常见注塑缺陷及解决方案.doc

注塑缺陷原因分析与解决方案一、变形/翘曲（ Warpage ） 塑胶件产生翘曲变形，导致制品的效或引起尺寸误差和装配困难；翘曲变形是塑件最严重的质量缺陷之一。变形产生原因：1、材料：物料收缩率大，如PA+GF的收缩率就很大，流动玻纤取向。2、模具：（1）产品两侧，型腔与型芯间温度差异较大 ；（2）模具冷却水路位置分配不均匀，没有对温度很好地进行控制 ；（3）浇口方式和位置设计不合理，特别加纤料，流动规则很重要；（4）产品粘模引起变形，顶出不平衡导致变形；（5）模具排气不佳，导致模腔内注塑压力大。3、成型工艺：（1）注塑压力过高或者注射速度过大；（2）料筒温度、熔体温度过高；（3）保压时间过长或冷却时间过短；（4）尚未充分冷却就顶出，由于顶针对表面施压造成翘曲变形。4、产品结构（1）长条形结构翘曲加剧；（2）产品结构不对称导致不同收缩； （3）产品壁厚不均匀，突变或过薄，导致薄壁部分冷却较快引起翘曲。 解决方案：主要应从产品和模具设计方面着手解决，而依靠成型工艺调整的效果是非常有限的。1、材料：（1）选择收缩性较小的材料，内部的长条形纤维会顺着流动方向发生取向。沿着取向方向收缩小、垂直取向方向收缩大，取向引起的收缩不均会导致产品变形；（2）如PA66或PA+GF料都容易变形，评估时特别注意，提前做模流分析。2、 产品结构和模具：（1）由于塑胶从熔体转变为固体体积必然收缩，厚度大收缩大，厚度小收缩相对也小，收缩不均产生的内应力导致产品变形。只能通过优化产品设计，尽量使产品壁厚均匀 ；（2）模具的冷却系统设计合理，使得产品能够冷却均匀平衡，控制模芯与模腔的温差。（3）合理确定浇口位置及浇口类型，可以较大程度上减少产品的变形，一般情况下，可采用多点式浇口，在评估阶段多做几种模流分析方案来验证最小变形；（4）模具设计合理，确定合理的拔模斜度，顶针位置和数量，检查和校正模芯，提高模具的强度和定位精度；（5）改善模具的排气功能。3、成型工艺：（1）降低注射压力、注射速度，采用多级注射，减小残余应力导致的变形； （2）降低熔体温度和模具温度，熔体温度高，则产品收缩小，但翘曲大，反之则产品收缩大，翘曲小；模具温度高，产品收缩小，但翘曲大，因此，必须视产品结构不同，采取不同的方案，对于细长塑件可采取治具固定后冷却的方法；（3）调整冷却方法或延长冷却时间，保证塑件冷却均匀，如不能按传统的方法做运水就需考虑做3D打印水路模仁或镶件，保证冷却充分；PA66料产品收缩变形大出模后泡水；（4）设置螺杆回退来减小压缩应力梯度，使产品平整。残余应力（Residual Stress）的影响 残余应力是指出模后未松弛而残余在产品中的各种应力之和，是在聚合物加工特别是注射成型过程中，注塑件在脱模后由于内部存在残余应力，发生表面翘曲变形的现象。注塑产品残余应力通常会导致翘曲变形，引起形状和尺寸误差；同时残余应力导致的银纹及其他缺陷，都会使构件在使用过程中过早失效，影响其使用性。所以，只有残余应力接近零时，脱模比较顺利，并能获得满意的产品。1.残余应产生原因：注塑产品的残余应力有两个来源：一个是取向残余应力，一个是收缩残余应力。对于注塑成型工艺而言，熔体的注射温度、模腔温度、熔体充填时间和充填速度、保压压力以及流道的长短都会对流动应力产生影响。2.