3 模具設計上的解決措施

3.1 水路設計

合理的水路設計使得型腔表面的模溫盡可能一致。必要時，在局部壁厚較大或者散熱不好的區域加強冷卻。如圖11所示，在筋對應的模面加強冷卻，使得表面固化層較快形成，當表面固化層較厚時，剛性較大，不容易產生縮痕。

    圖11 加強冷卻防止縮痕或縮孔

當形成筋的動定模對應面都是鋼材時，容易產生縮痕，若在筋的下面改成陶瓷或者塑料鑲件，使得上面的固化層形成較快，剛性較大，最后固化的塑料向內吸入，上面不至于塌陷，也可以防止縮痕產生（如圖12所示）。

    圖12 用陶瓷或塑料鑲件防止縮痕產生

3.2 澆口設計

      制件的澆口應設計在壁厚大的區域，或者靠近縮痕和縮孔出現的位置，以利于保壓補縮（如圖13所示）。澆口的尺寸應足夠大，減緩澆口的冷卻，使得更多的熔體能在保壓階段進去型腔中補縮。一般情況下，澆口厚度不應小于壁厚的50%，最好能達到壁厚的80%。

    圖13 澆口設計位置

3.3 流道設計

       優先選用圓形流道，因為圓形流道的有效截面積最大，其次是梯形流道，最好不要選用半圓形流道。流道的有效截面越大，保壓補縮的能力越強，制件越不容易出現縮痕或縮孔。此外，流道的尺寸應足夠大，減少充模阻力，給型腔提供足夠大的保壓壓力。

 

    3.4 拉料桿設計

    圖14 拉料桿的設計

在三板模中常使用到拉料桿，拉料桿的設計應避免伸到流道中，造成流道的有效截面變小，充模阻力增加，不利于制件的保壓補縮，如圖14所示。對于聚碳酸酯(PC)等流動性較差的材料，尤其需要注意拉料桿的設計，避免流道壓力損失過大引起實際保壓不足，導致制件產生縮痕或縮孔。

 3.5 排氣設計

模具的排氣順暢，注塑時可以采用較高的壓力和速度，保壓補縮的效果更好，降低縮痕或縮孔產生的可能性。圖15是典型的排氣槽設計，根據材料的不同，排氣槽的深度也會有所不同，但相同的是排氣槽的長度不能過長，最好在2mm左右。

    圖15 典型的排氣槽設計

4 成型工藝上的解決措施

4.1 模具溫度

模溫對縮痕或縮孔的影響是相對的。模溫太低時，制件表層容易凝同變厚，芯層的厚度相對減小，保壓補縮的通道變窄，制件遠端得不到足夠的補縮，形成縮痕或縮孔；此外，模溫較低使得澆注系統特別是澆口容易凍結，制件得不到足夠的保壓補縮，也容易形成縮孔或縮痕。模溫太高時，模具的冷卻效率較低，冷卻緩慢，由于冷卻時間過長，導致收縮也變大，如果得不到足夠的保壓補縮也容易導致縮痕或縮孔。但相對來說，模溫較低時容易產生縮孔，模溫較高時容易產生縮痕。圖16是某項目的玩具燈零件，材料為透明PC，主體部分是1/4球形，壁厚不均，在厚度大的部分形成縮孔，將模溫從100℃提供至130℃，并采用高壓低速注塑，這樣一來縮孔就消失了。

    圖16 提高模溫消除縮孔

 

4.2 有效保壓

有效保壓偏低，導致樹脂填補小于制件的收縮量，在模具溫度偏高時就容易形成凹痕，而在模具溫度偏低時容易形成空洞，如圖17所示。保壓過低的主要原因如下：保壓設定值偏低、保壓時間偏短、澆口尺寸偏小、分流道偏細。

    圖17 保壓與縮痕和縮孔的關系

4.3 其他影響較大的工藝參數

其他對縮痕和縮孔影響較大的工藝參數還包括熔體溫度、注塑速度、V/P轉換位置、背壓和殘膠量等。熔體溫度越高，材料黏度越低，更有利于充模和保壓補縮，對防止縮痕和縮孔有利，但熔體溫度越高，相應的冷卻時間也越高；合理的注塑速度，可以在澆口凍結前有效地進行保壓補縮；V/P轉換位置一般選擇在制件填充到95%～98%左右，切換過早容易引起縮痕或縮孔；適當的背壓可以增加熔體的密實性，有利于防止縮痕或縮孔；殘膠量一般控制在5～10mm，適當的殘膠量才能保證保壓的效果。

 4.4 后冷卻處理

 對于一些外觀要求沒有縮痕但允許內部有縮孔的制件，可以在出模后迅速浸泡到凍水中，使得制件短時間內固化冷卻，防止縮痕的產生。這種方法對壁厚較大的產品比較有效。圖18是某項目的玩具恐龍，材料為熱塑性聚氨酯(TPU)，在設計上很難避免壁厚不均和較大的壁厚，制件在模具內也很難充分冷卻，出模后制件表面容易形成縮痕。解決的辦法是制件出模后立刻裝在夾具上放入凍水中定型，使得制件表面迅速冷卻，當然這會導致制件中間產生縮孔，但不會影響到制件的外觀。

    圖18 出模后凍水冷卻防止縮痕

5 材料上的解決措施

5.1 結晶和無定型材料

結晶材料的收縮要大于無定型材料。因為結晶材料從熔融狀態冷卻至室溫的過程中，分子鏈有序排布形成晶體，所以結晶材料的體積收縮要大于無定型材料。因此，相對而言，結晶材料更容易產生縮痕或縮孔。圖19是某項目的碎紙機外殼，采用增強PP取代ABS，雖然材料的收縮率近似，制件在尺寸方面沒有問題，但在筋位處縮痕比ABS明顯，需要調整筋位厚度或基面厚度，或者調整流道和澆口的尺寸，加強保壓補縮。

    圖19 縮痕（增強PP替代ABS）

 

5.2 黏度

材料的黏度越高，充模阻力越大，填充越困難，保壓補縮效果越差，因此越容易產生縮痕或縮孔。因此，要改善制件的縮痕和縮孔，提高材料的流動性是一個可行的方案。

5.3 填充物

填充物的加入有利于增加制件表層的強度，抵抗芯層的收縮應力，制件不容易產生縮痕，而傾向于產生縮孔。需要注意的是，纖維增強的材料，在平行和垂直流動方向上的收縮有較大的差別。由于玻纖取向平行于流動方向上，起到支撐作用，因此在該方向上收縮較小，而在垂直于流動方向上收縮較大(如圖20所示)。圖21是某項目的發夾，材料為PA66+15%玻纖，制件內部有平行和垂直流動方向的兩種加強筋，平行于流動方向的加強筋背面幾乎看不到縮痕(圖21a)，垂直于流動方向則能看到輕微的縮痕(圖21b)，這是由于垂直于流動方向的收縮較大所致。

    圖20 纖維增強材料在不同方向上的收縮

    圖21 不同方向上的加強筋縮痕

6 結語

產品設計、模具設計、成型工藝和材料都影響縮痕和縮孔的產生。要避免或減輕縮痕和縮孔問題，從產品設計和模具設計著手是根本的對策，再從成型工藝上去調整，與材料相配合，才能徹底解決縮痕和縮孔問題。