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注塑成型各种缺陷分析
最近一周我查阅了大量注塑成型制品缺陷产生及解决对策的资料，结合在鸿绩厂的注塑现场学习观察和与段（海燕）工与杨（必聪）工两位注塑成型工程师的指导交流下，现将注塑成型产生的主要缺陷现象、原因以及相关解决方法总结如下：
1. 龟裂或者开裂
表观：龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷，主要表现为在应力易集中或者熔接痕的地方开裂，或者在涂装放置一段时间后出现油漆开裂等现象。
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。
解决对策：
(－) 残余应力引起的龟裂
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。
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。
(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。
(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。
2、充填不足或缺胶
表观：主要表现为胶料未充满，主要发生在制品边缘部位，多为胶料在模具中流动末端。 充填不足的主要原因有以下几个方面： 树脂容量不足；型腔内加压不足；树脂流动性不足；排气效果不好等。
解决对策：作为改善措施，主要可以从以下几个方面入手：
1) 加长注射时间，防止由于成型周期过短，造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。
2) 提高注射速度。
3) 提高模具温度。
4) 提高树脂温度。
5) 提高注射压力。
6) 扩大浇口尺寸。一般浇口的高度应等于制品壁厚的1/2~l/3。
7) 浇口设置在制品壁厚最大处。
8) 设置排气槽(平均深度0.03mm 、宽度3~5mm)或排气杆。对于较小工件更为重要。
9) 在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的(约5mm) 缓冲距离。
10) 选用低粘度等级的材料。
11) 加入润滑剂。
3、皱面及麻面
产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同，只是程度不同。因此，解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较差的树脂(如聚甲醛、PMMA 树脂、聚碳酸酯及PP 树脂等) 更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。
4、凹陷或缩水、缩坑
表观：制品表面产生凹陷现象，由塑胶体积收缩产生，常见于局部肉厚区域，如加强劲或柱位与面交接的区域俗称缩水（缩痕）
原因：与充填不足相同，树脂容量不足；型腔内加压不足；树脂流动性不足；排气效果不好等。
解决对策：原则上可通过过剩充填加以解决，但却会有产生应力的危险，应在设计上注意壁厚均匀，应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。
5、白点
表观：料头附近有未熔化的颗粒。对薄壁制品来说是不可能获得光滑的表面。
物理原因：由于薄壁制品生产成型周期短，因此必须以很高的螺杆转速进行塑化从而使熔料在螺杆料筒内残留时间缩短。在碰到薄壁制品生产时，通常包括PE 、PP ，PC 等，技术员会试着降低熔料温度以缩短冷却时间，未完全熔化的颗粒会被注射进模具内。
解决对策：
一、与加工参数有关的原因与改良措施：
1、熔料温度太低，增加料筒温度。
2、螺杆转速太高，降低螺杆转速。
3、螺杆背压太低 增加螺杆背压。
4、循环时间短，即熔料在料筒内残留时间短，延长循环时间。
二、与设计有关的原因与改良措施：。
1、不合理的螺杆几何形状，选用适当几何形状的螺杆（含计量切变区）。
6、飞边又称溢边、批锋、毛刺
表观：大多发生在模具的分合位置上，如动模（公模、前模）和静模（母模、后模）的分型面，滑块的滑配部位、镶件的绝隙、顶杆孔隙等处。
原因：飞边在很大程度上是由于模具或机台锁模力失效造成。
解决对策：对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型条件上，则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方法：
1) 降低注射压力。
2) 降低树脂温度。
4) 选用高粘度等级的材料。
5) 降低模具温度。
6) 研磨溢边发生的模具面。
7) 采用较硬的模具钢材。
8) 提高锁模力。
9) 调整准确模具的结合面等部位。
10) 增加模具支撑柱，以增加刚性。
ll) 根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。
7、熔接痕或者夹线、熔接线 、夹水纹
表观及原因：熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件、孔洞、流速不连贯的区域、充模料流中断的区域而以多股形式汇合时以及发生浇口喷射充模时，因不能完全融合而产生线状的熔接痕。一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严重时，对制品强度产生影响(特别是在纤维增强树脂时，尤为严重) 。
