浅析注射成型塑料制品常见缺陷及解决方法

吴燕华 王宏霞 朱芬芳 蒋金金

摘   要：注射成型的塑料制品由于多种原因，常常出现诸如困气、飞边过大、塑件表面有明显的流痕、喷射纹及充填不足、塑件表面有明显的缩痕、缩孔、熔接痕等缺陷，通过分析这些缺陷形成的主要原因，改善模具结构设计或成形工艺条件等来消除缺陷，保证塑件的质量。

关键词：注射成型;缺陷;模具结构;工艺条件

1    困气

困气是由于熔融状态的塑料在充填型腔时，型腔里的气体不能及时排出，被熔态的胶体包裹在型腔内。常见的造成困气的原因及解决措施如下。

1.1  壁厚差异太大

如果塑件的壁厚相差太大，熔体在充填型腔过程中通常会产生跑道效应，壁薄处的液态塑料流动缓慢，壁厚的熔体会快速流动到前端，极有可能包裹住型腔中的气体，从而形成困气。可以应用计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）模拟预测充填模式和可能的困气点，更改厚度分布，使塑件的壁厚尽可能保持均匀一致，避免困气。

1.2  浇口位置不当、流道或（和）浇口尺寸不当

由于浇口位置设计不合理，特别是流道或（和）浇口尺寸不合理，熔体在充填型腔时也会包裹气体，形成困气。通过分析模具的结构及辅助CAE模拟熔体的充填模式[1]，分析出可能的困气点，通过模拟分析更改浇口的位置，从而改变充填模式，避免困气。

1.3  排气不良

由于模具结构造成模具排气不良时，熔体流动前沿收口处会卷入气体，形成困气。建议在模具结构设计时，排气口的深度：结晶性塑料为0.025 mm，非结晶性塑料为0.038 mm，或者将材料供应商提供的具体资料作为设计参考。另外，也可通过CAE模拟分析熔体的充填模式和可能的困气点，在可能的困气点增加排气口[2]。下面示例是一DVD机面框按键，材料为ABS，通过CAE模拟分析后，在按键的型芯处增设排气口，很好地解决了该处的困气问题，具体如图1所示。

2    飞边

飞边是由于熔体流入成型零件间隙所形成的废料。常见的飞边产生的原因及解决措施如下。

2.1  浇口位置不当

由于浇口位置不当，可能造成熔体充填型腔时流动的路线过长，必须提高注射压力才能完全填充型腔，在这种过高的注射压力下，模板有可能被撑开，熔体溢出，在被撑开的分模面处产生飞边。

2.2  支承板跨距太大

对于一些比较大的模具，由于支承板的跨距太大，在注射过程中，靠近中央处的模板在分模面上有可能被型腔内较高的注射压力撑开，熔体溢出，产生飞边[3]。对于这种模具较大、支承板跨距大、支撑强度不够的情况，可增加间隔块，以缩短支撑跨距，提高支撑强度，避免充填时形成飞边。

2.3  分型面上的排气槽深度尺寸不合理

排气槽太深时，熔体容易从槽口渗出，产生飞边;排气槽太浅时，气体排出不畅，如果加压进行排气，模板又有可能被撑开，熔体容易溢出产生飞边。在设计排气槽时，要根据型腔的大小、胶体的流动性能及成形工艺设计恰当的排气槽。

2.4  模具材料强度低

模具材料强度低时，在较大的充填压力下容易变形产生凹陷，凹陷如果发生在型腔周围，熔体在充填过程中容易从此处渗入，产生飞边。因此，要根据模具的大小及充填压力，选择合适的模具材料及热处理规程。

3    流痕

流痕是成型品表面的流动痕迹。常见的产生流痕的原因及解决措施有以下两点。

3.1  模温太低

模温太低会使得熔体的料温下降太快，固化层延伸到熔体流动的前沿，阻止流动前沿的喷射流，将塑料连续性地卷到模壁上，形成垂直流动方向的缩痕，状如涟漪。因此，必须提高模温，保持较高的料温，避免料温下降太快，从而无法形成流痕。模温可从材料厂商提供的工艺参数开始设定，或是通过CAE模拟。

3.2  浇口或（和）近浇口处太狭窄

浇口或浇口附近太狭窄，注射压力急增、熔体流动速度快时，剪切速率和剪切应力大，熔体流动就不稳定，容易产生熔体烧焦喷流等问题。如果注射速度慢，熔胶流动缓慢，如同模温低的效果，形成流痕。比较实用的解决方法是通过CAE软件对不同浇注系统设计的充填进行模拟分析，找出理想浇口或（和）近浇口处的尺寸，可以有效解决此问题。

