翹曲變形（Warping） 缺陷分析及排除方法

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什么是翹曲變形（Warping）？ 翹曲變形（Warping）是注塑制品的形狀偏離了模具形腔的形狀，如圖所示，它是塑料制品常見的缺陷之一。影響注塑產(chǎn)品翹曲變形的因素有很多，模具的結(jié)構(gòu)、塑料材料的熱物理性能以及注塑成型過程的條件和參數(shù)均對制品翹曲變形有不同程度的影響。因此，對注塑制品翹曲變形機(jī)理的研究必須綜合考慮整個成型過程和材料性能等多方面的因素。 隨著人們對塑料制品的外觀和使用性能要求越來越高，翹曲變形程度作為評定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一也越來越受到關(guān)注與重視。翹曲變形（Warping）缺陷成因分析（1）分子取向不均衡 熱塑性塑料的翹曲變形很大程度上取決于塑件徑向和切向收縮的差值，而這一差值是由分子取向產(chǎn)生的。 通常，塑件在成型過程中，沿熔料流動方向上的分子取向大于垂直流動方向上的分子取向，這是由于充模時大部分聚合物分子沿著流動方向排列造成的，充模結(jié)束后，被取向的分子形態(tài)總是力圖恢復(fù)原有的卷曲狀態(tài)，導(dǎo)致塑件在此方向上的長度縮短。因此，塑件沿熔料流動方向上的收縮也就大于垂直流動方向上的收縮。由于在兩個垂直方向上的收縮不均衡，塑件必然產(chǎn)生翹曲變形。 為了盡量減少由于分子取向差異產(chǎn)生的翹曲變形，應(yīng)創(chuàng)造條件減少流動取向及緩和取向應(yīng)力的松馳，其中最為有效的方法是降低熔料溫度和模具溫度。在采用這一方法時，最好與塑件的熱處理結(jié)合起來，否則，減小分子取向差異的效果往往是暫時性的。因?yàn)榱蠝丶澳剌^低時，熔料冷卻很快，塑件內(nèi)會殘留大量的內(nèi)應(yīng)力，使塑件在今后使用過程中或環(huán)境溫度升高時仍舊出現(xiàn)翹曲變形。 如果塑件脫模后立即進(jìn)行熱處理，將其置于較高溫度下保持一定時間再緩冷至室溫，即可大量消除塑件內(nèi)的取向應(yīng)力，熱處理的方法為；脫模后將塑件立即置于37.5~43度溫水中任其緩慢冷卻。（2）冷卻不當(dāng) 如果模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計不合理或模具溫度控制不當(dāng)，塑件冷卻不足，都會引起塑件翹曲變形。特別是當(dāng)塑件壁厚的厚薄差異較大時，由于塑件各部分的冷卻收縮不一致，塑件特別容易翹曲。因此，在設(shè)計塑件的形體結(jié)構(gòu)時，各部位的斷面厚度應(yīng)盡量一致。 此外，塑料件在模具內(nèi)必須保持足夠的冷卻定型時間。例如。硬質(zhì)聚氯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)較小，若其塑件的中心部位未完全冷卻就將其脫模，塑件中心部位的熱量傳到外部，就會使塑件軟化變形。 對于模具溫度的控制，應(yīng)根據(jù)成型件的結(jié)構(gòu)特征來確定陽模與陰模，模芯與模壁，模壁與嵌件間的溫差，從而利用控制模具各部位冷卻收縮速度的差值來抵消取向收縮差，避免塑件按取向規(guī)律翹曲變形。對于形體結(jié)構(gòu)完全對稱的塑件，模溫應(yīng)相應(yīng)保持一致，使塑件各部位的冷卻均衡。 值得注意是，在控制模芯與模壁的溫差時，如果模芯處的溫度較高，塑件脫模后就向模芯牽引的方向彎曲，例如，生產(chǎn)框形塑件時，若模芯溫度高于型腔側(cè)，塑件脫模后框邊就向內(nèi)側(cè)彎曲，特別是料溫較低時，由于熔料流動方向的收縮較大，彎曲現(xiàn)象更為嚴(yán)重。還需注意的是，模芯部位很容易過熱，必須冷卻得當(dāng)，當(dāng)模芯處的溫度降不下來時，適當(dāng)提高型腔側(cè)的溫度也是一種輔助手段。 對于模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，必須注意將冷卻管道設(shè)置在溫度容易升高，熱量比較集中的部位，對于那些比較容易冷卻的部位，應(yīng)盡量進(jìn)行緩冷，使塑件各部位的冷卻均衡。