..塑料件翹曲變形分析塑料件的翹曲變形是塑料件常見的成型質量缺陷。塑料件的翹曲變形主要是因為塑料件受到了較大的應力作用,主要分為外部應力和內部應力,當大分子間的作用力和相互纏結力承受不住這種應力作用時,塑料件就會發生翹曲變形。1、外部應力導致的翹曲變形此類翹曲變形主要為制件頂出變形,產生的原因為模具頂出機構設計不合理或成型工藝條件不合理。1.1、模具頂出機構設計不合理頂出機構設計不合理,頂出設計不平衡,或頂桿截面積過小,都有可能使塑料件局部受力過大,承受不住應力作用發生塑性形變而導致翹曲變形。防止頂出變形需改善脫模條件：如平衡頂出力；仔細磨光新型側面；增大脫模角度；頂桿布置在脫模阻力較大的地方,如加強筋,Boss柱等處。1.2、成型工藝參數設置不合理冷卻時間不足,凝固層厚度不夠,塑料件強度不足,脫模時容易導致產品翹曲變形。可以延長冷卻時間,增加凝固層厚度來解決。2、內部應力導致的翹曲變形2.1、塑料內應力產生的機理塑料內應力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產生的一種內在應力。內應力的本質為大分子鏈在熔融加工過程中形成的不平衡構象,這種不平衡構象在冷卻固化時不能立刻恢復到與環境條件相適應的平衡構象,這種不平衡構象實質為一種可逆的高彈形變,而凍結的高彈形變以位能情勢儲存在塑料制品中,在合適的條件下,這種被迫的不穩定的構象將向自在的穩定的構象轉化,位能改變為動能而開釋。當大分子間的作用力和相互纏結力承受不住這種動能時,內應力平衡即受到破壞,塑料制品就會產生翹曲變形,嚴重時會發生應力開裂。2.2、塑料內應力的種類2.2.1取向內應力取向內應力是塑料熔體在充模流動和保壓補料過程中,大分子鏈沿流動方向定向排列,構象被凍結而產生的一種內應力。取向應力受塑膠流動速率和粘度的影響。如圖一所示,A層是固化層,B層是流動高剪切層,C層是熔膠流動層。A層為充填時緊貼兩側模壁,瞬間冷卻固化層。B層是充填時緊靠A層的高剪切區域所形成的,由于與A層具有最大速度差,所以形成最大剪切流動應力效果〔如圖二所示,塑膠充填結束時本區尚未完全凝固,因外層A固化層有絕熱效果,使B層散熱較慢,而C層所受剪切作用較小,若產品厚度有變化,則主要影響C層厚度,若是薄件成品則C層的厚度將會變小。1、在充填結束瞬間----由于填充體積變少,流量固定時射速增加,加上塑膠較冷,粘度較高,因此最后填充位置的剪切應力較高。2、澆口位置----容易因射速快或保壓時間長而容易產生擠壓取向應力。3、壁厚急劇變化處〔特別是厚壁到薄壁處----會因壁薄位置剪切力強而產生擠壓取向應力。4、料流充填不平衡處----會因為過度填充而造成局部擠壓而產生擠壓取向應力。2.2.2體積溫度應力體積溫度應力是制件冷卻時不均勻收縮引起的,制件厚度方向之冷卻是由與模壁接觸之成品表面開始向成品內部延伸,所以中心層是最慢冷卻之位置。所以當塑膠成品成型后,開始進行冷卻階段時,在某一特定位置上分子鏈會受到其外部已冷卻收縮之分子鏈牽引,所以會感受到早先冷卻收縮之分子鏈的拉伸應力。所以嚴格來看在成品厚度方向靠近表面區域,分子鏈是處在壓縮應力狀況,而內部區域是處于拉伸應力狀況。簡單的說,塑料件薄的地方先冷卻,厚的地方后冷卻,厚薄差異大時,體積收縮率差異大,殘留應力大。當殘留應力克服了零件強度,就會產生翹曲,甚至開裂。1、前后模溫度差異大時——冷卻效率所影響,冷面先收縮,但很快固化,收縮量固定,但熱面緩慢收縮,分子有較長時間重排,收縮量會更大,所以產品會向熱的一面彎曲。[塑膠殘留應力分析]案例二案例一內側冷卻不良內側冷卻過度案例二案例一內側冷卻不良內側冷卻過度案例三案例三案例四75℃80℃案例四75℃80℃上圖2XP尾門下飾件,成型后產品朝外側方向變形〔綠色箭頭,需定型夾具矯形〔黃色箭頭。出模后,實測產品溫度,定模側80℃,動模側75℃,定模溫度比動模溫度高很多。案例五案例五上圖為皮卡汽車前輪蓋,發現產品如圖所示方向變形。[基于Moldflow的汽車塑料件翹曲變形完美解決方案]2、區域性收縮——塑料件不同區域之間的溫度差異導致塑料件不同區域的收縮率不一致也會導致翹曲變形的產生。案例六案例六2.3、影響塑料內應力產生的因素、塑料件制品的設計、塑料制品的形狀和尺寸在具體設計塑料件制品時,為了有效的分散內應力,應遵循以下準則：制品形狀應盡可能的堅持持續性,防止銳角、直角、缺口等〔容易導致在該位置應力集中,并容易形成沖擊波紋,困氣。