在注塑成型過程中,氣紋(陰影)是常見且棘手的問題,不僅影響注塑件的外觀質量,還可能暗示內部存在質量隱患,降低產品的商業價值與使用性能。深入剖析其成因并探尋有效的改善方法,對注塑生產至關重要。
一、氣紋(陰影)形成原因
(一)氣體來源
1. 型腔空氣:注塑時,若型腔中的空氣無法及時排出,會被快速注入的塑料熔體壓縮。隨著塑料填充,這些被困空氣在高壓下形成高溫,導致塑料局部過熱分解,進而在制品表面留下氣紋。比如在復雜結構的模具中,一些狹窄的筋位、倒扣區域,空氣更容易積聚。
2. 塑料原料揮發:塑料顆粒在加工前若干燥不充分,水分受熱蒸發成水蒸氣;或者塑料本身含有易揮發的添加劑,在注塑高溫環境下,這些添加劑揮發產生氣體。這些氣體混入塑料熔體,在充模過程中形成氣紋。例如,聚碳酸酯(PC)原料若含水率超標,成型時就極易出現此類問題。
(二)注塑工藝參數
1. 注射速度:當注射速度過快,塑料熔體在型腔內快速流動,會產生紊流。紊流使空氣卷入熔體內部,難以排出,最終在制品表面形成氣紋。特別是對于薄壁注塑件,過快的注射速度更易引發此問題。
2. 注射壓力:注射壓力過高,會加劇熔體對型腔中空氣的壓縮,使得氣體更難排出。同時,高壓還可能導致塑料熔體過度剪切生熱,進一步增加氣紋產生的幾率。而壓力過低,塑料熔體填充緩慢,冷卻時間延長,同樣不利于氣體排出,也易形成氣紋。
(三)模具設計
1. 排氣系統不完善:模具的排氣槽尺寸過小、數量不足或位置不合理,都無法有效排出型腔中的空氣。例如,排氣槽深度過淺,氣體無法順暢排出;排氣槽位置未設置在氣體容易聚集的區域,如分型面、型芯周圍等,就難以發揮排氣作用。
2. 流道設計不合理:流道的截面積過小、長度過長或者存在不合理的彎折,都會增加塑料熔體的流動阻力,導致熔體流速不均勻,容易裹挾空氣,進而產生氣紋。
二、改善方法
(一)原料處理
嚴格控制塑料原料的干燥條件,按照塑料品種的要求設定干燥溫度和時間。例如,對于尼龍(PA)材料,通常需在100 - 120℃下干燥4 - 6小時,確保含水率控制在允許范圍內。同時,選擇質量穩定、添加劑揮發少的塑料原料,從源頭上減少氣體產生。
(二)優化注塑工藝
1. 調整注射速度:采用多級注射速度控制,在注塑初期,以較慢的速度填充,使型腔中的空氣有足夠時間排出;當型腔大部分被填充后,再適當提高注射速度,完成最終的填充。這樣既能避免空氣卷入,又能保證成型效率。
2. 優化注射壓力:根據制品的結構和尺寸,通過試模確定注射壓力。采用逐步降壓的方式,在填充過程中逐漸降低注射壓力,避免壓力過高對氣體排出造成阻礙。同時,配合保壓壓力和時間的調整,保證制品的尺寸精度和外觀質量。
(三)改進模具設計
1. 完善排氣系統:合理增大排氣槽的尺寸,確保排氣槽深度在塑料熔體不溢料的前提下,盡可能滿足排氣需求,一般排氣槽深度為0.02 - 0.05mm。增加排氣槽數量,并將其設置在氣體容易積聚的部位。此外,還可在模具中使用透氣鋼材料,提高模具的整體排氣性能。
2. 優化流道設計:合理設計流道的截面積和長度,減少流動阻力。避免流道出現尖銳的彎折和狹窄部位,使塑料熔體能夠均勻、平穩地流動。例如,采用圓形或梯形截面的流道,可降低熔體的壓力損失。
(四)引入模具真空機
模具真空機是解決注塑件氣紋問題的有效設備。在注塑前,通過模具真空機將型腔內的空氣抽出,使型腔處于真空狀態。這樣,在塑料熔體注入時,就不存在型腔空氣被壓縮和卷入的問題,從根本上消除了氣紋產生的一個主要原因。
模具真空機的工作原理是利用真空泵產生負壓,通過模具上設置的真空管路,將型腔內的空氣抽出。與傳統排氣方式相比,它具有以下優勢:一是排氣更徹底,能夠將型腔中的空氣幾乎完全抽出,而傳統排氣方式難以達到這樣的效果;二是不受模具結構限制,對于復雜結構模具中難以設置排氣槽的區域,真空機同樣能有效排氣;三是提高生產效率,由于減少了氣紋等缺陷的產生,降低了廢品率,同時可以適當提高注射速度,縮短成型周期。
在使用模具真空機時,需要注意與注塑工藝的配合。根據不同的塑料品種和制品結構,調整真空度和抽氣時間。一般來說,對于薄壁制品,需要較高的真空度和較短的抽氣時間;而對于厚壁制品,真空度和抽氣時間則可適當調整。同時,要確保模具的密封性,避免因漏氣導致真空效果不佳。
注塑件氣紋(陰影)問題的解決需要從原料、工藝、模具設計以及設備應用等多方面綜合考慮。引入模具真空機為解決這一問題提供了新的有效途徑,通過合理運用上述改善方法,能夠顯著提高注塑件的質量,降低生產成本,提升企業的市場競爭力。
模具真空機的使用效果,與模具改良方案緊密相關。光有先進設備不夠,還得依據產品需求和生產條件制定有效真空改良方案。
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