一文说透塑料的常见质量缺陷,以及表面裂纹产生原因和解决方法

材料铺子 2022-08-08

塑料成型应力集中模具型腔

3181 字丨阅读本文需 7 分钟

塑料开裂,包括零件表面丝状裂纹、微裂纹、顶白和因零件粘模、流道粘模造成的创伤,根据开裂时间分为脱模开裂和应用开裂。本文将详细介绍塑料的常见质量缺陷,以及塑件表面裂纹产生原因和解决方法。

常见质量缺陷

常见质量缺陷的专业术语解释如下:

1、熔接痕(Weld Line)俗称:熔合线、夹线、夹纹、由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。熔合出现在树脂合流之处。两股树脂流相遇时便会出现熔合

2、 烧焦(Diesel Effect / Burn)俗称(困气 、烧黄、烧黑):由困气烧焦的原理是,当模具型腔内的空气被流入型腔的熔融塑料排出时,如果是处于没有出口的封闭状态,则空气会因被压缩而自行发热,并因此导致发生燃烧,引起烧焦。

3、流痕(flow marks)俗称(入水纹)是指熔融树脂流动的痕迹图案残留在成型产品表面的现象。对于家用电器和化妆品容器等外观属于重要质量要素的成型产品,可能会因程度不同而出现缺陷。

4、混色(discoloration):俗称(色泽不均、色差)注塑件表面的色泽不是均一的,有深浅和不同色相,称为混色。

5、缺胶(Short shot): 俗称打不满、欠注、 注塑材料不能完全填满整个模腔,这类缺陷通常出现在远离浇口的位置上,流长过长,薄壁件附件,或因为模具排气不良。

6、喷射痕(Jetting mark)俗称:产品表面有波浪纹,由于树脂向一边流动一边变更引起的,喷射纹与唱片坑纹很相似。

7、光泽不良(Low Gloss)俗称:(暗色)注塑件表面为灰暗无光或光泽不均匀称为阴阳色或光泽不良。

8、分层(delamination)俗称: 表层脱皮、物料内的各层未能完全融合在一起,有脱皮现象,可能发生在浇口或者注塑件上,因融合强度不同会产生程度不一样的分层现象。

9、龟裂(fracture)俗称:(开裂)塑件表面产生的比较明显的微细裂纹称为龟裂,与龟裂相似的霜状微细裂纹称为白化,龟裂和白化都是没有裂隙的微细裂纹。

10、白雾 (Blooming)俗称: 当塑件暴露在某种化学品环境或处于应力条件下时,就会产生环境应力龟裂。使用活跃物质(碱性溶液、冰醋酸、四氯化碳、油脂等)可令塑胶产品在很短时间内出现应力发白和应力龟裂。

11、气痕:(Streaks)俗称斑痕,熔料在填充模腔时,因气体未能及时被排走,特别是在一些结构转折处,气体被翻越过前面的熔料困住,形成气痕。

12、浇口斑纹(Dull Spots Near the Gate):俗称浇口斑或唱片纹 ,浇口周围有可辨别的环形或弧形气痕,如使用中心式浇口则为中心圆,如使用侧浇口则为同心圆,显现成暗淡的日冕痕。

13、黑点(Dark Spots)俗称杂质:有黑色之点状杂质在产品表面一般由材料里混有杂料异引起的。 可能由于磨损,热降解或污染物造成。

14、顶白(Ejectormarks)俗称顶针印、顶高、拉白、:表观在制品表面明显有顶针印,即在顶出杆位于模具顶出一侧的地方发现应力泛白和应力升高的现象。

15、翘曲(warpage)俗称:变形、弯曲、扭曲。由于塑料成型时流动方向的收缩率比垂直方向的大,使制件各向收缩率不同而翘曲,又由于注射充模时不可避免地在制件内部残留有较大的内应力而引起翘曲,这些都是高应力取向造成的变形的表现。

16、拉丝(Filamentation)俗称若注塑模具采用热流道为浇口,在注塑件的附件可能黏附着小量的胶料,

17、飞边(Flashing)俗称 披锋、毛刺、溢边、模具上超出允许的间隙(模具制造时公差过大,或生产中磨损造成间隙)。注塑机的锁模压力太低或太高。模腔内压力过大。

18、缩水(sink marks)俗称 缩印、凹坑、:表面收缩或小陷痕迹。

19、脱划痕(scratches)俗称:因脱模斜度小或模腔粗糙不平,出模时在塑料件表面或内部的明显伤痕。

20、碰划伤:(scratches)俗称:碰伤、划伤、刮花、擦花) 因塑料件间或与外界发生碰撞或挤压而产生的明显伤痕。

21、油污:(grease)俗称:油渍、油迹) 成型件因模腔油污未清除干净或打油性脱模剥而使胶件表面出油性污染。

22、气泡(Void):俗称:真空泡、汽泡、厚壁部的料流快速冻结,收缩受到阻止,充模不足因而产生注塑加工产品部分真空泡。或者是注塑模具温度设置不合适;料筒温度不合适;注塑压力和保压不足。

23、浮纤(glass emergence onthe surface):俗称:玻纤外露 、现象是玻纤外露造成的,白色的玻纤在塑料熔体充模流动过程中浮露于外表,待冷凝成型后便在塑件表面形成放射状的白色痕迹,当塑件为黑色时会因色泽的差异加大而更加明显。

