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塑料制品开裂分析及对策

来源:http://www.dftygs.com/news/142.html    发布时间:2012-08-11    点击:798

1:塑料制品缺陷综述

  塑料制品缺陷表现形式可分为外在缺陷(如表观、尺寸等)和内部缺陷(如开裂、脆性等)。塑料制品缺陷的本质成因则可归纳为P(力)、V(填充量)、T(温度)。而塑料制品开裂的******原因则是由于P(力)引起的。

  2:塑料制品开裂现象

  脱模开裂:塑料制品从模具脱模出来或在机加工过程中出现开裂;这种开裂产生的原因和后果比较容易预估到。

  应用开裂:塑料制品在后置一段时间或使用过程中出现开裂。这种开裂往往是比较难预测到的,产生的后果可能是致命的。如前一段时间出现的3G iPhone 手机白色版后盖开裂现象,给苹果带来大麻烦。(电池加热升温导致后盖塑料热胀冷缩不均衡引起的)

  3:制品开裂成因分析

  不管什么塑料制品,***终开裂本质原因是受力(内应力、外部力等)引起的。由此必须深入了解力的来源。目前一些客户在塑料选择上出现一些误区,造成大量塑料产品开裂。

  现将一些典型案例进行分析:

  3.1 圆孔型连接器(代表成型中空制品)

  选材背景:聚苯硫醚PPS GF30/GF40 可以成型小型圆孔,没有任何开裂现象。在开发大圆孔径系列连接器,再次选用全球多家知名厂家PPS GF30/GF40 材料。

  加工结果:制品开裂非常严重,有些脱模开裂、有些属于应用开裂。不同厂家同类型含量的PPS 均存在制品开裂问题。相关工程师和材料厂商起初确认是塑料冲击强度不够,但同时发现冲击强度比PPS GF30/40 低的PA6 和PC 材料则反而不开裂。选用一些知名厂家提供的高抗冲击型PPS GF40 材料后,开裂问题仍然存在。(见图1)

  原因分析:由于成型塑料圆孔的模具型芯采用硬质合金材料,金属材料导热和散热能力较强,而一般塑料材料散热能力则较弱。金属材料和塑料接触不可避免产生收缩相差较大情况,塑料产品不同部位温度也有较大差别;对于延展性能(断 裂伸长率)不好的塑料无疑会产生断裂现象。

  3.2 中空管材制品(代表塑料型材机加工)

  选材背景:考虑到提高强度,将此前使用PEEK 的产品改为PEEK GF30 和PPSGF40。由于产品成中空长管状(壁厚5mm),使用PEEK GF3 和PPS GF40 棒材(Φ95)进行机加工。

  加工结果:制品有个别开裂现象,基本属于应用开裂。出现断裂问题处上是处壁厚到壁薄的过渡处。但选用纯的PEEK、PP、PC、PEI 等棒材进行加工则没有出现开裂。

  原因分析:塑料切屑处易局部升温(塑料传热慢),导致会导致产生更多残余应力;同时产品管径较大,塑料具有后收缩不均衡特点。

  4:塑料制品开裂预防

  改善塑料制品开裂的途径国内外同行总结出很多宝贵的经验,现从塑料材料选择角度来探讨如何有效解决塑料制品开裂。

  在产品选材方面,应该充分考虑塑料材料的成型方式、部件结构、传热方式等实际工艺操作问题;对于一些中空结构,应该充分考虑壁厚、中空尺寸大小等。如壁薄、空芯大的部件应该尽量选用延展性好(断裂伸长率高)、传热性好的塑料,而选用塑料棒材加工成管材则要充分考虑到塑料热平衡问题,尽可能选择延展性好塑料棒材,对于一些延展性不好的塑料管材,尽可能避免选用棒材加工成管材(一般出厂管材已进行残余应力热处理)。对于一些延展性不好的塑料,采用塑料管材和塑料棒材的效果是不一样的。

预防塑料制品的开裂***困难的一点就是如何防止塑料制品不同部位的明显热平衡,而使用碳纤维或合金填充的塑料,由于传热导能力较强,故开裂的几率比较小。从塑料材料角度考虑,制品开裂涉及到制品壁厚、制品中空容积、塑料延展性等。



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