翘曲分析
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注塑翘曲问题解决射出成形方面1.料管温度太低料管温度太低时,材料熔融不良,如果勉强以高速成形时,残余剪切应力大,又没有足够的时间将残余应力释放,容易发生翘曲。
如要减少翘曲,应逐步提高料温。
料温的设定可以参考材料厂商建议值的偏上值。
(料管分后、中、前、喷嘴四区,从后往前的料温设定应逐步提高,每向前一区,提高5~10℃。
若有必要,有时可以将喷嘴区和前区或前区的料温设定的和中区的一样。
)2.射出压力太高射出压力是塑胶成形过程中对翘曲影响较大的参数。
射压太高会是成品内部产生高的残余应力,容易产生翘曲。
若要减少翘曲,射出压力要在可行范围内尽可能调到最低。
3.保压压力或保压时间不当保压压力太高,塑胶的内应力也高,容易发生后翘曲。
保压压力太低,浇口附近发生回流,会产生收缩差,从而导致翘曲。
保压时间太短,螺杆松退时浇口附近发生回流,残余应力大,容易翘曲所以,保压压力和时间只要保证不收缩和确保浇口封塑就可以了。
4.循环时间不当当冷却时间太短时,塑胶还未冷却定型,若在此时被顶出,容易翘曲。
冷却时间必须保证塑胶定型到足够坚强为止,这样可以避免因循环时间太短而引起的翘曲。
模具方面1.公、母模温差大公母模温相差大,产品的给方位容易产生冷却不均,容易翘曲。
更改冷却设计,减少公、母模温差,可以减少翘曲。
不过有的时候也会利用这一点来克服一些因产品结构导致的翘曲。
2.模温太低模温太低,残余剪切应力大,又没有足够的时间将残余应力释放,容易翘曲。
提高模温,可以减少翘曲。
模温可从材料厂商的建议值开始设定。
每次调整的增量为5~10℃,成型10次,成形情况稳定后,根据结果,决定是否进一步调整。
3.模穴厚、薄差异太大这和制品的设计有关,薄的地方先冷,厚的地方后冷。
厚薄差异大时,体积收缩率差异大,残余应力大。
当残余应力克服了零件的强度,就会产生翘曲。
治本之计是修改设计,使得制品厚度均一,冷却时体积收缩率差异小,残余应力小,翘曲自然小。
4.浇口的大小、数目或位置不当浇口的大小、数目或位置不当,都会使得流程太长,流阻太大,相应的射压也须提高,塑胶分子被拉伸、压挤,机械应力强行加入,残余应力大,容易翘曲。
翘曲变形原因统计第一种说法:注塑件的翘曲、变形是很棘手的问题,主要应从模具的设计方面着手解决,而成型条件的调整效果则是很有限的,翘曲变形的原因及解决方法可以参照以下各项;1)由成型条件引起残余应力造成变形时,可通过降低注射压力,提高模具温度并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。
2)脱模不良引起应力时,可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。
3)由于冷却方法不合适,使冷却不均匀或冷却时间不足时,可调整冷却方法及延长冷却时间等。
例如,尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。
4)对于成型收缩引起的变形,就必须修正模具的设计了,其中,最重要的是应注意使制品的壁厚一致。
有时,再不得已的情况下,只好测量制品的变形,按相反的方向修正模具,加以校正。
一般结晶性树脂(POM/PA/PP/PET等)比非结晶性树脂(如PMMA,PVC,PS,ABS,AS)的变形大。
另外,由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性,变形也大。
第二种说法:一模具方面:(1)浇口位置不当或数量不足。
(2)顶出位置不当或制品受力不均匀。
二工艺方面:(1)模具、机筒温度太高。
(2)注射压力太高或注射速度太快。
(3)保压时间太长或冷却时间太短。
三原料方面:酞氰系颜料会影响聚乙烯的结晶度而导致制品变形。
四制品设计方面:(1)壁厚不均,变化突然或壁厚过小。
(2)制品结构造型不当。
第三种说法:肉厚不均、冷却不均。
塑胶的冷却速度不一样,冷却快的地方收缩小,冷却慢的地方收缩大,从而发生变形。
☐料温高,收缩大,从而变形大。
☐分子排向差异;侧壁的内弯曲。
☐制品脱模时的内部应力所致的变形,是制品未充分冷却固化前从模具顶出所致。
