11注塑工艺对产品内应力的影响(李一兰)

注射成型工艺对塑料性能的影响摘要:塑料有很多种成型方法，其中注塑成型是最重要的成型方法之一。

注塑成型过程中主要由三方面的工艺条件控制。

其中,与温度有关的条件有：机筒温度、模具温度以及由于摩擦引起的温度升高;与时间有关的条件有:塑化时间、注射速率、保压时间以及冷却时间等；与压力有关的条件有:塑化压力、注射压力和保压压力。

本文主要论述注塑压力,注塑时间,冷却时间，保压时间，保压压力,模温以及后处理条件等对塑料拉伸或冲击等性能影响。

关键词：注射成型、成型工艺、塑料性能、温度、压力、时间塑料成型是一门工程技术,它所涉及的内容是将塑料转变为具有使用价值并能保持原有性能,甚至超过原有性能的材料和制品。

塑料有很多种成型方法,其中注塑成型是最重要的成型方法之一。

注塑成型亦可称之为注射成型，或者简称为注塑。

注塑成型过程是一个典型的间歇操作的循环过程,其基本过程是：颗粒状的高分子材料经过注塑机螺杆的挤压和加热成为熔融状态的可以流动的熔体,在螺杆的推动下，塑料熔体通过注塑机喷嘴、模具的主流道、分流道和浇口进入模具型腔,成型出具有一定形状和尺寸制品的过程。

注塑周期主要由闭模、注射座前进、注射、保压、预塑、冷却、开模、顶出制品等程序组成。

在注塑成型过程中,注塑机的工艺参数会对注塑制件的性能有较大的影响,使塑件不可避免得产生这样或那样的缺陷，影响其力学性能。

要研究注塑工艺对塑料制品性能的影响,首先要了解塑料成型的理论基础。

一、塑料成型的理论基础１．聚合物的加热与冷却聚合物在成型加工中为使流动和成型，加热和冷却是必须的。

任何物料加热与冷却的难易是由温度或热量在物料中的传递速度决定的，而传递速度又决定于物料的固有性能——热扩散系数α,这一系数的定义为：/p k c αρ=⋅。

聚合物在加热时不能将推动传热效率的温差提得过高,因为聚合物的传热不好，局部温度就可能过高，会引起降解。

聚合物熔体在冷却时不能使冷却介质与与熔体之间温差头太大，否则就会因为冷却过快而使其内部产生内应力。

注塑制件内应力影响因素分析文章详细对注塑制件内应力的产生因素进行了分析，并针对其不同的影响因素提出了针对性的解决措施，从实践中证实热处理对于消除或降低注塑制件内应力的有效性，通过该种方式有效稳定热塑制件内部结构，从而保证热塑制件结构质量。

标签：注塑制件；内应力；因素；成型工艺；热处理塑料的加工成型特点优良，因而在加工行业得到了广泛的使用，其最主要的优势在于比强度高、电性能好、质量相对较强，且相比其他材料塑料耐磨性良好，能够消音减震，最重要的是加工方便。

但是注塑制件仍旧存在一个无法避免的缺陷——内应力。

热塑制件会因为内应力而出现翘曲变形现象，严重者会导致制件开裂，另外还会对制件的光学、电学、物理学等性能造成影响，表观质量也同样会受到内应力的影响。

所以寻找对热塑制件内应力影响因素，从而针对性的提出解决措施，是保证热塑制件质量的重要前提，通过有效措施使得热塑制件内应力能够均匀分布。

尤其在使用热塑制件时环境恶劣，例如需要直接接触高热、有机溶剂以及其他腐蚀性介质时，降低内应力可以保证热塑制件结构的稳定性。

1 影响因素分析影响注塑制件内应力大小的因素有很多，具体分析包括以下几点。

1.1 造型设计1.1.1 圆角。

注塑制件其表面相交之处应当采用圆弧进行过度，而其使用上则要求使用尖角。

这是因为注塑制件在注塑过程中截面、形状发生变化的过程中在尖角的位置容易产生极大的应力，并始终无法消除，一旦受到外界的冲击以及超出其能够承受的荷载时就会生生破裂，有些在脱膜过程中就会由于其内应力而出现开裂现象，特别在内角位置。

