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(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

翹曲變形是薄壁塑料件注塑成型中的常見(jiàn)缺陷之一。當(dāng)翹曲變形超過(guò)允許誤差后,就成為成型缺陷,進(jìn)而影響產(chǎn)品裝配。對(duì)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(jì)、模具設(shè)計(jì)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(duì)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(dòng)距離越長(zhǎng),由凍結(jié)層與中心流動(dòng)層之間流動(dòng)和補(bǔ)縮引起的內(nèi)應(yīng)力越大;反之,流動(dòng)距離越短,從澆口到制件流動(dòng)末端的流動(dòng)時(shí)間越短,充填時(shí)凍結(jié)層厚度減薄,內(nèi)應(yīng)力降低,翹曲變形也會(huì)為此大為減少。

如果只使用一個(gè)中心澆口或一個(gè)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(huì)產(chǎn)生扭曲變形;若改用多個(gè)點(diǎn)澆口,則可有效地防止翹曲變形。

二.模具冷卻對(duì)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(shí),所用的模具型腔、型芯的溫度相差過(guò)大,由于貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來(lái),而貼近熱模腔面的料層則會(huì)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(shí),由于冷卻介質(zhì)的溫度隨冷卻水道長(zhǎng)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(gè)冷卻回路的水道長(zhǎng)度小于2m。

三.模具頂出對(duì)翹曲的影響

模具頂出的設(shè)計(jì)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(jì)頂出系統(tǒng)時(shí),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(guò)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(lái)生產(chǎn)大型深腔薄壁的塑件時(shí),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(bào)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(huì)更好。

四.塑化階段對(duì)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(gè)過(guò)程中,聚合物的溫度在軸向、徑向的溫差會(huì)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(huì)極大的影響充填時(shí)分子的取向程度,進(jìn)而引起翹曲變形。

多級(jí)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(lái)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(duì)翹曲的影響

在注塑成型過(guò)程中,熔融塑料在注射充填階段由于聚合物分子沿流動(dòng)方向的排列使塑料在流動(dòng)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(duì)制品幾何形狀分析的基礎(chǔ)上選擇的多級(jí)注射工藝,由于制品的壁薄且流長(zhǎng)比長(zhǎng),熔體流經(jīng)必須很快通過(guò),否則易冷卻凝固,對(duì)此應(yīng)設(shè)定高速注射。但高速注射會(huì)給熔體帶來(lái)很大的動(dòng)能,熔體流到底時(shí)會(huì)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(shí)須使熔體減緩流速,降低充模壓力,而要維持通常所說(shuō)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(duì)注塑過(guò)程提出多級(jí)注射速度和壓力的要求。

六.殘余熱應(yīng)力對(duì)翹曲的影響

塑料熔體在成型過(guò)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(duì)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(duì)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(lái)描述。因此,模具開(kāi)發(fā)者或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者可采用粘-彈相轉(zhuǎn)換模型和二維有限元法來(lái)預(yù)測(cè)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(guò)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(shí)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(guò)填充、飛邊以及殘余應(yīng)力。

來(lái)源:艾邦高分子

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