☐一般为防止制品变形,可在顶出后,用夹具对制品定型,矫正变形或防止进一步的变形,但制品在使用中若再次碰到高温时又会复原,对此点需特别加以注意。
第四种说法:如果制件的收缩均匀,那么成型件不会发生变形或翘曲,只是单纯地变小了。
翘曲检测方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:翘曲是指一个物体的表面或形状不平整、弯曲或扭曲。
在工程领域中,翘曲是一种常见的缺陷,可能会导致产品的质量问题甚至安全隐患。
研究和掌握翘曲检测方法对于保障产品质量和安全至关重要。
翘曲检测方法可以分为两大类:传统的物理测量方法和现代的非接触式检测方法。
传统的物理测量方法主要包括:视觉检测、尺子、卡尺、游标卡尺等。
这些方法需要人工参与,通常效率较低、准确性有限,且往往只能在产品制造过程中进行抽样检测,无法实现对每个产品的全面检测。
而现代的非接触式检测方法则采用了先进的传感技术和数字图像处理技术,能够实现高效、精准的翘曲检测。
这些方法可以实现对产品表面的全面扫描,并自动分析翘曲情况,为后续处理提供参考。
以下将介绍几种常见的非接触式翘曲检测方法:1. 激光投射法:利用激光器发射出的光束在产品表面投射成一条线或一个光斑,通过测量光线在产品表面的投射角度和位置变化,可以判断出产品表面的几何形状和翘曲情况。
2. 摄像头扫描法:通过摄像头对产品表面进行扫描,获取表面的图像信息,并利用图像处理算法分析图像中的边缘和形状信息,进而判断产品的翘曲情况。
3. 涡流检测法:将电磁场引入被检测物体中,利用涡流感应原理来检测产品表面的翘曲情况。
这种方法适用于金属等导电材料的翘曲检测,具有高灵敏度和高分辨率的特点。
以上仅是几种常见的非接触式翘曲检测方法,实际上还有许多其他创新的检测技术,如红外线扫描法、声波检测法等。
这些方法在一定程度上解决了传统物理测量方法的局限性,提高了翘曲检测的效率和准确性。
非接触式检测方法也存在着一些局限性和挑战。
这些技术需要高昂的设备投入和专业的操作人员,成本较高;检测结果的准确性和稳定性受多种因素的影响,需要不断优化和改进算法;一些特殊形状或材质的产品可能无法适用某些检测方法,需要针对性的定制方案。
第二篇示例:翘曲检测是一种常见的质量检测方法,主要用于检测材料或产品是否存在翘曲变形。
翘曲检测方法
翘曲检测是指对图像或视频中的翘曲现象进行识别和判断的一种方法。
翘曲通常是由于摄像设备的透镜系统或图像存储过程中导致的图像形变和畸变现象。
1.特征点匹配方法:通过提取图像特征点,然后利用特征点匹配算法进行比对,从而检测图像中的翘曲。
常用的特征点匹配算法包括SIFT(尺度不变特征变换)、SURF(加速稳健特征)、ORB(OrientedFASTandRotatedBRIEF)等。
2.角点检测方法:角点是图像中具有明显变化的位置,通过检测图像中的角点分布,可以判断图像是否存在翘曲。
常用的角点检测算法包括Harris角点检测、ShiTomasi角点检测、FAST角点检测等。
3.红外热成像方法:利用红外热成像技术,可以直接测量物体表面的热量分布,从而判断是否存在形变和翘曲。
红外热成像方法适用于一些特殊环境或特殊材料的检测,如高温下的金属翘曲等。
4.基于几何形状的方法:通过分析图像中物体的几何形状变化,可以检测出图像中的翘曲。
常用的几何形状分析方法包括直线检测、边缘检测、形状拟合等。
5.基于机器学习的方法:利用机器学习算法,通过训练一定的模型来对图像进行翘曲检测。
常用的机器学习算法包括支持
向量机(SVM)、随机森林(RandomForest)、卷积神经网络(CNN)等。
一、引言翘曲变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状,它是塑料制品常见的缺陷之一。
随着塑料工业的发展,人们对塑料制品的外观和使用性能要求越来越高,翘曲变形程度作为评定产品质量的重要指标之一也越来越多地受到模具设计者的关注与重视。
模具设计者希望在设计阶段预测出塑料件可能产生翘曲的原因,以便加以优化设计,从而提高注塑生产的效率和质量,缩短模具设计周期,降低成本。
本文主要对在注塑模具设计过程中影响注塑制品翘曲变形的因素加以分析。
二、模具的结构对注塑制品翘曲变形的影响在模具设计方面,影响塑件变形的因素主要有浇注系统、冷却系统与顶出系统等。
