翹曲變形是薄殼塑料件注塑成型中的常見缺陷之一，因為涉及到對翹曲變形量的準確預(yù)測,，而不同材料,、不同形狀的注塑件的翹曲變形規(guī)律差別很大。當(dāng)翹曲變形量超過允許誤差后,，就成為成形缺陷,，進而影響產(chǎn)品裝配。對各類大量日益增加的薄壁件(壁厚小于2mm)翹曲變形做出準確預(yù)測是有效控制翹曲缺陷的前提,。翹曲變形分析大都采用定性分析,，從制品設(shè)計,、模具設(shè)計及注塑工藝條件等方面采取措施，盡量避免發(fā)生大的翹曲變形,。

模具
  注塑模具澆口的位置,、形式和澆口的數(shù)量將影響塑料在模具型腔內(nèi)的填充狀態(tài)，從而導(dǎo)致塑件產(chǎn)生變形,。

  流動距離越長,，由凍結(jié)層與中心流動層之間流動和補縮引起的內(nèi)應(yīng)力越大；反之,，流動距離越短,，從澆口到制件流動末端的流動時間越短，充模時凍結(jié)層厚度減薄,，內(nèi)應(yīng)力降低,，翹曲變形也會因此大為減少。如果只使用一個中心澆口或一個側(cè)澆口,，因直徑方向上的收縮率大于圓周方向上的收縮率,，成型后的塑件會產(chǎn)生扭曲變形；若改用多個點澆口則可有效地防止翹曲變形,。

   當(dāng)采用點澆進行成型時,，同樣由于塑料收縮的異向性，澆口的位置,、數(shù)量都對塑件的變形程度有很大的影響 由于采用的是30％玻璃纖維增強PA6,，而得到的是重量為4.95kg的大型注塑件，因此沿四周壁流動方向上設(shè)有許多加強肋,，這樣,，對各個澆口都能獲得充分的平衡。

另外,，多澆口的使用還能使塑料的流動比（L／t）縮短,，從而使模腔內(nèi)物料密度更趨均勻，收縮更均勻,。同時，整個塑件能在較小的注塑壓力下充滿,。而較小的注射壓力可減少塑料的分子取向傾向,，降低其內(nèi)應(yīng)力，因而可減少塑件的變形,。

模具溫度：模具溫度對制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大,。模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無、制品的尺寸與結(jié)構(gòu),、性能要求,，以及其它工藝條件（熔料溫度,、注射速度及注射壓力、模塑周期等）

 壓力控制： 注塑過程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種,，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量

用實驗方法研究塑料制品的翹曲變形主要體現(xiàn)在研究材料性質(zhì),、產(chǎn)品的幾何形狀和大小、注塑成型工藝條件等對制品翹曲變形的影響,。早通過設(shè)計大量的實驗,，獲取澆口幾何形狀、保壓參數(shù)(保壓壓力和保壓時間)和模具的彈性對制品較終尺寸的影響,。PET作為聚合物基,，研究了不同材料和不同壁厚平板的翹曲特性。實驗研究了33%玻璃增強纖維PA66注塑磁盤的增強比率,、線性熱膨脹系數(shù)的各向異性,、制品厚度和翹曲之間的關(guān)系，首次提出了翹曲指數(shù)概念,，采用翹曲指數(shù)研究PA66塑料制品的翹曲特性,，并研究了翹曲指數(shù)、翹曲和纖維定向狀態(tài)之間的關(guān)系和屈服與翹曲指數(shù)的關(guān)系,。

實驗方法研究翹曲變形,，往往局限于某一特定的幾何形狀、特定的材料和工藝條件,，并不能全面考慮諸多因素對翹曲變形的影響,，而且也不能在產(chǎn)品設(shè)計階段預(yù)測可能發(fā)生的翹曲變形的大小。在實際使用中,，經(jīng)驗公式的局限性也顯而易見,，不僅受實驗條件的影響，還與實驗數(shù)據(jù)的處理方法,、經(jīng)驗公式的應(yīng)用條件等許多因素有關(guān),，并且一種經(jīng)驗公式只適用于與實驗狀況相當(dāng)接近的生產(chǎn)過程。

