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注塑件收缩不均匀的原因

注塑件收缩不均匀的原因

注塑件发生不均匀收缩,往往造成内应力(internal stress)分布不均。若此应力超过塑件刚度(stiffness),将造成塑件翘曲(warpage)及变形(distortion),影响塑件尺寸安定性(dimensional stability)。

收缩不均四大原因:

1. 融胶温度不同:融胶温度高者收缩量大

2. 冷却速度不同

原因:冷却速度快 < 冷却速度慢(原因: 冷却速度慢者分子有时间排列,所以收缩量大)

3. 融胶流向不同(非晶质材料)(anisotropy):简而来说沿流向者拉伸内应力大,故收缩量大。塑料在充填过程中由于流动配向(flow orientation)的原因,使分子链发生配向现象。被配向的高分子链在流动方向及垂直流动方向受到的拉伸(stretch)情形各异,使收缩行为亦有所不同。称之为方向收缩性(directional shrinkage)。

一般而言,流动方向收缩率(in-flow shrinkage)较垂直流动收缩率(cross-flowshrinkage)为高。这是因为流动方向塑料高分子链被伸张的情形较严重,恢复未伸张状态的趋势较大。由于流动配向所造成的差异收缩现象往往造成塑件的翘曲变形。因此若能打散分子配向性将有助于收缩的均匀性,减少方向收缩造成的翘曲变形4.尺寸不同(differential thermal strain):简单来说尺寸大者收缩量大

4. 由于设计引发的翘区:肉厚(wall thickness)大小

肉厚较厚的区域,冷却及保压较为困难,所需冷却时间较长,保压效果较差。在脱模后仍保持局部高温,持续冷却。因此在局部肉厚较厚处,如肋(rib),容易有局部收缩造成塑件产生凹痕(sink mark)的现象发生。因此对于有工件变化的塑件,进浇位置选择在较厚处可有利于保压,即使工件处发生固化,仍可顺利传递保压压力,改善收缩现象。

肉厚变化(wall thickness variation)

塑件肉厚均匀会改善收缩。若塑件肉厚分布不均,应考虑由于不同冷却保压效果所导致的收缩差异是否会引起塑件的翘曲变形,以及在肉厚过渡区域(wall thickness transition regions)造成的应力集中(stress concentration)问题

肉厚过渡区域(缓冲区域)的内应力集中现象会造成短期(short term)或长期(long term)翘曲问题、降低塑件机械性能(mechanical performance)等缺点。塑件可引入补强肋(reinforcing rib)来补强结构强度以减少收缩。

肋与塑件壁接触部份应大到足以减缓应力集中(stress concentration)问题,克服流动阻力;但亦应注意可能引发之凹痕(sink mark)问题。一般而言,凹痕大小亦受塑料收缩特性影响,在强度刚度的考虑下,若能利用掏空(core out)方式减少塑件肉厚,有助于减少收缩。

成型条件与变形

作为与变形有关的成型条件必须特别注意的是注射及保压时间﹑冷却时间﹑注射速度﹑模具温度。

1.  注射及保压时间

注射与保压的总和时间要设计得长于浇口封闭时间。如果比浇口封闭时间短﹐则有时变形增大。

2.  冷却时间

一般而言﹐延长冷却时间会使变形减小。

3. 注射速度

根据成型品形状的不同﹐有时注射速度快则变形小﹐有时相反﹐注射速度慢则变形小。在实际成型中﹐要通过改变注射速度来找出变形最小的条件。

4.  模具温度

模具温度低的成型品变形小。但是﹐如果成型品的使用温度高﹐有时则会产生后收缩变形或尺寸变化的问题。模具温度要根据这些因素综合考虑决定。


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