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2010-02-24

翘曲变形的成因分析及改进措施 (续二)

模具设计:模具设计对制品内应力也有影响,模具浇注系统的结构参数是影响塑件形位尺寸的重要因素,特别是模具浇口的设计涉及到熔料在模具内的流动特性,塑件内应力的形成以及热收缩变形等。如合理地确定浇口位置及浇口类型,往往可以较大程度地减少塑件的变形。在确定浇口位置时,不要使熔料直接冲击型芯,应使型芯两侧受力均匀;对于面积较大的矩形扁平塑件,当采用分子取向及收缩大的树脂原料时,应采用薄膜式浇口或多点式侧浇口,尽量不要采用直浇口或分布在一条直线上的点浇口;对于圆片形塑件,应采用多点式针浇口或直接式中心浇口,尽量不要采用侧浇口;对于环型塑件,应采用盘形浇口或轮辐式十字浇口,尽量不要采用侧浇口或针浇口;对于壳形塑件,应采用直浇口,尽量不要采用侧浇口。此外,在设计模具的浇注系统时,应针对熔料的流动特性,使流料在充模过程中尽量保持平行流动,这样,尽管成型后的塑件在相互垂直方向上的收缩有差别,但不会引起很大的翘曲变形。浇口小保压时间短,凝封压力低,制品内应力小,反之则较大,浇口设置在制品壁厚处,注射压力、保压力较低,制品内应力小。大流道注射时间短,熔体不易降温,内应力小,反之则较大。模具冷却系统设置应均匀一致,静、动模板上两片模具冷却同步,制品内应力小。 
  此外,如果塑件在脱模过程中受到较大的不均衡外力的作用会使其形体结构产生较大的翘曲变形。例如,模具型腔的脱模斜度不够,塑件顶出困难,顶杆的顶出面积太小或顶杆分布不均,脱模时塑料件各部分的顶出速度不一致以及顶出太快或太慢,模具的抽芯装置及嵌件设置不当,型芯弯曲或模具强度不足,精度太差,定位可靠等都会导致塑件翘曲变形。对此,在模具设计方面,应合理确定脱模斜度,顶杆位置和数量,提高模具的强度和定位精度;对于中小型模具,可根据翘曲规律来设计和制作反翘曲模具,将型腔事先制成与翘曲方向相反的曲面,抵消取向变形,不过这种方法较难掌握,需要反复试制和修模,一般用于批量很大的塑件。在模具操作方面,应适当减慢顶出速度或增加顶出行程。顶出装置应设计成大面积顶出,制品内应力不,模具应有一定的脱模斜度,使脱模斜度不小于1度()1.7%,小型件为0.2~1%,大型制品为5%。此外,模具排气不良对于塑件的翘曲变形也有一定的影响,应予以注意。对于容易翘曲变形的塑件,可以采用整形处理技术,把塑件放入适合其外型结构的木制夹具中强制定型,但要注意对夹具中的塑件不可施加压力,应让其自由收缩,可适当辅以冷却来促使塑件尽快定型;对于周转箱等箱体类塑件,可以利用支板或框架定型,防止其收缩或膨胀。
  ⑷工艺条件:注射温度对制品内应力大小影响很大,因为热塑性塑料取向程度随注射温度的提高而减小,所以适当地提高注射机筒温度,保证物料塑化良好,组分均匀可降低收缩率,减小内应力,模具温度提高,制品冷却缓慢,取向分子可松驰,内应力也降低。注射压力可使塑料分子取向作用增大,较高的注射压力产生较大的剪切力,使塑料分子有序排列,因此制品取向应力增加。保压时间太长,模内压力由于补压作用而提高,熔料产生较高的剪切作用,分子取向程度提高,制品内应力增加。注射速度对注塑件内应力的影响比温度,压力等因素要小得多,当注射速度较低时,制品易产生熔接痕,取向作用也较低;而注塑速度较高时,制品表面质量好,制品内应力也较大,最好采用变速注射,即快速充模,当模穴充满后用低速,变速注射一方面充模过程快,减少熔接痕,低速保压减小分子取向,内外温差小,制品内应力降低。  
  内应力可采用热处理的方法消除。热处理的实质是使塑料分子中的链段、节有一定的活动能力,冻结的弹性变形得到松驰,取向的分子回到无规状态,同时也使结晶更完善,这样就可以大大减小制品的内应力,从而减小翘曲变形      (完)

作者:周颖楠


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