塑料製品開(kāi)裂分析及對(duì)策
塑料製品開(kāi)裂分析及對(duì)策
摘要：開(kāi)裂是塑料製品經(jīng)常出現(xiàn)的致命缺陷；開(kāi)裂，包括製件表麵絲狀裂紋、微裂、頂白、開(kāi)裂及因製件粘模、流道粘模而造成或創(chuàng)傷危機(jī)，按開(kāi)裂時(shí)間分脫模開(kāi)裂和應(yīng)用開(kāi)裂。引起開(kāi)裂的原因涉及到模具
關(guān)鍵詞：塑料選材 塑料開(kāi)裂 熱平衡 延展性
1：塑料製品缺陷綜述
塑料製品缺陷表現(xiàn)形式可分為外在缺陷（如表觀、尺寸等）和內(nèi)部缺陷（如開(kāi)裂、脆性等）。塑料製品缺陷的本質(zhì)成因則可歸納為P（力）、V（填充量）、T（溫度）。而塑料製品開(kāi)裂的**原因則是由於P（力）引起的。
2：塑料製品開(kāi)裂現(xiàn)象
脫模開(kāi)裂：塑料製品從模具脫模出來(lái)或在機(jī)加工過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂；這種開(kāi)裂產(chǎn)生的原因和後果比較容易預(yù)估到。
應(yīng)用開(kāi)裂：塑料製品在後置一段時(shí)間或使用過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂。這種開(kāi)裂往往是比較難預(yù)測(cè)到的，產(chǎn)生的後果可能是致命的。如前一段時(shí)間出現(xiàn)的3GiPhone 手機(jī)白色版後蓋開(kāi)裂現(xiàn)象，給蘋果帶來(lái)**煩。（電池加熱升溫導(dǎo)致後蓋塑料熱脹冷縮不均衡引起的）
3：製品開(kāi)裂成因分析
不管什麼塑料製品，*終開(kāi)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(lái)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(kāi)裂。
現(xiàn)將一些典型案例進(jìn)行分析：
3.1 圓孔型連接器（代表成型中空製品）
選材背景：聚苯硫醚PPS GF30/GF40可以成型小型圓孔，冇有任何開(kāi)裂現(xiàn)象。在開(kāi)發(fā)大圓孔徑係列連接器，再次選用**多家知名廠家PPS GF30/GF40 材料。
加工結(jié)果：製品開(kāi)裂非常嚴(yán)重，有些脫模開(kāi)裂、有些屬於應(yīng)用開(kāi)裂。不同廠家同類型含量的PPS均存在製品開(kāi)裂問(wèn)題。相關(guān)工程師和材料廠商起初確認(rèn)是塑料衝擊強(qiáng)度不夠，但同時(shí)發(fā)現(xiàn)衝擊強(qiáng)度比PPS GF30/40 低的PA6 和PC材料則反而不開(kāi)裂。選用一些知名廠家提供的高抗衝擊型PPS GF40 材料後，開(kāi)裂問(wèn)題仍然存在。（見(jiàn)圖1）
原因分析：由於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彆；對(duì)於延展性能（斷裂伸長(zhǎng)率）不好的塑料無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。
3.2 中空管材製品（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。由於產(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：製品有個(gè)彆開(kāi)裂現(xiàn)象，基本屬於應(yīng)用開(kāi)裂。出現(xiàn)斷裂問(wèn)題處上是處壁厚到壁薄的過(guò)渡處。但選用純的PEEK、PP、PC、PEI等棒材進(jìn)行加工則冇有出現(xiàn)開(kāi)裂。（見(jiàn)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)生更多殘餘應(yīng)力；同時(shí)產(chǎn)品管徑較大，塑料具有後收縮不均衡特點(diǎn)。
4：塑料製品開(kāi)裂預(yù)防
改善塑料製品開(kāi)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(lái)探討如何有效解決塑料製品開(kāi)裂。
在產(chǎn)品選材方麵，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(wèn)題；對(duì)於一些中空結(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)該儘量選用延展性好（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(wèn)題，儘可能選擇延展性好塑料棒材，對(duì)於一些延展性不好的塑料管材，儘可能避免選用棒材加工成管材（一般出廠管材已進(jìn)行殘餘應(yīng)力熱處理）。對(duì)於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(kāi)裂條件：
l/h?Ψ≥ ξ
μ—經(jīng)驗(yàn)工藝係數(shù)、h—製品壁厚、l—中空周長(zhǎng)、?—塑料收縮率、Ψ—塑料導(dǎo)熱係數(shù)、ξ—斷裂伸長(zhǎng)率
5．結(jié)語(yǔ)
預(yù)防塑料製品的開(kāi)裂*困難的一點(diǎn)就是如何防止塑料製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，由於傳熱導(dǎo)能力較強(qiáng)，故開(kāi)裂的幾率比較小。從塑料材料角度考慮，製品開(kāi)裂涉及到製品壁厚、製品中空容積、塑料延展性等。
