塑料網訊模壓工藝材料預熱固性塑料模壓制件與熱塑性注塑制品一樣在成型過程中不可避免地存在內應力內應力的存在不僅會使制件在儲存和使用過程中出現翹曲變形甚至開裂而且還會影響電性能物理性能和力學性能我們通過對制件的成型作了認真分析找出了影響模壓制件內應力的主要因素采取相應的措施就可以使制件的內應力盡可能減到最小從而充分發揮材料的各項性能

影響塑料模壓制件內應力的主要因素塑料模壓制件的造型設計不合理模具設計不合理成型工藝條件不正確液壓機模板不平行等都會使制件內存在較大的內應力影響模壓制件內應力的因素很多也很復雜主要影響因素如所示

制件結構材料模具設計尖角制件造型設計料模壓制件內應力機械加工嵌件模壓設備影響模壓制件內應力的主要因素造型設計制件結構及幾何形狀制件結構及幾何形狀設計不當面積較大而較薄或較長的制件以及幾何形狀或厚度過分不規則的制件固化時收縮值不一易產生收縮應力從而使制件產生翹曲變形裂紋嚴重者甚至開裂所以設計塑料模壓制件時應盡量使制件壁厚均勻一般對易產生翹曲變形的制件采取脫模后立即用冷卻夾具夾緊并冷卻以防止翹曲變形制件壁厚的最小尺寸應滿足以下幾方面的要求具有足夠的強度和剛度;脫模時能經受脫模機構的沖擊和震動;裝配時能承受緊固力最小壁厚值隨塑料品種牌號和制品大小不同而異但壁厚也不是越大越好壁厚過大不但造成原料的浪費而且對熱固性塑料的成型來說加了模壓時間且易造成固化不完全制品內外固化不均勻而導致制品內應力使制件易產生氣泡縮孔翹曲等缺陷熱固性塑料的小型制件壁厚取1.6~25大型制件壁厚取3.2~8mm;布基酚醛塑料等流動性差的應取較大值但一般不宜大于10mm;脆性塑料如礦粉填充的酚醛塑料件壁厚應不小于3塑料制件除了使用上要求采用尖角外其余所有轉角處均應盡可能采用圓弧過渡因為制件尖角處易產生應力集中在受力或受沖擊振動時會發生破裂;甚至在脫模過程中會由于模塑內應力而開裂特別是制件的內圓角一般采用R0.5mm的圓角就能使塑件的強度大為加為塑料受力時應力集中系數與圓角半徑的關系從中可以看出理想的內圓角半徑應在壁厚的四分之一以上同時圓角還可大大地改善塑料的充模特性121.R/A與應力集中系數的關系將塑件轉角處設計成圓角使模具型腔對應部位也是圓角這樣就加了模具的堅固性塑件的外圓角對應著型腔的內圓角這樣模具在淬火或使用時不會因應力集中而開裂同時圓角也加了制件的美觀性但是在塑件某些部位如分型面型芯和型腔配合處等不便作成圓角故只能采用尖角

在設計帶有金屬嵌件的制件時若嵌件與塑料體積的比例不當或配入嵌件過多嵌件太大都會使制件產生內應力而導致裂紋這是由于塑料的收縮率大于金屬的收縮率當金屬周圍包覆塑料過少塑料層過薄制件冷卻時金屬嵌件的尺寸變化與塑料的收縮值相差很大致使嵌件周圍產生很大的內應力而造成塑件的開裂因此在設計帶嵌件的制件時應考慮二者的比例嵌件周圍塑料要有足夠的厚度嵌件嵌入制件的位置尺寸見表1.若不好改變塑料及嵌件的體積或厚度時一般盡量選用尺寸變化與塑料膨脹系數相近的金屬或采用收縮率小或強度高的塑料也可采用加強辦法如金屬嵌件外纏以浸膠布但加強易產生裂紋此外嵌件結構應不帶尖角以減少應力集中;制件成型后應進行退火處理以降低內應力

嵌件嵌入制件的位置尺寸注表中數值適用于熱固性塑料也適用于應力開裂不敏感的熱塑性塑料

模壓塑料的性能收縮率大或低分子揮發物含量過多的塑料會由于收縮率大而產生內應力從而導致裂紋尤其對結構復雜壁厚不均及帶有嵌件的制件更易出現裂紋

熱固性塑料在固化時由于交聯而生成三維空間網狀結構因此不存在大分子取向和結晶的影響但采用纖維狀填料的熱固性塑料卻存在著纖維取向作用在成型過程中若纖維和樹脂分配不均樹脂流動性大會引起收縮不均而產生收縮應力內應力的存在易在纖維之間的尖角處產生應力集中若內應力超過樹脂粘合強度就會產生裂紋

