塑料注射制品缘何总爱变形

根据塑料中树脂的分子结构,塑料可分为两大类:结晶型塑料和非结晶型(也叫无定型)塑料。结晶型塑料和非结晶型塑料的主要区别在于从熔融状态到冷凝时,树脂分子能否形成某种程度的规整排列。如果能形成某种程度的规整排列,称其为结晶型,反之称其为非结晶型所示。

结晶型塑料与非结晶型塑料不但力学性能有显著差异,而且在从粘流态转变到玻璃态时它们的收缩率相差很大,结晶型塑料的收缩率通常是非结晶型塑料收缩率的 210倍。同时,对结晶型塑料来讲,如果冷却时各部分的冷却速度不一致,也会造成制品内各部分的结晶度有差异,结晶度的差异就会在制品内产生内应力,从而引起制品的变形甚至开裂。因此,对结晶型塑料而言,模具的冷却系统设计是关系到制品变形程度的重要方面。

原料中除了树脂之外,通常还会加入某些填料以改善塑料的力学、电学、光学和热学等性能,这些填料在注射成形时由于剪切流动会形成分子取向,用Moldflow软件分析给出的纤维取向分布。取向会使制品在不同方向上的收缩率产生明显差异。例如,对30玻纤增强的PA66,其收缩率在流动方向上为0.4,而在与流动方向垂直的方向上为1.1,不同方向收缩率的差异使制品内部产生内应力。因此,对玻纤增强塑料制品来讲,填料的非均匀取向往往是导致制品变形的主要原因。生产实践中,为了改善或消除由此产生的制品变形,人们通常采用改变浇口位置和调整注射速度等措施。

可看出影响注射制品变形有5大因素,分别为:成形原料、成形方法、制品设计、模具设计及注射成形工艺条件。专业塑料知识交流微信群加小编微信:NB58250988

成形原料

成形原料对制品变形的影响主要是指原料中树脂的分子结构及填料的种类等。

成形方法

目前,在传统注射成形的基础上已发展出了超高速注射成形、气辅成形等多种成形方法。

尤其是气辅成形的应用已从最初的把手、扶手等形状简单的制品,逐步过渡到家电、音响、汽车、办公用品和玩具等行业的复杂制品生产中,用气辅成形生产的制品种类越来越多,形状也越来越复杂。

气辅成形突破了传统注射成形的技术限制,是对传统注射成形技术的革新,它不但具有节省塑料原料、消除制品表面缩痕、缩短成形周期、简化制品设计、降低模具成本等优点,同时还能降低注射压力,因而减少模内压力差异,从而降低内应力和制品变形。汽车配件保险杠采用传统注射成形时薄板表面变形严重,且是不规则的S形。采用气辅成形后制件整体不变形,薄板表面是一条圆滑的弧线。

制品设计

制品设计对变形的影响主要集中在制品壁厚、壁厚的均匀性、制品形状和结构刚性等方面。

制品壁厚对变形的影响通常因塑料的种类而异。对非结晶型塑料来讲,壁厚太薄往往取向严重。

因此,对此类塑料制品来讲要想减少变形通常是在设计时适当增加壁厚,目的在于减少分子取向所产生的不利影响,同时适当增加壁厚也在某种程度上增加了制品的刚性,因而降低了制品的变形。

而对结晶型塑料制品来讲,设计时降低变形的措施往往是减少壁厚并改善壁厚的均匀性。减少壁厚的原因是结晶型塑料收缩率大,减少壁厚可减少制品体积收缩。可看出用Moldflow软件分析改善壁厚均匀性的原因是:若壁厚不均,薄壁和厚壁处结晶度有差异,不同部位结晶度的差异使得不同部位收缩有差异,从而产生内应力,引起制品的变形。