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The mechanism of injection molding defects and solutions

注塑成型加工过程中是一个涉及模具设计、模具制造、原材料特性和原材料预处理方法、成型工艺、注塑机操作等多方面因素,并与加工环境条件、制品冷却时间、后处理工艺密切相关的复杂加工流程。因此,制品质量的好环就不单取决于注塑机的注塑精度、计量精度,或是仅仅由模具设计的优劣和模具加工的精度级别决定,通常,它还会受到上述的其他因素的影响和制约。
        在如此众多的复合因子约束下,注塑成型制品的缺陷的出现就在所难免,于是,寻求缺陷产生的内在机理以及预测制品可能产生缺陷的位置和种类,并用于指导模具设计和改进、归纳缺陷产生的规律、制订更为合理的工艺操作条件就显得尤为重要。我们将从影响注塑成型加工过程中的塑料材料特性、模具结构、注塑成型工艺及注塑设备三个主要因素来阐述注塑成型缺陷产生机理及解决办法。
注塑成型制品常见缺陷分类
        注塑成型加工过程中所用的塑料原料多种多样,模具设计的种类和形式也是五花八门,另外,操作工人对于特定注塑机的熟悉程度以及工人之间的操作技能,实践经验的差异也各不相同,同时,客观环境(如环境温度、湿度、空气洁净程度)也会随着季节变化而不同,这些客观和主观条件共同决定了注塑成型制品缺陷的产生。
        一般来说,对于塑料制品性能优劣的评价主要有三个方面:
        第一、外观质量,包括完整性、颜色、光泽;
        第二、尺寸和相对位置间的准确性,即尺寸精度和位置精度;
        第三、与用途相应的力学性能、化学性能、电学性能等,即功能性
        因而,如果由于上述三个方面中的任何一个环节出现问题,就会导致制品缺陷的产生和扩展。
 
外观缺陷:
•银纹-银纹(Silver Streaks)-缺陷分析及排除方法 
•变色 
•熔接痕
 
工艺问题:
•飞边 
 
性能问题:
•翘曲 
•脆化
 
 
什么是银纹(Silver Streaks)?
        银纹 Silver marks/Silver streak,是由于由于塑料中的空气和湿气挥发,或者异种塑料混入分解而烧焦,在制品表面形成的喷溅状的痕迹,通常它会从浇口处以扇形方式向外辐射发展。
        许多塑料在储存时会吸收很多的水分,如果在加工前没能进行充分的干燥处理,这此残留的水分就会在注塑过程中转变为水蒸气,从而在制品表面产生喷溅状的痕迹。
        另外,塑料原料在塑化阶段,熔体内也经常会包覆一定量的空气,如果这部分空气在注塑阶段无法顺利排出,也会在制品表面产生银纹。此外,有些裂解的塑料或烧焦的塑料也会在制品表面产生银纹。银纹如图所示:
 
 
由于塑料未充分干燥产生的银纹Silver Streaks
 
银纹形成原因分析
(1)熔料中含有易挥物
        银纹的常见形式是一些被拉长的扁气泡形成的针状银白色条纹,其主要种类有降解银纹和水气银纹。
        各种银纹均产生于从流料前端析出的挥发物。例如,降解银纹是热塑性塑料受热后发生部分降解,以及气体分解时形成小气泡分布在塑件表面上,这些小气泡在塑件表面留下的痕迹一般排布成“V”形,“V”字的尖端背向浇口中心。又如水气银纹产生的主要原因是原料中水分含量过高,水分挥发时产生的气泡导致塑件表面产生银纹,特别是聚酰胺和抗冲击聚苯乙烯等高吸水性树脂,如果熔料中的水分挥发产生的气体不能完全排出时,就会在塑件表面形成水气银纹。
        排除银纹故障应从三个方面着手:
        首先,在原料选用及处理方面,对于降解银纹,要尽量选用粒径均匀的树脂,筛除原料中的粉屑,减少再生料的用量,清除料筒中的残存异料;对于水气银纹,必须按照树脂的干燥要求,充分干燥原料。
其次,在工艺操作方面,对于降解银纹,应降低料筒及喷嘴温度,缩短熔料在料筒中的滞留时间,防止熔料局部过热,也可降低螺杆转速及前进速度,缩短增压时间;对于水气银纹,应调高背压,加大螺杆压缩比,降低螺杆转速或使用排气型螺杆。
        第三,在模具设计和操作方面,对于降解银纹,应加大浇口,主流道及分流道截面,扩大冷料穴,改善模具的排气条件,对于水气银纹,应增加模具排气孔或采用真空排气装置,尽量排清溶料中存留的气体,并检查模具冷却水道是否渗漏,防止模具表面过冷结霜以及表面潮湿,如果模具的型表面有水分,塑件表面就会出现白色的银纹痕迹。
        此外,注射过程中,脱模剂也会产生少量挥发气体,应尽量减少其用量,可通过提高模具型腔表面光洁度来减少脱模阻力。
(2)熔料塑化不良
        如果熔料在料筒中加热不足,塑化不良时,未完全熔融的料粒暴露在塑件表面时即形成斑纹。这种形若云母片状的暗斑,每片暗斑的面积接近于一颗料粒的大小。在透射光下观察可见,斑纹处的透明度较差,有时可以明显分辨出凸起状的未熔透原料微粒。
        根据暗斑产生的原因,在排除这一故障时,应适当提高料筒温度和延长成型周期,尽量采用内加热式注料口或加大冷料穴及加长流道。在条件可能的情况下,也可换用料筒长径比较大的注塑机,增强熔料的塑化。
 
 
因熔体中包覆空气产生的银纹     因塑料降解产生的银纹
 
银纹缺陷分析及排除方法
•(1) 成型原料中水分及易挥发物含量太高。应对原料进行预干燥处理。 
•(2) 模具排气不良。应增加排气孔,改善模具的排气性能。 
•(3) 喷嘴与模具接触不良。应调整两者的位置及几何尺寸。 
•(4) 银条丝总是在一定的部位出现时,应检查对应的模腔表面是否有表面伤痕。如有表面伤痕的复映现象,应采取机加工方法去除模腔表面伤痕。 
•(5) 不同品种的树脂混合时,会产生银条痕。应防止异种树脂混用。

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