另外對于長玻璃纖維強塑料由于長玻璃纖維有一定的彈性若加料不當如壓制長條形制件時將玻璃纖維強迫扭轉幾圈后加入容易使制件內產生內應力而導致制件翹曲變形

模具模具設計不當也會使模壓制件內應力過大而產生翹曲變形甚至開裂

模具脫模斜度過小在脫模時制件受力過大使制件產生強迫高彈形變而形成內應力

模具光潔度不夠或使用過程中不慎使模具表面發毛致使脫模困難

壓機上下壓板不平頂出機構及冷卻夾具設計不合理頂出桿不平行使制件受力不均都會造成制件內應力

采用壓注法時塑料成型需經過澆注系統澆道和澆口設計不當易產生纖維定向和固化不均勻問題從而造成制件內應力

另外模具上下模模溫相差太大或加熱不均勻時模壓工藝條件熱固性塑料的成型周期見影響制件內應力的工藝因素主要有模壓溫度模壓壓力和模壓時間材料預熱經過預熱的模壓塑料流動性提高易于充模塑料中水分及低分子揮發物減少模壓出的制件均勻致密固化均勻內應力小因此物理性能機械性能電氣性能尺寸穩定性都有所提高

模壓溫度模壓溫度與模壓周期的關系見溫度升高能加速熱固性塑料在模腔中的固化速度固化時間縮短因此高溫有利于縮短模壓周期提高生產效率但溫度過高會引起固化速度太快而使塑料流動性迅速降低引起充模不滿變色有機填料分解等同時高溫下外層固化比內層快得多使內層揮發物難以排除不僅降低了機械性能而且由于收縮不均使制件存在很大的內應力從而使制品產生腫脹翹曲變形甚至開也會使固化收縮不均而產生內應力

模壓壓力模壓壓力的作用是①使塑料在模具中加速流動;②加塑料的密實性;③克服樹脂在縮聚反應中放出的低分子物及其他揮發份所產生的壓力以免出現腫脹脫層等缺陷;④使模具緊密閉合從而使制品具有固定的尺寸形狀和最小毛邊;⑤防止制品在冷卻時發生變形

模壓壓力的大小不僅取決于塑料的種類而且與模具溫度制品形狀以及物料是否預熱等因素有關對同一種物料來說流動性愈小固化速度愈快及物料的壓縮率愈大時所需模壓壓力愈大;模溫高制品形狀復雜深度大壁薄和面積大時所需成型壓力也愈大

一般地說適當大模壓壓力除大塑料的流動性以外還會使制品更緊密成型收縮率降低性能提高但模壓壓力過大會影響模具的使用壽命大設備功率消耗并且會使制品殘余內應力大影響制品的性能

模壓時間模壓時間的長短對塑料制品的性能影響很大

模壓時間太短樹脂固化不完全欠熟制品物理機械性能差外觀無光澤制品脫模后易出現翹曲變形等現象;適當加模壓時間一般可使制品收縮率和變形減少其它性能也有所提高旦過分延長模壓時間會使塑料過熟"不僅延長成型周期降低生產效率多消耗熱能和機械功而且樹脂交聯過度會使制品收縮率加導致樹脂與填料間產生內應力制品表面發暗和起泡從而使制品性能減低嚴重時會使制品破裂因此模壓時間過長或過短都不可取

為了進一步提高制品的質量熱固性塑料制品脫模后常在較高溫度下進行后處理后處理能使塑料固化更趨完全同時可減少或消除制品的內應力減少制品中的水分及揮發物等有利于提高制品的電性能及強度

幾種常用熱固性塑料的模壓工藝參數見表2.1.5模壓設備壓機上下壓板不平行或壓板加熱不均勻都會造成制件內應力

機械加工機械加工時裝夾太緊進刀量太大或走刀太快也會造成模壓制件內應力

常用熱固性塑料的模壓工藝參數序號模壓料名稱牌號預熱條件模壓工藝參數溫度時間模壓溫度模壓壓力模壓時間壁厚酚醛模塑料氨基塑料三聚氰胺脲醛塑料玻璃纖維增強酚醛模塑料聚酯料團模壓制品殘余內應力的消除方法制件模壓成型后對其進行熱處理是降低或消除制件內應力使其內部結構加速達到穩定狀態的有效措施同時熱處理還可以保證制件固化更完全減小尺寸不穩定性改善物理機械性能;還減少制件中的水分及低分子揮發物以提高制件的電氣性能

此外對于需進行機械加工的模壓制件消除了內應力可以避免機械加工時制件被破壞同時穩定尺寸

對于尺寸要求精確形狀復雜壁厚不均帶有金屬嵌件尤其是帶有多個金屬嵌件的制件以及電氣零件熱處理顯示尤為重要

熱處理設備選用鼓風烘箱即可熱處理時主要控制的工藝參數有溫度和時間升溫方式有兩種一次升溫和分段升溫一次升溫操作簡單生產效率高但效果不及分段升溫好這是因為塑料是熱的不良導體受熱時制件外部溫度達到烘箱溫度而內部溫度相差較大若要內外溫差小必須保持一段時間因此分段升溫法制件整體升溫均勻消除內應力效果好對于形狀復雜壁厚較大的制件最好采用分段升溫法有時為了防止變形還需要采用夾具夾緊制件再處理;對于形狀簡單的制件可采用高溫短時間的熱處理以提高生產效率;對于復雜結構帶有金屬嵌件的制件采用較低溫度較長時間分段升溫的熱處理冷卻方式是隨爐冷卻取放制件時烘箱溫度不能超過室溫20C

常用的酚醛模塑料制件一般在105~130C處理2~24h玻璃纖維強酚醛模塑料FX―501模壓制件一般在130~160C處理2~24h