模具邊緣技術——塑料注射成型機(二)

1.6.1 塑料成型不完整

這是一個經(jīng)常遇到的問題，但也比較容易解決。當用工藝手段確實解決不了時，可從模具設計制造上考慮進行改進，一般是可以解決的。
一、設備方面：
（1）注塑機塑化容量小。當制品質量超過注塑機實際最大注射質量時，顯然地供料量是入不敷出的。若制品質量接近注塑機實際注射質量時，就有一個塑化不夠充分的問題，料在機筒內受熱時間不足，結果不能及時地向模具提供適當?shù)娜哿稀＿@種情況只有更換容量大的注塑機才能解決問題。有些塑料如尼龍（特別是尼龍66）熔融范圍窄，比熱較大，需用塑化容量大的注塑機才能保證料的供應。
（2）溫度計顯示的溫度不真實，明高實低，造成料溫過低。這是由于溫控裝置如熱電偶及其線路或溫差毫伏計失靈，或者是由于遠離測溫點的電熱圈老化或燒毀，加溫失效而又未曾發(fā)現(xiàn)或沒有及時修復更換。
(3)噴嘴內孔直徑太大或太小。太小，則由于流通直徑小，料條的比容增大，容易致冷，堵塞進料通道或消耗注射壓力；太大，則流通截面積大，塑料進模的單位面積壓力低，形成射力小的狀況。同時非牛頓型塑料如ABS因沒有獲得大的剪切熱而不能使黏度下降造成充模困難。噴嘴與主流道入口配合不良，常常發(fā)生模外溢料，模內充不滿的現(xiàn)象。噴嘴本身流動阻力很大或有異物、塑料炭化沉積物等堵塞；噴嘴或主流道入口球面損傷、變形，影響與對方的良好配合；注座機械故障或偏差，使噴嘴與主流道軸心產(chǎn)生傾側位移或軸向壓緊面脫離；噴嘴球徑比主流道入口球徑大，因邊緣出現(xiàn)間隙，在溢料擠迫下逐漸增大噴嘴軸向推開力都會造成制品注不滿。
（4）塑料熔塊堵塞加料通道。由于塑料在料斗干燥器內局部熔化結塊，或機筒進料段溫度過高，或塑料等級選擇不當，或塑料內含的潤滑劑過多都會使塑料在進入進料口縮徑位置或螺桿起螺端深槽內過早地熔化，粒料與熔料互相黏結形成“過橋”，堵塞通道或包住螺桿，隨同螺桿旋轉作圓周滑動，不能前移，造成供料中斷或無規(guī)則波動。這種情況只有在鑿通通道，排除料塊后才能得到根本解決。
（5）噴嘴冷料入模。注塑機通常都因顧及壓力損失而只裝直通式噴嘴。但是如果機筒前端和噴嘴溫度過高，或在高壓狀態(tài)下機筒前端儲料過多，產(chǎn)生“流涎”，使塑料在未開始注射而模具敞開的情況下，意外地搶先進入主流道入口并在模板的冷卻作用下變硬，而妨礙熔料順暢地進入型腔。這時，應降低機筒前端和噴嘴的溫度以及減少機筒的儲料量，減低背壓壓力避免機筒前端熔料密度過大。
（6）注塑周期過短。由于周期短，料溫來不及跟上也會造成缺料，在電壓波動大時尤其明顯。要根據(jù)供電電壓對周期作相應調整。調整時一般不考慮注射和保壓時間，主要考慮調整從保壓完畢到螺桿退回的那段時間，既不影響充模成型條件，又可延長或縮短料粒在機筒內的預熱時間。
二、模具方面
（1）模具澆注系統(tǒng)有缺陷。流道太小、太薄或太長，增加了流體阻力。主流道應增加直徑，流道、分流道應造成圓形較好。流道或較口太大，射力不足；流道、澆口有雜質、異物或炭化物堵塞；流道、澆口粗糙有傷痕，或有銳角，表面粗糙度不良，影響料流不暢；流道沒有開設冷料井或冷料井太小，開設方向不對；對于多型腔模具要仔細安排流道及澆口大小分配的均衡，否則會出現(xiàn)只有主流道附近或者澆口粗而短的型腔能夠注滿而其它型腔不能注滿的情況。應適當加粗流道直徑，使流到流道末端的熔料壓力降減少，還要加大離主流道較遠型腔的澆口，使各個型腔的注入壓和料流速度基本一致。
