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IMD注塑工艺要考虑的7个因素
2007-08-01 21:36
一、收缩率
热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：
1.1塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
1.2塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。
所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
1.3进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
1.4成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。
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模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布情况，按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时，一般宜用如下方法设计模具：
①对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。
注塑模具收缩率的原因及解决方法
引言
塑料材料模塑过程中膨胀和收缩量的大小与所加工塑料的热膨胀系数有关，模塑过程的热膨胀系数称为“模塑收缩”。随着模塑件冷却收缩，模塑件与模腔冷却表面失去紧密接触这时冷却效率下降，模塑件继续冷却后，模塑件不断收缩，收缩量取决于各种因素的综合作用模塑件上的尖角冷却最快，比其它部件更早硬化，接近模塑件中心处的厚的部分离型腔冷却面最远，成为模塑件上最后释放热量的部分，边角处的材料固化后，随着接近制件中心处的熔体冷却，模塑件仍会继续收缩，尖角之间的平面只能得到单侧冷却，其强度没有尖角处材料的强度高。
制件中心处塑料材料的冷却收缩，将部分冷却的与冷却程度较大的尖角间相对较弱的表面向内拉。这样在注塑件表面上产生了凹痕。凹痕的存在说明此处的模塑收缩率高于其周边部位的收缩。如果模塑件在一处的收缩高于另一处，那么模塑件产生翘曲的原因。模内残余应力会降低模塑件的冲击强度和耐温性能。 有些情况下，调整工艺条件可以避免凹痕的产生。例如，在模塑件的保压过程中，向模腔额外注入塑料材料，以补偿模塑收缩。大多数情况下，浇口比制件其它部分薄得多，在模塑件仍然很热而且持续收缩时，小的浇口已经固化，固化后，保压对型腔内的模塑件就不起作用。
注塑件缺陷的特征，通常与表面痕有关，而且是塑料从模具表面收缩脱离形成的。
可能出现问题的原因
(1).模腔内塑料不足。
(2).熔融温度不是太高就是太低。
(3).流道不合理、浇口截面过小。
(4).模温是否与塑料特性相适应。
(5).冷却阶段时接触塑料的面过热。
(6).冷却效果不好，产品脱模后继续收缩。
(7).产品结构不合理（加强进古过高，过厚,明显厚薄不一）
补救方法
(1).增加注塑量。
(2).调整射料缸温度。
(3).降低模具表面温度。
(4).设法让产品有足够的冷却。
(5).在允许的情况下改善产品结构。
２８ 工程塑料应用 ２００６年，第３４卷，第１１期
工艺参数对注塑制品翘曲影响的ＣＡＥ分析木
周应国 申长雨 陈静波董斌斌
（郑州大学橡塑模具国家工程研究中心，郑州４５０００２）
摘要通过对注塑制品翘曲原因的深入分析，得出注射成型中制品翘曲模拟的主要方法，为优化注塑制品的翘 曲提供了前提。结合实验设计方法，通过ＣＡＥ对具体的注塑制品进行翘曲分析，得出最佳的工艺条件设置，得知影 响翘曲的显著因素有保压压力、冷却时间、保压时间、熔体温度及其与模具温度的交互作用等，并分析了各单一因素 对翘曲的影响趋势及其原因。 关键词注射成型ＣＡＥ翘曲 实验设计
由于周期短、生产率高、适应性强和易于自动化 操作等特点，注射成型现已成为主要的塑料材料成
型方法之一。随着对注塑制品质量要求的不断提
高，翘曲越来越多地受到了关注，现已成为衡量制品
质量的指标之一。塑料材料从熔融态到冷却凝固过
程中都会有较大的体积收缩，在注射成型的充填阶
段结束后继续施加压力可减小材料的体积收缩，但
无法完全消除。各向均匀收缩只会使体积变小，而 当制品发生不均匀收缩时就会产生内应力，当该内
应力超过材料的刚度时就会发生翘曲现象。故翘曲
主要是由于制品收缩不均造成的，而长时间翘曲则 可能造成制品变形，甚至产生裂缝等。
通常翘曲变形会受到多种工艺因素的影响，在
对塑料制品进行翘曲分析之前，必须先进行流动、保
压和冷却分析，这些分析的精确性是翘曲分析的前
提。实验设计是以概率论与数理统计为理论基础， 经济、科学地安排试验的一项科学技术，通过实验设
计可知如何合理地安排试验和正确地分析试验数
据，从而尽快获得优化方案。笔者现采用实验设计 的方法，针对具体的实例采用ＣＡＥ技术进行翘曲分
析，以探讨各种注塑工艺条件对制品翘曲的影响情 况，并进一步进行了单因素分析。 １ 制品翘曲变形分析的基本理论¨
目前制品翘曲变形计算所采用的数学模型主要
基于残余应变理论和残余应力理论两类。 １．１残余应变理论 残余应变理论基本上是经验性的，它主要考虑
注塑制品的残余应力图解
熔融塑料填充流动过程中的剪切应力是造成注塑件内应力的原因。如果这种剪切应
力过大或分布不均匀，会造成尺寸变化、分子链断裂、局部残余应力过大、制品强度下降。
由于制品透明，可以通过透光程度的不同来观察残余应力的大小和分布。图片内是
透明件的透光照片。暗处是应力比较高的地带。为了放大透光度反差，人们使用简单仪器来
进行观察。
另外，注塑技术人员们也经常利用这种现象来解决自己的难题。比如，他们在试模
时先使用透明材料试验，然后观察试验制品的残余应力情况，据此判断流动情况，判断模具
是否合理。改进后再用正常的塑料来进一步调试，直至模具验收合格。
透明注塑件因其优异的性价比得到越来越广泛的应用，但是残余应力的存在严重的
影响了它的使用性能，特别是机械性能和光学性能。
在注塑过程中，复杂的热力过程形成了残余应力，通常认为残余应力包括热应力与
流动应力两部分。
用光弹法测量了一系列从薄到厚的聚碳酸酯PC平板注塑件，发现随着产品厚度的增
加，残余应力的分布形态呈现出规律性的变化：1．当平板厚度小于某一数值时，残余应力
沿熔体充填方向排布发展；2．当厚度大于某一数值时，残余应力环绕产品形状排布发展；
3．当厚度介于两个临界值之间时，残余应力的分布同时存在上述两种趋势；4．残余应力
分布形态发生变化时的厚度临界值与注塑材料有关，即残余应力的分布形态和构成是由产品
的材料和厚度决定的。
对于薄壁制品，主要为流动残余应力；对于厚壁制品，主要为热残余应力。
通过测量聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS平板不同成型条件下，制品上靠近浇口、产品中
部和充填末端三个典型位置的透光率和雾度，发现：1．透光率基本上是材料固有的性能，
与成型条件和产品上的位置关系不大。三种常用透明塑料透光率的大小顺序：PMMA＞PS＞
PC．2．雾度受到成型条件和位置的显著影响，但透明注塑件光学性能的大小随成型条件的变化对于产品是整体的，各位置一致。
为什么残余应力大的地方导致透光率降低，从而让我们看到发暗？