1.浇注系统的设计注塑模具浇口的位置、形式和浇口的数量将影响塑料在模具型腔内的填充状态,从而导致塑件产生变形。
流动距离越长,由冻结层与中心流动层之间流动和补缩引起的内应力越大;反之,流动距离越短,从浇口到制件流动末端的流动时间越短,充模时冻结层厚度减薄,内应力降低,翘曲变形也会因此大为减少。
图1为大型平板形塑件,如果只使用一个中心浇口(如图1a所示)或一个侧浇口(如图1b所示),因直径方向上的收缩率大于圆周方向上的收缩率,成型后的塑件会产生扭曲变形;若改用多个点浇口(如图1c所示)或薄膜型浇口(如图1d所示),则可有效地防止翘曲变形。
a)中心浇口 b) 侧浇口 c)多点浇口 d) 薄膜型浇口图1 浇口形式对塑料件变形的影响当采用点浇进行成型时,同样由于塑料收缩的异向性,浇口的位置、数量都对塑件的变形程度有很大的影响。
图2为一箱形制件在不同浇口数目与分布下的试验图。
a)直浇口 b)10个点浇口 c)8个点浇口d)4个点浇口 e) 6个点浇口 f) 4个点浇口图2 实验浇口的设置由于采用的是30%玻璃纤维增强PA6,而得到的是重量为4.95kg的大型注塑件,因此沿四周壁流动方向上设有许多加强肋,这样,对各个浇口都能获得充分的平衡。
实验结果表明,按图f设置浇口具有较好的效果。
翘曲变形原因统计第一种说法:注塑件的翘曲、变形是很棘手的问题,主要应从模具的设计方面着手解决,而成型条件的调整效果则是很有限的,翘曲变形的原因及解决方法可以参照以下各项;1)由成型条件引起残余应力造成变形时,可通过降低注射压力,提高模具温度并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。
2)脱模不良引起应力时,可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。
3)由于冷却方法不合适,使冷却不均匀或冷却时间不足时,可调整冷却方法及延长冷却时间等。
例如,尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。
4)对于成型收缩引起的变形,就必须修正模具的设计了,其中,最重要的是应注意使制品的壁厚一致。
有时,再不得已的情况下,只好测量制品的变形,按相反的方向修正模具,加以校正。
一般结晶性树脂(POM/PA/PP/PET等)比非结晶性树脂(如PMMA,PVC,PS,ABS,AS)的变形大。
另外,由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性,变形也大。
第二种说法:一模具方面:(1)浇口位置不当或数量不足。
(2)顶出位置不当或制品受力不均匀。
二工艺方面:(1)模具、机筒温度太高。
(2)注射压力太高或注射速度太快。
(3)保压时间太长或冷却时间太短。
三原料方面:酞氰系颜料会影响聚乙烯的结晶度而导致制品变形。
四制品设计方面:(1)壁厚不均,变化突然或壁厚过小。
(2)制品结构造型不当。
第三种说法:肉厚不均、冷却不均。
塑胶的冷却速度不一样,冷却快的地方收缩小,冷却慢的地方收缩大,从而发生变形。
☐料温高,收缩大,从而变形大。
☐分子排向差异;侧壁的内弯曲。
☐制品脱模时的内部应力所致的变形,是制品未充分冷却固化前从模具顶出所致。
☐一般为防止制品变形,可在顶出后,用夹具对制品定型,矫正变形或防止进一步的变形,但制品在使用中若再次碰到高温时又会复原,对此点需特别加以注意。
第四种说法:如果制件的收缩均匀,那么成型件不会发生变形或翘曲,只是单纯地变小了。
影响注塑制品翘曲变形的因素很多,根据现代塑料制品翘曲理论,分为四大类,包括塑料材料、制品形状、模具结构和成型工艺条件。
首先是塑料材料及添加剂。
塑料取向能力和结晶性能显著影响翘曲变形,取向材料比未取向材料更容易翘曲,结晶型聚合物翘曲变形倾向比无定型聚合物的要大,如果聚合物中有添加剂(如色料),则会加大注塑制品翘曲变形程度。
其次,塑料制品形状尺寸也能影响翘曲变形。
产品形状、壁厚、加强筋、表面装饰性浮雕等,能影响充模性能、冷却效果,导致制品取向、内应力、收缩等分布不均匀,翘曲变形也就无法避免。
另外,模具结构对翘曲变形很有影响。
浇注系统及冷却系统设置、排气性能好坏、模具顶出机构设计等都能影响制品取向与收缩,从而显著影响制品出模后的翘曲变形。