取向残余应力产生位置：（1）浇口位置：因射速快或保压时间长而容易产生挤压取向应力；（2）壁厚急剧变化处（胶位突变）：特别是由厚到薄处，会因壁薄位置剪切力强而产生挤压取向应力；（3）料流充填不平衡处：会因为过度充填造成局部挤压而产生挤压取向应力。3.收缩残余力产生位置：（1）主要发生在壁厚不均产品上，壁厚变化剧烈的位置，由于热量散发不均匀，所以容易产生不同的收缩取向；4.产品结构（1）壁厚分布不均匀，在壁厚变化区域，产生剪切速率的变化，导致应力的发生；（2）尖角位置易产生应力集中。5.模具（1）浇口大小及位置设置不当也会导致料流填充不平衡，局部位置可能会过度充填，产生较大挤压剪切应力。6.成型工艺（1）在确保注塑的前提下，保证合理的注射压力可避免局部压力过大产生应力；（2）保压压力与时间过长都会增大浇口处的分子取向而产生较大残余应力；（3）模具温度太低会导致应力不能及时释放而残留；（4）提高熔体成型温度将会降低黏度，降低分子链的取向应力，从而降低残余应力。解决方案：1、模具（1）分流道安排平衡合理，增加分流道尺寸；（2）模具的冷却系统设计布置合理，尽量使制作表面各部分以均匀的冷却速率固化；（3）模腔厚度均匀，避免出现大的变化；（4）改进模具浇口位置、浇口设计，避免流程太长导致不同位置压力传递不同；（5）合理的模具设计，避免尖角的存在而形成应力集中。2、成型工艺（1）提高注射速度、注射压力，采用多级注射，减小残余应力导致的变形；（2）调整模具温度到合适的值；（3）提高熔体温度；（4）适当减少保压压力、保压时间，避免应力集中。优化保压设置，使用两段保压。第一段在远浇口端，使用高压，降低远浇口端的收缩；第二段在近浇口端，使用低压，增加近浇口端的收缩，确保产品收缩一致。二、结合线（Weld Line ） 结合线又称为熔接痕、熔接线、熔接缝、夹水纹，两股相向或平行的熔体前沿相遇，就会形成结合线，结合线不仅使塑件的外观质量受到影响，而且使塑件的力学性能如冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率等受到不同程度的影响，特别是纤维增强材料。通常两股汇合熔体前端的夹角（熔接角）越小，产生的结合线就越显著，产品质量就越差。当熔接角达到120-150时，结合线消失。产生原因：1.材料（1）塑料流动性差，熔体前锋经过较长时间后汇合产生明显熔接痕；（2）黑色产品结合线更加明显。2.模具和产品（1）流道过细，冷料井小；排气不良；（2）产品壁厚过小或差异过大；（3）浇口截面、位置不合理，造成波前汇合角过小；（4）模具温度过低；（5）司筒针过高，导致局部胶位过薄，周边先填充，向中间交汇产生结合线。3.成型成艺（1）注射时间过短；（2）注射压力和注射速度过低；（3）背压设定不足；（4）锁模力过大造成排气不良；（5）料筒、喷嘴温度设定过低；（6）多点进浇，浇口间产生结合线。4.注射机（1）塑化不良，熔体温度不均；（2）注射及保压时熔体发生泄漏，降低了充模压力和料量。 解决方案：1.材料（1）对流动性差或热敏性高的塑料适当添加润滑剂及稳定剂，必要时改用流动性好的或耐热性高的塑料；（2）原料应干燥并尽量减少配方中的液体添加剂。2.模具（1）模具温度过低，应适当提高模具温度或有目的地提高熔接缝处的局部温度；（2）改变浇口位置、数目和尺寸，改变型腔壁厚以及流道系统设计等以改变熔接线的位置；（3）开设、扩张或疏通排气通道，其中包括利用镶件、顶针缝隙排气； （4）黑色材料的产品减少浇口数量，尽可能减少结合线的产生。3.