薄壁產(chǎn)品翹曲變形的解決方法【轉(zhuǎn)發(fā)】

2018-04-14 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

翹曲變形是薄壁塑料件注塑成型中的常見缺陷之一。當(dāng)翹曲變形超過允許誤差后,就成為成型缺陷,進(jìn)而影響產(chǎn)品裝配。對各類大量日益增加的薄壁產(chǎn)品的翹曲變形做出準(zhǔn)確分析是有效控制翹曲缺陷的前提。

翹曲變形分析大都采用定性分析,從制品設(shè)計、模具設(shè)計及注塑工藝條件等方面采取措施,盡量減小翹曲變形度。

一.模具澆口對翹曲的影響

模具澆口的位置、形式和澆口的數(shù)量將影響塑料在模具型腔內(nèi)的充填狀態(tài),從而導(dǎo)致塑件產(chǎn)生變形。

流動距離越長,由凍結(jié)層與中心流動層之間流動和補(bǔ)縮引起的內(nèi)應(yīng)力越大;反之,流動距離越短,從澆口到制件流動末端的流動時間越短,充填時凍結(jié)層厚度減薄,內(nèi)應(yīng)力降低,翹曲變形也會為此大為減少。

如果只使用一個中心澆口或一個側(cè)澆口,因直徑方向上的收縮率大于圓周方向上的收縮率,成型后的塑件會產(chǎn)生扭曲變形;若改用多個點(diǎn)澆口,則可有效地防止翹曲變形。

二.模具冷卻對翹曲的影響

塑料冷卻速度的不均勻也將形成塑料收縮的不均勻,這種收縮差別導(dǎo)致彎曲力矩的產(chǎn)生而使塑件發(fā)生翹曲。

如在注射成型平板型塑件時,所用的模具型腔、型芯的溫度相差過大,由于貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來,而貼近熱模腔面的料層則會繼續(xù)收縮,收縮的不均勻?qū)⑹顾芗N曲。因此,注塑模的冷卻應(yīng)注意型腔、型芯的溫度趨于平衡,兩者的溫差不能太大。

模具上冷卻水孔的布置也至關(guān)重要。在管壁至型腔表面距離確定后,應(yīng)盡可能使冷卻水孔之間的距離小,才能保證型腔壁的溫度均勻一致。同時,由于冷卻介質(zhì)的溫度隨冷卻水道長度的增加而上升,使模具的型腔、型芯沿水道產(chǎn)生溫差。因此,要求每個冷卻回路的水道長度小于2m。

三.模具頂出對翹曲的影響

模具頂出的設(shè)計也直接影響塑件的變形。如果頂出系統(tǒng)布置不平衡,將造成頂出力的不平衡而使塑件變形。因此,在設(shè)計頂出系統(tǒng)時,應(yīng)力應(yīng)與脫模阻力相平衡。另外,頂出桿的截面積不能太小,以防塑件單位面積受力過大而使塑件產(chǎn)生變形。頂桿的布置應(yīng)盡量靠近脫模阻力大的部分。在不影響塑件質(zhì)量的前提下,應(yīng)盡可能多設(shè)頂桿以減少塑件的總體變形。

用軟質(zhì)塑料來生產(chǎn)大型深腔薄壁的塑件時,由于脫模阻力較大,而材料又較軟,如果完全采用單一的機(jī)械式頂出方式,將使塑件產(chǎn)生變形,甚至頂穿或產(chǎn)生折疊而造成塑件報廢,如改用多元件聯(lián)合或氣(液)壓與機(jī)械式頂出相結(jié)合的方式效果會更好。

四.塑化階段對翹曲的影響

塑化階段即玻璃態(tài)的料粒轉(zhuǎn)化為粘流態(tài),提供充模所需的熔體。在這個過程中,聚合物的溫度在軸向、徑向的溫差會使產(chǎn)品產(chǎn)生應(yīng)力;另外,注塑機(jī)的注射壓力、速率等參數(shù)會極大的影響充填時分子的取向程度,進(jìn)而引起翹曲變形。

多級注射控制可以根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)、澆口的形式及注塑件結(jié)構(gòu)的不同,來合理設(shè)定多段注射壓力、注射速度、保壓壓力和溶膠方式,有利于防止翹曲變形的產(chǎn)生。

五.制品收縮對翹曲的影響

在注塑成型過程中,熔融塑料在注射充填階段由于聚合物分子沿流動方向的排列使塑料在流動方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大,而使注塑件產(chǎn)生翹曲變形。

對制品幾何形狀分析的基礎(chǔ)上選擇的多級注射工藝,由于制品的壁薄且流長比長,熔體流經(jīng)必須很快通過,否則易冷卻凝固,對此應(yīng)設(shè)定高速注射。但高速注射會給熔體帶來很大的動能,熔體流到底時會產(chǎn)生很大的慣性沖擊,導(dǎo)致能量損失和溢邊現(xiàn)象,這時須使熔體減緩流速,降低充模壓力,而要維持通常所說的保壓壓力,使熔體在澆口凝固之前向模腔內(nèi)補(bǔ)充熔體的收縮,這就對注塑過程提出多級注射速度和壓力的要求。

六.殘余熱應(yīng)力對翹曲的影響

塑料熔體在成型過程中,由于取向、收縮的不均勻,導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的不均勻,所以制品出模后,在不均勻內(nèi)應(yīng)力的作用下,發(fā)生翹曲變形。

冷卻階段塑料由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的相轉(zhuǎn)化和應(yīng)力松弛行為,對未固化的區(qū)域,塑料呈現(xiàn)粘性行為,用粘性流體模型描述;對已固化的區(qū)域,塑料呈粘彈行為,用標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型來描述。因此,模具開發(fā)者或產(chǎn)品開發(fā)者可采用粘-彈相轉(zhuǎn)換模型和二維有限元法來預(yù)測熱殘余應(yīng)力和相應(yīng)的翹曲變形。

流體表面的速度應(yīng)該是常數(shù)。應(yīng)采用快速射膠,防止射膠過程中熔體凍結(jié)。射膠速度設(shè)置應(yīng)考慮到在臨界區(qū)域(如流道)快速充填的同時在入水口位減慢速度。射膠速度應(yīng)該保證模腔填滿后立即停止,以防止出現(xiàn)過填充、飛邊以及殘余應(yīng)力。

來源:艾邦高分子

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