最后一个能显著影响翘曲的因素是工艺条件。
注塑熔体塑化质量、熔体温度、注塑压力、保压压力、保压时间、模具温度等许多工艺参数都影响制品翘曲变形。
对于这些影响因素,设计人员很难予以全面考虑,因此,有必要对翘曲变形进行数值模拟,预测制件变形大小,以指导实际生产过程。
自20世纪中叶以来,塑料流变学、材料学、数值计算方法和计算机技术的突飞猛进为塑料模CAE技术发展创造了有力条件。
塑料模CAE研究经历了从初级到高级、从简单到复杂、从理论研究到实际应用的发展历程。
流动过程的研究早在五十年代开始,至八十年代已经发展到实用化程度保压过程和冷却过程研究比流动过程研究要晚十年,直到九十年代才开始研制实用化软件,而纤维定向至今仍然集中于理论研究残余应力研究从七十年代开始,现正向实用化方向努力。
相比之下,翘曲变形的研究工作远不及流动、保压、冷却、应力等模拟研究那么早,而且进展较慢。
导致这种现象的原因有很多方面:(1)翘曲变形模拟与注塑流动、保压、冷却等阶段的研究发展状况有关。
只有在完成了流动、保压、冷却及应力分析的基础上,才可能进行翘曲变形的数值模拟研究。
(2)与注塑其他阶段不同,导致制品翘曲变形的因素太多,包括塑料材料、制品和模具结构、注塑成型工艺参数等,到目前为止,注塑成型翘曲变形机制仍然存有争议,有待进一步的深入研究。
注塑产品成型缺陷分析——产品成型变形,翘曲分析
A.图例
产品变形翘曲偏大
如上图所示,制件变形翘曲约5mm,该产品为汽车立柱,
变形翘曲偏大严重影响组装,达不到客户品质标准,客户确
认不合格质
B.材料主要工艺参数
名称:大众汽车内饰立柱
材料:PP-H1323
模具温度:65℃
成型温度:200-225℃
C..可能原因分析及改善措施
1.模具顶出数量,面积,斜销脱模角度偏大或偏小,导致制件脱模不顺
2.成型工艺条件设定不当,保压偏大或偏小,引起制件残余应力导致制件变形翘曲
3.冷却方法不合适,导致冷却效果不均匀或冷却时间不足时,模具冷却水循环不顺畅,杜塞不通,导致模具温度偏高
D.改善关键控制点.
1.模具冷却水路调整,之前模具前模接模温65℃,且前模两组水路不通畅,将前模模温更改为常温水,控制前模模温偏高导致制件收缩产生的变形
3.成型工艺优化调整,保压压力由之前压力80降低到60.降低保压偏大,导致制件变形产生,产品外观确认合格
3.改善效果:
产品变形改善合格
模具水路不顺畅调整,前模模温调整为常温水,优化成型工
艺后,产品变形翘曲改善,产品变形翘曲检具检测在标准范
围内,客户确认合格!
4.关键点:模具模温是导致此产品变形翘曲主要原因。
成型缺陷之翘曲、弯曲和扭曲分析注射成型时塑料的成型收缩率随流动方向的不同而不同,就是说流动方向的收缩率远比垂直方向大(收缩率各向异性),有时收缩率在方向上的差值达1%以上;成型收缩率还受成型制件壁厚和温度的影响,由于收缩率的不同,致使制件产生变形。
注射成型是把粘流态的高聚物挤压到模腔中成型的一种方法,所以不可避免在成型制件内部残留有内部应力,此应力也将引起制件的变形。
此外还有一些原因也往往引起变形。
如制件未完全硬化就顶出的变形;还有顶杆推力造成的变形。
由于上述原因,将成型制件从模腔顶出后,就达不到内部应变最小的理想形状,而出现翘曲、弯曲和扭曲等现象。
可采用辅助工具来矫正冷却变形。
即把从模腔内顶出的且内部尚柔软的成型制件放在辅助工具中,随着辅助工具一起冷却,从原始状态限定变形。
根据冷却方式来确定冷却时间,一般需冷却10min 以上,能稍微防止变形,但不能抱有太大的期望。
避免制品厚度的差异,在制品厚度大的地方设置浇口(1-1),因直线容易引起翘曲,做成大的R 曲线(图A),制品可逆弯曲的模具(图B),增加顶出杆个数,增加脱模斜度。
在薄形的箱子成型中,因成型温度引起的弯曲,这常见于单单是热膨胀。
(图C )引起制件翘曲、弯曲和扭曲的具体原因及防止办法如下。
1冷却不充分或不均匀在未完全冷却时顶出,顶杆的顶推力往往使成型制件变形,所以未充分冷却就勉强脱模会产生变形。
对策是在模腔内充分冷却,等完全硬化后方可顶出。
也可以降低模具温度、延长冷却时间。
然而,有的模具的局部冷却不充分,在通常成型条件下还有时不能防止变形。
这种情况应考虑变更冷却水的路径、冷却水道的位置或追加冷却梢孔,尤其应考虑不用水冷,采用空气冷却等方式。
