注塑成型常见缺陷及对策

注塑成型是制造塑料制品最常用的生产方法。所谓注塑成型，是指在高温高压下将处于熔融状态的塑料原料注入模具型腔然后冷却成型塑料制品的过程。该生产过程受人员、原料、模具、成型工艺、注塑设备和管理方法等多种因素的综合影响(如下图所示)，常常导致塑料制品出现各式各样的成型缺陷。为了获得合格的塑料制品，分析塑料制品的成型缺陷从而找出相应的对策便成为注塑生产必须考虑的一个重要课题。下表将主要从原料、模具、成型工艺及注塑设备四个方面分析常见的注塑成型缺陷产生的原因，并简要介绍相应的解决方法

影响塑料制品注塑质量的因素

充

填

不

足

充填不足是指在压力足够大和原料充足的前提下，塑料熔体未能充满模具型腔而得到不完整塑料制品的现象。其可能的诱因主要涉及三个方面：原料、模具和注塑设备

原

料

因

素

塑料原料种类繁多，其性能差异较大。若原料在熔融状态下流动性较差，则易导致注塑过程中熔体未流到模具型腔的末端就已经冷却固化，从而造成充填不足缺陷的出现。在此情况下，可以通过加快注射速度、增大注塑压力、提高模具温度及料筒温度等工艺方法来改善塑料熔体的流动性以避免该类缺陷的出现。若通过工艺方法仍旧不能获得理想的效果，则只有更换原料，选择流动性较强的原料用于注塑生产

模

具

因

素

型腔分布不平衡

塑料制品壁厚过薄导致模具型腔分布不平衡，造成注塑过程中压力损失较大，致使充模不足

建议增大塑料制品壁厚，或者在充填不足处开设辅助分流道以增加塑料熔体的流动渠道来避免充填不足的缺陷

流道大小

模具流道太小易造成注塑压力损失太大，而流道太大时则造成注射乏力，导致模具型腔充填不足

建议根据材料及注塑设备合理选择流道类型及大小；在流道过渡处及型腔转弯处采用圆弧过渡

排气不良

在注塑过程中，若模具型腔内的气体不能顺利排除，则在气体占据的空间出现充填不足。这对于精度较高的模具影响较大

建议增加大小合适的排气隙或排气孔，且排气隙大小以不溢料为准

增加排气隙的方式有：(1)在分型面上加工排气槽；(2)使整体结构的较深的凹陷部件变位镶块；(3)增设顶杆、推管等，利用间隙排气

模温过低

模具整体或局部温度过低时，造成注入型腔的塑料熔体迅速冷却而无法继续前进

建议提高模温或者采用模温机等外部设备保证模温的稳定

注

塑

设

备

因

素

注塑设备造成的充填不足的可能原因有三个方面：(1)注塑机喷嘴内孔太小或喷嘴中心调节不当造成喷嘴阻力加大，致使注射压力损失较多，降低了模腔内塑料熔体的流动动力，造成充填不足。(2)注塑机加热系统如热电偶、发热圈等故障导致料筒实际注塑温度太低，降低塑料熔体流动性造成充填不足。(3)锁模力不足。因在注射时动模稍有后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制品重量增加而引起的缺料。建议增大锁模力，保证正常的塑料制品的重量

另外，由于注塑机机械故障的原因，如:注射油缸密封组件磨损造成漏油或回流而不能提供注塑所需的注塑压力；螺杆与料筒等由于磨损造成回料导致实际充模原料不足等原因也可能导致充填不足

飞

边

飞边，又称溢边、溢料、毛刺、披锋等。多出现在模具的分型面、动静模之间、滑块的滑配部位、镶件的缝隙、顶杆孔隙等位置上，是由于模具结合缝隙(或孔隙)超过了塑料的溢边值而导致塑料制品表面出现多余的塑料片体。因此，解决飞边的关键就是使模具的结合缝隙小于塑料的溢边值

