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食品級薄壁制品七大翹曲變形原因及解決方法

文章來源:6up熱流道 發布時間:2018-06-08

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翹曲變形

是薄壁塑料件注塑成型中的常见缺陷之一,当翹曲變形超过允许误差后,就成为成型缺陷,进而影响产品装配。对各类大量日益增加的薄壁产品的翹曲變形做出准确分析是有效控制翘曲缺陷的前提。翹曲變形分析大都采用定性分析,从制品设计、模具设计及注塑工艺条件等方面采取措施,尽量减小翹曲變形度。

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模具澆口對翹曲的影響

模具浇口的位置、形式和浇口的数量将影响塑料在模具型腔内的充填状态,从而导致塑件产生变形。流动距离越长,由冻结层与中心流动层之间流动和补缩引起的内应力越大;反之,流动距离越短,从浇口到制件流动末端的流动时间越短,充填时冻结层厚度减薄,内应力降低,翹曲變形也会为此大为减少。如果只使用一个中心浇口或一个侧浇口,因直径方向上的收缩率大于圆周方向上的收缩率,成型后的塑件会产生扭曲变形;若改用多个点浇口则可有效地防止翹曲變形。

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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,這種收縮差別導致彎曲力矩的産生而使塑件發生翹曲。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收縮,收縮的不均勻將使塑件翹曲。因此,注塑模的冷卻應注意型腔、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重要。在管壁至型腔表面距離確定後,應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、型芯沿水道産生溫差。因此,要求每個冷卻回路的水道長度小于2m。在大型模具中應設置數條冷卻回路,一條回路的進口位于另一條回路的出口附近。對于長條形塑件,應采用冷卻回路,減少冷卻回路的長度,即減少模具的溫差,從而保證塑件均勻冷卻。

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模具頂出對翹曲的影響

模具頂出的設計也直接影響塑件的變形。如果頂出系統布置不平衡,將造成頂出力的不平衡而使塑件變形。因此,在設計頂出系統時應力應與脫模阻力相平衡。另外,頂出杆的截面積不能太小,以防塑件單位面積受力過大(尤其在脫模溫度太高時)而使塑件産生變形。頂杆的布置應盡量靠近脫模阻力大的部分。在不影響塑件質量(包括使用要求、尺寸精度與外觀等)的前提下,應盡可能多設頂杆以減少塑件的總體變形。用軟質塑料來生産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械式頂出方式,將使塑件産生變形,甚至頂穿或産生折疊而造成塑件報廢,如改用多元件聯合或氣(液)壓與機械式頂出相結合的方式效果會更好。

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塑化階段對翹曲的影響

塑化阶段即玻璃态的料粒转化为粘流态,提供充模所需的熔体。在这个过程中,聚合物的温度在轴向、径向的温差会使产品产生应力;另外,注塑机的注射压力、速率等参数会极大的影响充填时分子的取向程度,进而引起翹曲變形。多级注射控制可以根据流道的结构、浇口的形式及注塑件结构的不同,来合理设定多段注射压力、注射速度、保压压力和溶胶方式,有利于防止翹曲變形的产生。

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制品收縮影響翹曲的解決辦法

制品收缩本身对翘曲而言并不重要,重要的是收缩上的差异。在注塑成型过程中,熔融塑料在注射充填阶段由于聚合物分子沿流动方向的排列使塑料在流动方向上的收缩率比垂直方向的收缩率大,而使注塑件产生翹曲變形。一般均匀收缩只会引起塑料体积上的变化,只有不均匀收缩才会引起翹曲變形。结晶性塑料在流动方向与垂直方向的收缩率之差较非结晶型的大。对制品几何形状分析的基础上选择的多级注射工艺,由于制品的壁薄的流长比长,熔体流经必须很快通过,否则易冷却凝固,对此应设定高速注射。但高速注射会给熔体带来很大的动能,熔体流到底时会产生很大的惯性冲击,导致能量损失和溢边现象,这时须使熔体减缓流速,降低充模压力而要维持通常所说的保压压力使熔体在浇口凝固之前向模腔内补充熔体的收缩,这就对注塑过程提出多级注射速度和压力的要求。

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殘余熱應力使制品翹曲的解決方法

塑料熔体在成型过程中,由于取向、收缩的不均匀,导致内应力的不均匀,所以制品出模后,在不均匀内应力的作用下,发生翹曲變形。冷却阶段塑料由液态变为固态的相转化和应力松弛行为,对未固化的区域,塑料呈现粘性行为,用粘性流体模型描述,对已固化的区域,塑料呈粘弹行为,用标准线性固体模型来描述。因此,模具开发者或产品开发者可采用粘—弹相转换模型和二维有限元法来预测热残余应力和相应的翹曲變形。流体表面的速度应该是常数。应采用快速射胶防止射胶过程中熔体冻结。射胶速度设置应考虑到在临界区域(如流道)快速充填的同时在入水口位减慢速度。射胶速度应该保证模腔填满后立即停止以防止出现过填充、飞边以及残余应力。


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