解决对策：可参考以下几项予以改善：
l) 调整成型条件，提高流动性。如，提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等。
2) 增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。
3) 尽量减少脱模剂的使用。
4) 设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。
5) 若仅影响外观，则可改变烧四位置，以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等，予以修饰。
8、烧焦、气纹
表观及原因：一般所谓的烧焦（Burn Mark ）包括制品表面因塑胶降解导致的变色及制品的填充末端焦黑的现象；气纹是指因模具排气不良或成型条件不足，导致气体冲击胶料而产生的条纹，多发生在水口位置，排气不良导致气体高度压缩升温也会造成制品烧伤。
解决对策：根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤，采取的解决办法也不同。
1) 机械原因，例如，由于异常条件造成料筒过热，使树脂高温分解、烧伤后注射到制品中，或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树脂的滞流，分解变色后带入制品，在制品中带有黑褐色的烧伤痕。这时，应清理喷嘴、螺杆及料筒。
2) 模具的原因，主要是因为排气不良所致。这种烧伤一般发生在固定的地方，容易与第一种情况区别。这时应注意采取加排气槽、排气镶件等措施。
3) 在成型条件方面，背压在300MPa 以上时，会使料筒部分过热，造成烧伤。螺杆转速过高时，也会产生过热，一般在40～90r/min范围内为好。在没设排气槽或排气槽较小时，注射速度过高会引起气纹以及过热气体烧伤，这时应该降低注射速度。
9、银线或银纹、水迹纹、料花、水花
表观：制品表面有很长的银丝开口方向沿着料流方向。在制品未完全充满的地方，流体前端很粗糙。
物理原因：一些塑料如PA 、ABS 、PMMA 、SAN 和PBT 等容易吸水。如果塑料储藏条件不好，潮气就会进入颗粒或附在表面。当颗粒熔化时，潮气会转变成蒸汽形成气泡。在注射期间，这些气泡会暴露在流体前锋的表面，爆裂然后产生不规则的纹路。
与加工参数有关的原因与改良措施如下：
1）颗粒内残留的水分太高 检查颗粒的储藏条件，缩短颗粒在料斗内的时间，给材料提供足够的预烘干。因此，一般应在比树脂热变形温度低10～15C 的条件下烘干。特别是在使
用自动烘干料斗时，需要根据成型周期(成型量) 及干燥时间选用合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。
2）料简内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时，例如聚苯乙烯和 ABS 树脂、AS 树脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。
10、放射纹
表观：从浇口喷射出，有灰黯色的一股熔流在稍微接触模壁后马上被随后注入的熔料包住。此缺陷可能部分或完全隐藏在制品内部。
物理原因：放射纹往往发生在当熔料进入到模腔内，流体前端停止发展的方向。它经常发生在大模腔的模具内，熔流没有直接接触到模壁或没有遇到障碍。通过浇口后，有些热的熔料接触到相对较冷的模腔表面后冷却，在充模过程中不能同随后的熔料紧密结合在一起。 除去明显的表面缺陷，放射纹伴随不均匀性，熔料产生冻结拉伸，残余应力和冷应变而产生，这些因素都影响产品质量。
解决对策：在多数情况下不太可能只通过调节成型参数改进，只有改进浇口位置和几何形状尺寸才可以避免。
与加工参数有关的原因与改良措施如下：
1、注射速度太快，降低注射速度；
2、注射速度单级，采用多级注射速度：慢-快；
3、熔料温度太低，提高料筒温度（对热敏性材料只在计量区），增加低螺杆背压。
与设计有关的原因与改良措施：
1、浇口和模壁之间过渡不好 提供圆弧过渡；
2、浇口太小，增加浇口；
3、浇口位于截面厚度的中心浇口重定位，采用障碍注射。
11、喷流纹
表观：喷流纹是从浇口沿着流动方向，弯曲如蛇行一样的痕迹。
产生原因：它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。
解决对策：
（1）扩大烧四横截面或调低注射速度。
（2）提高模具温度，也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率，这对防止在充填初期形成表面硬化皮，也具有良好的效果。
12、翘曲、变形
表观：变形可分成翘曲与扭曲两种现象，平行边变形者称为翘曲，对角线方向的变形称为扭曲。
原因及解决对策：注射制品的翘曲、变形是很棘手的问题。主要应从模具设计方面着手解决，而成型条件的调整效果则是很有限的。翘曲、变形的原因及解决方法可参照以下各项：
1) 由成型条件引起残余应力造成变形时，可通过降低注射压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。