原

料

因

素

从理论上分析，塑料流动性过好或添加太多的润滑剂并非产生飞边的原因。但是，从注塑的角度看，若塑料的流动性过好，模具结合处的微小缝隙都有可能流入塑料熔体，待注塑完成时，缝隙中的熔体冷却便形成飞边。因此，要消除飞边，可以考虑降低塑料流动性的影响因素，如：降低注射温度或压力、减小注射速度、降低模具温度等。若有必要，还可选择流动性较低的塑料原料

模

具

因

素

模板翘曲变形

若模板刚度不足，在注塑过程中受注射压力的作用将会产生弹性变形甚至塑性变形，导致分型面上间隙增大，产生飞边。推荐采用增大模板厚度或添加紧固螺钉等方法减小模板的翘曲变形，消除过大的间隙

模具局部配合不佳

由模具结构所决定的模具平行度较差或锁模装置不良，产生左右不均衡的现象，飞边由此产生。改变模具锁模机构，将模具分型面及镶块配合不严部分重新研作，即可从根本上解决局部飞边的现象

模具表面有异物

若模具合模面上存在异物，则合模面的间隙增大，甚至导致模具合模不平衡，所以极易产生飞边。建议合模前应仔细清洁模具表面，不留任何杂质

排气结构设计不当

若模具的排气间隙设置不当，导致注塑时受压气体胀开模具的分型面而出现飞边。另外，若模具的排气槽设置过大时也会导致飞边的产生

注

塑

工

艺

注射速度太快

降低注射速度

保压压力太高

降低保压压力

塑料熔体温度太高

(1)降低料筒温度

(2)调整喷嘴温度的设定

(3)调整热浇道温度设定

注射过量

注射过量是为了避免缩孔，但是这种方法极易产生飞边。建议增加注射时间或增加保压时间来防止缩孔，同时避免飞边

注

塑

设

备

在不考虑注塑设备故障的前提下，注塑机锁模力不足是导致塑料制品产生飞边的主要原因。在注塑过程中，当模腔的胀力在注塑压力的作用下超过合模力时，动定模之间的缝隙加大导致飞边的产生。降低注射压力，加大合模力都可以消除这种现象。另外，改用流动性较好的原料，采用低压成型也可以取得较好的效果

熔

接

痕

熔接痕是指在塑料熔体充填型腔时，两股或多股熔体相遇时因不能完全熔合而在冷却的塑料制品表面留下的线形痕迹。熔接痕常发生在带有孔或嵌件以及采用多浇口注塑的塑料制品上。熔接痕不能从根本上消除，只能改变其位置或降低其清晰度，从而减少对制品表观质量的影响。熔接痕的产生原因及对策如下所示

产生原因

解决方法/检查要点

塑料熔体流动性不好

(1)提高射出速度

(2)提高射出压力

(3)提高模具温度

(4)提高喷嘴温度

(5)提高料筒温度

(6)检查浇口尺寸

排气不良

(1)在融点线位置增加排气孔

(2)检查浇口尺寸

熔体流动的前缘受污染

(1)清洁模具表面以去除污染

(2)减少使用或不用润滑剂

翘

曲

、

弯

曲

和

扭

曲

注塑生产的塑料制品发生翘曲、弯曲和扭曲等变形的原因在于塑料自身的各向异性。在注塑成型时，塑料熔体在流动方向与其垂直方向上的收缩率存在较大差异。这种差异导致注塑成型的塑料制品在冷却过程中在不同的方向上产生不同的收缩应力，从而导致制品发生各种形式的变形。另外，塑料制品的壁厚不均及结构复杂也是导致变形的一个重要因素。防止塑件变形的方法主要有以下几种：

(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、提高模具温度并使模具温度均匀及提高熔体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)由于冷却方法不当致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，必须考虑模具结构的修正。其中，最重要的是应使制品壁厚一致。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