（2）模具設計不合理。模具過分復雜，轉折多，進料口選擇不當，流道太狹窄，澆口數(shù)量不足或形式不當；制品局部斷面很薄，應增加整個制品或局部的厚度，或在填充不足處的附近設置輔助流道或澆口；模腔內排氣措施不力造成制件不滿的現(xiàn)象是屢見不鮮的，這種缺陷大多發(fā)生在制品的轉彎處、深凹陷處、被厚壁部分包圍著的薄壁部分以及用側澆口成型的薄底殼的底部等處。消除這種缺陷的設計包括開設有效的排氣孔道，選擇合理的澆口位置使空氣容易預先排出，必要時特意將型腔的困氣區(qū)域的某個局部制成鑲件，使空氣從鑲件縫隙溢出；對于多型腔模具容易發(fā)生澆口分配不平衡的情況，必要時應減少注射型腔的數(shù)量，以保證其它型腔制件合格。
三、工藝方面
（1）進料調節(jié)不當，缺料或多料。加料計量不準或加料控制系統(tǒng)操作不正常、注塑機或模具或操作條件所限導致注射周期反常、預塑背壓偏小或機筒內料粒密度小都可能造成缺料，對于顆粒大、空隙多的粒料和結晶性的比容變化大的塑料如聚乙烯、聚丙烯、尼龍等以及黏度較大的塑料如ABS應調較高料量，料溫偏高時應調大料量。
當機筒端部存料過多時，注射時螺桿要消耗額外多的注射壓力來壓緊、推動機筒內的超額囤料，這就大大的降低了進入模腔的塑料的有效射壓而使制品難以充滿。
（2）注射壓力太低，注射時間短，柱塞或螺桿退回太早。熔融塑料在偏低的工作溫度下黏度較高，流動性差，應以較大壓力和速度注射。比如在制ABS彩色制件時，著色劑的不耐高溫性限制了機筒的加熱溫度，這就要以比通常高一些的注射壓力和延長注射時間來彌補。
（3）注射速度慢。注射速度對于一些形狀復雜、厚薄變化大、流程長的制品，以及黏度較大的塑料如增韌性ABS等具有十分突出的意義。當采用高壓尚不能注滿制品時，應可慮采用高速注射才能克服注不滿的毛病。
（4）料溫過低。機筒前端溫度低，進入型腔的熔料由于模具的冷卻作用而使黏度過早地上升到難以流動的地步，妨礙了對遠端的充模；機筒后段溫度低，黏度大的塑料流動困難，阻礙了螺桿的前移，結果造成看起來壓力表顯示的壓力足夠而實際上熔料在低壓低速下進入型腔；噴嘴溫度低則可能是固定加料時噴嘴長時間與冷的模具接觸散失了熱量，或者噴嘴加熱圈供熱不足或接觸不良造成料溫低，可能堵塞模具的入料通道；如果模具不帶冷料井，用自鎖噴嘴，采用后加料程序，噴嘴較能保持必需的溫度；剛開機時噴嘴太冷有時可以用火焰槍做外加熱以加速噴嘴升溫。
四 原料方面
塑料流動性差。塑料廠常常使用再生碎料，而再生碎料往往會反映出黏度增大的傾向。實驗指出：由于氧化裂解生成的分子斷鏈單位體積密度增加了，這就增加了在機筒和型腔內流動的粘滯性，再生碎料助長了較多氣態(tài)物質的產(chǎn)生，使注射壓力損失增大，造成充模困難。為了改善塑料的流動性，應考慮加入外潤滑劑如硬脂酸或其鹽類，最好用硅油（黏度300~600cm2/s）。潤滑劑的加入既提高塑料的流動性，又提高穩(wěn)定性，減少氣態(tài)物質的氣阻。
1.6.2 溢料（飛邊）
溢料又稱飛邊、溢邊、披鋒等，大多發(fā)生在模具得分合位置上，如：模具的分型面、滑塊的滑配部位、鑲件的縫隙、頂桿的孔隙等處。溢料不及時解決將會進一步擴大化，從而壓印模具形成局部陷塌，造成永久性損害。鑲件縫隙和頂桿孔隙的溢料還會使制品卡在模上，影響脫模。
一 設備方面
（1）機器真正的合模力不足。選擇注塑機時，機器的額定合模力必須高于注射成型制品縱向投影面積在注射時形成的張力，否則將造成脹模，出現(xiàn)飛邊。
（2）合模裝置調節(jié)不佳，肘桿機構沒有伸直，產(chǎn)生或左右或上下合模不均衡，模具平行度不能達到的現(xiàn)象造成模具單側一邊被合緊而另一邊不密貼的情況，注射時將出現(xiàn)飛邊。
（3）模具本身平行度不佳，或裝得不平行，或模板不平行，或拉桿受力分布不均、變形不均，這些都將造成合模不緊密而產(chǎn)生飛邊。
（4）止回環(huán)磨損嚴重；彈簧噴嘴彈簧失效；料筒或螺桿的磨損過大；入料口冷卻系統(tǒng)失效造成“架橋”現(xiàn)象；機筒調定的注料量不足，緩沖墊過小等都可能造成飛邊反復出現(xiàn)，必須及時維修或更換配件。
