制品的內應力不可避免,只能在成型過程中盡量使內應力減少到最小或使內應力分布均勻。注射成型制品中內應力的控制可從以下幾方面著手。
(1)塑料原材料
1)加工時要選用純凈的塑料原料,因為雜質的存在,易使制品產生內應力。
2)當塑料的平均相對分子質量較高、相對分子質量分布范圍較窄時,制品中產生的內應力較小(但必須考慮到材料的可加工性)。
3)多組分的塑料在加工時,各組分應分散均勻,否則易產生應力集中。
4)結晶型塑料在成型中加入成核劑(如聚丙烯中加入成核劑已二酸)后,可使結晶更完善,形成的球晶體積小、數量多,制品的內應力小。
(2)制品設計 為減小內應力,在設計制品時應做到以下幾點。
1)制品的表面積與體積之比盡量小,因為比值小的厚制品,冷卻緩慢,內應力較小。
2)制品的壁厚應盡量均勻,壁厚差別大的制品,因冷卻不均勻而容易產生內應力,對厚薄不均勻的制品,在厚薄結合處,盡量避免直角過渡,而應采用圓弧過渡或階梯式過渡。
3)當塑料制品中帶有金屬嵌件時,嵌件的材質[敏感詞]選用銅或鋁,而且加工前要預熱,以防因材料的線脹系數不同而產生內應力。
4)在制品的造型上,盡量采用曲面、雙曲面,這樣不僅美觀,而且也能減少變形,可很好地吸收又又能使制品內應力減小。
(3)模具設計 在煞尾設計過程注意收下幾個方面的問題。
1)澆口的尺寸和位置。澆口小,保壓時間短、封口壓力低、內應力較小;澆口設置在制品的厚壁處,則注射壓力和保壓壓力低、內應力小。
2)流道。流道大,則注射壓力低、注射時間短、內應力小。
3)模具冷卻系統。設計模具的冷卻系統時,應保證制品的冷卻均勻一致,這樣制品聽內應力小。
4)頂出系統。頂出裝置的頂出面宜大些,保使內應力較小。
5)脫模斜度。模具應具有一定的脫模斜度,使制品脫模順利,產生的內應力小。
(4)成型工藝條件
1)溫度。注射溫度對制品內應力影響[敏感詞],因熱塑性塑料的取向程度隨注射溫度的提高而減小,所以適當提高注射機的機筒溫度,不但可以保證物料女子,各組分分散均勻,而且還可降低收縮率,減小內應力;模具溫度升高,制品的冷卻速度緩慢,大分子取向程度降低,內應力也會降低。
2.壓力。較高的注射壓力易產生較大的剪切應力,使大取向程度增大,內應力增大。所以適當降低成型時注射壓力和保壓壓力,有利于減小制品的取向應力。
3)時間。保壓時間長,模內壓力由于補壓作用而提高,熔體會產生較大的剪切作用,使分子取向程度增加,制品的內應力增加。適當縮短保壓時間,有利于減小制品內應力。
4)注射速度。注射速度對制品內應力的影響較之溫度和壓力等因素的影響要小得多,通常當注射速度較低時,制品易產生熔接痕,取向作用較低;而注射速度過高時,制品表面質量差,且制品內應力也較大,所以[敏感詞]采用變速注射,即快速充模,低速保壓,快速充查勘可減少熔接痕,低速保壓可減小分子取向,這樣內外溫差也小,制品的內應力較低。
5)熱處理。制品的內應力還可通過熱處理的方法消除。熱處理的實質是使塑料大分子中的鏈段、鏈節有一定的活動能力,使凍結的彈性變形得到松馳,取向的分子回到無規狀態,同時也使結晶高聚物的結晶完善,從而使制品的內應力減小。