银

丝

在塑料制品表面塑料熔体流动方向上产生的银白色纹理称为银丝。这种现象产生的主要原因是原料中含有较多的水分。如果原料彻底干燥后仍旧发现有银丝产生，可以从下面所示的几个方面进行排查

产生原因

原因分析及对策

由塑料分解引起

塑料自身分解，或者添加的稳定剂、抗静电剂分解，结果产生气体，这与未完全干燥的情形相同，往往也产生银丝。解决的方法是降低熔体的温度，尽量缩短熔体在机筒内的停留时间

由模具表面水分或挥发成分引起

模腔表面沾有水分，被高温的熔体汽化之后很有可能产生银丝。这时，塑件表面发黑，若消除发黑缺陷，则同时也消除了银丝

由粉料造成

当注塑机采用粉料直接成形时，空气与熔融原料一同运送至喷嘴，从喷嘴注射出来的熔体夹有气体，导致熔体与模腔表面贴合不密切，从而产生银丝。通过降低料筒后部温度或者使料筒下部充分冷却可解决该类问题；还可以降低螺杆的转速，提高背压以防止银丝的出现

喷

流

纹

喷流纹是指塑料制品表面残留的、从浇口开始与流动方向一致的弯曲如蛇形的痕迹。它主要是由注射速率过高所致。因此，扩大浇口横截面或降低注射速度都可以避免该类缺陷。另外，提高模具温度也能减缓与型腔表面接触的塑料熔体的冷却速率，这对防止在充填初期形成表面硬化皮有较好的效果

表

面

凹

陷

︵

缩

凹

变

形

︶

表面凹陷(缩凹变形)是指塑料制品表面因收缩而产生的凹陷现象。缩凹变形易出现在远离浇口的位置及制品厚壁、肋、凸台和内嵌件处，其主要诱因是材料的收缩没有得到有效的补偿。因此，收缩率较大的结晶型塑料易于产生缩凹变形，而非结晶型塑料或通过填充添加剂降低塑料收缩率的材料则不易出现该类现象

原

料

因

素

表面凹陷产生的主要原因是塑料自身由液态凝固成固态时的“模塑收缩率”。换言之，收缩率大的塑料注塑成型时产生缩凹变形的概率要大。所以，收缩率较大的结晶型塑料在注塑产品时极易产生缩凹变形。对这种材料可以考虑添加适当的添加剂来加快结晶，降低收缩率，以减少缩凹变形的出现

模

具

因

素

塑料制品壁厚的均匀一致性较好时有利于避免缩凹变形的出现。因此在模具设计时可以尽量保持壁厚的均匀性。除此之外，保持均匀稳定的模温、保持流畅的浇注系统、合理的冷料井位置及大小等都有利于避免该类缺陷的出现

注

塑

工

艺

通过注塑成型参数的调整可较好地解决塑料制品的缩凹变形缺陷。具体方法如下

压缩不足

当注射压力偏低时，难以将塑料制品压缩至适当的密度，同时由于气体未能充分从物料中排除而导致缩凹。推荐提高注射压力或加大浇口直径

熔体温度偏高

塑料熔体处于较高温度时，其分子间距较大，分子密度降低。当熔体固化时，分子由远程状态排列成紧密连接的状态将会产生较大的收缩。因此，适当降低熔体的温度可以有效的避免缩凹变形

注射量调整不当

注射终了时，必须在螺杆头与喷嘴之间留有适当数量的塑料熔体来做缓冲。若这个缓冲为零，当又把注射量调整到了终了位置时，螺杆也顶到底，这样保压时螺杆无法前进，无法补充料，起不到保压的作用。推荐的方法是：使注射结束时螺杆仍能前进数毫米甚至十几毫米，保压时仍有熔料补进，以此解决缩凹变形问题

其他辅助冷却方式

对于不要求精度的制件，在注射保压完毕，外层基本冷凝硬化而夹心部分尚柔软又能顶出的制件，应及早出模，让其在空气或热水中缓慢冷却，从而使收缩凹陷平缓而不那么显眼又不影响使用

