔性良好的塑料,如果在机筒内未完全均匀混合,也即塑化不充分,成型的制品在受力时将使应变集中在未充分混合的部位而脆裂。相反,若注塑机塑化容量太大,塑料在料筒中受剪切作用时间过长,也会老化降解,使制品变脆。
  b、   注塑机料筒内有障碍物,促使塑料降解而使制品变脆。
  四、制品应力开裂检查和退火处理
  1、诊断方法:
     (1)、溶剂法:
            a. ps  在室温下用煤油处理。
            b. 对pc、ps、聚砜、ppo等注塑制品,用四氯化硅溶剂处理,20秒内若制品开裂,说明内应力大。
            c. pom  30%盐酸溶液中浸30min。
            d. abs  浸入冰醋酸溶液中。
            e. pp  在80℃下,用63%(重量百分比)的三氧化铬与水的混合物处理。
            f. hdpe  在80℃下,用2%的洗涤剂水溶液处理。
    (2)、仪器法:用偏振光方法可以检测制品的内应力。
  2、热处理方法:有开裂倾向的塑料制品,可以用退火热处理方法来消除制品内应力,从而减小裂纹的生成。
    pom 空气浴退火:140~150℃×壁厚每增5mm即增加40~60min;
    油浴退火:140~150℃×壁厚每增5mm即增加20~30min。
    pbt  120℃×1~2h 。
    pc   110~135℃×时间根据厚度定。
    聚砜  170~180℃×2~4h 。
    pmma  70~80℃×4h 。
    abs   70~80℃×2~4h 。
    ps    介质为热空气或热水:60~70℃×30~60min(厚度≤6mm);70~80℃×120~300min(厚度≤6mm)。  (本文完)

  作者:吴培新


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