热塑性塑件表面常见缺陷分析

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热塑性塑件表面常见缺陷分析
文/周 灿
在许多情况下，热塑性注塑件的表面质量是影响产品质量的主要因素。

由于塑件的表面质量与模具、模具组成及加工过程之间存在着复杂关系，如果我们在教学中只关注模具结构的讲解，而忽视了从产品质量出发，根据产品的特点，由产品的表面质量结果反馈来设计模具的这个过程，就会使学生舍本逐末，在今后的工作实践中出现热塑性注塑件的表面质量问题。

在《塑料模具设计》课程中的热塑性塑料的工艺特性的讲解中，就涉及热塑性塑料的表面缺陷问题，有些教师在讲解这个复杂的工艺过程时，只花几分钟的时间简单带过，但本人觉得应从塑件产品表面产生的一些缺陷作为切入点，细致讲解，让学生对模具的整体设计更为了解。

一、常见缺陷的检测及分类
以下列举塑件表面常见的几种缺陷，教师在授课过程中最好带上有表面缺陷的塑件，通过理论结合实物，帮助学生对所学知识的理解。

1.表面缩水
当热收缩率得不到补偿时，会在塑件表面材料聚集附近产生凹陷，形成表面缩水。

2.条纹
条纹可以分为塑料降解、水气纹、空气纹，三者外观很相似，用肉眼很难区分，加工者必须了解塑件的特点，加工工艺及环境的影响，才可加以判断。

（１）塑料降解的判断标志有以下几点：①条纹周期性出现；②条纹常出现在横切方向较窄的区域之后，或塑件的锐角边；③在型腔内流体内部达到熔融温度上限而烧黑；④调低螺杆转速可以改善此类缺陷；⑤调低熔融温度可以改善此类缺陷；⑥在注塑体内或此螺杆前停留时间太长　（由于运转停止或每次注射量太少）　；⑦重熔料太多或一部分材料曾熔融多次；⑧模子装配有热流道；⑨模具装配有单向热咀；⑩环境温度高。

（２）水气纹的判断标志：①材料容易吸湿（如ＰＡ、ＡＢＳ、ＣＡ、ＰＢＴＢ、ＰＭＭＡ、ＳＡＮ等）；②将材料熔体向空气中挤压时，可见气泡或气流；③部分充填的流体固化前
端有火山口似结构；④加工前湿度很高。

（３）空气纹的标志：降低压力以后气纹会变小；降低螺杆前进速度以后气纹会变小；注塑材料中可见气泡；部分充填的流体固化前端有火山口似结构。

3.熔接痕
塑件上的熔接痕在多数情况下代表其光学和力学的薄弱点，常出现凹槽或颜色变化。

凹槽多见于高度抛光，而又较暗或透明的表面；而颜色改变则多见于具有金属光泽色料的表面。

4.内应力裂纹
内应裂纹由内部或外部的应力形成，处于应力下的区域变白。

5.毛刺
毛刺常形成于合缝处、封口处、气流道或顶针旁。

它们有点像塑件的薄膜边，很细的毛刺不仔细辨认常难以发现。

而区域较大处的毛刺常伸出正常边沿外数厘米。

6.顶针痕
顶针痕是在塑件表面顶出一侧的凹陷或凸起。

塑件厚度的变化可导致光洁度及塑件可见表面的凹陷。

7.脱模导致的变形
按变形程度的不同，可分为拨出痕、裂纹、裂隙、过分拉伸区及较深顶针凹陷。

关键是有倒扣的塑件，无需活动配件脱模。

二、各种缺陷的物理成因及解决措施
1.表面缩水及其解决措施
在冷却过程中若热收缩得不到补偿，塑件的外壁不够坚固，由于冷却不完全，其外表面被内部收缩应力拉牵，形成表面缩水。

这是表面缩水的物理成因。

表面缩水的形成有三个基本原因：固化太慢；有效压力保持时间太短；由于模具内熔体流动阻力太大，成形压力的转换不够。

防止表面缩水要最大限度的转换成形压力，浇口必须设计于横截面最大处，为了防止流道系统的过早固化，保证足够的尺寸是有必要的。

判断和解决表面缩水的方法（按步骤进行）：　
（１）如果残留的熔融痕太小，应加大调节行程；检查单向阀门。

（２）如果缩水出现于浇口附近或厚壁区，应最大限度地增加保压时间；加大成形压力；改变塑件温度；　改变熔体温度；改变注射速度。

（３）如果缩水远离浇口或位于薄壁区，①检查气流道；②检查主流道和浇口直径；③检查球化状态；④进行模温控制；⑤移除材料堆积；⑥考虑壁厚或加强筋的比例；⑦增加挥发成分；⑧采用低缩水性的塑料。