注

塑

设

备

喷嘴问题

喷嘴孔大小必须选择合适。孔太大时易出现熔体回流而造成收缩；孔太小时因阻力太大易造成料量不足而出现收缩

锁模力问题

锁模力不足时易出现飞边，同时也会出现缩凹，所以应检查锁模系统是否正常

塑化量问题

塑化量不足易造成缩凹，故应选用塑化量大的机台。另外，应仔细检查螺杆与料筒是否有磨损

表

面

白

化

︵

顶白

︶

表面白化(顶白)是指因模具设计不当造成塑料制品局部脱模困难而使制品某些部位产生内应力，从而出现发白的现象。顶白的产生原因及对策如下所示

产生原因

解决方法/检查要点

料量太多，使成品件粘住模腔表面而顶出不易

(1)降低射量

(2)降低保压压力

(3)缩短保压时间

因成品收缩而顶出不易

(1)调整冷却时间

(2)调整模具温度

成品与模腔面粘合太紧而无法顶出

(1)检查模腔表面是否受损

(2)使用润滑剂

(3)检查模具：

1)调整拔模斜度

2)调整倒角

3)调整圆弧

(4)避免产生真空

(5)使用空气顶出针使顶出更容易

顶针太小或不正确的顶针位置

(1)调整顶针及其位置

(2)可能需要采用多次顶出方式顶出塑件

开

裂

︵

龟

裂

︶

残

余

应

力

引

起

的

龟

裂

开裂(龟裂)是因塑件内应力变形所导致的一种塑料制品常见缺陷。龟裂产生的应力类型可分为三类:残余应力、外部应力和外部环境使塑料变质所产生的应力

塑料制品残余应力产生的原因主要有三种:填充过剩、脱模推出和金属嵌件。这三种情况下的解决方案如下所述

填

充

过

剩

填充过剩造成的龟裂可以从以下几个方面进行排查

(1)如果龟裂最主要产生在直浇口附近，那么依据直浇口压力损失最小的特点，可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口等方式

(2)在保证塑料熔体不分解、不劣化的前提下，适当提高熔体温度可以降低熔融黏度，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，故可适当提高模温。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减少应力的产生

(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多次保压切换效果较好

脱模

推出

对于脱模推出时产生的应力，主要是由于脱模斜度小、模具型腔及凸模粗糙使推出力过大所致。有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。只要仔细观察龟裂产生的位置，即可确定原因

金

属

嵌

件

对于金属嵌件造成的应力，主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊而产生的应力，而且随着时间的推移，应力超过逐渐劣化的塑料材料的强度而产生裂纹。这种情况下，龟裂易在经过一段时间后才产生，危害极大。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小，比较适合嵌入件。另外，成型前对金属嵌件进行预热，也会收到较好的效果

龟

裂

外部应力引起的龟裂

外部应力主要是指因设计不合理而造成的应力集中。通常在塑料制品的尖角处易出现应力集中。另外，尖角位置亦常在电镀过程后引起不希望出现的物料聚积。应力集中部位通常在受负载或撞击时才会破裂，其危害性较大。解决这类问题的方法是采用大圆角过渡替代尖角，这样不但能减轻应力集中，还能使塑料熔体在注塑过程中流动顺畅，使成型制品脱模时更加容易

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

表

面

光

泽

度

不

佳

注塑出来的塑料制品表面粗糙、发暗，没有达到应有的表面光泽程度，甚至表面出现白霜等缺陷均属于表面光泽度不佳。究其原因主要有三个：一是模具型腔抛光不佳；二是塑料熔体过早冷却；三是由脱模剂或挥发性气体导致。具体原因及解决方法如下所述