成型工艺（1）提高注射压力、保压压力；（2）设定合理注射速度：高速可使熔料来不及降温就到达汇合处，低速利于型腔内空气排出；（3）降低合模力，以利排气；（4）设定合理机筒和喷嘴的温度：温度高，塑料的黏度小，流态通畅，熔接痕变浅，温度低，减少气态物质的分解；（5）提高螺杆转速，使塑料黏度下降；增加背压压力，使塑料密度提高。三、缩水痕（Sink Marks） 缩水痕为产品表面局部塌陷，又称凹痕、缩坑、沉降斑。当塑件厚度不均时，在冷却过程中有些部分就会因收缩过大而产生缩痕。但如果在冷却过程中表面已足够硬，发生在塑件内部的收缩则会使塑件产生结构缺陷。缩痕容易出现在远离浇口位置以及制品厚壁、肋骨、凸台及内嵌件处。 产生原因：1.材料（1）材料收缩率过大；2. 产品和模具（1）产品设计不合理，壁厚过大或不均匀，从胶厚分析可以看到缩水痕位置，或过厚骨位和柱位在薄壁易缩水；（2）浇口位置不合理，浇口太小或流道过狭或过浅，熔体充填过程过早冷却；（3）多浇口模具应对称开设计浇口；（4）模具冷却不均匀，模具的关键部件应设置有效的冷却水道。3.成型工艺（1）注射量不足且没有进行足够补缩；（2）注射速度过快，注射时间或保压时间过短，保压结束时浇口仍未固化；（3）注射压力或保压压力过低；（4）熔体温度过高，则壁厚处、加强筋或凸起背面易出现缩痕。4.注射机（1）螺杆磨损严重，注射及保压时发生泄漏，降低了充模压力和料量，造成熔料不足；（2）喷嘴孔尺寸太大或太小。太小易堵塞进料通道，太大则造成注射压力太小，充模困难。 解决方案：1.材料（1）改换收缩率较小的原料；（2）在结晶型塑料中加入成核剂以加快结晶；2.产品和模具（1）设计时使壁厚均匀，尽量避免壁厚突变；（2）骨位和柱位宽度是壁厚的1/2 或3/5厚度以内（3）设置有效的冷却运水道，保证制品冷却效果；（4）调整各浇口的充模速度，开设对称浇口。3.成型工艺（1）提高注射速度使制品充满并消除大部分的收缩；（2）调整注射量和速度压力切换位置；（3）增加背压，螺杆前段保留一定的缓冲垫等均有利于减少收缩现象；（4）提高注射压力、保压压力，调整优化保压压力曲线；（5）增大注射和保压时间，延长制品在模内冷却停留时间，保持均匀的生产周期；（6）降低熔体温度和模具温度。四、应力痕（Stress Marks） 在塑胶产品上，尤其原料是ABS、PP、PC，经常会看到产品表面会有发白、发亮的应力痕，常称“光印、骨影”，这些就是内应力的结果，顶针应力痕、镶件应力痕、肉厚差应力痕，过段时间会减轻一些。产生原因：1.产品结构（1）产品肉厚胶位突变，厚薄落差过大，而肉厚差则是取向和收缩应力的共同结果，而内应力不外乎取向应力和冷却收缩应力；（2）在产品厚度分析和模流分析就能很清晰看到颜色的差异（对于1.0厚的产品掏胶超过0.2-0.3mm以上），这些位置都是应力痕的高风险区域；（3）特别是外观黑色类和纹面产品应力痕尤为明显。2、模具（1）浇口附近不规则应力痕是典型的取向应力造成，而顶针、斜顶应力痕形成的因素则更为多一些；（2）镶件配合不紧，填充时间加高压有小松动，会导致应力产生（如牛角浇口镶件出现凹痕） ；（3）模具变形或装配问题，如注塑过程中顶针板变形，顶针、顶块微量后退等，顶针板垃圾钉是否足够和平衡，斜顶单薄摆动等；（4）模具局部过热（无冷却的大顶针，大顶块，大斜顶），冷却不均匀，水路离应力痕产生部位太远。3.