影响塑料模压制件内应力的因素分析

模压工艺材料预热固性塑料模压制件与热塑性注塑制品一样，在成型过程中不可避免地存在内应力。内应力的存在不仅会使制件在储存和使用过程中出现翘曲变形，甚至开裂，而且还会影响电性能、物理性能和力学性能。我们通过对制件的成型作了认真分析，找出了影响模压制件内应力的主要因素，采取相应的措施就可以使制件的内应力尽可能减到最小，从而充分发挥材料的各项性能。

影响塑料模压制件内应力的主要因素塑料模压制件的造型设计不合理、模具设计不合理、成型工艺条件不正确、液压机模板不平行等都会使制件内存在较大的内应力。影响模压制件内应力的因素很多，也很复杂，主要影响因素如所示。

制件结构材料模具设计尖角制件造型设计：料模压制件内应力：机械加工嵌件模压设备影响模压制件内应力的主要因素。造型设计：制件结构及几何形状制件结构及几何形状设计不当，面积较大而较薄或较长的制件以及几何形状或厚度过分不规则的制件，固化时收缩值不一，易产生收缩应力，从而使制件产生翘曲变形、裂纹，严重者甚至开裂。所以设计塑料模压制件时应尽量使制件壁厚均匀，一般对易产生翘曲变形的制件，采取脱模后立即用冷却夹具夹紧并冷却，以防止翘曲变形。制件壁厚的最小尺寸应满足以下几方面的要求：具有足够的强度和刚度;)脱模时能经受脱模机构的冲击和震动;)装配时能承受紧固力。最小壁厚值随塑料品种牌号和制品大小不同而异，但壁厚也不是越大越好。壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性塑料的成型来说加了模压时间，且易造成固化不完全，制品内外固化不均匀，而导致制品内应力，使制件易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷。热固性塑料的小型制件壁厚取1.6~25，大型制件壁厚取3.2~8mm;布基酚醛塑料等流动性差的应取较大值，但一般不宜大于10mm;脆性塑料如矿粉填充的酚醛塑料件壁厚应不小于3。塑料制件除了使用上要求采用尖角外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡，因为制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂;甚至在脱模过程中会由于模塑内应力而开裂，特别是制件的内圆角。一般，采用R0.5mm的圆角就能使塑件的强度大为加，为塑料受力时应力集中系数与圆角半径的关系。从中可以看出，理想的内圆角半径应在壁厚的四分之一以上，同时圆角还可大大地改善塑料的充模特性121. R/A与应力集中系数的关系将塑件转角处设河南军海癫痫医院如何计成圆角，使模具型腔对应部位也是圆角，这样就加了模具的坚固性。塑件的外圆角对应着型腔的内圆角，这样模具在淬火或使用时不会因应力集中而开裂。同时，圆角也加了制件的美观性。但是，在塑件某些部位，如分型面、型芯和型腔配合处等不便作成圆角，故只能采用尖角。

在设计带有金属嵌件的制件时，若嵌件与塑料体积的比例不当，或配入嵌件过多、嵌件太大都会使制件产生内应力而导致裂纹。这是由于塑料的收缩率大于金属的收缩率，当金属周围包覆塑料过少，塑料层过薄，制件冷却时，金属嵌件的尺寸变化与塑料的收缩值相差很大，致使嵌件周围产生很大的内应力，而造成塑件的开裂。因此，在设计带嵌件的制件时，应考虑二者的比例，嵌件周围塑料要有足够的厚度。嵌件嵌入制件的位置尺寸见表1儿童癫痫病医院.若不好改变塑料及嵌件的体积或厚度时，一般尽量选用尺寸变化与塑料膨胀系数相近的金属或采用收缩率小或强度高的塑料，也可采用加强办法(如金属嵌件外缠以浸胶布)但加强易产生裂纹。此外，嵌件结构应不带尖角，以减少应力集中;制件成型后应进行退火处理，以降低内应力。

嵌件嵌入制件的位置尺寸注：表中数值适用于热固性塑料，也适用于应力开裂不敏感的热塑性塑料。

模压塑料的性能收缩率大或低分子挥发物含量过多的塑料，会由于收商丘癫痫病康复医院缩率大而产生内应力，从而导致裂纹。尤其对结构复杂、壁厚不均及带有嵌件的制件更易出现裂纹。

热固性塑料在固化时，由于交联而生成三维空间网状结构，因此不存在大分子取向和结晶的影响。但采用纤维状填料的热固性塑料却存在着纤维取向作用，在成型过程中，若纤维和树脂分配不均(树脂流动性大)会引起收缩不均而产生收缩应力。内应力的存在易在纤维之间的尖角处产生应力集中，若内应力超过树脂粘合强度，就会产生裂纹。