4    喷射纹

喷射纹是熔体从一受限區域（例如喷嘴或是浇口），到一较厚或开阔的区域时，形成的弯曲折叠似蛇状的流痕。

熔体从一薄或小的浇口，快速地进入厚的型腔，未立即遇到阻挡，塑料流体就会非常不稳定，容易形成弯曲折叠似蛇的流痕。可以通过CAE模拟优化浇口尺寸或改用胶料，提高熔体的流动性[4]。

5    充填不足（短射）

造成制品充填不足的因素很多，分析其形成的原因，主要有塑件的结构、模具的结构及注射工艺参数等[5]，常见的塑件充填不足的原因和解决措施如下。

5.1  塑件的结构

（1）壁厚太薄，流动阻力大，如果充填压力不足，熔胶流动力不够，流动就越来越缓慢，会造成型腔没填满，熔体就固化了，从而造成充填不足而缺料。

（2）塑件壁厚不均匀时，会产生在厚壁部分填满前，流体在薄壁处的流动缓慢的情况，熔体开始凝固造成充填不足。

5.2  模具的结构

5.2.1  浇口的数目或位置不当

无论浇口的数目还是位置不当，都会使流动阻力太大，如遇注射压力不足，熔体流动会越来越缓慢，最后没完全到达型腔就凝固，造成充填不足。比较有效的解决方法是用注射模具模流分析软件对所有的浇口设计进行模拟分析，得出最佳的浇口位置和数目。

5.2.2  冷料穴位设置不当

主流道和所有分流道末端应设置冷料穴，其大小和结构要合理，要避开上一层流动中有可能的阻挡物（如拉料杆），才会让冷料顺利流进冷料穴，否则流进冷料穴的冷料会顺着流道往下流，极有可能堵塞浇口或窄小的分流道，造成充填不足。

5.2.3  排气不良

型腔内的气体不易排出时，会阻碍熔体充填型腔，从而造成缺料。有效的方法是利用模流分析软件来模拟熔体的充填过程，分析出所有可能的熔体最后充填的位置，增加必要的排气孔，并且，加装抽真空装置，在充填前及充填过程中抽气。

5.3  注射工艺参数

5.3.1  模具未进行预热

在注射之前模具未进行预热，模具与熔体的温差会太大，熔体遇冷快速变得黏稠，从而还未充填满型腔就流不动了，造成缺料。有效办法是参考材料供应商提供的模具预热温度参数，并结合模流分析软件来优化模具预热温度参数。

5.3.2  注射压力或注射速度过小

注射压力或注射速度过小，使得熔体在过冷前，无力完成型腔充填的任务，因而产生充填不足。而在调整注射压力或注射速度前，并不能确定造成充填不足的原因是注射压力还是注射速度。再者，注射压力和注射速度是相关联的，同时，增加二者并不恰当，比较有效的方法是用CAE进行模拟分析得出优化数据，然后在试模时结合具体设备进行调整。

6    缩痕或缩孔

缩痕是成型品表面一般呈酒窝状或沟壑状的局部塌陷;缩孔是成型品内部有孔洞或气泡。引起这种缺陷的主要原因是塑件有加强筋时，造成壁厚极度的不均匀，熔体表面开始凝固而心部仍保持液态，冷热的不均匀使内应力较大，从而使该处有可能形成塌陷而出现缩痕;或是由于外部先凝固，心部还处于液态，无法进行补料而出现缩孔。在进行模具设计时，在强度满足、结构允许的情况下，加强筋板尽量薄一些。另外，可以运用CAE模拟，为筋板厚度的优化提供有效保证。

7    熔接痕

熔接痕是熔體流动前沿相遇时形成的结合线。熔接痕严重时会影响塑件的外观和塑件的强度。分析熔接痕可能产生的原因，主要是塑件的结构和模具的结构或注射工艺参数不合理。

8    结语

在塑件注射成型过程中，造成塑件成品的缺陷的原因和形式多而且复杂，通过列举缺陷的种类、分析产生缺陷的原因，并提出一些改善措施，供注射模型设计及制造人员在工作过程中参考。

[参考文献]

[1]李跃文.塑料注射成型技术新进展[J].塑料工业，2011（4）：6-9.

[2]刘庆辉.Moldflow软件在手机外壳模具设计中的应用[J].塑料科技，2007（8）：78-82.

[3]李   军，马瑞伍，刘   杰.注射成型制品常见缺陷及处理方法[J].模具工业，2006（3）：61-64.

[4]李   辉.Moldflow软件在注塑模具设计中的应用[J].机械工程师，2013（11）：81-83.

[5]王   强，刘   莹.基于Moldflow的手机壳体成型工艺分析[J].模具工业，2010（9）：14-17.