注塑制品烧焦的注意事项及解决方法
注塑制品烧焦是注塑成型过程中较为常见且棘手的问题,它不仅影响制品的外观质量,还可能降低制品的性能和使用寿命。以下将从模具设计与维护、工艺参数调整、材料选择与处理、设备检查与维护四个关键方面进行详细阐述,并提供实际案例、烧焦原因及解决方法。
一、模具设计与维护
(一)合理设计排气系统
原因:在注塑过程中,模具型腔内的空气以及塑料熔体分解产生的气体若不能及时排出,就会被压缩在型腔内。随着注塑压力的不断升高,这些气体的温度会急剧上升,当达到塑料的热分解温度时,就会导致塑料局部过热烧焦。例如,在生产结构复杂的电子设备外壳时,由于模具内部一些狭小的角落和筋位处排气不畅,这些位置就容易出现烧焦痕迹。某手机品牌在生产新款手机外壳时,模具排气槽设计宽度仅为 0.5mm,远小于正常的 1.5 - 2mm 标准,导致手机外壳边缘频繁出现烧焦现象。
解决方法:重新评估和设计排气系统,根据制品的形状、尺寸和塑料材料的特性,合理确定排气槽的深度、宽度和位置。一般来说,排气槽的深度可控制在 0.02 - 0.05mm,宽度在 1.5 - 3mm 之间。对于容易出现烧焦的部位,可以增加排气孔数量,在烧焦位置附近增设直径为 2 - 3mm 的排气孔。同时,也可以采用透气钢等新型材料来改善排气效果。
(二)定期清洁模具
原因:模具在长期使用过程中,表面会积累大量的油污、杂质和脱模剂残留。这些物质会阻碍塑料熔体在型腔内的正常流动,使塑料在流动过程中产生额外的剪切热。同时,它们还会影响模具的热传递效率,导致局部温度过高,从而引发塑料烧焦。比如,在生产汽车内饰件时,由于模具长时间未进行清洁,表面附着了大量的脱模剂和油污,生产出的内饰件表面出现了许多烧焦斑点。
解决方法:制定严格的模具清洁计划,定期对模具进行全面清洁。使用专用的模具清洗剂和超声波清洗设备,将模具表面的油污、杂质和脱模剂残留彻底清除。清洗完毕后,用干净的布擦干模具,并在模具表面涂抹适量的防锈剂,防止模具生锈。此外,在每次注塑生产前,也应对模具进行简单的清洁和检查,确保模具表面干净整洁。
二、工艺参数调整
(一)控制注射速度
原因:注射速度过快是导致注塑制品烧焦的常见原因之一。当注射速度过快时,塑料熔体在型腔内的流动速度会急剧增加,产生高剪切速率。这种高剪切速率会使塑料分子之间的摩擦加剧,产生大量的剪切热。而这些热量如果来不及散发,就会导致塑料局部温度过高,从而发生烧焦现象。例如,在生产薄壁的塑料杯子时,将注射速度设置为 100mm/s,远高于正常的 50 - 60mm/s,杯子的边缘就会出现烧焦发黄的现象。
解决方法:根据制品的结构和塑料材料的特性,合理调整注射速度。对于薄壁制品,可以适当提高注射速度,但要注意避免过快,一般可将注射速度控制在 60 - 80mm/s 之间;对于厚壁制品,则应采用较慢的注射速度,以确保塑料均匀填充型腔,减少热量积聚,注射速度可控制在 30 - 50mm/s 之间。在调整注射速度时,应逐步进行,并观察制品的成型情况,直到找到最佳的注射速度。
(二)优化保压压力和时间
原因:保压压力过高或保压时间过长,会使塑料在型腔内承受过大的压力,分子间摩擦加剧,产生过多的热量,从而引发烧焦。例如,在生产塑料齿轮时,保压压力为 120MPa,保压时间为 15s,远高于正常的保压参数,导致齿轮的齿根部出现烧焦现象。此外,保压压力和时间不合理还会导致制品出现缩痕、变形等问题。
解决方法:通过试验和调整,找到合适的保压压力和时间。一般来说,保压压力应根据制品的壁厚和尺寸精度要求进行调整,可在注射压力的 30% - 60% 之间选取。保压时间则应根据制品的冷却速度和尺寸稳定性要求进行调整,一般在 5 - 10s 之间。在调整保压参数时,应先调整保压压力,再调整保压时间,逐步优化,直到制品质量达到要求。