24:银纹 (Crazing):俗称:料花 、塑胶料的干燥程度不够而引起塑胶料进行水解。可以通过充分进行预干燥注意料斗的保温管理解决。

裂纹产生原因及解决方法

1、残余应力太高

在工艺操作方面,通过降低注射压力来减少残余应力是一种最简便的方法,因为注射压力与残余应力呈正比例关系。

如果塑件表面产生的裂纹四周发黑,即表明注射压力太高或加料量太少,应适当降低注射压力或增加供料量。在料温及模温较低的条件下成型时,为使型腔充满,必然要采用较高的注射压力,致使塑件内残余大量应力。

对此,应适当提高料筒及模具温度,减少熔料与模具的温差,控制模内型胚的冷却时间和速度,使取向的分子链有较长的恢复时间。

此外,在保证补料不足,不使塑件产生收缩凹陷的前提下,可适当缩短保压时间,因为保压时间太长也容易产生残余应力引起裂纹。

在模具设计和制作方面,可以采用压力损失最小、而且可以承受较高注射压力的直接浇口,可将正向浇口改为多个针形点浇口或侧浇口,并减小浇口直径。设计侧浇口时,可采用成型后能将破裂部分除去的凸片式浇口。

例如,聚碳酸酯,聚氯乙烯,聚苯醚等原料的熔体流动性能不良,需要在高压条件注射成型,浇口处极易产生裂纹,如果采用凸片或侧浇口,可将成型后产生在凸片部分的裂纹部分除去。此外,在浇口周围合理采用环状加强筋也可减少浇口处的裂纹。

2、外力导致残余应力集中

塑件在脱模前,如果脱模顶出机构的截面积太小或顶杆设置的数量不够,顶杆设置的位置不合理或安装倾斜,平衡不良,模具的脱模斜度不足,顶出阻力太大,都会由于外力作用导致应力集中,使塑件表面产生裂纹及破裂。

一般情况下,这类故障总是发生在顶杆的周围。出现这类故障后,应认真检查和校调顶出装置。顶杆设置在脱模阻力的部位,如凸出,加强筋等处。如果设置的顶杆数由于推顶面积受到条件限制不可能扩大时,可采取用小面积多顶杆的方法。

如果模具型腔的脱模斜度不够,塑件表面也会出现擦伤形成褶皱花纹。在选定脱模斜度时,必须考虑成型原料的收缩率以及顶出系统的结构设置,一般情况下,脱模斜度应大于0.85%,小型塑件的脱模斜度为0.1~0.5%,大型塑件的脱模斜度可达2.5%。

3、金属嵌件导致裂纹

由于热塑性塑料的热膨胀系数要比钢材大9~11倍,比铝材大6倍。因此,塑件内的金属嵌件会妨碍塑件的整体收缩,由此产生的拉伸应力很大,嵌件四周会聚集大量的残余应力引起塑件表面产生裂纹。这样,对于金属嵌件应进行预热,特别是当塑件表面的裂纹发生在刚开机时,大部分是由于嵌件温度太低造成的。

另外,在嵌件材质的选用方面,应尽量采用膨胀系数接近树脂特性的材料。例如,采用锌,铝等轻金属材料制作嵌件优于钢材。

在选用成型原料时,也应尽可能采用高分子量的树脂,如果必须使用低分子量的成型原料时,嵌件周围的塑料厚度应设计得厚一些,对于聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素塑料,嵌件周围的塑料厚度至少应等于嵌件直径的一半;对于聚苯乙烯,一般不宜设置金属嵌件。

4、原料选用不当或不纯净

不同原料对产生残余应力的敏感度不同,一般非结晶型树脂比结晶型树脂容易产生残余应力引起裂纹;对于吸水性树脂及掺用再生料较多的树脂,因为吸水性树脂加热后会分解脆化,较小的残余应力就会引起脆裂,而再生料含量较高的树脂中杂质较多,易挥发物含量较高,材料的强度比较低,也容易产生应力开裂。实践表明,低粘度疏松型树脂不容易产生裂纹,因此,在生产过程中,应结合具体的情况选择合适的成型原料。

在操作过程中,脱模剂对于熔料来说也是一种异物,如用量不当也会引起裂纹,应尽量减少其用量。

此外,当注塑料机由于生产需要更换原料品种时,必须把料斗上料器和干燥器中的余料清理干净,并排清料筒中的余料。

5、塑件结构设计不良

塑件结构中的尖角及缺口处最容易产生应力集中,导致塑件表面产生裂纹及破裂。因此,塑件结构中的外角及内角都应尽可能采用最大半径做成圆弧。试验表明,最佳过度圆弧半径为圆弧半径与转角处壁厚的比值为1:1.7。在设计塑件结构时,对于必须设计成尖角和锐边的部位仍然要采用0.5mm的小过渡半径做成很小的圆弧,这样可以延长模具的寿命。

6、模具上存在裂纹

在注射成型过程中,由于模具受到注射压力反复的作用,型腔中具有锐角的棱边部位会产生疲劳裂纹,尤其在冷却孔附近特别容易产生裂纹。当模具与喷嘴接触时,模具底部受到挤压,如果模具的定位环孔较大或底壁较薄时,模具型腔表面也产生疲劳裂纹。

当模具型腔表面上的裂纹复映到塑件表面上时,塑件表面上的裂纹总是以同一形状在同一部位连续出现。出现这种裂纹时,应立即检查裂纹对应的形腔表面有无相同的裂纹。如果是由于复映作用产生裂纹,应以机械加工的方法修复模具。

来源:UTPE弹性体门户,人若不同心又岂能同行,塑翔模塑教育

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