该类问题可以通过尖角改圆角的方式予以消除，采用0.5mm圆角就能够改善应力集中现象消除内应力的产生，从而改善制件的结构特性，避免由于冲击造成材料不满模腔或形成波纹等问题。

将注塑制件过度位置设计成圆角，那么模型内部也呈圆角，因而磨具也同样具有坚固特性。

由于制件圆角对应模型圆角，因而在热塑过程中不会造成应力过于几种，不但提高了制件的质量，还提升了模具的使用寿命。

注塑成型工艺对制品质量的影响在将塑料粒子转变为塑料制品的成型过程中，塑料往往受到高温、高压作用，在高剪切速率下流动成型，不同的成型条件和工艺，会对制品质量带来不同影响，注塑成型有塑料原料、注塑成型机、模具和注塑成型工艺四个方面组成。

如塑料原料正确选定，注塑机的技术参数和模具结构均符合注射成型条件要求，哪加工制品质量优劣直接与注射成型工艺有关。

制品的质量有内材质量和外观质量，内材质量主要是机械强度，而内应力的大小直接影响制品机械强度高低，产生内应力主要原因有制品结晶度和塑料成型中分子的取向性等决定的。

制品外观质量就是制品表面质量，但内应力大造成制品翘曲变形也会影响外观质量问题。

制品的外观质量有：制品不足，制品凹痕，熔接痕、飞边、气泡、银丝、黑点、变形、裂纹、分层脱皮和变色等，均与成型温度、压力、流量、时间和位置有关。

1. 成型温度：有料筒温度、塑化温度、、喷嘴温度、模具温度和塑料干燥温度等料筒温度：就是塑料熔融温度，料筒温度设定过高，塑料熔融后粘度低，在同等注塑压力和流量下，注射速度快，成型制品易飞边，银丝、变色和发脆。