模腔抛光不佳

对于表面光泽度要求较高的塑料制品，模具型腔表面抛光必须严格要求。通常采用的手工抛光难以满足工作要求，必须采用化学抛光或机械抛光等方式。另外，还可以采用电镀工艺对模具型腔表面进行镀铬等处理，这些方法都有利于提高模具型腔的粗糙度，提高制品表面光泽度

塑料熔体过早冷却

在注塑过程中，塑料熔体流动性不佳致使过早冷却，会使熔体与模腔接触的表面出现细微的凹凸导致塑件表面光泽度下降。建议修正措施有

(1)提高塑料熔体温度、注射压力与注射速度以及模具温度。模具温度对塑料制品表面光泽度有着显著的影响，应考虑寻找能产生最佳光泽度的模具温度

(2)改善浇口位置，保证熔体在型腔内流动通畅

脱模剂或挥发性气体

脱

模

剂

模具型腔内存在的脱模剂阻碍了塑料熔体与模腔的紧密贴合，使塑件表面模糊发暗。因此，对表面光泽度要求较高的塑料制品，建议注射前少用或不用脱模剂

挥

发

性

气

体

对于某些聚苯乙烯类塑料制品，脱模时会在靠近分型面的局部表面发现附着一层薄薄的白霜样物质。该物质大多可经抛光除去。这些白霜样物质同样会附在型腔表面，这是由于塑料原料中的易挥发物或可溶性低分子量的添加剂受热后变成气态，从塑料熔体中释出进入型腔后被挤迫到有排气作用的分型面附近沉淀或结晶出来的。这些白霜状的粉末和晶粒粘附在模面上，不单会刮伤下一个脱模塑件，而且次数多了还将影响模面的粗糙度。不溶性填料和着色剂大多与白霜的出现无关

白霜的解决方法：加强原料的干燥，降低成型温度，加强模具排气，减少再生料的掺加比例等。当出现白霜时，特别要注意模具型腔表面的清洁

尺

寸

不

合

要

求

通常在模具设计时都按照理想的注塑工艺参数选取收缩率范围的适当数值，但是实际的注塑工艺往往难以达到这种要求，因此注塑出来的制品尺寸很难完全符合设计尺寸的要求。对于某些要求不高的尺寸超差可不必过于苛求，但是对需要严控的尺寸必须考虑相应的对策以保证尺寸合格。当制品尺寸不合要求时，一般应考虑调整注塑工艺参数，不要轻易修改模具，以防发生无法挽回的损失

尺寸过大

注塑时注射压力过高或模温过低都将减小熔体冷却时的收缩率，导致塑件尺寸偏大。因此，可调整注射压力和模温来避免塑件尺寸过大的缺陷

尺寸偏小

尺寸偏小与尺寸偏大的诱因相反，当注射压力过低或模温过高时易使塑料熔体的收缩率变大导致塑件尺寸偏小。同样可以通过修正注射压力和模温来避免

试

模

常

见

缺

陷

及

原

因

上文主要介绍了常见的注塑成型塑料制品的缺陷，在实际生产中，塑料制品成型缺陷的表现形式五花八门，经常是多种缺陷综合在一起表现在制品上。因此，必须综合考虑多个因素，并结合实践经验进行多次试模才能解决。下面给出了试模时部分常见的缺陷及原因，希望能给注塑生产提供参考

缺陷

原因

充填不足

飞边

凹痕

银丝

熔接痕

气泡

裂纹

翘曲变形

料筒温度太高

√

√

√

√

√

料筒温度太低

√

√

√

注射压力太高

√

√

√

注射压力太低

√

√

√

√

模具温度太高

√

√

模具温度太低

√

√

√

√

√

注射速度太慢

√

注射时间太长

√

√

√

√

注射时间太短

√

√

成型周期太长

√

√

加料太多

√

加料太少

√

√

原料含水分过多

√

分流道或铸口太小

√

√

√

√

模腔排气不好

√

√

√

塑件太薄

√

√

塑件太厚或变化大

√

√

注塑机能力不足

√

√

√

注塑机锁模力不足

√