淺析注射成型塑料制品常見缺陷及解決方法

吳燕華 王宏霞 朱芬芳 蔣金金

摘? ?要：注射成型的塑料制品由于多種原因，常常出現(xiàn)諸如困氣、飛邊過大、塑件表面有明顯的流痕、噴射紋及充填不足、塑件表面有明顯的縮痕、縮孔、熔接痕等缺陷，通過分析這些缺陷形成的主要原因，改善模具結(jié)構(gòu)設(shè)計或成形工藝條件等來消除缺陷，保證塑件的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：注射成型;缺陷;模具結(jié)構(gòu);工藝條件

1? ? 困氣

困氣是由于熔融狀態(tài)的塑料在充填型腔時，型腔里的氣體不能及時排出，被熔態(tài)的膠體包裹在型腔內(nèi)。常見的造成困氣的原因及解決措施如下。

1.1? 壁厚差異太大

如果塑件的壁厚相差太大，熔體在充填型腔過程中通常會產(chǎn)生跑道效應(yīng)，壁薄處的液態(tài)塑料流動緩慢，壁厚的熔體會快速流動到前端，極有可能包裹住型腔中的氣體，從而形成困氣?？梢詰?yīng)用計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）模擬預(yù)測充填模式和可能的困氣點，更改厚度分布，使塑件的壁厚盡可能保持均勻一致，避免困氣。

1.2? 澆口位置不當(dāng)、流道或（和）澆口尺寸不當(dāng)

由于澆口位置設(shè)計不合理，特別是流道或（和）澆口尺寸不合理，熔體在充填型腔時也會包裹氣體，形成困氣。通過分析模具的結(jié)構(gòu)及輔助CAE模擬熔體的充填模式[1]，分析出可能的困氣點，通過模擬分析更改澆口的位置，從而改變充填模式，避免困氣。

1.3? 排氣不良

由于模具結(jié)構(gòu)造成模具排氣不良時，熔體流動前沿收口處會卷入氣體，形成困氣。建議在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時，排氣口的深度：結(jié)晶性塑料為0.025 mm，非結(jié)晶性塑料為0.038 mm，或者將材料供應(yīng)商提供的具體資料作為設(shè)計參考。另外，也可通過CAE模擬分析熔體的充填模式和可能的困氣點，在可能的困氣點增加排氣口[2]。下面示例是一DVD機面框按鍵，材料為ABS，通過CAE模擬分析后，在按鍵的型芯處增設(shè)排氣口，很好地解決了該處的困氣問題，具體如圖1所示。

2? ? 飛邊

飛邊是由于熔體流入成型零件間隙所形成的廢料。常見的飛邊產(chǎn)生的原因及解決措施如下。

2.1? 澆口位置不當(dāng)

由于澆口位置不當(dāng)，可能造成熔體充填型腔時流動的路線過長，必須提高注射壓力才能完全填充型腔，在這種過高的注射壓力下，模板有可能被撐開，熔體溢出，在被撐開的分模面處產(chǎn)生飛邊。

2.2? 支承板跨距太大

對于一些比較大的模具，由于支承板的跨距太大，在注射過程中，靠近中央處的模板在分模面上有可能被型腔內(nèi)較高的注射壓力撐開，熔體溢出，產(chǎn)生飛邊[3]。對于這種模具較大、支承板跨距大、支撐強度不夠的情況，可增加間隔塊，以縮短支撐跨距，提高支撐強度，避免充填時形成飛邊。

2.3? 分型面上的排氣槽深度尺寸不合理

排氣槽太深時，熔體容易從槽口滲出，產(chǎn)生飛邊;排氣槽太淺時，氣體排出不暢，如果加壓進行排氣，模板又有可能被撐開，熔體容易溢出產(chǎn)生飛邊。在設(shè)計排氣槽時，要根據(jù)型腔的大小、膠體的流動性能及成形工藝設(shè)計恰當(dāng)?shù)呐艢獠邸?/p>

2.4? 模具材料強度低

模具材料強度低時，在較大的充填壓力下容易變形產(chǎn)生凹陷，凹陷如果發(fā)生在型腔周圍，熔體在充填過程中容易從此處滲入，產(chǎn)生飛邊。因此，要根據(jù)模具的大小及充填壓力，選擇合適的模具材料及熱處理規(guī)程。

3? ? 流痕

流痕是成型品表面的流動痕跡。常見的產(chǎn)生流痕的原因及解決措施有以下兩點。

3.1? 模溫太低

模溫太低會使得熔體的料溫下降太快，固化層延伸到熔體流動的前沿，阻止流動前沿的噴射流，將塑料連續(xù)性地卷到模壁上，形成垂直流動方向的縮痕，狀如漣漪。因此，必須提高模溫，保持較高的料溫，避免料溫下降太快，從而無法形成流痕。模溫可從材料廠商提供的工藝參數(shù)開始設(shè)定，或是通過CAE模擬。

3.2? 澆口或（和）近澆口處太狹窄

澆口或澆口附近太狹窄，注射壓力急增、熔體流動速度快時，剪切速率和剪切應(yīng)力大，熔體流動就不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生熔體燒焦噴流等問題。如果注射速度慢，熔膠流動緩慢，如同模溫低的效果，形成流痕。比較實用的解決方法是通過CAE軟件對不同澆注系統(tǒng)設(shè)計的充填進行模擬分析，找出理想澆口或（和）近澆口處的尺寸，可以有效解決此問題。

