在注塑成型過程中,注塑件內(nèi)部出現(xiàn)氣泡和縮孔(真空泡)是較為常見且棘手的問題,這些缺陷不僅影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量,還可能降低產(chǎn)品的機(jī)械性能和使用壽命,嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。深入分析其產(chǎn)生原因并采取有效的改善方法,對于提高注塑生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。
一、氣泡產(chǎn)生的原因
塑料原料問題:塑料顆粒中含有水分或揮發(fā)物是產(chǎn)生氣泡的常見原因之一。當(dāng)含有水分的塑料在注塑機(jī)料筒內(nèi)受熱熔融時(shí),水分會迅速汽化形成水蒸氣,這些水蒸氣在注塑件內(nèi)部聚集就形成了氣泡。此外,塑料原料本身的熱穩(wěn)定性差,在高溫下易分解產(chǎn)生氣體,也會導(dǎo)致氣泡的出現(xiàn)。
注塑工藝參數(shù)不當(dāng):注塑過程中的注射速度、保壓壓力和時(shí)間以及熔體溫度等參數(shù)設(shè)置不合理都可能引發(fā)氣泡問題。如果注射速度過快,塑料熔體在型腔中快速填充,會卷入大量空氣,這些空氣來不及排出就會在注塑件內(nèi)部形成氣泡;保壓壓力不足或保壓時(shí)間過短,無法對注塑件進(jìn)行充分補(bǔ)縮,使得熔體冷卻收縮時(shí)產(chǎn)生空洞,進(jìn)而形成氣泡;熔體溫度過高,塑料的熱分解加劇,也會增加氣泡產(chǎn)生的幾率。
模具設(shè)計(jì)與制造缺陷:模具的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理是導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的重要因素。若模具的排氣槽數(shù)量不足、尺寸過小或位置不當(dāng),型腔內(nèi)的空氣和塑料揮發(fā)氣體無法順利排出,就會被困在注塑件內(nèi)部形成氣泡。此外,模具表面粗糙度不夠,塑料熔體在流動過程中受到較大阻力,也容易裹挾空氣形成氣泡。
二、縮孔(真空泡)產(chǎn)生的原因
冷卻不均勻:注塑件在冷卻過程中,如果不同部位的冷卻速度不一致,就會導(dǎo)致收縮不均勻,從而產(chǎn)生縮孔。例如,壁厚較厚的區(qū)域冷卻速度較慢,收縮量大;而壁厚較薄的區(qū)域冷卻速度快,收縮量小。這種收縮差異會在壁厚較厚的區(qū)域內(nèi)部形成真空泡,即縮孔。
保壓不足:保壓的作用是在注塑件冷卻收縮時(shí),持續(xù)補(bǔ)充塑料熔體,以填補(bǔ)因收縮產(chǎn)生的空隙。當(dāng)保壓壓力不足或保壓時(shí)間過短時(shí),無法提供足夠的塑料熔體來補(bǔ)償收縮,就會在注塑件內(nèi)部形成縮孔。
塑料熔體的流動性:塑料熔體的流動性差,在注塑過程中難以均勻地填充型腔各個(gè)部位,尤其是在壁厚變化較大的區(qū)域,容易出現(xiàn)熔體填充不足的情況,導(dǎo)致冷卻后產(chǎn)生縮孔。
三、使用模具真空機(jī)的改善方法
工作原理:模具真空機(jī)通過在注塑過程中對模具型腔進(jìn)行抽真空,將型腔內(nèi)的空氣和塑料揮發(fā)氣體抽出,從而有效減少氣泡的產(chǎn)生。同時(shí),在真空環(huán)境下,塑料熔體的流動性得到改善,能夠更均勻地填充型腔,減少因氣體殘留和熔體填充不均導(dǎo)致的縮孔問題。
安裝與使用:在模具設(shè)計(jì)階段,應(yīng)預(yù)留好與模具真空機(jī)連接的接口。將模具真空機(jī)與模具連接后,在注塑開始前,先啟動真空機(jī)對模具型腔進(jìn)行抽真空,使型腔內(nèi)部達(dá)到一定的真空度。一般來說,真空度可控制在 -0.08MPa 至 -0.1MPa 之間,具體數(shù)值可根據(jù)注塑件的材質(zhì)、形狀和尺寸等因素進(jìn)行調(diào)整。在注塑過程中,保持真空機(jī)持續(xù)運(yùn)行,確保型腔內(nèi)始終處于真空狀態(tài)。
配合其他改善措施:使用模具真空機(jī)時(shí),還應(yīng)結(jié)合其他改善方法,以達(dá)到更好的效果。例如,對塑料原料進(jìn)行充分干燥,去除水分和揮發(fā)物;優(yōu)化注塑工藝參數(shù),根據(jù)產(chǎn)品要求合理調(diào)整注射速度、保壓壓力和時(shí)間以及熔體溫度等;改進(jìn)模具設(shè)計(jì),確保排氣系統(tǒng)暢通,同時(shí)提高模具表面的光潔度,減少熔體流動阻力。
四、其他改善措施
原料處理:嚴(yán)格控制塑料原料的水分含量,在注塑前對原料進(jìn)行充分干燥??刹捎煤娓稍O(shè)備,根據(jù)塑料的特性設(shè)置合適的烘干溫度和時(shí)間。例如,對于常見的 ABS 塑料,烘干溫度一般在 80 - 90℃,烘干時(shí)間為 2 - 4 小時(shí);對于 PC 塑料,烘干溫度為120 - 130℃,烘干時(shí)間為 3 - 5 小時(shí)。同時(shí),定期檢查原料的干燥效果,避免因干燥設(shè)備故障或操作不當(dāng)導(dǎo)致原料干燥不充分。
工藝優(yōu)化:通過試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,確定注塑工藝參數(shù)。適當(dāng)降低注射速度,采用多級注射方式,使塑料熔體平穩(wěn)地填充型腔,減少空氣卷入。例如,在填充薄壁部分時(shí),可適當(dāng)提高注射速度;在填充厚壁部分時(shí),降低注射速度。合理增加保壓壓力和保壓時(shí)間,確保注塑件在冷卻收縮過程中得到充分補(bǔ)縮。根據(jù)塑料的特性和注塑件的結(jié)構(gòu),調(diào)整熔體溫度,避免溫度過高或過低。一般來說,熔體溫度可在塑料的熔點(diǎn)基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)際情況上下浮動 10 - 20℃。
模具改進(jìn):完善模具的排氣系統(tǒng),增加排氣槽的數(shù)量和尺寸,合理設(shè)置排氣槽的位置,確保型腔內(nèi)的氣體能夠順利排出。例如,在熔體流動的末端、壁厚變化較大的區(qū)域以及容易產(chǎn)生困氣的部位設(shè)置排氣槽。同時(shí),采用高性能的模具鋼材,提高模具表面的光潔度,降低塑料熔體在流動過程中的阻力。定期對模具進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng),清理排氣槽和模具表面的污垢,確保模具的正常工作。
注塑件內(nèi)部氣泡和縮孔(真空泡)問題的解決需要綜合考慮原料、工藝和模具等多方面因素。通過使用模具真空機(jī),并結(jié)合原料處理、工藝優(yōu)化和模具改進(jìn)等措施,能夠有效減少這些缺陷的產(chǎn)生,提高注塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,為注塑行業(yè)的發(fā)展提供有力支持。
模具真空機(jī)的使用效果,與模具改良方案緊密相關(guān)。光有先進(jìn)設(shè)備不夠,還得依據(jù)產(chǎn)品需求和生產(chǎn)條件制定有效真空改良方案。
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技術(shù)主管 曹先生
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