塑胶模具设计中的尖角效应和裂口效应分析

挑战者360解释:尖角效应是指在两面或三面构成夹角小于120°的情况下,在尖角处会产生应力集中,当应力达到一定程度时,尖角处是最先产生裂纹的地方,在持续应力作用下,裂纹不断扩展最终导致成品断裂或裂开;如何避免模具设计中的裂纹效应呢?以下为根据网络资料整理的文档,欢迎参考: (一)、零件的形状应尽量简单、合理、便于成型。
1. 在保证使用要求前提下,力求简单、便于脱模,尽量避免或减少抽芯机构,如采用下图例中
(b)的结构,不仅可大大简化模具结构,便于成型,且能提高生产效率。
2. 利用转换区的方法来防止突然的递变。
3. 利用肋及浮凸物和铸空法使设计更合理。
4. 转角处用圆弧过渡。
5. 尽量让浮凸物与外壁或肋相连。
6.如果肋本身即与外壁间隔相当远,则最好加上角板。
(二)零件的所有的转角尽可能设计成圆角或者用圆弧过渡。
圆角具有以下特点:
漏缝板生产线1.圆角可避免应力集中,提高制件强度在零件的转角处易产生应力集中,在受力或受冲击、振动时会发生破裂,如果成型条件不当或零件结构不合理,则会产生很大的内应力,特别容易产生应力开裂。实验数据证明,当圆角半径小于零件壁厚0.3 倍时应力集中急剧增大,当大于壁厚0.8 倍时,应力集中明显变小。
2. 圆角可有利于充模和脱模,对于一些流动性差的塑料或加入填料的塑料,零件设计圆角尤为重要,不仅可改善充模性能,而且可提高零件使用性能。
3. 圆角有利于模具制造,提高模具强度零件上设计了圆角,模具的对应部位也呈圆角,这就增加了模具的坚固性,模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂,因而也增加了模具的强度。
4.將內角做圓角連接, 避免應力集中及提高強度, 並能改善熔料的流動性;尖角處易開裂, 原因是熔料在尖角處的流態急劇變化產生大的應力殘留, 除了鑲拼型芯和分型面等模具結構的原因之外, 結構上均應考慮採用圓角、圓弧過渡避免應力集中, 提高強度. 圓角大小的確定: 設壁厚為T, 圓角半徑為R, 則R / T≥0 . 2 5 . 也可在0 . 2 5 ~ 0 . 6 0 之間選擇, 一般>0 . 2 5T.
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例如:
※聚苯乙烯的成型性能: 制品壁厚应均匀,不宜带有嵌件,缺口尖角各轮廓面过渡处应圆滑连接,如必须带有嵌件应对嵌件预热。
※SAN 料的成型性能: 制品容易发生开裂,故不易带有尖角和缺口,涉及模具时,脱模斜度宜取较大值,顶出力应分布均匀。
※聚苯乙烯的成型性能: 制品壁厚应均匀,不宜带有嵌件,缺口尖角各轮廓面过渡处应圆滑连接,如必须带有嵌件应对嵌件预热。
※聚丙烯(P P )的成型性能: 制品壁厚应均匀,避免出现缺口尖角,以防止应力集中。
※聚氯乙烯(PVC):制品壁厚不易取大,且壁厚应均匀,避免有尖角缺口或带有金属嵌件,以防止应力集中引起开裂,若必须带有金属嵌件,成型前须对嵌件预热。
(三)塑胶开裂(裂纹效应)
1.开裂,包括制件表面丝状裂纹、微裂、顶白、开裂及因制件粘模、流道粘模而造成或创伤危机,按开裂时间分脱模开裂和应用开裂。裂纹是指开模或顶出时成型品破裂的一种现象。成型品偏脆或脱模
不良时有时就会产生裂纹。基本原因与脱模不良相同,如制品粘在模芯上、加强筋、凸台的填充过度等。此外顶出针的速度也会也会影响到裂纹的产生。速度越高,则越容易发生破裂可列举多种原因,不过首先还是树脂老化。尤其要注意PBT树脂在机筒内的加水分解。其次是结晶化程度不足。模具温度偏低时必须特别注意。
分析如下:
1.加工方面:
(1)加工压力过大、速度过快、充料愈多、注射、保压时间过长,都会造成内应力过大而开裂。(2)调节开模速度与压力防止快速强拉制件造成脱模开裂。
(3)适当调高模具温度,使制件易于脱模,适当调低料温防止分解。
(4)预防由于熔接痕,塑料降解造成机械强度变低而出现开裂。
(5)适当使用脱模剂,注意经常消除模面附着的气雾等物质。
(6)制件残余应力,可通过在成型后立即进行退火热处理来消除内应力而减少裂纹的生成。
2.模具方面:
小型生物反应器(1)顶出要平衡,如顶杆数量、截面积要足够,脱模斜度要足够,型腔面要有足够光滑,这样才防止由于外力导致顶出残余应力集中而开裂。
(2)制件结构不能太薄,过渡部份应尽量采用圆弧过渡,避免尖角、倒角造成应力集中。
(3)尽量少用金属嵌件,以防止嵌件与制件收缩率不同造成内应力加大。