二 模具方面
（1）模具分型面精度差。活動模板（如中板）變形翹曲；分型面上沾有異物或模框周邊有凸出的橇印毛刺；舊模具因早先的飛邊擠壓而使型腔周邊疲勞塌陷。
（2）模具設計不合理。模具型腔的開設位置過偏，會令注射時模具單邊發(fā)生張力，引起飛邊；塑料流動性太好，如聚乙烯、聚丙烯、尼龍等，在熔融態(tài)下黏度很低，容易進入活動的或固定的縫隙，要求模具的制造精度較高；在不影響制品完整性的前提下應盡量安置在質量對稱中心上，在制品厚實的部位入料，可以防止一邊缺料一邊帶飛邊的情況；當制品中央或其附近有成型孔時，習慣上在孔上開設側澆口，在較大的注射壓力下，如果合模力不足模的這部分 支承作用力不夠發(fā)生輕微翹曲時造成飛邊，如模具側面帶有活動構件時，其側面的投影面積也受成型壓力作用，如果支承力不夠也會造成飛邊；滑動型芯配合精度不良或固定型芯與型腔安裝位置偏移而產(chǎn)生飛邊；型腔排氣不良，在模的分型面上沒有開排氣溝或排氣溝太淺或過深過大或受異物阻塞都將造成飛邊；對多型腔模具應注意各分流道合澆口的合理設計，否則將造成充模受力不均而產(chǎn)生飛邊。
三 工藝方面
（1）注射壓力過高或注射速度過快。由于高壓高速，對模具的張開力增大導致溢料。要根據(jù)制品厚薄來調節(jié)注射速度和注射時間,薄制品要用高速迅速充模，充滿后不再進注；厚制品要用低速充模，并讓表皮在達到終壓前大體固定下來。
（2）加料量過大造成飛邊。值得注意的是不要為了防止凹陷而注入過多的熔料，這樣凹陷未必能“填平”，而飛邊卻會出現(xiàn)。這種情況應用延長注射時間或保壓時間來解決。
（3）機筒、噴嘴溫度太高或模具溫度太高都會使塑料黏度下降，流動性增大，在流暢進模的情況下造成飛邊。
四 原料方面
（1）塑料黏度太高或太低都可能出現(xiàn)飛邊。黏度低的塑料如尼龍、聚乙烯、聚丙烯等，則應提高合模力；吸水性強的塑料或對水敏感的塑料在高溫下會大幅度的降低流動黏度，增加飛邊的可能性，對這些塑料必須徹底干燥；摻入再生料太多的塑料黏度也會下降，必要時要補充滯留成分。塑料黏度太高，則流動阻力增大，產(chǎn)生大的背壓使模腔壓力提高，造成合模力不足而產(chǎn)生飛邊。
（2）塑料原料粒度大小不均時會使加料量變化不定，制件或不滿，或飛邊。
1.6.3 凹痕(塌坑、癟形）
因塑料冷卻硬化而造成收縮凹陷，主要出現(xiàn)在厚壁位置、筋條、機殼、螺母嵌件的背面等處。
一 設備方面
（1）供料不足。螺桿或柱塞磨損嚴重，注射及保壓時熔料發(fā)生漏流，降低了充模壓力和料量，造成熔料不足。
（2）噴嘴孔太大或太小。太小則容易堵塞進料通道，太大則將使射力小，充模發(fā)生困難。
二 模具方面
（1）澆口太小或流道過狹或過淺，流道效率低、阻力大，熔料過早冷卻。澆口也不能過大，否則失去了剪切速率，料的黏度高，同樣不能使制品飽滿。澆口應開設在制品的厚壁部位。流道中開設必要的有足夠容量的冷料井可以排除冷料進入型腔使充模持續(xù)進行。點澆口、針狀澆口的澆口長度一定要控制在1mm以下，否則塑料在澆口凝固快，影響壓力傳遞；必要時可增加點澆口數(shù)目或澆口位置以滿足實際需要；當流道長而厚時，應在流道邊緣設置排氣溝槽，減少空氣對料流的阻擋作用。
（2）多澆口模具要調整各澆口的充模速度，最好對稱開設澆口。
（3）模具的關鍵部位應有效地設置冷卻水道，保證模具的冷卻對消除或減少收縮起著很好的效果。
（4）整個模具應不帶毛刺且具有可靠的合模密封性，能承受高壓、高速、低黏度熔料的充模。
三 工藝方面