另外，对于长玻璃纤维强塑料，由于长玻璃纤维有一定的弹性，若加料不当(如压制长条形制件时，将玻璃纤维强迫扭转几圈后加入)容易使制件内产生内应力而导致制件翘曲变形。

模具模具设计不当，也会使模压制件内应力过大而产生翘曲变形，甚至开裂。

模具脱模斜度过小，在脱模时制件受力过大，使制件产生强迫高弹形变而形成内应力。

模具光洁度不够，或使用过程中不慎，使模具表面发毛，致使脱模困难。

压机上下压板不平，顶出机构及冷却夹具设计不合理，顶出杆不平行，使制件受力不均，都会造成制件内应力。

采用压注法时，塑料成型需经过浇注系统。浇道和浇口设计不当，易产生纤维定向和固化不均匀问题，从而造成制件内应力。

另外，模具上下模模温相差太大或加热不均匀时，模压工艺条件热固性塑料的成型周期见。影响制件内应力的工艺因素主要有模压温度、模压压力和模压时间。材料预热经过预热的模压塑料流动性提高，易于充模，塑料中水分及低分子挥发物减少，模压出的制件均匀致密，固化均匀，内应力小，因此物理性能、机械性能、电气性能、尺寸稳定性都有所提高。

模压温度模压温度与模压周期的关系见温度升高能加速热固性塑料在模腔中的固化速度，固化时间缩短，因此，高温有利于缩短模压周期，提高生产效率。但温度过高会引起固化速度太快而使塑料流动性迅速降低，引起充模不满、变色、有机填料分解等。同时，高温下外层固化比内层快得多，使内层挥发物难以排除，不仅降低了机械性能，而且由于收缩不均使制件存在很大的内应力，从而使制品产生肿胀、翘曲变形，甚至开也会使固化收缩不均而产生内应力。

模压压力模压压力的作用是：①使塑料在模具中加速流动;②加塑料的密实性;③克服树脂在缩聚反应中放出的低分子物及其他挥发份所产生的压力，以免出现肿胀、脱层等缺陷;④使模具紧密闭合，从而使制品具有固定的尺寸、形状和最小毛边;⑤防止制品在冷却时发生变形。

模压压力的大小不仅取决于塑料的种类，而且与模具温度、制品形状以及物料是否预热等因素有关。对同一种物料来说，流动性愈小、固化速度愈快及物料的压缩率愈大时，所需模压压力愈大;模温高、制品形状复杂、深度大、壁薄和面积大时，所需成型压力也愈大。

一般地说，适当大模压压力，除大塑料的流动性以外，还会使制品更紧密，成型收缩率降低，性能提高但模压压力过大会影响模具的使用寿命，大设备功率消耗，并且会使制品残余内应力大，影响制品的性能。

模压时间模压时间的长短对塑料制品的性能影响很大。模压时间太短，树脂固化不完全(欠熟)制品物理机械性能差，外观无光泽，制品脱模后易出现翘曲、变形等现象;适当加模压时间，一般可使制品收缩率和变形减少，其它性能也有所提高旦过分延长模压时间会使塑料过熟"，不仅延长成型周期、降低生产效率、多消耗热能和机械功，而且树脂交联过度会使制品收缩率加，导致树脂与填料间产生内应力，制品表面发暗和起泡，从而使制品性能减低，严重时会使制品破裂。因此，模压时间过长或过短都不可取。

为了进一步提高制品的质量，热固性塑料制品脱模后常在较高温度下进行后处理。后处理能使塑料固化更趋完全，同时可减少或消除制品的内应力，减少制品中的水分及挥发物等，有利于提高制品的电性能及强度。

几种常用热固性塑料的模压工艺参数见表2. 1.5模压设备压机上下压板不平行或压板加热不均匀都会造成制件内应力。

机械加工机械加工时装夹太紧、进刀量太大或走刀太快也会造成模压制件内应力。

常用热固性塑料的模压工艺参数序号模压料名称牌号预热条件模压工艺参数温度时间模压温度模压压力模压时间壁厚酚醛模塑料氨基塑料三聚氰胺脲醛塑料玻璃纤维增强酚醛模塑料聚酯料团。模压制品残余内应力的消除方法制件模压成型后对其进行热处理，是降低或消除制件内应力，使其内部结构加速达到稳定状态的有效措施。同时，热处理还可以保证制件固化更完全，减小尺寸不稳定性，改善物理机械性能;还减少制件中的水分及低分子阜新哪个医院看癫痫最好挥发物，以提高制件的电气性能。

此外，对于需进行机械加工的模压制件，消除了内应力可以避免机械加工时制件被破坏，同时稳定尺寸。

对于尺寸要求精确、形状复杂、壁厚不均、带有金属嵌件(尤其是带有多个金属嵌件)的制件以及电气零件，热处理显示尤为重要。

热处理设备选用鼓风烘箱即可，热处理时主要控制的工艺参数有温度和时间。升温方式有两种：一次升温和分段升温。一次升温操作简单，生产效率高，但效果不及分段升温好，这是因为塑料是热的不良导体，受热时制件外部温度达到烘箱温度，而内部温度相差较大，若要内外温差小，必须保持一段时间。因此，分段升温法制件整体升温均匀，消除内应力效果好。对于形状复杂、壁厚较大的制件最好采用分段升温法，有时为了防止变形，还需要采用夹具夹紧制件再处理;对于形状简单的制件可采用高温、短时间的热处理，以提高生产效率;对于复杂结构，带有金属嵌件的制件采用较低温度较长时间分段升温的热处理。冷却方式是随炉冷却，取放制件时烘箱温度不能超过室温(20C)。

常用的酚醛模塑料制件一般在105 ~130C处理2~24h，玻璃纤维强酚醛模塑料FX―501模压制件一般在130~160C处理2~24h。