塑料制品開裂分析及對(duì)策
塑料制品開裂分析及對(duì)策
摘要：開裂是塑料制品經(jīng)常出現(xiàn)的致命缺陷；開裂，包括制件表面絲狀裂紋、微裂、頂白、開裂及因制件粘模、流道粘模而造成或創(chuàng)傷危機(jī)，按開裂時(shí)間分脫模開裂和應(yīng)用開裂。引起開裂的原因涉及到模具
關(guān)鍵詞：塑料選材 塑料開裂 熱平衡 延展性
1：塑料制品缺陷綜述
塑料制品缺陷表現(xiàn)形式可分為外在缺陷（如表觀、尺寸等）和內(nèi)部缺陷（如開裂、脆性等）。塑料制品缺陷的本質(zhì)成因則可歸納為P（力）、V（填充量）、T（溫度）。而塑料制品開裂的**原因則是由于P（力）引起的。
2：塑料制品開裂現(xiàn)象
脫模開裂：塑料制品從模具脫模出來或在機(jī)加工過程中出現(xiàn)開裂；這種開裂產(chǎn)生的原因和后果比較容易預(yù)估到。
應(yīng)用開裂：塑料制品在后置一段時(shí)間或使用過程中出現(xiàn)開裂。這種開裂往往是比較難預(yù)測(cè)到的，產(chǎn)生的后果可能是致命的。如前一段時(shí)間出現(xiàn)的3GiPhone 手機(jī)白色版后蓋開裂現(xiàn)象，給蘋果帶來**煩。（電池加熱升溫導(dǎo)致后蓋塑料熱脹冷縮不均衡引起的）
3：制品開裂成因分析
不管什么塑料制品，*終開裂本質(zhì)原因是受力（內(nèi)應(yīng)力、外部力等）引起的。由此必須深入了解力的來源。目前一些客戶在塑料選擇上出現(xiàn)一些誤區(qū)，造成大量塑料產(chǎn)品開裂。
現(xiàn)將一些典型案例進(jìn)行分析：
3.1 圓孔型連接器（代表成型中空制品）
選材背景：聚苯硫醚PPS GF30/GF40可以成型小型圓孔，沒有任何開裂現(xiàn)象。在開發(fā)大圓孔徑系列連接器，再次選用**多家知名廠家PPS GF30/GF40 材料。
加工結(jié)果：制品開裂非常嚴(yán)重，有些脫模開裂、有些屬于應(yīng)用開裂。不同廠家同類型含量的PPS均存在制品開裂問題。相關(guān)工程師和材料廠商起初確認(rèn)是塑料沖擊強(qiáng)度不夠，但同時(shí)發(fā)現(xiàn)沖擊強(qiáng)度比PPS GF30/40 低的PA6 和PC材料則反而不開裂。選用一些知名廠家提供的高抗沖擊型PPS GF40 材料后，開裂問題仍然存在。（見圖1）
原因分析：由于成型塑料圓孔的模具型芯采用硬質(zhì)合金材料，金屬材料導(dǎo)熱和散熱能力較強(qiáng)，而一般塑料材料散熱能力則較弱。金屬材料和塑料接觸不可避免產(chǎn)生收縮相差較大情況，塑料產(chǎn)品不同部位溫度也有較大差別；對(duì)于延展性能（斷裂伸長(zhǎng)率）不好的塑料無疑會(huì)產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。
3.2 中空管材制品（代表塑料型材機(jī)加工）
選材背景：考慮到提高強(qiáng)度，將此前使用PEEK 的產(chǎn)品改為PEEK GF30和PPSGF40。由于產(chǎn)品成中空長(zhǎng)管狀（壁厚5mm），使用PEEK GF3 和PPS GF40 棒材（Φ95）進(jìn)行機(jī)加工。
加工結(jié)果：制品有個(gè)別開裂現(xiàn)象，基本屬于應(yīng)用開裂。出現(xiàn)斷裂問題處上是處壁厚到壁薄的過渡處。但選用純的PEEK、PP、PC、PEI等棒材進(jìn)行加工則沒有出現(xiàn)開裂。（見圖2）
原因分析：塑料切屑處易局部升溫（塑料傳熱慢），導(dǎo)致會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更多殘余應(yīng)力；同時(shí)產(chǎn)品管徑較大，塑料具有后收縮不均衡特點(diǎn)。
4：塑料制品開裂預(yù)防
改善塑料制品開裂的途徑國(guó)內(nèi)外同行總結(jié)出很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)從塑料材料選擇角度來探討如何有效解決塑料制品開裂。
在產(chǎn)品選材方面，應(yīng)該充分考慮塑料材料的成型方式、部件結(jié)構(gòu)、傳熱方式等實(shí)際工藝操作問題；對(duì)于一些中空結(jié)構(gòu)，應(yīng)該充分考慮壁厚、中空尺寸大小等。如壁薄、空芯大的部件應(yīng)該盡量選用延展性好（斷裂伸長(zhǎng)率高）、傳熱性好的塑料，而選用塑料棒材加工成管材則要充分考慮到塑料熱平衡問題，盡可能選擇延展性好塑料棒材，對(duì)于一些延展性不好的塑料管材，盡可能避免選用棒材加工成管材（一般出廠管材已進(jìn)行殘余應(yīng)力熱處理）。對(duì)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樣的。
滿足開裂條件：
l/h?Ψ≥ ξ
μ—經(jīng)驗(yàn)工藝系數(shù)、h—制品壁厚、l—中空周長(zhǎng)、?—塑料收縮率、Ψ—塑料導(dǎo)熱系數(shù)、ξ—斷裂伸長(zhǎng)率
5．結(jié)語(yǔ)
預(yù)防塑料制品的開裂*困難的一點(diǎn)就是如何防止塑料制品不同部位的明顯熱平衡，而使用碳纖維或合金填充的塑料，由于傳熱導(dǎo)能力較強(qiáng)，故開裂的幾率比較小。從塑料材料角度考慮，制品開裂涉及到制品壁厚、制品中空容積、塑料延展性等。
