如何防范注塑制品凹陷

小月牙

当在筋条等较厚处材料比相邻壁的材料皱缩得多时，注塑件中的凹痕就会发展开来。这种特征的存在产生出较厚的区域，其冷却要比邻近区域缓慢。不同的冷却速率导致相邻表面上出现凹陷，即为人所知的凹痕。
         
: ?; A5 J9 O; H$ ^7 s* S        这种缺陷代表着对塑料产品设计和成型的极大限制，特别是 在电视荧光屏和显示器等薄壁用途中。虽然玩具在表面上常会有凹痕清晰可见，但消费电子部件必须实实在在地不带凹痕。
         
& V% `+ F6 E( D7 t9 h        凹痕的形成可以归因于一个或更多的因素，包括所用加工方法、部件形状、材料选择和模具式样。其中部件形状和材料选择通常是由OEM厂家所决定的，可能不易于改变。
         
        但是，制模商现有模具设计的几个方面可能影响着凹陷。冷却流道设计、浇口类型和浇口尺寸可以起到多样的效果。例如，类似隧道浇口的小浇口比边缘浇口的冷却要快得多。太早的浇口冷却会缩短模腔内的保压时间，可能增加凹痕出现的可能性。
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        对于成型厂商来说，控制工艺条件是对付凹陷问题的办法。保压压力和时间严重影响着凹陷。在部件被填满时，多余材料被填入到模腔中以减轻材料皱缩的影响。较短的压紧阶段将增加皱缩，产生更多或更大的凹痕。虽然成型业者可以调节保压条件改善凹痕，但这种方法可能不会将凹痕减少到一个能被接受的程度。 其它方法有包括部件更换的模具细微调整，或者气辅、发泡等工艺修整。
         
! P4 N" p# K: V" @        凸销、气体和泡沫
         
6 @/ T0 ?, d, X1 W$ b1 p        GE公司聚合物工艺开发中心(PPDC)进行了一次为期12个月的研究，对致力于减少凹痕的 8种不同方法进行评估。这些技术代表着对减少凹痕的各种方法的最新想法。这些方法被划分为两类 ：材料取代方法或除热技术。材料取代方法是通过在很可能发生凹陷的地方增加或移去材料，来减少凹陷。除热方法是要从很可能发生凹陷的地方更快地去除热量，从而减少厚薄区域之间逐步冷却不一致的机率。有五种材料取代方法被评估 ：露头凸销、带圆角凸销、带弹簧的凸销、气体辅助成型和化学发泡。三种方法作为除热被评估：铍铜凸销、铍铜嵌件、特别设计的活性热学凸销。
         
2 z/ [" o8 U1 k( M5 W4 C# I. o        附有带角撑板轮毂的测试件上生成的凹陷被评估。所有这些方法与标准工具钢材料的凸销进行了比较。测试工具产生浅斑，标称壁厚达2.5mm。轮毂有22.25mm高，直径为4.5mm，其壁厚为1.90mm。成型的完成是利用了350吨的卧式液压曲肘式注塑机。测试利用了消费类电子产品中常见的两种材料，在这里凹痕是会造成麻烦的。它们是GE出品的PC/ABS--Cycoloy CU6800, 和PPE/PS--Noryl PX5622。两种材料都是在产品资料注明条件范围的中间点被加工的。因为所产生的凹痕微不足道，保压曲线被有意地下调，这样部件被不充分地保压而引起更多的凹陷。这样能较为容易地测量和比较实验方法。
        尽管凹陷通常是靠肉眼主观地进行评价，但这些测试利用了坐标测量机，能对凹陷深度进行定量的测量。
         
8 L3 Z8 g; x/ o: x. \        什么最有效？
         
% a7 [; s; O' V( r) V. d6 G        当应用PC/ABS材料时，所测试的五种方法所产生的凹陷要比基线标准凸销所产生的要少。所有的除热型方法都不错，而比标准销效果好得多的材料取代技术只有装了弹簧的凸销，其中弹簧预载水平对性能有着很大的影响（见图）。气辅方法的效果无关紧要的 ：有了工具与材料的结合，熔体冷却因为薄壁而太快地发生，造成均一的气体渗透有困难。发泡测试也是不重要的，因为部件表面上可见到的斜面表明，在这种技术能够平等地与其它方法进行比较之前，发泡剂的用量本应该被减少。
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6 N7 Z8 j( \3 [8 [0 z        当应用PPE/PS树脂时，装弹簧的凸销还是效果不错。三种其它材料取代方法比标准凸销效果要好，包括露头凸销和气辅技术。在除热型方法方面，只有铍铜销比基线表现得更好。
         
" L3 p& L+ z1 W, b  B' \+ ~( R        带圆角的凸销用这两种材料时都表现不佳。令人吃惊的是露头凸销用PC/ABS材料时的糟糕表现，因为露头凸销已经被推荐了差不多二十年了。这些测试表明它们并不是对于所有的材料都同样表现得好。
         
9 D" K! {9 c' u% g        总之，最有意思的结果来自装弹簧的凸销。当弹簧调整得好时，它对于两种材料能把凹陷的程度减少50％。弹簧硬度显得不如预载程度那么重要。如果预载太小，塑料熔体把凸销推回得太远，造成轮毂区域的材料较多，就产生了更多的凹陷。当弹簧有着大的预载，它不会在熔融压力下压缩，从而更像标准凸销的表现。当测量筋条周围的凹陷时，弹簧也显示出惊人的结果。尽管这种方法是用来将筋条周围的凹陷减少到最小，但当成型PPE/PS材料时，相邻筋条的凹陷会有令人惊奇的改善。有可能凸销压缩把更多的材料填充到筋条中，从而减少了凹陷。
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        虽然有了这样的结果，但成型业者不应当减少气辅或化学发泡剂的应用上打折扣。在气辅中，模具并没为该工艺而被优化。因为它能比装弹簧的凸销覆盖更大的面积，所以估计在较大部件中表现得更好。如前所述，在这些试验中发泡配方也并未被优化。（完）