4? ? 噴射紋

噴射紋是熔體從一受限區(qū)域（例如噴嘴或是澆口），到一較厚或開闊的區(qū)域時，形成的彎曲折疊似蛇狀的流痕。

熔體從一薄或小的澆口，快速地進入厚的型腔，未立即遇到阻擋，塑料流體就會非常不穩(wěn)定，容易形成彎曲折疊似蛇的流痕?？梢酝ㄟ^CAE模擬優(yōu)化澆口尺寸或改用膠料，提高熔體的流動性[4]。

5? ? 充填不足（短射）

造成制品充填不足的因素很多，分析其形成的原因，主要有塑件的結(jié)構(gòu)、模具的結(jié)構(gòu)及注射工藝參數(shù)等[5]，常見的塑件充填不足的原因和解決措施如下。

5.1? 塑件的結(jié)構(gòu)

（1）壁厚太薄，流動阻力大，如果充填壓力不足，熔膠流動力不夠，流動就越來越緩慢，會造成型腔沒填滿，熔體就固化了，從而造成充填不足而缺料。

（2）塑件壁厚不均勻時，會產(chǎn)生在厚壁部分填滿前，流體在薄壁處的流動緩慢的情況，熔體開始凝固造成充填不足。

5.2? 模具的結(jié)構(gòu)

5.2.1? 澆口的數(shù)目或位置不當(dāng)

無論澆口的數(shù)目還是位置不當(dāng)，都會使流動阻力太大，如遇注射壓力不足，熔體流動會越來越緩慢，最后沒完全到達型腔就凝固，造成充填不足。比較有效的解決方法是用注射模具模流分析軟件對所有的澆口設(shè)計進行模擬分析，得出最佳的澆口位置和數(shù)目。

5.2.2? 冷料穴位設(shè)置不當(dāng)

主流道和所有分流道末端應(yīng)設(shè)置冷料穴，其大小和結(jié)構(gòu)要合理，要避開上一層流動中有可能的阻擋物（如拉料桿），才會讓冷料順利流進冷料穴，否則流進冷料穴的冷料會順著流道往下流，極有可能堵塞澆口或窄小的分流道，造成充填不足。

5.2.3? 排氣不良

型腔內(nèi)的氣體不易排出時，會阻礙熔體充填型腔，從而造成缺料。有效的方法是利用模流分析軟件來模擬熔體的充填過程，分析出所有可能的熔體最后充填的位置，增加必要的排氣孔，并且，加裝抽真空裝置，在充填前及充填過程中抽氣。

5.3? 注射工藝參數(shù)

5.3.1? 模具未進行預(yù)熱

在注射之前模具未進行預(yù)熱，模具與熔體的溫差會太大，熔體遇冷快速變得黏稠，從而還未充填滿型腔就流不動了，造成缺料。有效辦法是參考材料供應(yīng)商提供的模具預(yù)熱溫度參數(shù)，并結(jié)合模流分析軟件來優(yōu)化模具預(yù)熱溫度參數(shù)。

5.3.2? 注射壓力或注射速度過小

注射壓力或注射速度過小，使得熔體在過冷前，無力完成型腔充填的任務(wù)，因而產(chǎn)生充填不足。而在調(diào)整注射壓力或注射速度前，并不能確定造成充填不足的原因是注射壓力還是注射速度。再者，注射壓力和注射速度是相關(guān)聯(lián)的，同時，增加二者并不恰當(dāng)，比較有效的方法是用CAE進行模擬分析得出優(yōu)化數(shù)據(jù)，然后在試模時結(jié)合具體設(shè)備進行調(diào)整。

6? ? 縮痕或縮孔

縮痕是成型品表面一般呈酒窩狀或溝壑狀的局部塌陷;縮孔是成型品內(nèi)部有孔洞或氣泡。引起這種缺陷的主要原因是塑件有加強筋時，造成壁厚極度的不均勻，熔體表面開始凝固而心部仍保持液態(tài)，冷熱的不均勻使內(nèi)應(yīng)力較大，從而使該處有可能形成塌陷而出現(xiàn)縮痕;或是由于外部先凝固，心部還處于液態(tài)，無法進行補料而出現(xiàn)縮孔。在進行模具設(shè)計時，在強度滿足、結(jié)構(gòu)允許的情況下，加強筋板盡量薄一些。另外，可以運用CAE模擬，為筋板厚度的優(yōu)化提供有效保證。

7? ? 熔接痕

熔接痕是熔體流動前沿相遇時形成的結(jié)合線。熔接痕嚴(yán)重時會影響塑件的外觀和塑件的強度。分析熔接痕可能產(chǎn)生的原因，主要是塑件的結(jié)構(gòu)和模具的結(jié)構(gòu)或注射工藝參數(shù)不合理。

8? ? 結(jié)語

在塑件注射成型過程中，造成塑件成品的缺陷的原因和形式多而且復(fù)雜，通過列舉缺陷的種類、分析產(chǎn)生缺陷的原因，并提出一些改善措施，供注射模型設(shè)計及制造人員在工作過程中參考。

[參考文獻]

[1]李躍文.塑料注射成型技術(shù)新進展[J].塑料工業(yè)，2011（4）：6-9.

[2]劉慶輝.Moldflow軟件在手機外殼模具設(shè)計中的應(yīng)用[J].塑料科技，2007（8）：78-82.

[3]李? ?軍，馬瑞伍，劉? ?杰.注射成型制品常見缺陷及處理方法[J].模具工業(yè)，2006（3）：61-64.

[4]李? ?輝.Moldflow軟件在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用[J].機械工程師，2013（11）：81-83.

[5]王? ?強，劉? ?瑩.基于Moldflow的手機殼體成型工藝分析[J].模具工業(yè)，2010（9）：14-17.