收縮/翹曲

由于翹曲變形與不均勻收縮有關(guān),，從研究不同塑料在不同工藝條件下的收縮行為入手,，來分析收縮與制品翹曲的關(guān)系。在注塑流動,、保壓,、冷卻模擬的基礎(chǔ)上，通過實驗和線性回歸方法,，提出了預(yù)測注塑制品收縮的模型,，在收縮預(yù)測的基礎(chǔ)上，通過結(jié)構(gòu)分析模擬程序計算出制品的變形。

用高收縮率的材料很難獲得尺寸精度高的制品,，力求高精度,，應(yīng)盡量應(yīng)用非晶態(tài)樹脂和各方向收縮一致的樹脂。很多材料在改變流動速度,、保壓壓力,、保壓時間、模具溫度,、充模時間,、制品厚度等參數(shù)的條件下，測出制品的收縮,。根據(jù)測試結(jié)果,，將制品的收縮分為三個部分:體積收縮、分子取向引起的不均勻收縮,、不平衡冷卻引起的不均勻收縮,。體積收縮、結(jié)晶含量,、模具限制,、塑料取向等的收縮預(yù)測方法，利用流動和冷卻分析結(jié)果來預(yù)測收縮應(yīng)變,。

冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
    在注射過程中,，塑件冷卻速度的不均勻也將形成塑件收縮的不均勻，這種收縮差別導(dǎo)致彎曲力矩的產(chǎn)生而使塑件發(fā)生翹曲,。

    如果在注射成型平板形塑件時所用的模具型腔,、型芯的溫度相差過大，由于貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來,，而貼近熱模腔面的料層則會繼續(xù)收縮,，收縮的不均勻?qū)⑹顾芗N曲。因此,，注塑模的冷卻應(yīng)當(dāng)注意型腔,、型芯的溫度趨于平衡，兩者的溫差不能太大,。

    除了考慮塑件內(nèi)外表面的溫度趨于平衡外,，還應(yīng)考慮塑件各側(cè)的溫度一致，即模具冷卻時要盡量保持型腔,、型芯各處溫度均勻一致,，使塑件各處的冷卻速度均衡，從而使各處的收縮更趨均勻,，有效地防止變形的產(chǎn)生。因此，模具上冷卻水孔的布置至關(guān)重要,。在管壁至型腔表面距離確定后,，應(yīng)盡可能使冷卻水孔之間的距離小，才能保證型腔壁的溫度均勻一致,。同時,，由于冷卻介質(zhì)的溫度隨冷卻水道長度的增加而上升，使模具的型腔,、型芯沿水道產(chǎn)生溫差,。因此，要求每個冷卻回路的水道長度小于2m,。在大型模具中應(yīng)設(shè)置數(shù)條冷卻回路,，一條回路的進口位于另一條回路的出口附近。對于長條形塑件,，應(yīng)采用如圖4所示的冷卻回路,，減少冷卻回路的長度，即減少模具的溫差,，從而保證塑件均勻冷卻.

    頂出系統(tǒng)的設(shè)計也直接影響塑件的變形,。如果頂出系統(tǒng)布置不平衡，將造成頂出力的不平衡而使塑件變形,。因此,，在設(shè)計頂出系統(tǒng)時應(yīng)力求與脫模阻力相平衡。另外,，頂出桿的截面積不能太小,，以防塑件單位面積受力過大（尤其在脫模溫度太高時）而使塑件產(chǎn)生變形。頂桿的布置應(yīng)盡量靠近脫模阻力大的部位,。在不影響塑件質(zhì)量（包括使用要求,、尺寸精度與外觀等）的前提下，應(yīng)盡可能多設(shè)頂桿以減少塑件的總體變形,。
     用軟質(zhì)塑料來生產(chǎn)大型深腔薄壁的塑件時,，由于脫模阻力較大，而材料又較軟,，如果完全采用單一的機械式頂出方式,，將使塑件產(chǎn)生變形，甚至頂穿或產(chǎn)生折疊而造成塑件報廢,，如改用多元件聯(lián)合或氣（液）壓與機械式頂出相結(jié)合的方式效果會更好,。