成型工艺和材料（1）随着保压压力和时间的增加，最先开始的是肉厚差应力痕、顶针斜顶应力痕、然后是肉厚差应力痕，最后是浇口附近不规则的应力痕（侧看会发白发亮），这当然也要看产品的具体结构以及进浇位置来看；（2）外观平面或弧面形成明显的应力痕，胶厚突变，致使塑胶件薄壁在冷却的过程中由于有从外到内的冷却过程，使得冷却速率不一致，最后冷却的塑胶层对先冷却的产生各种各样的作用应力；（3）熔体突然出现流速加快或分子链变向，出现应力不均衡。表面太光滑、纹理不够深（4）保压压力太高、模温太低、料温太低。 解决方案：1.产品设计：（1）整体肉厚过薄或流动末端肉厚较厚导致充填压力和保压压力过大，需要加胶或流动末端偷肉，也就是说保压降低时，看缩水处能否偷肉改善，不能的话则要大面加胶了；（2）尽量避免肉厚差，如有则需要做大分化，要顺滑过渡，不要有掏胶台阶面；（3）公模的骨位避免做的过大导致母模有骨位应力痕。2.模具设计（1）浇口太小或数量太少、分布不均，增加冷料井或溢胶槽；（2）活动件配模较松或水路配置不合理导致模温较高，垃圾钉要合理；（3）模具流道和型腔排气要良好，减少模腔内的应力和压力；（4）掏胶处内侧加粗纹，对排气和产品与模具的附着力也好，对应力痕有一定帮助。3.成型条件（1）合理设置保压压力和时间（降低） ；（2）模温升高或降低（升高可改善充填降低保压压力；降低则是让咬花面发亮，表面和应力痕接近，一般而言，降低模温是多数选择） ；（3）提高速度有利降低残留取向应力（对薄壁产品变形有稍许好处，对应力痕基本没有效果） ；（4）提高料温、背压、螺杆转速，基本对应力痕影响很小，但不能说没有，只是实际意义不大.五、气纹（Gas Flow Marks） 胶料热流冲入模腔时，在水口位置周围出现比较多，还台阶面或凸起特征处，不良造成的气纹、流纹、气花，有类似于手指纹（呈雾状，斑状，纹路状），气纹是容易产生且很难消除的质量缺陷，塑料在充模过程受到气体的干扰而出现在制品表面熔料流动方向上的缺陷。事实上，在注塑过程中气体的存在是不可避免的，而且有相当一部分残留在塑料内部因为气体无法及时排出而导致在产品的表面光面或纹面产生明暗不一的色泽差异。气纹不仅仅会影响产品的外观，还会影响产品的强度。国内有关技术资料对产生气纹的机理过程涉及的不多，造成操作人员遇到具体问题时，不能快速找到问题产生的原因，不知该采取哪些工艺措施，问题得不到及时的解决，反复修改模和试模，导致资源大量浪费，会对企业造成巨大的损失。 产生原因：1.产品结构 产品壁厚不等，考虑原因是当熔体从较小的壁厚流向较大的壁厚且射速较快时，熔体会越过产品的台阶位置，流动速度受阻挡产生气纹。2.模具（1）模具排气槽设计太少或太小不够合理时，型腔中的气体往往无法及时的排出，从而阻碍了熔体对模具表面的复制效果； （2）浇口太薄，太小，浇口处剪切力大；（3）浇口直接对着产品的外观面直冲（如侧浇口和牛角浇口），倒装模浇口对表面直冲容易产生气纹，浇口方式和位置设置不合理；（4）流道没有冷料井，流道锣刀纹粗糙未省光滑。3.成型工艺（1）当注塑速度过快时，气体在壁厚突变的位置（特别是小壁厚向大壁厚的流动方向）越不容易排出，初始填充时熔体通过浇口速度过快，直接冲入型腔；（2）熔体温度设定较高时，材料越容易在较高的料温下分解产生气体；（3）塑料熔体自身不断地产生气体，气体的成份包括水汽、分解气、空气，另外胶料如果烘烤的时间不够，本身含水率高也是容易产生气体；（4）熔体流动性差，易产生冷胶；（5