精密注塑成型制品质量影响因素分析

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1、精密注塑成型制品质量影响因素分析摘要：随着塑料制品在精密仪器制造行业的广泛应用，对塑料制品的质量提出了更高的要求，而注塑成型作为塑料成型的主要技术亦得到了广泛研究。本文介绍了注塑成型理论基础，分析了精密注塑成型过程及制品出现的缺陷，并在此基础上分析了成型工艺条件和模具结构对精密制品质量的影响。关键词：注塑成型成型工艺模具结构制品质量一、引言精密塑料制件因符合高精度要求，具备良好的机械、力学性能以及尺寸稳定性等优点，在精密仪器制造行业,特别是在电子、电器、仪表等行业中的广泛应用。这也对塑料制品的质量

2、提出了更加严格的要求。注塑成型是塑料成型的重要方法之一，很多注塑制品质量受材料性能、模具设计、注塑工艺参数设置以及环境状况等因素的影响，而工艺条件和模具结构与高分子材料结构及其流变学，充模流动过程以及制品冷却过程中凝聚态的结构形式及分布有密切关系，故本文通过上述理论分析成型工艺和模具结构与精密制品质量的影响关系及其关键影响因素。二、注塑成型理论基础2.1聚合物分子结构与性质2.1.1高分子微观结构[1,2]聚合物一般是由一种或两种以上的链节按照一定排列方式通过化学键重复连接而成的，具有原子数很多、

3、平均相对分子质量很大及分子长度很长的特点。聚合物的分子结构按照分子构型可分为线型高分子结构、支链型高分子结构和体型高分子结构。(1)线型高分子结构的主链一般没有分支或很少分支，自然状态下呈卷曲状，受外力后易伸直，去除外力后又呈卷曲状。线型高分子化合物组成的塑料具有较好的弹性和塑性，具有热塑性。(2)支链型高分子结构主链有一定数量分支，支链高分子化合物组成的塑料，弹性和塑性比线型结构的略差，但机械强度较高。(3)体型高分子结构是在线型或支链型大分子链间由原来单体或其他化合物交联而成的，脆性大、弹性较

4、高、塑性很低，成型前可溶（熔），一经硬化成型，就成为不溶、不熔的固体，具有热固性。2.1.2聚合物的聚集态聚合物的聚集态分为线型无定形聚合物和结晶型聚合物两类。1)线型无定形聚合物线型无定形聚合物的特点是大分子间彼此交叉缠绕成无序排列，在不同温度范围内呈现不同的力学性能，其形变--温度曲线如图1所示。在一定温度范围内聚合物呈现出三种不同的力学状态。图1热塑性塑料三种物理状态的温度与形变的关系a玻璃态。温度范围为Tg以下。分子链间不能运动，链段运动也难以进行。聚合物呈玻璃态时具有较好的力学性能，变形

5、程度小，且是可逆的。b高弹态。温度范围为Tg-Tf。此时温度较高，大分子链能较为自由的进行链段运动，外力作用下，可产生高弹变形。变形能力显著增大，但变形仍为可逆。c黏流态。当受热温度超过Tf时，分子热运动能量进一步增大，直至解开分子链间的缠结而发生整个大分子的滑移，聚合物产生黏流变形，形成熔体。变形过程不可逆。黏流变形是塑料模塑成型加工的工艺基础。黏流变形的过程伴随着高弹形变。高弹形变是链段运动，在生产模塑制品时必须将原料加热到足够高的温度，使高弹形变部分得到完全松弛，否则制品会由于高弹形变恢复产

6、生严重的内应力，导致制品断裂或变形。2）结晶型聚合物。结晶型聚合物中的大分子链不能完全进行规则有序排列，规则排列区称为晶区，无序排列区称为非晶区。晶区所占的比例成为结晶度。结晶型聚合物的热力学曲线通常无明显的高弹态。2.2聚合物的流动与变形[3-5]2.2.1聚合物熔体的流变特性聚合物在一定的温度和压力条件下具有流动性，流体的流动形式有层流和紊流两种。在成形过程中，聚合物熔体流动形式基本属于层流。根据聚合物熔体在流动过程中黏度与应力和应变速率之间的关系，可将聚合物的流动行为分为牛顿流体和非牛顿流体

7、两大类。在注塑成型中，大多数聚合物熔体都是非牛顿流体：（）为非牛顿黏度或表观黏度，表征非牛顿流体抵抗外力引起流动变形的能力。当n=1时，，非牛顿流体转变为牛顿流体。当n>1时，非牛顿流体的黏度会随剪切速率的增加而升高，称为膨胀性流体。当n<1时，非牛顿流体的黏度会随剪切速率的增大而降低，称为假塑性流体。这种流体是非牛顿流体中最为普通的一种，多数聚合物的熔体以及所有聚合物在良溶剂中的溶液，其流动行为都具有假塑性流体特征。2.2.2影响黏度的主要因素1）温度。温度与黏度的关系可表示为：。随着温度的升高

8、，聚合物大分子的热运动和分子间的距离增大，熔体黏度逐步降低。2）压力。对于聚合物熔体，由于其具有长链结构和分子链内旋转，熔体的可压缩性比普通流体大得多。增大压力，熔体黏度增大。3）剪切速率。多数聚合物熔体属于非牛顿流体中的假塑性流体，黏度随剪切速率的增大而降低。2.2.3聚合物熔体的黏弹性聚合物熔体为黏弹性材料，当聚合物熔体受外力作用时，一部分能量消耗于黏性变形，即熔体产生流动；另一部分变形的能力被熔体储存，去除外力后变形恢复。2.2.4聚合物熔体的端末效应聚合物熔体流经流道截面变