2顶杆造成有的制件的脱模性不良,采用顶杆强行脱模而造成变形。
对不易变形的塑料制件,这时不是产生变形而是产生裂纹。
对于ABS 和聚苯乙烯制件,这种变形是以被推项部位的发白表现出来(参照开裂、裂纹、微裂和发白)。
翘曲检测方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:翘曲检测方法是一种用于检测材料表面翘曲度的技术。
在工业生产中,材料翘曲严重影响产品质量和性能,因此需要可靠的方法来进行检测和控制。
本文将介绍几种常用的翘曲检测方法,并分析其优缺点,希望能为相关从业人员提供参考。
一、光学显微镜法光学显微镜法是一种直观的翘曲检测方法,通过放大观察材料表面的形态来判断翘曲度。
在实际操作中,先将待检测的材料放在显微镜下,然后用目镜和物镜放大观察,最终通过目视判断翘曲情况。
优点:操作简便,直观易懂,不需要复杂的仪器设备,成本低廉。
缺点:只能判断表面翘曲情况,无法准确测量翘曲度,结果受人为主观因素影响大。
二、激光投影法激光投影法是一种利用激光光源的投影来检测材料翘曲度的方法。
通过激光光束对材料表面进行投射,观察反射的光束位置和形态来判断翘曲情况。
这种方法通常配合计算机图像处理软件来实现自动分析和测量。
优点:可以精确测量翘曲度,结果准确可靠,适用于大批量生产和自动化生产线。
缺点:需要激光器和计算机等专业设备,成本较高,操作和维护较为复杂,对操作人员要求较高。
三、电阻应变法电阻应变法是一种利用电阻传感器来检测材料表面翘曲度的方法。
在实际应用中,将电阻传感器粘贴在材料表面,当材料发生翘曲变形时,电阻值也会发生变化,通过测量电阻值的变化来反映翘曲程度。
优点:无需接触材料表面即可进行检测,对材料没有损伤,可连续监测材料变形情况。
缺点:对传感器的粘贴位置和精度要求较高,易受温度和湿度等环境因素影响,结果受影响较大。
四、综合方法在实际生产中,通常会结合多种方法进行翘曲检测,以提高准确性和可靠性。
可以结合光学显微镜法和激光投影法进行同时检测,或者配合电阻应变法进行实时监测和数据记录。
翘曲检测方法各有优缺点,选择适合自身需求的方法进行应用是关键。
在实际生产中,可以根据具体情况选择单一方法或综合多种方法进行翘曲检测,以确保产品质量和性能。
希望本文能为相关从业人员提供一些参考和帮助。
塑料件翘曲变形分析塑料件的翘曲变形是塑料件常见的成型质量缺陷。
塑料件的翘曲变形主要是因为塑料件受到了较大的应力作用,主要分为外部应力和内部应力,当大分子间的作用力和相互缠结力承受不住这种应力作用时,塑料件就会发生翘曲变形。
1、外部应力导致的翘曲变形此类翘曲变形主要为制件顶出变形,产生的原因为模具顶出机构设计不合理或成型工艺条件不合理。
1.1、模具顶出机构设计不合理顶出机构设计不合理,顶出设计不平衡,或顶杆截面积过小,都有可能使塑料件局部受力过大,承受不住应力作用发生塑性形变而导致翘曲变形。
防止顶出变形需改善脱模条件:如平衡顶出力;仔细磨光新型侧面;增大脱模角度;顶杆布置在脱模阻力较大的地方,如加强筋,Boss柱等处。
1.2、成型工艺参数设置不合理冷却时间不足,凝固层厚度不够,塑料件强度不足,脱模时容易导致产品翘曲变形。
可以延长冷却时间,增加凝固层厚度来解决。
2、内部应力导致的翘曲变形2.1、塑料内应力产生的机理塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素而产生的一种内在应力。
内应力的本质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象,这种不平衡构象在冷却固化时不能立刻恢复到与环境条件相适应的平衡构象,这种不平衡构象实质为一种可逆的高弹形变,而冻结的高弹形变以位能情势储存在塑料制品中,在合适的条件下,这种被迫的不稳定的构象将向自在的稳定的构象转化,位能改变为动能而开释。
当大分子间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时,内应力平衡即受到破坏,塑料制品就会产生翘曲变形,严重时会发生应力开裂。
2.2、塑料内应力的种类2.2.1 取向内应力取向内应力是塑料熔体在充模流动和保压补料过程中,大分子链沿流动方向定向排列,构象被冻结而产生的一种内应力。
