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在注塑成型过程中,注塑件内部出现气泡和缩孔(真空泡)是较为常见且棘手的问题,这些缺陷不仅影响产品的外观质量,还可能降低产品的机械性能和使用寿命,严重时甚至导致产品报废。深入分析其产生原因并采取有效的改善方法,对于提高注塑生产效率和产品质量至关重要。
一、气泡产生的原因
塑料原料问题:塑料颗粒中含有水分或挥发物是产生气泡的常见原因之一。当含有水分的塑料在注塑机料筒内受热熔融时,水分会迅速汽化形成水蒸气,这些水蒸气在注塑件内部聚集就形成了气泡。此外,塑料原料本身的热稳定性差,在高温下易分解产生气体,也会导致气泡的出现。
注塑工艺参数不当:注塑过程中的注射速度、保压压力和时间以及熔体温度等参数设置不合理都可能引发气泡问题。如果注射速度过快,塑料熔体在型腔中快速填充,会卷入大量空气,这些空气来不及排出就会在注塑件内部形成气泡;保压压力不足或保压时间过短,无法对注塑件进行充分补缩,使得熔体冷却收缩时产生空洞,进而形成气泡;熔体温度过高,塑料的热分解加剧,也会增加气泡产生的几率。
模具设计与制造缺陷:模具的排气系统设计不合理是导致气泡产生的重要因素。若模具的排气槽数量不足、尺寸过小或位置不当,型腔内的空气和塑料挥发气体无法顺利排出,就会被困在注塑件内部形成气泡。此外,模具表面粗糙度不够,塑料熔体在流动过程中受到较大阻力,也容易裹挟空气形成气泡。
二、缩孔(真空泡)产生的原因
冷却不均匀:注塑件在冷却过程中,如果不同部位的冷却速度不一致,就会导致收缩不均匀,从而产生缩孔。例如,壁厚较厚的区域冷却速度较慢,收缩量大;而壁厚较薄的区域冷却速度快,收缩量小。这种收缩差异会在壁厚较厚的区域内部形成真空泡,即缩孔。
保压不足:保压的作用是在注塑件冷却收缩时,持续补充塑料熔体,以填补因收缩产生的空隙。当保压压力不足或保压时间过短时,无法提供足够的塑料熔体来补偿收缩,就会在注塑件内部形成缩孔。
塑料熔体的流动性:塑料熔体的流动性差,在注塑过程中难以均匀地填充型腔各个部位,尤其是在壁厚变化较大的区域,容易出现熔体填充不足的情况,导致冷却后产生缩孔。
三、使用模具真空机的改善方法
工作原理:模具真空机通过在注塑过程中对模具型腔进行抽真空,将型腔内的空气和塑料挥发气体抽出,从而有效减少气泡的产生。同时,在真空环境下,塑料熔体的流动性得到改善,能够更均匀地填充型腔,减少因气体残留和熔体填充不均导致的缩孔问题。
安装与使用:在模具设计阶段,应预留好与模具真空机连接的接口。将模具真空机与模具连接后,在注塑开始前,先启动真空机对模具型腔进行抽真空,使型腔内部达到一定的真空度。一般来说,真空度可控制在 -0.08MPa 至 -0.1MPa 之间,具体数值可根据注塑件的材质、形状和尺寸等因素进行调整。在注塑过程中,保持真空机持续运行,确保型腔内始终处于真空状态。
配合其他改善措施:使用模具真空机时,还应结合其他改善方法,以达到更好的效果。例如,对塑料原料进行充分干燥,去除水分和挥发物;优化注塑工艺参数,根据产品要求合理调整注射速度、保压压力和时间以及熔体温度等;改进模具设计,确保排气系统畅通,同时提高模具表面的光洁度,减少熔体流动阻力。
四、其他改善措施
原料处理:严格控制塑料原料的水分含量,在注塑前对原料进行充分干燥。可采用烘干设备,根据塑料的特性设置合适的烘干温度和时间。例如,对于常见的 ABS 塑料,烘干温度一般在 80 - 90℃,烘干时间为 2 - 4 小时;对于 PC 塑料,烘干温度为120 - 130℃,烘干时间为 3 - 5 小时。同时,定期检查原料的干燥效果,避免因干燥设备故障或操作不当导致原料干燥不充分。
工艺优化:通过试验和数据分析,确定佳的注塑工艺参数。适当降低注射速度,采用多级注射方式,使塑料熔体平稳地填充型腔,减少空气卷入。例如,在填充薄壁部分时,可适当提高注射速度;在填充厚壁部分时,降低注射速度。合理增加保压压力和保压时间,确保注塑件在冷却收缩过程中得到充分补缩。根据塑料的特性和注塑件的结构,调整熔体温度,避免温度过高或过低。一般来说,熔体温度可在塑料的熔点基础上,根据实际情况上下浮动 10 - 20℃。
模具改进:完善模具的排气系统,增加排气槽的数量和尺寸,合理设置排气槽的位置,确保型腔内的气体能够顺利排出。例如,在熔体流动的末端、壁厚变化较大的区域以及容易产生困气的部位设置排气槽。同时,采用高性能的模具钢材,提高模具表面的光洁度,降低塑料熔体在流动过程中的阻力。定期对模具进行维护和保养,清理排气槽和模具表面的污垢,确保模具的正常工作。
注塑件内部气泡和缩孔(真空泡)问题的解决需要综合考虑原料、工艺和模具等多方面因素。通过使用模具真空机,并结合原料处理、工艺优化和模具改进等措施,能够有效减少这些缺陷的产生,提高注塑件的质量和生产效率,为注塑行业的发展提供有力支持。
模具真空机的使用效果,与模具改良方案紧密相关。光有先进设备不够,还得依据产品需求和生产条件制定有效真空改良方案。
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技术主管 曹先生
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