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塑料制品困气、缩孔、缩痕和气纹的解析与处理方法

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注塑成型产品上的困气、缩孔、缩痕及气纹等外观缺陷通常是客户拒绝接受产品的最主要因素。虽然这些质量缺陷不是注塑成型中最常见的问题,但是却能拉低产品的性能,也是亟需解决的问题。

泡孔要么是气体被包在熔体中形成困气,要么是产品中形成的真空孔。是哪种原因在产品中产生的气泡对你快速地找到问题源并决定如何处理是非常重要的。通过一个简单的测试就能确定泡孔是由困气还是由真空孔造成的。只需加热产品含有气泡的区域直至其变软,如果是困气造成的,其中的气体受热会膨胀;如果是真空孔,其中不存在气体,由于环境大气压对已软化产品壁的作用力,气泡将会塌陷。热气枪是加热这些地方最好的工具,其次是小的打火机,如果你对自己的行为有把握,你甚至可以使用火炬。

困气问题

困气是气泡和气纹产生的根本原因。困气可能与流动前沿的融合情况或喷射有关,同时也可能由设备和加工的问题产生,比如缺少排气镶针、排气不良、过度减压以及树脂的降解。气体可能由水分的蒸发、树脂中挥发物、材料降解产生,其可能困在加强筋、螺纹或者基面上没有设置排气的突出结构。熔体流动的模式是产生气泡的主要原因之一。工艺工程师应该通过短射的方式来检查产品的流动模式,从而确定流动前沿是否产生环绕流动。值得注意的是,如果有跑道效应或者喷射现象,就会很容易将气体困在熔体内部。

观察回流或有困气现象的盲筋处的流动行为。检查产品并确定该筋或者产品的支撑结构是否在产品被完全打满之前已经被填充。如果是流动模式的问题,采用一系列的短射成型,通过改变转换位置或者注射量来完成不同程度的短射(产品体积量的10%~95%)。借此方法可以发现气泡产生的位置和由来。该试验需要在(充填过程的)第一阶段中采用速度控制,如果减小第一阶段的压力和速度,就很难完成整个试验。

其它由困气导致气泡和气纹的因素还包括排气不充分、熔体的流动模式设计以及充填或保压过程中气体翻到产品表面。熔体流动模式的问题也许意味着需要改变浇口位置来避免跑道效应、困气或者促使充填平衡。

设备也可能是产生气泡的原因。如果你在用热流道系统,由于文丘里效应的存在,它能够将空气从板中间吸到热流道内,从而进入熔体内部形成气泡。为了确认这个问题,需要拆卸模具,需将染蓝剂放置在热咀附近,注意流动路径上不要放置。如果染蓝剂出现在产品上,那么你就可以发现问题的源头。

也可以通过检查标准对空注射时(塑料熔体的状态)来确定气泡的产生是否源于料筒或螺杆。长径比为18:1或更小的一般用途的螺杆可能是气泡或气纹的罪魁祸首。一种解决方法是提高背压到1000~1500psi压力的水平。另外一种解决方法是在注射前将模具抽真空,这样气体可以被抽走。成型系统中附着的湿气也是产生该问题的原因之一。

模具排气也是一个大问题,可以通过采用正确的排气方法或者利用排气钢来消除困气。检查排气镶件的数量以及排气槽的深度。排气状态可以利用压敏纸进行检查。清理分型面和芯侧排气镶件,这样能减少困气的机会。

避免缩孔和缩痕

缩孔在冷却过程中产生,通常会在产品较厚的地方出现,产品该区域芯层和皮层的冷却速率差异显著。缩痕是指产品的表面上有凹痕,产品不能复制该区域模具表面的状况。

缩孔与缩痕意味着残余应力的存在,同时也是打不出理想产品的警告信号。不充分的补料是产生缩孔和缩痕的主要原因之一,因此通过保压将更多的塑料打到型腔中显得尤为必要。工艺员在成型中须保证一致的料垫,从而确保螺杆头部不会被撞坏。你有可能在保压阶段使用高保压和长的保压时间。为解决缩孔和缩痕,可降低注射速率,采用气体反压,增加背压。可以确保浇口持续畅通以取得较长的浇口冻结时间,这样在第二阶段保压会更充分。工艺员也可以尝试着降低熔体温度。

从加工的角度讲,可以增加流道和浇口的直径。首先应该确认收缩发生在什么区域。是在浇口附近还是在料流的末端。如果在浇口附近,需检查浇口冻结的时间。如果在产品料流的末端,可以增加注射速度来降低粘度从而有利于保压压力的传递。

另外一种消除缩孔或缩痕的方法是减小名义壁厚。塑料产品中较厚的区域不一定是强度较强的地方。如果该处有强度要求,可以重新设计此处,同时设计些加强筋。这样不仅可以节省材料而且可以缩短成型周期。如果可以的话,模具设计人员可以将厚壁处掏孔。当然,在模具中首先要考虑将浇口放置在壁厚区域,这样可以允许更多的熔体(在浇口冻结之前)进入型腔。工艺人员也可以大大增加模具温度和/或较早的顶出产品,这样产品的外壁在自然冷却过程中就会(随着芯部收缩)下陷从而避免了缩孔。

对于缩痕,可以尝试在水中或者在铝制片材间冷却产品,而不是空气中。这样,一旦顶出后,产品较厚区域的芯部材料会重新加热或熔融其外表面并允许其随芯部下陷。尽管这种方法可能导致产生真空孔。你也许能通过不冷却产品表面和将它放置在木材或绝热泡沫上使其保暖来减少真空孔(产生的风险)。但使用这种方法可能会产生缩痕。

注意气纹

气纹是气泡在产品的表面形成的一层薄膜,它同样能影响产品的外观。在充填或者保压过程中,气泡能够通过气体翻滚到产品表面而形成,或者由困气问题所致(排气不充分、熔体流动模式/螺杆长径比),解决方法都是一样的。但是,气纹也可能由于成型工艺问题、树脂的降解或者复合添加剂的问题产生。分层是一种非常严重的外观缺陷。

过高的注射速率会产生气纹,因为它能够在成型产品表面上形成高取向的薄皮层。有时候将胶带粘在产品上,提起产品时能将该层薄皮剥离。所以注塑的时候可以采用较低的注射速率。浇口附近的模具温度过高,也能产生气纹,因此可行的话,可以加强浇口处的冷却。如果螺杆的压降太多,可能会把空气推到喷嘴从而产生困气。这种气穴通过与主流道相连的喷嘴进入到熔体中。如果是热流道系统,注射的时候,困气体通过热流道系统移动并产生气泡。如果是冷流道系统,气体被推到流动前沿的前端,可以被排除掉。

气体也可能是由树脂或者添加剂的分解而产生,所以在尝试新的批号和/或从来没有使用过的材料时, 最好要检查熔体温度是否在材料供应商推荐的范围之内。工艺人员也应尽量减小熔体的停留时间,比如使用注射量大小合适的料筒。

请确保塑化螺杆的长径比(L/D)在20:1以上。如果已经通过较长的成型周期和较高的背压来减少气纹出现的频率,那么它可能是螺杆设计的问题。


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