殘余熱應(yīng)力對制品翹曲變形的影響
    在注射成型過程中，殘余熱應(yīng)力是引起翹曲變形的一個重要因素,，而且對注塑制品的質(zhì)量有較大的影響,。由于殘余熱應(yīng)力對制品翹曲變形的影響非常復(fù)雜,，模具設(shè)計者可以借助于注塑CAE軟件進行分析和預(yù)測。
塑料熔體在成型過程中,，由于取向,、收縮的不均勻，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的不均勻,，所以制品出模后,，在不均勻內(nèi)應(yīng)力的作用下，發(fā)生翹曲變形,。因此,，許多學(xué)者從力學(xué)角度分析、計算制品的內(nèi)應(yīng)力和翹曲,。在國外一些文獻中,，翹曲被看成是不均勻收縮產(chǎn)生的殘余應(yīng)力造成的。

在注塑成型冷卻階段,，當(dāng)溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時,，塑料是粘彈性流體，并伴有應(yīng)力松弛現(xiàn)象：當(dāng)溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時,，塑料變成固態(tài),。塑料在冷卻過程中的這種液一固相轉(zhuǎn)變和應(yīng)力松弛，對準確預(yù)測制品殘余應(yīng)力和殘余變形很有影響,。冷卻階段塑料由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的相轉(zhuǎn)換和應(yīng)力松弛行為,。對未固化的區(qū)域，塑料呈現(xiàn)粘性行為,，用粘性流體模型描述,，對己固化的區(qū)域，塑料呈粘彈行為,，用標準線性固體模型來描述,，采用粘-彈相轉(zhuǎn)換模型和二維有限單元法來預(yù)測熱殘余應(yīng)力和相應(yīng)的翹曲變形。

塑化階段對制品翹曲變形的影響
    塑化階段即玻璃態(tài)的料粒轉(zhuǎn)化為粘流態(tài),，提供充模所需的熔體,。在這個過程中，聚合物的溫度在軸向,、徑向(相對螺桿而言)的溫差會使塑料產(chǎn)生應(yīng)力,；另外，注射機的注射壓力,、速率等參數(shù)會極大地影響充填時分子的取向程度,，進而引起翹曲變形。

注射的初期使用低速,，模腔充填時使用高速,，充填接近終了時再使用低速注射的方法,。通過注射速度的控制和調(diào)整，可以防止和改善制品外觀如毛邊,、噴射痕,、銀條或焦痕等各種不良現(xiàn)象。
       多級注射控制程序可以根據(jù)流道的結(jié)構(gòu),、澆口的形式及注塑件結(jié)構(gòu)的不同，來合理設(shè)定多段注射壓力,、注射速度,、保壓壓力和熔膠方式，有利于提高塑化效果,、提高產(chǎn)品質(zhì)量,、降低不良率及延長模具/機器壽命。
通過多級程序控制注塑成型機的油壓,、螺桿位置,、螺桿轉(zhuǎn)速，能謀求改善成型件的外觀不良,，改善縮水,、翹曲和毛邊的對應(yīng)措施，減少各模每次注射成型件的尺寸不均一

通過多級程序控制注塑成型機的油壓,、螺桿位置,、螺桿轉(zhuǎn)速，能謀求改善成型件的外觀不良,，改善縮水,、翹曲和毛邊的對應(yīng)措施，減少各模每次注射成型件的尺寸不均一,。
多級控制的效果
成  型 條 件    效 果
注 塑 速 度    防止?jié)部诓课坏臍饧y/流紋,，防止銳角的流動痕跡，防止模芯的倒塌,，防止毛邊,。
二 次 壓 力     減輕內(nèi)應(yīng)力變，防止縮水,。
螺 桿 轉(zhuǎn) 數(shù)    計量的穩(wěn)定性
背 壓    計量的穩(wěn)定性