（1）增加注射壓力，保壓壓力，延長注射時間。對于流動性大的塑料，高壓會產(chǎn)生飛邊引起塌坑應適當降低料溫，降低機筒前段和噴嘴溫度，使進入型腔的熔料容積變化減少，容易冷固；對于高黏度塑料，應提高機筒溫度，使充模容易。收縮發(fā)生在澆口區(qū)域時應延長保壓時間。
（2）提高注射速度可以較方便地使制件充滿并消除大部分的收縮。
（3）薄壁制件應提高模具溫度，保證料流順暢；厚壁制件應減低模溫以加速表皮的固化定型。
（4）延長制件在模內冷卻停留時間，保持均勻的生產(chǎn)周期，增加背壓，螺桿前段保留一定的緩沖墊等均有利于減少收縮現(xiàn)象。
（5）低精度制品應及早出模讓其在空氣中或熱水中緩慢冷卻，可以使收縮凹陷平緩又不影響使用。
四 原料方面：原料太軟易發(fā)生凹陷，有效的方法是在塑料中加入成核劑以加快結晶。
五 制品設計方面：制品設計應使壁厚均勻，盡量避免壁厚的變化，象聚丙烯這類收縮很大的塑料，當厚度變化超出50%時，最好用筋條代替加厚的部位。
1.6.4 銀紋、氣泡和氣孔
塑料在充模過程中受到氣體的干擾常常在制品表面出現(xiàn)銀絲斑紋或微小氣泡或制品厚壁內形成氣泡。這些氣體的來源主要是原料中含有水分或易揮發(fā)物質或潤滑劑過量，也可能是料溫過高塑料受熱時間長發(fā)生降解而產(chǎn)生降解氣。
一 設備方面：噴嘴孔太小、物料在噴嘴處流涎或拉絲、機筒或噴嘴有障礙物或毛刺，高速料流經(jīng)過時產(chǎn)生摩擦熱使料分解。
二 模具方面：
（1）由于設計上的缺陷，如：澆口位置不佳、澆口太小、多澆口制件澆口排布不對稱、流道細小、模具冷卻系統(tǒng)不合理使模溫差異太大等造成熔料在模腔內流動不連續(xù)，堵塞了空氣的通道。
（2）模具分型面缺少必要的排氣孔道或排氣孔道不足、堵塞、位置不佳，又沒有嵌件、頂針之類的加工縫隙排氣，造成型腔中的空氣不能在塑料進入時同時離去。
（3）模具表面粗糙度差，摩擦阻力大，造成局部過熱點，使通過的塑料分解。
三 工藝方面
（1）料溫太高，造成分解。機筒溫度過高或加熱失調，應逐段減低機筒溫度。加料段溫度過高，使一部分塑料過早熔融充滿螺槽，空氣無法從加料口排出。
（2）注射壓力小，保壓時間短，使熔料與型腔表面不密貼。
（3）注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而分解，產(chǎn)生分解氣；注射速度太慢，不能及時充滿型腔造成制品表面密度不足產(chǎn)生銀紋。
（4）料量不足、加料緩沖墊過大、料溫太低或模溫太低都會影響熔料的流動和成型壓力，產(chǎn)生氣泡。
（5）用多段注射減少銀紋：中速注射充填流道→慢速填滿澆口→快速注射→低壓慢速將模注滿，使模內氣體能在各段及時排除干凈。
（6）螺桿預塑時背壓太低、轉速太高，使螺桿退回太快，空氣容易隨料一起推向機筒前端。
四 原料方面
（1）原料中混入異種塑料或粒料中摻入大量粉料，熔融時容易夾帶空氣，有時會出現(xiàn)銀紋。原料受污染或含有有害性屑料時原料容易受熱分解。
（2）再生料料粒結構疏松，微孔中儲留的空氣量大；再生料的再生次數(shù)過多或與新料的比例太高（一般應小于20%）
（3）原料中含有揮發(fā)性溶劑或原料中的液態(tài)助劑如助染劑白油、潤滑劑硅油、增塑劑二丁酯以及穩(wěn)定劑、抗靜電劑等用量過多或混合不均，以積集狀態(tài)進入型腔，形成銀紋。
（4）塑料沒有干燥處理或從大氣中吸潮。應對原料充分干燥并使用干燥料斗。
（5）有些牌號的塑料，本身不能承受較高的溫度或較長的受熱時間。特別是含有微量水分時，可能發(fā)生催化裂化反應。對這一類塑料要考慮加入外潤滑劑如硬脂酸及其鹽類（每10kg料可加至50g），以盡量降低其加工溫度。
五 制品設計方面：壁厚太厚，表里冷卻速度不同。在模具制造時應適當加大主流道、分流道及澆口的尺寸。