模具教學中的薄壁注塑工藝

在職業學校的模具專業教學中，注塑成型是必須開設的訓練科目，但學校的實習課教學不同于工廠企業的加工生產，從設備品種、規模、工裝到產品的數量都是無法相比的，實習教學是充分利用有限的課時、有限的設備、有限的模具使學生接觸、練習到更為實用、典型的模具結構和塑料制品的生產加工。特別是現代社會中更為廣泛使用輕便、耐用、經濟的電子產品制件，其中很多制品壁厚往往小于1毫米，那么這些薄壁塑件的注塑，更是模具實習教學中不可缺少的課題。

一、薄壁塑件注塑中常見的質量缺陷及其原因

1.塑件充型不良現象

有塑件充型不滿、邊部塌陷等形式。成因是注塑時填充材料溫度過低、塑料熔融流動性差、供給不足;注塑機設定預制射出壓力低，形成汽筒管嘴堵塞或者注塑嘴孔徑太小;模具內表面潤滑不良、溫度低、入膠口流道小、水口位置不當、通氣口位置不當或沒有、冷卻渣堵在流道或入膠口等。

2.塑件表面不良、有陰影

主要是局部表面顏色和光澤的異常。成因是填充材料揮發性大、混有異物、干燥不充分，供給不足，成型機預制射出壓力低、管嘴堵塞或口徑小、射出速度慢，模具入膠口流道小、通氣口位置不當或沒有等。

3.銀條痕氣泡

原因主要是成形機預制射出壓力低、射出速度快、射出容量小、保壓時間短，填充材料溫度高、揮發性大、干燥不充分，模具通氣孔不當、成型殼體壁厚不一、入膠口流道小等。

4.縮水現象

由出模后的塑性變形引起。成因是填充材料溫度高、供給不足、收縮率太大，成形機預制射出壓力低、保壓時間短、射出速度過慢，模具內表面溫度高、冷卻時間短、成型殼體壁厚不一、入膠口流道小、推出不當等。

5.氣痕現象

成因也有很多，如填充材料溫度低、流動性差、潤滑不良，成形機預制射出壓力低、射出速度慢、管嘴孔徑太小，模具內表面潤滑不良、溫度低、入膠口流道小等。

6.結合線現象

主要成因是填充材料溫度低、硬化過快、干燥不充分、潤滑不良，成型機預制射出壓力低、射出速度慢;模具內表面溫度低、潤滑不良、溫度低、入膠口流道小、水口位置不當、通氣口位置不當或沒有等因素所造成。

7.塑件出現翹曲變形現象

造成的原因有很多，如填充材料剛性不足、流動性差、收縮率大;注塑機設定預制射出壓力高、保壓時間長;模具溫度高、噴射結構不良、入膠口大等。

二、薄壁塑件注塑的要求

薄壁塑件加工中，工藝上要求有更高的注塑壓力和速度，更短的塑件冷卻時間，以及澆口排列和制件頂出機構的設置等，這些因素對注塑機和模具提出了更高的要求。目前新型注塑機的性能已大大得到改善和提高，用于薄壁塑件注塑的液壓式注塑機，具有高速和高壓性能，現在國產全電動注塑機已具有高達600mm/s的注射成型速度，鎖模力的最小值也控制在5～7噸/平方英寸(投影面積)范圍內，這樣有助于在高壓和高速下控制充模和保壓，并以高速將熔融的熱塑性材料注入模腔中，形成快速充模和高壓，從而可防止澆口的冷固，提高了塑件成品率。

三、注塑過程中工藝參數的選定試驗

正常情況下，注塑機將熔化的熱塑膠材料沿澆口進入模具型腔時，它將會與溫度較低的型芯或型腔內壁接觸，并形成一層固化的薄表皮，這種提前固的表皮大致要占整個壁厚的約20%。就如1mm壁厚的塑件，其固化層有0.2mm厚，流動道通僅剩下0.6mm厚。為了克服這個問題，通常情況下要求注塑機使用能施加高達300MPa的注射壓力和1000mm/s的注入速度，然而普通的標準通用注塑機的注射壓力是100mm/s左右，為能解決在普通注塑機上實現“薄壁注塑成型”，需要對模具結構上進行優化，并對注塑機進行改造。筆者針對現有的設備、材料、工藝選擇上進行了生產試驗，并掌握了一些實用的參數。

我們選用的是海天注塑機HTF系列機型和通常使用的聚碳酸酯(PC)材料進行比較測試，生產試驗如下:

1.模具結構的改善

模具結構上設計較大或較多的澆口，有助于降低薄件成品熱流道系統的壓力，熔膠的流道直徑比一般標準模具大25%～40%，以減低壓力損失。并盡量采用單一澆口，以減少縫合線的數量。增加模具的排氣設計，可避免燒焦痕及強化縫合線的強度。增加頂出桿數量，避免了頂穿和粘模現象。加強模具的冷卻，確保冷卻均衡，盡可能使收縮和翹曲控制在最小的范圍內，保證尺寸穩定性。

2.參數的選擇和結果分析

(1)熔化溫度的升高，將使材料有更高的熱能，同時會導致熔融黏度的降低，從而使得熔融材料更易于流動，其形成一個更長的流通長度，同時更加順暢地填滿型腔。但熔化溫度過高，將會促使材料退化和降級。所以，這一參數僅可在該樹脂允許的上限之內被用來保證型腔的填滿。

(2)模具溫度的升高，會減少樹脂在型腔里的冷凝層，使熔融化材料在型腔內更易于流動，從而獲得更大的零件重量和更好的表面質量。

(3)機器注射量應盡可能達到最大值，因為這也可幫助熔化材料在容器停留時間的減少。

(4)更短的冷卻時間，可使熔化材料在容器內停留的時間更短并減少了退化的可能性。

(5)注射速度的提高，雖然會使pc材料黏度下降并造成零件重量的上升，但比起熔化溫度增高時零件重量的增加要少。不過，由于它還能使得材料更加不易退化，所以，提高注射速度還是有它可取之處的。

(6)模具結構的優化，提高了薄壁注塑的質量和效率。

綜合實驗情況，熔化溫度、模具溫度、冷卻時間和注射速度都是影響零件重量的關鍵參數，在傳統注塑機上加工薄壁零件時，對一些工藝參數的變更，取得了零件重量增加的效果，反映出了樹脂在熔化狀態下填滿lmm型腔能力的增加也就是提高了薄壁成型的能力，在傳統注塑機條件下對薄壁制品注塑是完全可以做得到的。進行操作時，在優化模具結構之外，還可以將其注射速度調整到所允許的最高界限，在此基礎上，可以按照該材料所推薦的最高熔化溫度界限和模具最高溫度標準，盡可能地提高這兩個溫度參數，既可節省設備改造的費用，又可順利進行薄壁注塑課題的順利進行。

(作者單位:河南省鄭州市技師學院)