(4)对深底制件应设置适当的脱模进气孔道,防止形成真空负压。
(5)主流道足够大使浇口料未来得及固化时脱模,这样易于脱模。
(6)主流道衬套与喷嘴接合应当防止冷硬料的拖拉而使制件粘在定模上。
3.材料方面:
(1)再生料含量太高,造成制件强度过低。
(2)湿度过大,造成一些塑料与水汽发生化学反应,降低强度而出现顶出开裂。
(3)材料本身不适宜正在加工的环境或质量*佳,受到污染都会造成开裂。
4.机台方面:注塑机塑化容量要适当,过小塑化不充分未能完全混合而变脆,过大时会降解。
2.龟裂
龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,产生的主要原因是由于应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。
残余应力引起的龟裂aoao3
残余应力主要由于以下三种情况,即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为 在充填过剩的情况下产生的龟裂,其解决方法主要可在以下几方面入手:
(1)由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂最主要产生在直浇口附近,则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。
(2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。
(3)一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高温度。但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的产生。
(4)注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。
(5)非结晶性树脂,如 AS树脂、 ABS树脂、 PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予以注意。
脱模推出时,由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙,使推出力过大,产生应力,有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。只要仔细观察龟裂产生的位置,即可确定原因。
卫生间储物盒在注射成型的同时嵌入金属件时,最容易产生应力,而且容易在经过一段时间后才产生龟裂,危害极大。这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力,而且随着时间的推移,应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。为预防由此产生的龟裂,作为经验,壁厚7"与嵌入金属件的外径
通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件,而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小,比较适合嵌入件。
另外,成型前对金属嵌件进行预热,也具有较好的效果。
(二)外部应力引起的龟裂。这里的外部应力,主要是因设计不合理而造成应力集中,特别是在尖角处更需注意。由图2-2可知,可取R/7"一0.5~0.7。
(三)外部环境引起的龟裂。化学药品、吸潮引起的水降解,以及再生料的过多使用都会使物性劣化,产生龟裂。
(四)防止開裂、龟裂的結構改進
1.制件的應力往往集中在尖角或缺口部位. 防止開裂的首要件就是保持制件外形的連續性, 將尖角
改為圓角, 缺口改為圓弧過渡.
2. 有尖角的制件脫模困難, 脫模時易刮傷膠件, 應改善結構消除尖角, (如圖二十二所示).
3.遵守各材料的推荐成形温度,并缩短停留时间以减少树脂的分解老化。如果是PBT等聚酯类树脂,强化干燥条件也是抑制加水分解的一种有效方法。还可以通过提高模具温度和延长冷却时间来提高产品的结晶化程度。
4.减慢开模速度和顶出速度以减轻成型品所承受的负荷以减少裂纹。
5.给成型品的转角处增设R(圆角)以防破裂。
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