如果脱模后直接成形缩水，则延长冷却时间。

2.条纹成因及其解决措施
塑料降解（褐色或银白色）的物理成因：塑料降解多
由于熔体受到热性质损坏而形成，其结果为其分子链缩短（银白色退色）或其巨型分子发生了变化（褐色退色）。

（１）热损坏的可能原因有：①在预热干燥时温度太高或时间太长；②熔体温度太高；③在塑化单元内剪切力太大（螺杆转速太快）；④在塑化单元内停留时间太长；⑤在模具内剪切力太大（注射速度太快）。

向空气中注射以检查熔体温度，用针状温度计测量温度。

塑料热力性质的退化，即使其表面没有损坏，也对其力学性质有不利的影响。

（２）水气纹的物理成因：在储藏或加工时，水分被球化颗粒吸收，在熔体中形成气泡。

由于流体前端的特定流动形状，气泡被挤到流体的表面，由于压力的补偿，气泡胀裂，且由于流体前端的移动而变形，从而在塑件壁冷却形成水气纹。

（３）水气纹可能的成因：①模温控制系统漏气；②模具壁有冷凝水珠；③材料预干燥不完全；④材料储藏方法不当。

（４）空气纹的物理成因：在模具充填时若氯气不能逃逸，它会在模具表面顺流动方向被拖曳和拉伸，尤其在雕刻字母、骨位、圆弧顶和凹陷处，空气容易被卷起而困于熔体中，其结果就会形成了氯纹，若在螺杆后退减压时，空气被吸入至螺杆前面，此时气体就会出现于浇口前面，空气在注射时被输入至型腔，然后被挤入塑件内而冷凝。

3.熔接痕及其判断与解决方法
熔接痕是两个或更多的熔体相遇时所形成的，当两个熔体相遇时，其圆形前端被挤平和黏结在一起（见图１、图２）。

此过程要求已有很多气孔的流体前端良好伸展，如果温度和压力不够，流体前端的角部得不到良好成形而产生凹陷。

而且熔体不能良好熔融时，会在此处形成一个力学薄弱点。

若胶料含有添加剂（如色料），这些添加剂有可能在熔接痕附近形成定向排列，导致熔接痕附近颜色的改变。

唯有提高塑件侧壁温度才可得到显著提高（采用ｐｒｏ－ｍｏｌｄ时　例外）。

提高塑件侧壁温度，同时按２％／（°）提高循环时间。

判断和解决熔接痕的方法（按步骤顺序进行）：
（１）观察熔接痕附近的颜色改变。

解决变色的方法：①使用较小的色料；②使用球形色料；③使用颜色较浅的材料。

（２）看能否使用ＰＲＯＭＯＬＤ－ＰＲＯＣＥＳＳ材料，如果可以，就使用ＰＲＯＭＯＬＤ－ＰＲＯＣＥＳＳ材料。

（３）如果不能使用ＰＲＯＭＯＬＤ－ＰＲＯＣＥＳＳ材料，采取以下解决方法：①提高模具温度；②提高注射速度；③提高熔融温度；④提高成型压力；⑤检查排气；⑥移动浇口。

需要注意的是，提高模具温度可显著改善熔接痕缺陷。

4.内应力裂纹及其判断与解决方法
内应力裂纹或拖花是由于超过了最大变形限度，最大变形限度决定于材料类型、分子结构、塑件的加工过程及其周围的气候环境。

抵抗内应力的强度可由于时间、温度等环境影响而显著减小。

此时，分子内部的联结力会因受潮、扩散、膨胀等而减小，甚至可产生应力裂缝。

而且冷却内应力、流动产生的应力、膨胀产生的应力是内应力的主要来源。

判断和解决内应力裂纹的方法（按步骤顺序进行）：
（１）如果内应力区域变白是由强烈变形引起的，则减小外部应力。

解决应力状态下脱模的方法：①提前进入成型；②减小成型压力；③降低脱模温度；④改变设计、硬化塑件。

（２）如果是晶体型热塑性材料，则①减小模具壁温度；②减小熔体温度。

（３）如果是非晶体型热塑性材料，则①提高模具壁温度；②提高熔体温度；③降低成型压力；④改变注射速度；⑤减少冷却时间。

（４）如果能使用另一种注塑材料，则①选择材料时考虑材料介质；②选择高分子材料或相对分子质量分布较窄　（ｎａｒｒｏｗ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）的材料。

