浅析塑胶件的缩水与翘曲

摘要：诸如上图的缩水，相信很多朋友都见过，特别是我们的模塑人。今天，小维带大家全面理解热塑性塑料收缩的本质。

缩水案例

诸如上图的缩水，相信很多朋友都见过，特别是我们的模塑人。今天，小维带大家全面理解热塑性塑料收缩的本质。

注塑成型中，注塑零件在冷却后尺寸会发生变化，通常被称为收缩或者翘曲，但二者有着本质区别：

收缩：体积整体变小

翘曲：形状改变，总体积不变

对于模具设计师而言，预测模具型腔与注塑零件之间因收缩产生的尺寸差异至关重要。然而，收缩率受工艺温度、压力、材料特性和零件结构等多种参数影响，预测并非易事。

你可能认为收缩仅仅是塑料的热胀冷缩，但实际上非常复杂，除了热胀冷缩还主要有以下几种：

1.相变收缩：

注塑过程中，型腔内塑料由高温粘流态冷却至高弹态或玻璃态，此材料形态变化称为“相变”，由此产生的收缩即为相变收缩。

想要直观理解，就需要了解p-v-T图。下面这张图能清晰展现塑料在不同压力和温度下的体积变化。

▲ABS 在注塑成型周期的PVT变化

「A→B」充模+保压：熔料注入模具，直到型腔被填满；高压让熔料进一步密实，压力越高，后续收缩越小

「B→C」等压冷却：熔料持续从料筒注入，直到浇口冻结（C点）

「C→D」脱模收缩：浇口冻结后压力骤降，熔料冷却收缩，从「D」点到室温「E」点的体积差，就是体积收缩率的秘密

简单来说，p-v-T图能告诉你：

塑料的压缩性：体积随压力变化的规律。

塑料的热行为：体积随温度变化的趋势。

2.取向收缩

塑料成型过程中，剪切应力使分子链沿流动方向取向，且注射速度越高，取向作用越强。这种拉伸取向在冷却时被冻结，但分子链具有恢复卷曲的趋势，导致取向方向产生收缩。分子取向消失引起的收缩与内应力大小相关，应力越大，取向收缩越大。塑料的取向收缩导致流动方向与垂直方向收缩率

3.结晶收缩

尼龙、PBT等结晶类塑料冷却时，因为结晶相变而引起收缩，它比冷热收缩大得多，一般可占整个收缩率的90% 以上。结晶程度与模具温度和冷却曲线密切相关。

4.后收缩

主要是制品脱模后由于内应力的松弛作用及结晶的逐渐完善而引起的二次收缩，比如尼龙这类材料，甚至会因为吸水而出现尺寸变化。相同树脂分子量越大，收缩率越小。其流动性好者成型收缩率小。

此外，注塑过程中的热力学变化，如保压压力曲线、浇口设计以及熔体温度，也会间接影响收缩率。

塑料的收缩并不是均匀的"整体缩小"，它在长度、宽度和厚度方向的收缩率往往是不一样的。其实塑料的收缩有点类似于捆稻草。在厚度方向几乎没有阻碍，体积收缩的绝大部分都会体现在厚度上。在长宽方向的收缩则受到模具和零件结构限制，收缩率通常较小（5%-10%）。

收缩方向各异性

这种不均匀收缩可能导致零件翘曲或尺寸偏差。

小提示：在做模具设计时，可以根据类似结构的收缩情况，设置合适的缩水率。

PS：零件全生命周期尺寸逻辑图献给大家，让大家评估如何得到一个稳定尺寸的零件。

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