對于壁厚相差較大的部位,因冷卻速度不同,易產生冷卻內應力及取向內應力。因此,應設計成壁厚盡可能勻稱的制件,如必須壁厚不均,則要進行壁厚差別的漸變過渡。好不好好不好、合理設計金屬嵌件a．盡可能選取與塑料熱膨脹系數相差小的金屬材料做嵌件b．金屬嵌件進行適當的熱處理c．金屬嵌件周圍塑料的厚度要充分。、塑料模具的設計在設計塑料模具時,澆注系統和冷卻系統對塑料制品的內應力影響較大,在具體設計時應注意以下幾點：、澆口尺寸過大的澆口將須要較長的保壓補料時間,在降溫過程中的補料流動一定會凍結更多的取向應力,將給澆口附件造成很大的內應力[塑膠內應力分析]。恰當縮小澆口尺寸,可縮短保壓補料時間,下降澆口凝封時模內壓力,從而降低取向應力。但過小的澆口將導致充模時間延伸,造成制品缺料。、澆口的位置a．澆口應設計在制品壁厚最大時,可適當降低注塑壓力、保壓壓力及保壓時間,有利于降低取向應力。當澆口設計在薄壁部位時,宜適當增加澆口處的壁厚,以降低澆口附近的取向應力。不好好不好好b．熔體在模腔內流動距離越長,產生取向應力的幾率越大。為此,對應壁厚、流程長且面積較大的塑料件,應適當多分布幾個澆口,能有效降低取向應力,防止翹曲變形[專業塑件成型翹曲分析]。但澆口多容易產生熔接痕。案例六案例六、流道的設計設計短而粗的流道,可減小熔體的壓力喪失和溫度降,相應降低注射壓力和冷卻速度,從而降低取向應力和冷卻壓力。另流道設計應平衡,保證各澆口平衡進膠。不合理的流道設計會導致料流填充不平衡,局部位置可能過度充填,產生較大的擠壓剪切應力,造成類似保壓過大所造成的應力。會發生過度充填處會發生過度充填處、冷卻體系設計冷卻水道的散布要均勻,使澆口附近、闊別澆口區、壁厚處、壁薄處都要得到平均且遲緩的冷卻,從而降低內應力。案例七案例七注塑成型工藝條件在塑料制品的成型過程中,凡能減小制品中聚合物分子取向的成型因素都可能降低取向應力；但凡能使制品中聚合物均勻冷卻的工藝條件都能降低冷卻應力；凡有助于塑料制品脫模的加工方法都有利于降低脫模內應力。對內應力影響較大的加工條件主要有如下幾種：、料筒溫度〔料筒溫度需適中,太高增加內應力,太低增加取向內應力較高的料筒溫度有利于取向應力的降低,這是因為在較高的料筒溫度,熔體融化均勻,粘度較低,流動性增加,在熔體充斥型腔過程中,分子取向作用小,因而取向應力較小。而在較低的料筒溫度下,熔體粘度較高,充模過程中分子取向較多,冷卻定型后殘余內應力則較大。但是料筒溫度太高也不好,太高容易造成冷卻不充足,脫模時易造成變形,固然取向內應力減小,但冷卻應力和脫模應力反而增加。、模具溫度〔提高模具溫度有利于減小內應力模具溫度的高低對取向內應力和冷卻內應力的影響都很大。一方面,模具溫度過低,會造成冷卻加快,易使冷卻不均勻而引起收縮上的較大差異,從而增大冷卻內應力；另一方面,模具溫度過低,熔體進入模具后,溫度降低加快,熔體粘度增加迅速,造成在高粘度下充模,形成取向應力的程度明顯增加。模溫對塑料結晶影響很大,模溫越高,越有利于晶粒堆砌嚴密,晶體內部的缺點減小或消除,從而減少內應力。但模溫也不能過高,模溫升高,冷卻時間延長,降低了生產效率。、注塑壓力〔減小注塑壓力利于減小內應力注塑壓力高,熔體充模過程中所受剪切作用大,產生取向應力的概率大。因而,為了降低取向應力和脫模應力,應適當降低注塑壓力。、注塑速度〔注塑速度適中注塑速度越快,越容易造成分子鏈的取向程度增加,從而引起更大的取向應力。但注塑速度過低,塑料熔體進入模腔后,可能先后分層而形成融化痕,產生應力集中線,易產生應力開裂。所以注塑速度以適中為宜。所以注塑速度以適中為宜。最好采用變速注塑,在速度逐步減小下停止沖模。、保壓壓力〔減小保壓壓力有利于減小內應力保壓壓力對塑料制品的內應力的影響大于注塑壓力的影響。在保壓階段,跟著熔體溫度的降低,熔體粘度增加,此時若施以高壓,必定導致分子鏈的逼迫取向,從而形成更大的取向應力。、保壓時間〔減小保壓時間有利于減小內應力保壓時間越長,會增加塑料熔體的剪切作用,從而產生更大的彈性形變,凍結更多的取向應力。所以取向內應力隨保壓時間延長和補料量增加而明顯增大。冷卻中的熔體在外壓作用下產生的總形變中,有相當大一部分是彈性的,故使熔體在高壓下冷凝會在制件中產生較大的內應力和高分子取向。壓實后立即降壓或補料過程中分步降壓有利于高分子解取向,所以降低保壓壓力和縮短保壓時間有利于取向應力的降低；延長保壓時間僅在一定范圍內取向度增大,澆