充模及冷卻階段對制品翹曲變形的影響

    熔融態(tài)的塑料在注射壓力的作用下,，充入模具型腔并在型腔內(nèi)冷卻、凝固的過程是注射成型的關(guān)鍵環(huán)節(jié),。在這個過程中,，溫度、壓力,、速度三者相互耦合作用,，對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有極大的影響,。較高的壓力和流速會產(chǎn)生高剪切速率，從而引起平行于流動方向和垂直于流動方向的分子取向的差異,，同時產(chǎn)生“凍結(jié)效應(yīng)”,。“凍結(jié)效應(yīng)”將產(chǎn)生凍結(jié)應(yīng)力，形成塑件的內(nèi)應(yīng)力,。溫度對翹曲變形的影響體現(xiàn)在以下幾個方面,。
 塑件上、下表面溫差會引起熱應(yīng)力和熱變形,；
 塑件不同區(qū)域之間的溫度差將引起不同區(qū)域間的不均勻收縮,；
 不同的溫度狀態(tài)會影響塑料件的收縮率。
脫模階段對制品翹曲變形的影響
    塑件在脫離型腔并冷卻至室溫的過程中多為玻璃態(tài)聚合物,。脫模力不平衡,、推出機構(gòu)運動不平穩(wěn)或脫模頂出面積不當(dāng)很容易使制品變形。同時,，在充模和冷卻階段凍結(jié)在塑件內(nèi)的應(yīng)力由于失去外界的約束,，將會以變形的形式釋放出來，從而導(dǎo)致翹曲變形,。

真三維方法來計算殘余應(yīng)力和較終形狀(收縮和翹曲),。他們考慮了保壓階段的影響，將制品分成三層,，由三維網(wǎng)格來分析殘余應(yīng)力和變形,。，提出了在保壓階段以后所引起的殘余應(yīng)力和變形的數(shù)值模擬模型,。計算殘余應(yīng)力時,，采用了熱粘彈模型(包含體積松弛)。其采用的有限單元法是基于由平面單元集合而成的殼層理論,，該理論正適用于形狀復(fù)雜的薄壁注塑制品,。

注塑制品收縮對翹曲變形的影響解決辦法

    注塑制品翹曲變形的直接原因在于塑件的不均勻收縮。如果在模具設(shè)計階段不考慮填充過程中收縮的影響,，則制品的幾何形狀會與設(shè)計要求相差很大,，嚴重的變形會致使制品報廢。除填充階段會引起變形外,，模具上下壁面的溫度差也將引起塑件上下表面收縮的差異,，從而產(chǎn)生翹曲變形。
對翹曲分析而言,，收縮本身并不重要,，重要的是收縮上的差異。在注塑成型過程中,，熔融塑料在注射充模階段由于聚合物分子沿流動方向的排列使塑料在流動方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大,，而使注塑件產(chǎn)生翹曲變形,。一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮才會引起翹曲變形,。結(jié)晶型塑料在流動方向與垂直方向上的收縮率之差較非結(jié)晶型塑料大,，而且其收縮率也較非結(jié)晶型塑料大，結(jié)晶型塑料大的收縮率與其收縮的異向性疊加后導(dǎo)致結(jié)晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結(jié)晶型塑料大得多,。

對制品幾何形狀分析的基礎(chǔ)上選擇的多級注塑工藝：由于制品的型腔較深而壁又較薄,，使模具型腔形成長而窄的流道，熔體流經(jīng)這個部位時必須很快地通過,，否則易冷卻凝固,，會導(dǎo)致充不滿模腔的危險，在此應(yīng)設(shè)定高速注射,。但是高速注射會給熔體帶來很大的動能，熔體流到底時會產(chǎn)生很大的慣性沖擊,，導(dǎo)致能量損失和溢邊現(xiàn)象,，這時須使熔體減緩流速，降低充模壓力而要維持通常所說的保壓壓力（二次壓力,，后續(xù)壓力）使熔體在澆口凝固之前向模腔內(nèi)補充熔體的收縮,，這就對注塑過程提出多級注射速度與壓力的要求。

殘余熱應(yīng)力使制品翹曲變形的解決方法
流體表面的速度應(yīng)該是常數(shù),。應(yīng)采用快速射膠防止射膠過程中熔體凍結(jié),。射膠速度設(shè)置應(yīng)考慮到在臨界區(qū)域（如流道）快速充填的同時在入水口位減慢速度。射膠速度應(yīng)該保證模腔填滿后立即停止以防止出現(xiàn)過填充,、飛邊及殘余應(yīng)力,。

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