通常，模具的型腔和型芯應(yīng)分別冷卻，冷卻孔與型腔的距離應(yīng)適中，不宜太遠(yuǎn)或太近，一般控制在15~25mm范圍內(nèi)；水孔的直徑應(yīng)大于8mm,冷卻小孔的深度不能太淺，水管及管接頭的內(nèi)徑應(yīng)與冷卻孔直徑相等，冷卻孔內(nèi)的水流狀態(tài)應(yīng)為紊流，流速控制在0.6~1.0m/s范圍內(nèi)，冷卻水孔的總長度應(yīng)在1.2~1.5m以下，否則壓力損失太大；冷卻水入口與出口處溫度的差值不能太大，特別是對于一模多腔的模具，溫差應(yīng)控制在2度以下。（3）模具澆注系統(tǒng)不合理 模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響塑件形位尺寸的重要因素，特別是模具澆口的設(shè)計涉及到熔料在模具內(nèi)的流動特性，塑件內(nèi)應(yīng)力的形成以及熱收縮變形等。如合理地確定澆口位置及澆口類型，往往可以較大程度地減少塑件的變形。在確定澆口位置時，不要使熔料直接沖擊型芯，應(yīng)使型芯兩側(cè)受力均勻；對于面積較大的矩形扁平塑件，當(dāng)采用分子取向及收縮大的樹脂原料時，應(yīng)采用薄膜式澆口或多點(diǎn)式側(cè)澆口，盡量不要采用直澆口或分布在一條直線上的點(diǎn)澆口；對于圓片形塑件，應(yīng)采用多點(diǎn)式針澆口或直接式中心澆口，盡量不要采用側(cè)澆口；對于環(huán)型塑件，應(yīng)采用盤形澆口或輪輻式十字澆口，盡量不要采用側(cè)澆口或針澆口；對于殼形塑件，應(yīng)采用直澆口，盡量不要采用側(cè)澆口。 此外，在設(shè)計模具的澆注系統(tǒng)時，應(yīng)針對熔料的流動特性，使流料在充模過程中盡量保持平行流動，這樣，盡管成型后的塑件在相互垂直方向上的收縮有差別，但不會引起很大的翹曲變形。 （4）模具脫模及排氣系統(tǒng)設(shè)計不合理 如果塑件在脫模過程中受到較大的不均衡外力的作用會使其形體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的翹曲變形。例如，模具型腔的脫模斜度不夠，塑件頂出困難，頂桿的頂出面積太小或頂桿分布不均，脫模時塑料件各部分的頂出速度不一致以及頂出太快或太慢，模具的抽芯裝置及嵌件設(shè)置不當(dāng)，型芯彎曲或模具強(qiáng)度不足，精度太差，定位可靠等都會導(dǎo)致塑件翹曲變形。 對此，在模具設(shè)計方面，應(yīng)合理確定脫模斜度，頂桿位置和數(shù)量，提高模具的強(qiáng)度和定位精度；對于中小型模具，可根據(jù)翹曲規(guī)律來設(shè)計和制作反翹曲模具，將型腔事先制成與翹曲方向相反的曲面，抵消取向變形，不過這種方法較難掌握，需要反復(fù)試制和修模，一般用于批量很大的塑件。 在模具操作方面，應(yīng)適當(dāng)減慢頂出速度或增加頂出行程。 此外，模具排氣不良對于塑件的翹曲變形也有一定的影響，應(yīng)予以注意。對于容易翹曲變形的塑件，可以采用整形處理技術(shù)，把塑件放入適合其外型結(jié)構(gòu)的木制夾具中強(qiáng)制定型，但要注意對夾具中的塑件不可施加壓力，應(yīng)讓其自由收縮，可適當(dāng)輔以冷卻來促使塑件盡快定型；對于周轉(zhuǎn)箱等箱體類塑件，可以利用支板或框架定型，防止其收縮或膨脹。（5）工藝操作不當(dāng) 在工藝操作過程中，如果注射壓力太低，注射速度太慢，不過量充模條件下保壓時間及注射，周期太短，熔料塑化不均勻，原料干燥處理時烘料溫度過高以及塑件退火處理工藝控制不當(dāng)，都會導(dǎo)致塑件翹曲變形。對此，應(yīng)針對具體情況，分別調(diào)整對應(yīng)的工藝參數(shù)。翹曲變形缺陷排除方法： 翹曲變形缺陷成因與排除檢查點(diǎn) Warping and Twisting Checkpoints （1） 模具溫度太高或冷卻不足。應(yīng)適當(dāng)降低模具溫度或延長冷卻時間，對于細(xì)長塑件可采取胎具固定后冷卻的方法。 （2） 冷卻不均勻。應(yīng)改善模具的冷卻系統(tǒng)，保證塑件冷卻均勻。 （3） 澆口選型不合理。應(yīng)針對具體情況，選擇合理的澆口形式。一般情況下，可采用多點(diǎn)式澆口。 （4） 模具偏芯。應(yīng)進(jìn)行檢查和校正。