2) 脱模不良引起应力变形时，可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。
3) 由于冷却方法不合适，使冷却不均匀或冷却时间不足时，可调整冷却方法及延长冷却时间等。例如，可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。
4) 对于成型收缩所引起的变形，就必须修正模具的设计了。其中，最重要的是应注意使
制品壁厚一致。有时，在不得已的情况下，只好通过测量制品的变形，按相反的方向修整模具，加以校正。收缩率较大的树脂，～般是结晶性树脂(如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET 树脂等) 比非结晶性树脂(如PMMA 树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS 树脂及AS 树脂等) 的变形大。另外，由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性，变形也大。
13、气泡（空洞）
表观：制品特别是透明制品表面或内部有气泡。
原因及解决对策：根据气泡的产生原因，解决的对策有以下几个方面：
1) 在制品壁厚较大时，其外表面冷却速度比中心部的快，因此，随着冷却的进行，中心部的树脂边收缩边向表面扩张，使中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决方法主要有：
a) 根据壁厚，确定合理的浇口，浇道尺寸。一般浇口高度应为制品壁厚的50％～60％。 b) 至浇口封合为止，留有一定的补充注射料。
c) 注射时间应较浇口封合时间略长。
d) 降低注射速度，提高注射压力，
e) 采用熔融粘度等级高的材料。
2) 由于挥发性气体的产生而造成的气泡，解决的方法主要有：
a) 充分进行预干燥。
b) 降低树脂温度，避免产生分解气体。
3) 流动性差造成的气泡，可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。
14、拖伤（离型刮起）、白化（顶针印）
表观机原因：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。白化现象最主要发生在ABS 树脂制品的推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。
解决对策：可采用降低注射压力，加大脱模斜度，增加推杆的数量或面积，减小模具表面粗糙度值等方法改善，当然，喷脱模剂也是一种方法，但应注意不要对后续工序，如烫印、涂装等产生不良影响。
15、尺寸偏差
表观：实际制品尺寸与设计尺寸不符，偏大或偏小。
原因：尺寸偏差原因有多种，可能是模具尺寸设计不适，也可能是成型条件设置不当造成的。
解决对策：
1、模具方面：根据尺寸实际偏差改善模具型腔尺寸，将进胶口口调大或调小设计时要考虑塑件成型收缩因素
2、成型条件：若尺寸偏大可以将注射压力、保压压力调小，缩短冷却时间，提高模具温度。反之则相反。
16、颜色不均
表观：颜色不均是制品表面的颜色不一样，可在料头附近和远处，偶尔也会在锐边的料流区出现。
原因：颜色不均是因为颜料分配不均而造成的，尤其是通过色母、色粉或液态色料加色
时。在温度低于推荐的加工温度情况下，母料或色料不能完全均匀化。当成型温度过高，或料筒的残留时间太长，也容易造成颜料或塑料的热降解，导致颜色不均。当材料在正确的温度下进行塑化或均化时，如果通过料头横截面时注射太快，可能会产生摩擦热造成颜料的降解和颜色的改变。通常在使用色母料时，应确保颜料及其溶解液需上色的树脂在化学、物理特性方面的相容性。
解决对策：
与加工参数有关的原因与改良措施如下：
1、材料未均匀混合，降低螺杆速度；增加料筒温度，增加螺杆背压
2、熔料温度太低，增加料筒温度，增加螺杆背压
3、螺杆背压太低，增加螺杆背压
4、螺杆速度太高，减少螺杆速度
与设计有关的原因与改良措施见下表：
1、螺杆行程过长，用直径较大或长径比较大的料筒
2、熔料在料筒内停留时间短，用直径较大或长径比较大的料筒
3、螺杆L ：D 太低，使用长径比较大的料筒
4、螺杆压缩比低，采用高压缩比螺杆
5、没有剪切段和混合段，提供剪切段和（或）混合段。
17、其它
除了以上一些缺陷之外，还有一些常见缺陷如下：
油污：产品表面油污，主要原因是模具润滑油渗出或模仁漏油导致，解决方法就是对模具进行清洁保养。
黑点：制品表面黑点，尤以白色或透明制品表面最易观察到，主要原因是烧焦的塑料碎屑从料筒壁脱落注射进入模腔出现在制品内部或表面，解决办法就是清洗料筒，一般用PMMA 或PC 水口料清洗，还有就是防止物料在料筒内长时间加热。
亮印（厚薄印）：由于复杂制品薄厚不均匀，这就导致制品薄壁处在光线下斜看表面发亮，这也与料性有一定关系，通常提高模具温度以及降低射出速度可以得到改善。
粘模：制品成型后不易取出，或强行取出后有碎块粘在模壁上，主要是射出压力和保压压力过大，顶出受力不均匀，模仁面不光滑，脱模斜度不够所致，通过改善以上一些因素外还可在脱模时喷脱模剂以利于脱模。
模点：产品表面有一些很小的亮点，这主要是注塑模具的模仁或模腔表面有一些微小的飞尘或细小的物料粉尘黏在模壁上，解决方法就是将模具拆卸进行清洁保养。
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