取向应力受塑胶流动速率和粘度的影响。
如图一所示,A 层是固化层,B层是流动高剪切层,C层是熔胶流动层。
A层为充填时紧贴两侧模壁,瞬间冷却固化层。
一、关于瓦楞纸板翘曲在社会分工越来越细的今天,瓦楞纸板已成为产品销往后道加工的纸箱厂,它们对瓦楞纸板翘曲要求越来越强烈;另外,由于社会发展,纸箱后道加工机械化程度越来越高,为便于机械喂料,保证印刷质量,也要求瓦楞纸板平整。
所以,瓦楞纸板的平整度已成为衡量瓦楞纸板质量的一项重要指标。
国际上衡量纸板翘曲程度,通常以美国或日本标准为参考依据。
美国标准如下:(以一米长瓦楞纸板翘曲的孤度的弦高计)非常轻微的--小于5mm;轻微的--10mm;中度的--15mm;严重的--20mm;非常严重的--30mm。
日本标准如下(同上计算方法):它们是对纸板分区间要求的,一般对1.2m宽以上纸板最大容许20mm的翘曲;对600mm以下以6mm为最大容许限度;对幅宽为1000mm以10-15mm为容许极限。
我国国家标准规定为一米长瓦楞纸板翘曲的弦高为不超过20mm。
相比而言,应以日本标准最为合理。
瓦楞纸板的翘曲可用专用的翘曲规测量,也可将纸板置于一平台上测量纸板翘曲面侧弧的弦高。
一般来说,纸板刚出双面机时因压力及水分还未达到平衡,纸板一般都比较平整,随着存放时间的延长,纸板翘曲就会显现出来。
要判断瓦楞纸板是否翘曲,可将刚生产的单张纸板置于空气中三分钟看是否翘曲,再根据具体情况检测纸板成品及生产线各阶级半成品的水分及温度,分析原因,找出纠正翘曲的方法。
二、瓦楞纸板翘曲的主要原因及其影响因素引起瓦楞纸板翘曲的最根本原因是因为瓦楞纸板的面、里纸尺寸变化的差异引起的,这种尺寸的变化是因为纸板的面里纸含水量不同,瓦楞纸板出双面机后为达到水分平衡,含水量高的纸放出水分引起这一面纸张收缩,含水量低的纸吸收水分引起这一面纸张伸长从而引起尺寸差造成纸板翘曲。
而引起上述含水量变化的因素可从下列因素分析:(1)面里纸的性质、种类、含水率一般来说,如果里纸比面纸含水量高3%里,92%的纸板为上翘曲;如果面纸比里纸高3%水分时,75%的纸板为下翘曲。
MoldFlow软件翘曲分析及应用Analysis and Application of W arpage with MoldFlow Software一翘曲产生的原因1 翘曲分类Moldflow MPI/WARP模块把翘曲分为两种形式,见图1。
1)稳定翘曲(图1a):翘曲变形与收缩应变成正比。
2)非稳定翘曲(图1b):翘曲变形是由于制品弯曲而产生的。
在这种情况下,收缩应变表现为平面应(a) 稳定翘曲(b) 非稳定翘曲变,由于平面应变过大导致制品失稳而弯曲。
一般,图1 翘曲分类这种翘曲变形很大。
2 翘曲产生的原因注塑过程中,翘曲是由于制品收缩率不均匀而产生的。
收缩率不均匀表现在以下几方面:1)制品不同部位的收缩率不一样;2)沿制品厚度方向收缩率不同;3)与分子取向平行和垂直方向的收缩率不同。
MPI/W ARP把翘曲产生的原因归结为以下三点:1)冷却不均匀;2)收缩不均匀;3)分子取向不一致。
因此,MPI/W ARP模块的主要目的是确定制品翘曲变形的结果是否满足设计要求,如果不能满足设计要求,给出产生翘曲的主要原因。
二翘曲分析步骤1 分析流程的确定进行翘曲分析之前,冷却、流动分析必须已经完成。
在选择分析流程时(菜单命令Analysis下的Set Analysis Sequence命令),有两种分析流程Cool - Flow - Warp (简称CFW)和Flow - Cool - Flow - Warp (简称FCFW)。
CFW在进行冷却分析时假设熔体的前沿温度不变,而FCFW在进行流动分析时假设模壁温度不变。
对于翘曲分析,假设熔体的前沿温度不变计算的结果更精确,所以,最好选择Cool - Flow – Warp分析流程。
2 FUSION模型分析步骤对于FUSION网格模型,MPI/W ARP还不能进行弯曲分析,所以分析非常简单,选择Cool - Flow - Warp分析流程后,在设置工艺参数(菜单命令Analysis下的Process Settings命令)的第三步,选取Isolate cause of warpage选项,该选项的作用是判断产生翘曲变形的主要原因。