料筒温度过低，塑料塑化不良，粘度高，在同等注射压力和流量下注射速度慢，成型制品易不足，熔接痕明显，尺寸不稳定和制品中有冷块。

喷嘴温度：喷嘴温度设定高，喷嘴易流涎，造成制品中有冷料丝。

喷嘴温度低造成模具浇注系统发生堵塞。

注射压力要增大，才能注射出塑料，但即时能成型制品中有冷料块。

模具温度：模具温度高，注射压力和流量可设低一点，但在同等压力的流量下，制品乃易飞边，翘曲变形，制品粘模顶出困难等。

模具温度低，在同等注射压力和流量下，制品成型不足，气泡、熔接痕等。

塑料干燥温度：各种塑料有不同的干燥温度。

ABS塑料一般设定一干燥温度80～90℃，否则就不易把水分和残余溶剂干燥挥发掉，制品易有银丝和气泡，制品强度也会下降。

2. 成型工艺压力：有预塑背压:注塑压力、锁模压力、保压、托模和中子压力、射台压力等。

注塑制品内应力分析及控制注塑制品是指利用注塑成型技术制造的各类塑料产品。

在注塑制品的生产过程中，由于塑料的热胀冷缩以及流动性等特性，会产生内应力。

这些内应力如果不得到合理的控制和处理，将会导致注塑制品的变形、开裂等问题。

因此，注塑制品内应力的分析和控制非常重要。

首先，注塑制品内应力的分析应从材料的选择和设计的角度来考虑。

不同的塑料材料在注塑成型过程中，由于热胀冷缩的差异以及流动性的不同，会产生不同程度的内应力。

因此，在选择塑料材料时，应考虑其热胀冷缩系数和流动性等因素。

同时，在产品设计中，应尽量避免或减少注塑制品的复杂形状和薄壁结构，这样可以减少塑料在注射和冷却过程中的内应力。

其次，注塑制品内应力的控制主要通过优化注塑工艺参数来实现。

注塑工艺参数包括注射压力、注射速度、保压时间和冷却时间等。

在注射过程中，应控制注射压力和速度，避免塑料在注射过程中产生过大的内应力。

在保压过程中，应根据具体产品的形状和尺寸，适当延长保压时间，以提高塑料的流动性和均匀性，减少内应力。

在冷却过程中，应控制冷却时间和冷却速度，避免快速冷却引起的内应力。

此外，还可以采用一些工艺改进的方法来控制注塑制品内应力。

例如，合理设计模具结构，采用多点定位和多级冷却等方式，可以均匀分布注塑制品内应力，减少应力集中。

另外，还可以采用预应力或热处理等后处理方式来消除或降低注塑制品的内应力。

总之，注塑制品内应力的分析和控制是注塑制品生产过程中非常重要的问题。

通过选择合适的塑料材料、优化注塑工艺参数以及合理设计模具结构等方式，可以有效减少注塑制品的内应力，并提高产品的质量和性能。

塑料注塑成型内应力影响分析与消除方法研究塑料注塑成型内应力影响分析与消除方法研究1 引言注塑制品一个普遍存在的缺点是有内应力。

内应力的存在不仅是制件在储存和使用中出现翘曲变形和开裂的重要原因，也是影响制件光学性能、电学性能、物理力学性能和表观质量的重要因素。

因此找出各种成型因素对注塑制品内应力影响的规律性，以便采取有效措施减少制件的内应力，并使其在制件断面上尽可能均匀地分布，这对提高注塑制品的质量具有重要意义。

特别是在制件使用条件下要承受热、有机溶剂和其他能加速制件开裂的腐蚀介质时，减少制件的内应力对保证其正常工作具有更加重要的意义。

此外，掌握注塑制品内应力的消除方法和测试方法也很有必要。

2 内应力的种类高分子材料在成型过程中形成的不平衡构象，在成型之后不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，是注塑制品存在内应力的主要原因。

另外，外力使制件产生强迫高弹形变也会在其中形成内应力。

根据起因不同，通常认为热塑性塑料注塑制件中主要存在着四种不同形式的内应力。

对注塑制件力学性能影响最大的是取向应力和体积温度应力。

2.1取向应力高分子取向使制件内存在着未松弛的高弹形变，主要集中在表层和浇口的附近，使这些地方存在着较大的取向应力，用退火的方法可以消除制件的取向应力。

试验表明，提高加工温度和模具温度、降低注射压力和注射速度、缩短注射时间和保压时间都能在不同程度上使制件的取向应力减小。

2.2体积温度应力体积温度应力是制件冷却时不均匀收缩引起的。

因内外收缩不均而产生的体积温度应力主要靠减少制件内外层冷却降温速率的差别来降低。

这可以通过提高模具温度、降低加工温度来达到。

加工结晶塑料制件时，常常因各部分结晶结构和结晶度不等而出现结晶应力。

模具温度是影响结晶过程的最主要的工艺因素，降低模具温度可以降低结晶应力。

带金属嵌件的塑件成型时，嵌件周围的料层由于两种材料线膨胀系数不等而出现收缩应力，可通过预热嵌件降低应力。

这两种内应力主要是由于收缩不均而产生的，也属于体积温度应力。

注塑产品应力问题?塑胶产品在注塑的过程中往往会产生应力,如不加以消除会对后序喷涂产生不良.有几个问题请高手赐教:1应力是怎么产生的,它与哪些因素有关?2应力如何检测,有什么直观且方便的方法?3应力如何消除,有没有方便快捷操作性强的方法?4应力对喷涂到底还有哪些影响?应力在其它方面还有什么危害?它有没有有利的一面呢?下面是回答请高手亮招所谓应力，是指单位面积里物体所受的力，它强调的是物体部的受力状况；一般物体在受到外力作用下，其部就会产生抵抗外力的应力；物体在不受外力作用的情况下，部固有的应力叫应力，它是由于物体部各部分发生不均匀的塑性变形而产生的。

按照应力作用的围，可将它分为三类：（一）第一类应力（宏观应力），即由于材料各部分变形不均匀而造成的宏观围的应力；（二）第二类应力（微观应力），即物体的各晶粒或亚晶粒（自然界中，绝大多数固体物质都是晶体）之间不均匀的变形而产生的晶粒或亚晶粒间的应力；（三）第三类应力（晶格畸变应力），即由于晶格畸变，使晶体中一部分原子偏离其平衡位置而造成的应力，它是变形物体（被破坏物体）中最主要的应力。

