塑料件翹曲變形分析

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1、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(zhì)量缺陷。塑料件的翹曲變形主要是因?yàn)樗芰霞艿搅溯^大的應(yīng)力作用，主要分為外部應(yīng)力和內(nèi)部應(yīng)力，當(dāng)大分子間的作用力和相互纏結(jié)力承受不住這種應(yīng)力作用時(shí)，塑料件就會(huì)發(fā)生翹曲變形。1、外部應(yīng)力導(dǎo)致的翹曲變形此類翹曲變形主要為制件頂出變形，產(chǎn)生的原因?yàn)槟＞唔敵鰴C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或成型工藝條件不合理。1.1、模具頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，頂出設(shè)計(jì)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(yīng)力作用發(fā)生塑性形變而導(dǎo)致翹曲變形。防止頂出變形需改善脫模條件：

2、如平衡頂出力；仔細(xì)磨光新型側(cè)面；增大脫模角度；頂桿布置在脫模阻力較大的地方，如加強(qiáng)筋，Boss柱等處。1.2、成型工藝參數(shù)設(shè)置不合理冷卻時(shí)間不足，凝固層厚度不夠，塑料件強(qiáng)度不足，脫模時(shí)容易導(dǎo)致產(chǎn)品翹曲變形?？梢匝娱L(zhǎng)冷卻時(shí)間，增加凝固層厚度來解決。2、內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的翹曲變形2.1、塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的機(jī)理塑料內(nèi)應(yīng)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(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的本質(zhì)為大分子鏈在熔融加工過程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時(shí)不能立刻恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象，這種

3、不平衡構(gòu)象實(shí)質(zhì)為一種可逆的高彈形變，而凍結(jié)的高彈形變以位能情勢(shì)儲(chǔ)存在塑料制品中，在合適的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自在的穩(wěn)定的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能改變?yōu)閯?dòng)能而開釋。當(dāng)大分子間的作用力和相互纏結(jié)力承受不住這種動(dòng)能時(shí)，內(nèi)應(yīng)力平衡即受到破壞，塑料制品就會(huì)產(chǎn)生翹曲變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生應(yīng)力開裂。2.2、塑料內(nèi)應(yīng)力的種類2.2.1取向內(nèi)應(yīng)力取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體在充模流動(dòng)和保壓補(bǔ)料過程中，大分子鏈沿流動(dòng)方向定向排列，構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。取向應(yīng)力受塑膠流動(dòng)速率和粘度的影響。如圖一所示，A層是固化層，B層是流動(dòng)高剪切層，C層

4、是熔膠流動(dòng)層。A層為充填時(shí)緊貼兩側(cè)模壁，瞬間冷卻固化層。B層是充填時(shí)緊靠A層的高剪切區(qū)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(dòng)應(yīng)力效果（如圖二所示），塑膠充填結(jié)束時(shí)本區(qū)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(chǎn)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(huì)變小。1、在充填結(jié)束瞬間----由于填充體積變少，流量固定時(shí)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(yīng)力較高。2、澆口位置----容易因射速快或保壓時(shí)間長(zhǎng)而容易產(chǎn)生擠壓取向應(yīng)

5、力。3、壁厚急劇變化處（特別是厚壁到薄壁處）----會(huì)因壁薄位置剪切力強(qiáng)而產(chǎn)生擠壓取向應(yīng)力。4、料流充填不平衡處----會(huì)因?yàn)檫^度填充而造成局部擠壓而產(chǎn)生擠壓取向應(yīng)力。2.2.2體積溫度應(yīng)力體積溫度應(yīng)力是制件冷卻時(shí)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(nèi)部延伸，所以中心層是最慢冷卻之位置。所以當(dāng)塑膠成品成型后，開始進(jìn)行冷卻階段時(shí)，在某一特定位置上分子鏈會(huì)受到其外部已冷卻收縮之分子鏈牽引，所以會(huì)感受到早先冷卻收縮之分子鏈的拉伸應(yīng)力。所以嚴(yán)格來看在成品厚度方向靠近表面區(qū)域，分子鏈?zhǔn)翘幵趬嚎s

6、應(yīng)力狀況，而內(nèi)部區(qū)域是處于拉伸應(yīng)力狀況。簡(jiǎn)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(shí)，體積收縮率差異大，殘留應(yīng)力大。當(dāng)殘留應(yīng)力克服了零件強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生翹曲，甚至開裂。1、前后模溫度差異大時(shí)——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(zhǎng)時(shí)間重排，收縮量會(huì)更大，所以產(chǎn)品會(huì)向熱的一面彎曲?！舅苣z殘留應(yīng)力分析】案例二案例一內(nèi)側(cè)冷卻不良內(nèi)側(cè)冷卻過度案例三案例四75℃80℃上圖2XP尾門下飾件，成型后產(chǎn)品朝外側(cè)方向變形（綠色箭頭），需定型夾具矯形（黃色箭頭）。出模后，實(shí)測(cè)產(chǎn)品溫

7、度，定模側(cè)80℃，動(dòng)模側(cè)75℃，定模溫度比動(dòng)模溫度高很多。案例五上圖為皮卡汽車前輪蓋，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)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(qū)域性收縮——塑料件不同區(qū)域之間的溫度差異導(dǎo)致塑料件不同區(qū)域的收縮率不一致也會(huì)導(dǎo)致翹曲變形的產(chǎn)生。案例六2.3、影響塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的因素2.3.1、塑料件制品的設(shè)計(jì)2.3.1.1、塑料制品的形狀和尺寸在具體設(shè)計(jì)塑料件制品時(shí)，為了有效的分散內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：制品形狀應(yīng)盡可能的堅(jiān)持持續(xù)性，防止銳角、直角、缺口等（容易導(dǎo)致在該位置應(yīng)力集中，并容易形

8、成沖擊波紋，困氣）。對(duì)于壁厚相差較大的部位，因冷卻速度不同，易產(chǎn)生冷卻內(nèi)應(yīng)力及取向內(nèi)應(yīng)力。因此，應(yīng)設(shè)計(jì)成壁厚盡可能勻稱的制件，如必須壁厚不均，則要進(jìn)行壁厚差別的漸變過渡。好不好2.3.1.2、合理設(shè)計(jì)金屬嵌件a．盡可能選取與塑料熱膨脹系數(shù)相差小的金屬材料做嵌件b．金屬嵌件進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚韈．金屬嵌件周圍塑料的厚度要充分。2.3.2、塑料模具的設(shè)