度差异效应(Differential Temperature Effect)注1与收缩差异效应(Differential Shrinkage Effect)注2为影响塑件变形的两个主要原因。
若能分析这两种因子对塑件产品的影响,对于解决翘曲问题将会有很大的帮助。
为了提升翘曲分析准确度,Moldex3D在翘曲分析新增这项分析功能,让产品设计者能够解析温度差异效应和收缩差异效应的位移,更精准判断造成翘曲的因素,提升开模成功率。
以下将说明操作设定步骤:
步骤1:在计算参数(Computation Parameter) 设定窗口中,点选翘曲变形页面,接着勾选考虑温度差异效应与区域收缩差异分析(Consider differential temperature and shrinkage analysis)。
步骤2:分析完成后,在分析结果的翘曲变形(Warpage)项目中,将显示考虑温度差异效应与区域收缩差异分析后的翘曲情形。
步骤3:以下图齿轮的分析结果为例,总区域收缩差异效应位移(Total Differential Shrinkage Effect Displacement) 对于翘曲的影响,显然大于总温度差异效应位移(Total Differential Temperature Effect Displacement) 的影响,因此可以判断收缩差异效应位移会是改善翘曲的首要考虑项目。
注1.温度差异效应位移为计算厚度方向上的体积收缩率与平均体积收缩率之差异,此结果反应出对象在厚度方向翘曲的趋势。
注2.收缩差异效应位移为计算厚度方向上的平均体积收缩率分布,此结果反应出对象收缩或膨胀的趋势。
注塑制品的翘曲变形分析
一、引言
翘曲变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状,它是塑料制品常见的缺陷之一。
随着塑料工业的发展,人们对塑料制品的外观和使用性能要求越来越高,翘曲变形程度作为评定产品质量的重要指标之一也越来越多地受到模具设计者的关注与重视。
模具设计者希望在设计阶段预测出塑料件可能产生翘曲的原因,以便加以优化设计,从而提高注塑生产的效率和质量,缩短模具设计周期,降低成本。
本文主要对在注塑模具设计过程中影响注塑制品翘曲变形的因素加以分析。
二、模具的结构对注塑制品翘曲变形的影响
在模具设计方面,影响塑件变形的因素主要有浇注系统、冷却系统与顶出系统等。
1.浇注系统的设计
注塑模具浇口的位置、形式和浇口的数量将影响塑料在模具型腔内的填充状态,从而导致塑件产生变形。
流动距离越长,由冻结层与中心流动层之间流动和补缩引起的内应力越大;反之,流动距离越短,从浇口到制件流动末端的流动时间越短,充模时冻结层厚度减薄,内应力降低,翘曲变形也会因此大为减少。
图1为大型平板形塑件,如果只使用一个中心浇口(如图1a所示)或一个侧浇口(如图1b所示),因直径方向上的收缩率大于圆周方向上的收缩率,成型后的塑件会产生扭曲变形;若改用多个点浇口(如图1c所示)或薄膜型浇口(如图1d所示),则可有效地防止翘曲变形。
a) 中心浇口b) 侧浇口c)多点浇口d) 薄膜型浇口
当采用点浇进行成型时,同样由于塑料收缩的异向性,浇口的位置、数量都对塑件的变形程度有很大的影响。
图2为一箱形制件在不同浇口数目与分布下的试验图。
a)直浇口b)10个点浇口c)8个点浇口
d)4个点浇口e) 6个点浇口f) 4个点浇口
由于采用的是30%玻璃纤维增强PA6,而得到的是重量为4.95kg的大型注塑件,因此沿四周壁流动方向上设有许多加强肋,这样,对各个浇口都能获得充分的平衡。
实验结果表明,按图f设置浇口具有较好的效果。
但并非浇口数目越多越好。
实验证明,按图c设计的浇口比图a的直浇口还差。
另外,多浇口的使用还能使塑料的流动比(L/t)缩短,从而使模腔内物料密度更趋均匀,收缩更均匀。
同时,整个塑件能在较小的注塑压力下充满。
而较小的注射压力可减少塑料的分子取向倾向,降低其内应力,因而可减少塑件的变形。
2.冷却系统的设计
在注射过程中,塑件冷却速度的不均匀也将形成塑件收缩的不均匀,这种收缩差别导致弯曲力矩的产生而使塑件发生翘曲。
如果在注射成型平板形塑件时所用的模具型腔、型芯的温度相差过大,如图3所示,由于贴近冷模腔面的熔体很快冷却下来,而贴近热模腔面的料层则会继续收缩,收缩的不均匀将使塑件翘曲。