塑料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响而产生的一种在应力。

应力的实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即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式贮存在塑料制品中，在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。

当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。

几乎所有塑料制品都会不同程度地存在应力，尤其是塑料注射制品的应力更为明显。

应力的存在不仅使塑料制品在贮存和使用过程中出现翘曲变形和开裂，也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。

注塑件内应力形成机理及消除方法探讨介绍了注塑件内应力的形成机理，分析了影响内应力的各种因素，从注塑工艺参数设定、塑料材料选型及模具结构设计等方面给出了消除内应力或减轻内应力的措施。

标签：注塑成型；内应力；影响因素；消除方法Abstract：This paper introduces the forming mechanism of internal stress of injection molded parts，analyzes on various factors affecting internal stress，and puts forward some measures to eliminate or lighten internal stress from the aspects of setting of injection molding process parameters，selection of plastic materials and design of mould structure，etc.Keywords：injection molding；internal stress；influencing factors；elimination method1 概述目前塑料制品在社會生活的各个领域中所占的比重越来越大，使用量已经远超钢铁等材料，被广泛应用于电子、包装、化工等领域，在需求的驱动下，塑料制品的加工工艺技术等也得到了迅速发展，使其在国家的社会经济建设中发挥着越来越重要的作用。

与此同时如何进一步提高注塑件的质量也显得尤为重要，正如大家所知，注塑件由于应力的存在会严重影响其品质，为此有必要对内应力的产生机理、影响因素及改善方法加以分析。

2 内应力的分类及形成机理2.1 内应力的分类注塑件内应力是塑料经熔融后在注塑加工过程中由于受所选用塑料材料本身特性和注塑工艺参数（模具温度、注塑压力、注塑温度、保压时间等）等多种原因影响而产生。

多研究表明：在高注塑应力残留的情况下，成型制件的电镀性能下降严重，会造成许多外观不良。

因此，注塑工艺所造成的内应力残留问题，是影响材料电镀性能的关键因素之一。

而内应力又是如何影响材料的电镀性能的呢？粗化刻蚀，内应力直接影响到的是成型制件的粗化刻蚀问题。

下面我们来分析一下内应力又是如何“操作”实现的。

常用电镀用塑胶材料为ABS和PC/ABS，大家都知道，材料组分中影响电镀性能的最主要的就是其中的橡胶相；而内应力对材料中橡胶相的粗化刻蚀影响则分两个方面；A.橡胶形态的变化：在高应力状态下，会使树脂中的橡胶相处于拉伸状态（非自然状态），刻蚀后就破坏了刻蚀孔洞的原有的设计结构，降低了电镀层与材料的铆合效应；正常橡胶形状拉伸态橡胶形状B.耐化学品性下降：在高应力状态下，树脂的耐化学性会下降，从而导致在刻蚀过程中，容易造成刻蚀过度的问题发生，进而使产品表面在内应力较大的部位，形成的凹坑过于致密，影响刻蚀均匀性，再进一步即导致塑件表面镀层铆合效应低；由以上分析可以看出，高注塑内应力影响了材料的粗化刻蚀状态，进而破坏了表面镀层与基材的铆合，最终的表现就是材料的电镀性能的下降。

因此可以说，高成型内应力，是材料电镀性能的杀手！温度对材料注塑残余应力的改善，主要分为注塑料温和模具温度两方面：注塑料温：在保证材料不会裂解的情况下，更高的注塑温度可以得到更好的电镀性能。

在较低的注塑温度下，材料的流动性差，在填充过程中的阻力也就会变大，分子链之间互相挤压、拉伸，导致制件冷却后分子链取向严重，因此注塑出的产品将会有较大的内应力；再有就是材料中橡胶相的变形问题，这些将最终导致产品表面的粗化刻蚀不均匀，进而导致电镀产品外观不良，以及电镀结合力差的状况产生。

而在较高的注塑温度下，材料流动性提高，充填顺畅，分子链之间的拉伸取向轻微，制件冷却时分子链基本处于自然卷曲状态，因而制件的注塑残留内应力也就较小，材料的电镀性能得到较大的提高。