（５）不能使用另一种注塑材料时，解决的方法是：①确保模具温度连续；②保证充填稳定；③改变塑件的几何形状。

5.毛刺成因及其判断与解决方法
（１）毛刺的物理成因可分为四种：①超过了允许的缝隙宽度（模具吻合不紧密，产品误差太大或闭合面损坏）；
②机器的锁模力太低或设定值太小（模具的开模力大于锁模力，模具不能合模；锁模力使分型面或模具变形）；③模具的内应力太高（缝隙处的成形压力太大，即使很小的缝隙，
熔体也可以被挤入）；④模塑胶料中的空洞太少（高内应力和
图1 两流体相遇前的流体前端
图2 圆形流体前端的伸展
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较小的流动阻力容易形成毛刺）。

（２）判断和解决毛刺的方法（按步骤顺序进行）：第一步，判断能否提高锁模力，如果能就加大锁模力。

第二步，如果塑件变形严重，则①防止模具中的压力峰值；②优化转换点；③减小保压值；④改变锁模力；⑤硬化塑件。

第三步，如果溢料发生在浇口附近，就要减小注射速度或注射型式为由慢至快。

第四步，如果溢料不在浇口附近，则①较早转化为保压状态；②减小注射速度或注射型式为慢—快—慢；③降低熔体温度；④减小模具壁温度。

6.顶针痕成因及其避免方法
（１）据顶针痕不同，成因可分成四组：①与加工过程有关的原因，例如提前脱模或由于机器设置不当而导致脱模力太大；②由于几何形状的原因，例如合模不好或顶针太长；③机械或强度相关问题，例如由于模具设计尺寸不对或塑件和脱模系统存在问题；④热力学原因，例如顶针和模具壁的温度差异太大）。

（２）如能避免以上情况出现，则可减少产品上的顶针痕。

7.脱模导致的变形的解决方法
脱模导致变形的成因可进行如下分类：①不损坏塑件脱模力得不到有效利用；②脱模运动受到干扰。

脱模力是一个很重要的工艺标准，原则上应尽力使用较小的脱模力，脱模力还受其他因素的影响，例如缩水对脱模力有直接的影响，工艺参数的改变可显著影响缩水率和脱模力。

尽管塑件的几何参数是很重要的影响因素，但对这两个因素也要有充分的考虑，原则上筒状或盒状的塑件应使用较小的缩水率，因为这些配件容易向型芯缩水。

在加强筋位旁，缩水对脱模的作用相反，因为缩水可以使加强筋位与模具壁分离。

笔者认为，在教学中如果能将热塑性塑件产品的表面缺陷和一些解决措施，作为模具结构设计讲解时的切入点，这样的教学有助于学生理解模具的结构设计理念和制造工艺，利于指导学生在今后的生产中提高热塑性塑件的产品质量。

（作者单位：广东省国防科技高级技工学校）
浅谈“Ｎ－Ｓ流程图”在会计电算化实训过程设计中的应用
文/徐 岩
　“Ｎ－Ｓ流程图”是结构化程序设计方法中用于表示算法的图形工具之一，能清晰、简洁反映设计者的思路、任务完成的过程及数据的流程。

一、实训教学过程设计的原则
1.发挥教师的主导作用，以学生为主体
实训过程的设计要体现教师的主导作用，能激发学生对会计电算化实训知识、技能产生兴趣，引导学生主动获取知识、技能。

会计电算化实训过程设计的　“Ｎ－Ｓ流程图”表述方法要体现：学生参与收集或解决实际工作中的案例、电算化会计模拟实习等实践活动；教师及时、恰当地给予学生指导；学生在实训过程中作为主体，更多参与动脑思考、动手操作等活动。

2.符合学生的认知及技能发展的规律
实训过程的设计要实现学生汲取知识、技能由有意注意到无意注意转化，由感性到理性转化，由被动到主动转化；教师传授知识由浅入深、循序渐进；学生训练技能由生疏到熟练，由能对会计软件各个模块独立处理到对会计业务实现电算化综合处理。

“Ｎ－Ｓ流程图”能将学生在实训过程中认知及技能发展的规律清晰地反映出来。

3.围绕实训目标采用有针对性的教学策略
实训过程设计中的教学策略包括教学顺序的确定、活动的安排、组织形式的选用、方法的选择及教学媒体的应用等。

“Ｎ－Ｓ流程图”描述的会计电算化实训过程，要围绕会计电算化实训的知识及技能目标开展，注重提高学生理论与实践相结合的能力。

二、实训过程的设计
1.“N-S流程图”的表示说明
在会计电算化实训过程设计中主要应用了顺序过程（见图１）、直到型循环（见图２）这两种结构，仅对这两种结构的流程图进行说明。

（１）顺序过程流程图表示从上到下依次执行Ｓ１、Ｓ２操作，直到操作结束。

（２）直到型循环流程图表示先执行Ｓ操作，当过程执行到某个逻辑条件判断时，若条件不成立，重复执行Ｓ操
Ｓ１（教学策略）Ｓ２（教学策略）Ｓ（教学策略）循环条件图1 顺序过程
图2 直到型循环。