三、材料选择与处理
(一)选用合适的塑料材料
原因:不同的塑料材料具有不同的热稳定性、流动性和加工性能。一些塑料材料在高温下容易分解烧焦,例如,普通的聚丙烯(PP)材料在高温下的热稳定性较差,当加工温度超过 230℃时,就容易出现分解烧焦现象。而一些含有玻纤的增强塑料,由于玻纤的存在,会增加塑料熔体的流动阻力,使塑料在加工过程中更容易产生热量,从而增加烧焦的风险。例如,在生产电器外壳时,选用了热稳定性较差的普通 PP 材料,在注塑过程中,当料筒温度达到 230℃时,制品就出现了烧焦现象,而使用热稳定性更好的改性 PP 材料则可避免。
解决方法:根据制品的使用要求、注塑工艺条件以及成本预算,选择合适的塑料材料。对于对热稳定性要求较高的制品,应选择热稳定性好的材料,如改性 PP、聚碳酸酯(PC)等;对于需要增强强度的制品,可选择含有玻纤的增强塑料,但要注意控制加工工艺参数,避免烧焦。同时,在选择材料时,还应考虑材料的流动性、收缩率等因素,确保材料能够顺利注塑成型。
(二)充分干燥塑料原料
原因:塑料原料中通常含有一定量的水分,尤其是一些吸湿性较强的塑料,如聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。在注塑过程中,这些水分在高温下会迅速变成水蒸气,产生大量的气体。这些气体一方面会影响塑料的流动性,使塑料在型腔内的填充不均匀;另一方面,水蒸气在高压下会产生局部过热,导致塑料烧焦。例如,在生产 PET 塑料瓶时,原料 PET 颗粒含水量为 0.3%,远高于允许的 0.1%,生产出的塑料瓶表面有许多烧焦黑点。
解决方法:采用合适的干燥设备对塑料原料进行充分干燥处理。根据塑料材料的特性,控制干燥温度和时间。一般来说,PA 材料的干燥温度可控制在 80 - 120℃之间,干燥时间为 4 - 6 小时;PET 材料的干燥温度可控制在 120 - 160℃之间,干燥时间为 6 - 8 小时。在干燥过程中,应定期检查原料的含水量,确保其达到规定的要求。同时,要注意干燥设备的维护和保养,保证干燥效果的稳定性。
四、设备检查与维护
(一)检查加热系统
原因:注塑机的加热系统是保证塑料能够均匀塑化的关键部件。如果加热圈损坏、温度传感器失灵或加热控制器故障,就会导致料筒温度失控,出现局部过热或过冷的现象。当局部温度过高时,塑料就会在料筒内提前分解烧焦,例如在生产塑料管材时,料筒的一个加热圈损坏,导致该区域温度过低,而相邻区域温度过高,管材出现烧焦和未熔合的现象。此外,加热系统的故障还会影响塑料的塑化质量和成型周期,降低生产效率。
解决方法:定期检查加热系统的工作状态,每周至少检查一次加热圈是否有损坏、短路等情况,每月对温度传感器进行校准,确保温度测量的准确性。同时,要定期检查加热控制器的参数设置是否正确,及时更新老化的加热元件和控制器。当发现加热系统出现故障时,应立即停机进行维修,避免因设备故障导致大量废品产生。
(二)清理螺杆和料筒
原因:螺杆和料筒是注塑机的核心部件,在长期使用过程中,它们的内壁会积累一些塑料积料和杂质。这些积料在长时间的高温作用下会逐渐碳化,形成黑色的焦料。当新的塑料熔体通过时,这些碳化的积料会混入其中,导致新料烧焦。例如,在生产塑料玩具时,螺杆和料筒内有上次生产残留的积料,未清理干净,生产的玩具表面出现了黑色烧焦痕迹。此外,螺杆和料筒的磨损也会影响塑料的塑化效果和流动性能,增加烧焦的风险。
解决方法:定期拆卸螺杆和料筒,使用专用的清理工具和清洗剂,将螺杆和料筒内壁的积料和杂质彻底清除。清理完毕后,用抛光设备对螺杆和料筒内壁进行抛光处理,减少积料的可能性。同时,要定期检查螺杆和料筒的磨损情况,当磨损严重时,应及时进行更换或修复。在每次更换塑料材料或颜色时,也应对螺杆和料筒进行彻底清理,避免不同材料之间的相互污染。