因此,注塑模的冷却应当注意型腔、型芯的温度趋于平衡,两者的温差不能太大。
除了考虑塑件内外表面的温度趋于平衡外,还应考虑塑件各侧的温度一致,即模具冷却时要尽量保持型腔、型芯各处温度均匀一致,使塑件各处的冷却速度均衡,从而使各处的收缩更趋均匀,有效地防止变形的产生。
因此,模具上冷却水孔的布置至关重要。
在管壁至型腔表面距离确定后,应尽可能使冷却水孔之间的距离小,才能保证型腔壁的温度均匀一致。
同时,由于冷却介质的温度随冷却水道长度的增加而上升,使模具的型腔、型芯沿水道产生温差。
因此,要求每个冷却回路的水道长度小于2m。
在大型模具中应设置数条冷却回路,一
条回路的进口位于另一条回路的出口附近。
对于长条形塑件,应采用如图4所示的冷却回路,减少冷却回路的长度,即减少模具的温差,从而保证塑件均匀冷却,图5为回路设计方案。
3.顶出系统的设计
顶出系统的设计也直接影响塑件的变形。
如果顶出系统布置不平衡,将造成顶出力的不平衡而使塑件变形。
因此,在设计顶出系统时应力求与脱模阻力相平衡。
另外,顶出杆的截面积不能太小,以防塑件单位面积受力过大(尤其在脱模温度太高时)而使塑件产生变形。
顶杆的布置应尽量靠近脱模阻力大的部位。
在不影响塑件质量(包括使用要求、尺寸精度与外观等)的前提下,应尽可能多设顶杆以减少塑件的总体变形。
用软质塑料来生产大型深腔薄壁的塑件时,由于脱模阻力较大,而材料又较软,如果完全采用单一的机械式顶出方式,将使塑件产生变形,甚至顶穿或产生折叠而造成塑件报废,如改用多元件联合或气(液)压与机械式顶出相结合的方式效果会更好。
三、塑化阶段对制品翘曲变形的影响
塑化阶段即玻璃态的料粒转化为粘流态,提供充模所需的熔体。
在这个过程中,聚合物的温度在轴向、径向(相对螺杆而言)的温差会使塑料产生应力;另外,注射机的注射压力、速率等参数会极大地影响充填时分子的取向程度,进而引起翘曲变形。
四、充模及冷却阶段对制品翘曲变形的影响
熔融态的塑料在注射压力的作用下,充入模具型腔并在型腔内冷却、凝固的过程是注射成型的关键环节。
在这个过程中,温度、压力、速度三者相互耦合作用,对塑件的质量和生产效率均有极大的影响。
较高的压力和流速会产生高剪切速率,从而引起平行于流动方向和垂直于流动方向的分子取向的差异,同时产生“冻结效应”。
“冻结效应”将产生冻结应力,形成塑件的内应力。
温度对翘曲变形的影响体现在以下几个方面。
(1) 塑件上、下表面温差会引起热应力和热变形;
(2) 塑件不同区域之间的温度差将引起不同区域间的不均匀收缩;
(3) 不同的温度状态会影响塑料件的收缩率。
五、脱模阶段对制品翘曲变形的影响
塑件在脱离型腔并冷却至室温的过程中多为玻璃态聚合物。
脱模力不平衡、推出机构运动不平稳或脱模顶出面积不当很容易使制品变形。
同时,在充模和冷却阶段冻结在塑件内的应力由于失去外界的约束,将会以变形的形式释放出来,从而导致翘曲变形。
六、注塑制品的收缩对翘曲变形的影响
注塑制品翘曲变形的直接原因在于塑件的不均匀收缩。
如果在模具设计阶段不考虑填充过程中收缩的影响,则制品的几何形状会与设计要求相差很大,严重的变形会致使制品报废。
除填充阶段会引起变形外,模具上下壁面的温度差也将引起塑件上下表面收缩的差异,从而产生翘曲变形。
对翘曲分析而言,收缩本身并不重要,重要的是收缩上的差异。
在注塑成型过程中,熔融塑料在注射充模阶段由于聚合物分子沿流动方向的排列使塑料在流动方向上的收缩率比垂直方向的收缩率大,而使注塑件产生翘曲变形。
一般均匀收缩只引起塑料件体积上的变化,只有不均匀收缩才会引起翘曲变形。
结晶型塑料在流动方向与垂直方向上的收缩率之差较非结晶型塑料大,而且其收缩率也较非结晶型塑料大,结晶型塑料大的收缩率与其收缩的异向性叠加后导致结晶型塑料件翘曲变形的倾向较非结晶型塑料大得多。
七、残余热应力对制品翘曲变形的影响
在注射成型过程中,残余热应力是引起翘曲变形的一个重要因素,而且对注塑制品的质量有较大的影响。
由于残余热应力对制品翘曲变形的影响非常复杂,模具设计者可以借助于注塑CAE软件进行分析和预测。
八、结论
影响注塑制品翘曲变形的因素有很多,模具的结构、塑料材料的热物理性能以及注射成型过程的条件和参数均对制品的翘曲变形有不同程度的影响。
因此,对注塑制品翘曲变形机理的研究必须综合考虑整个成型过程和材料性能等多方面的因素。