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工程塑料熔體在高溫高壓下射入模腔,并在高壓下冷凝成型,其所得的塑件尺寸一般要小于模腔尺寸,這種體積變小的現象即成成型收縮
一、產生成型收縮的原因
(1)塑料的熱脹冷縮。熱脹冷縮是物質的通性,在注塑成型時,需要將塑料原料加熱熔融成熔體,這種熔體高達200-300℃,其體積處于最大值,在它進入模腔冷卻脫模后,再冷卻至室溫,其溫度降低很多,體積也要發生收縮。
(2)化學結構的變化。有些塑料在成型過程中不但發生物理變化,還要發生化學變化,如熱固性塑料在成型過程中,聚合物分子由線性結構變為體形結構,而體形結構的體積質量比線形結構的體積質量大,因此其總體積縮小,這樣也就產生了成型收縮現象。
(3)殘余應力發生變化。熔體注射入模后,由于受到成型壓力、剪切應力、密度不均、各向異性、塑化不均、模溫不均及頂出時受力不均等諸多因素的影響,引起一系列應力作用,這種在應力狀態下的成型會使制品中存在殘余應力。脫模后,在自然狀態下應力會趨于平衡,殘余應力的變化或重新分布而使塑件發生再收縮,這就是所謂后收縮。
(4)塑料品種不同。每種塑料的收縮性均不相同,并隨工藝因素的不同而變化。通常,結晶型塑料,如PA、PP、POM等,比非結晶型塑料,如PC、PS等表現出較大的脫模后收縮和較寬的收縮范圍,使得即使采用同一模具,其成型收縮情況也不相同。
(5)塑件壁厚差異、厚壁塑件與薄壁塑件的收縮率有較大差異,即使同一塑件,因各處的壁厚不同,在成型時的收縮率也有差異,這種壁厚差異也導致了收縮率的不同。
(6)熱處理收縮。很多塑件在成型后需要進行熱處理(退火處理),這也是消除內應力的一種方式,但往往經過這種熱處理后,因為內應力的減小或變化,也將引起塑件的收縮。
二、成型收縮對質量的影響
在熔體進入模腔后,經冷卻、凝固后的塑件要小于模腔大小,這種收縮將對產品質量帶來較大影響,現分析如下:
1,影響制品尺寸精度
模具的尺寸是根據制品尺寸制造的,如果尺寸收縮很多,變化很大,所得制品與理想幾何尺寸難以吻合,也就很難達到使用要求。特別是對一些要求尺寸精確的精密機械零件,如齒輪、渦輪等,他們要求的配合精度很高,注塑成型后即投入使用,無須再加工,若尺寸不合要求,便會給相關的轉動帶來困難,甚至難以偶合而無法使用。而對一些箱體類零件,如泵體、儀表殼等,上面還要安裝許多其他零件,而由于制品的收縮,尺寸發生變化而無法按預定要求安裝,以致成為廢品。
2,使塑件產生翹曲、裂紋
熔體是由噴嘴在高壓下射入模腔內的,熔體這種進入模腔的特點使得它在成型時各個方向的收縮不同,如沿料流方向的收縮大、強度高,而與料流垂直方向的收縮則小、強度低。另外,在成型時由于塑件各部位的密度及填料分布不均勻,使各部位的收縮也不均勻等,如此種種,使得塑件的性能呈各向異性,同時,這種收縮的方向性也產生了塑件的各部位收縮不一致,這種不均勻收縮將給塑件帶來較大的質量問題,如翹曲變形,甚至產生裂紋等缺陷。出現這種質量缺陷的塑件就很難正常使用了。
塑料的收縮,特別是不均勻收縮,對塑件的質量影響極大,也是在注塑成型中應重點關注的。
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