ABS注塑的案例
ABS注塑件總是應力開裂？
針對(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)注塑件在使用中經常出現放射狀裂紋,從而造成制件報廢的問題。人們在分析原因時往往只考慮成型工藝的影響,而忽視使用環境的影響。
通過試驗找到了ABS注塑件使用中產生的裂紋是因乙酸、油漆稀料等造成的外應力釋放所致,并提出了ABS注塑件設計、制造、裝配及使用的正確操作方法,為ABS注塑件的安全使用提供了科學依據。
(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)樹脂經共混改性后,形成了多種不同的牌號,其成型方法有注射、擠出、吸塑等,其中注射成型是主要的成型加工方法。注射成型主要有可成型復雜、尺寸精密的制件,易于實現自動化,操作簡單等優點,但也存在注塑件會出現各種各樣質量問題的缺點。
ABS注塑件質量分為內部質量和外部質量兩方面的內容。內部質量包括制件內部的材料組織結構形態,制件的密度、強度、應力等;
外部質量即為制件表面質量,常見的有欠注(未注滿)、分型線明顯(跑料)、凹陷(塌坑或縮痕)、變色(分解紋)、暗紋(黑印)、熔接痕(合料紋)、銀絲(水紋)、剝層(起皮)、流動痕(水波紋)、噴射流(蛇行紋)、變形(翹曲、扭曲)、光潔程度差(劃傷、劃痕)、龜裂(裂紋)、無光澤(不亮)、氣泡(空洞或中空)、白化(有白印)等。
影響ABS注塑件質量問題的因素很多,其中應力開裂是常見的致命缺陷之一,嚴重阻礙了ABS注塑件的應用。
1、ABS注塑件應力開裂原因分析
應力分類及產生過程聚合物受力后,內部會產生與外力相平衡的內力,單位面積上的內力即稱為應力。根據形成的原因應力可分為內應力和外應力。內應力包括主動應力和誘發應力兩種類型。主動應力是與外力(注塑壓力、保壓壓力等)相平衡的內力,故也稱為成型應力。
展開 ABS注塑件應力開裂原因及解決措施
制件裝配中與金屬組合,應控制裝配扭矩,過大的扭矩易使ABS注塑件在組合處產生較大應力。易使ABS注塑件應力開裂的溶劑或溶劑氣體環境應避免接觸。
耐熱ABS樹脂成型注塑成型加工要點
降低制品內應力是耐熱ABS注塑成型的關鍵。本文從模具設計、材料干燥、成型溫度、保壓壓力和時間、模具溫度等5大方面，分享了筆者對耐熱ABS樹脂成型的加工要點。
普通ABS耐熱性能不夠好，現在，通過添加ɑ-甲基苯乙烯共聚物和N-苯基馬來酰亞胺共聚物等耐熱劑開發了一系列耐熱ABS樹脂，熱變形溫度（HDT）為90-120℃。如上海錦湖日麗的雙易（Economic&Easy）系列耐熱ABS樹脂能滿足95-109℃不同程度的耐熱需求，可廣泛應用于微波爐、電飯煲、電暖氣及電吹風等小家電；還有更高耐熱的系列產品，可耐熱109-120℃。
由于耐熱ABS的分子結構中含有高剛性的苯環和N-苯基基團，提高耐熱性同時，也增加了分子鏈的空間位阻效應，使分子鏈的松弛速度降低，易使制品存在較大的內應力，導致制品應力開裂、應力發白、產品發脆等缺陷。因此，降低制品內應力是耐熱ABS注塑成型的關鍵。
產品模具設計
產品壁厚要求均一，ABS產品的壁厚差異應控制在25%以內，防止壁厚差異過大引起局部應力集中。強度較弱的柱子根部需增加R角或追加加強筋，防止柱子斷裂。卡扣設計，卡扣的根部需要倒R角，R角的大小取決于產品的壁厚，R角和壁厚比應在0.3以上，隨此比值增大，內應力逐步減小，但也要考慮產品表面縮水問題。模具冷卻水道的設計要保證冷卻的均勻性，避免冷卻不均、收縮不一而造成的內應力。
展開 耐熱ABS注塑成型需要注意哪些問題？
降低制品內應力是耐熱ABS注塑成型的關鍵。本文從模具設計、材料干燥、成型溫度、保壓壓力和時間、模具溫度等5大方面，分享了筆者對耐熱ABS樹脂成型的加工要點。
普通ABS耐熱性能不夠好，現在，通過添加ɑ-甲基苯乙烯共聚物和N-苯基馬來酰亞胺共聚物等耐熱劑開發了一系列耐熱ABS樹脂，熱變形溫度（HDT）為90-120℃。
由于耐熱ABS的分子結構中含有高剛性的苯環和N-苯基基團，提高耐熱性同時，也增加了分子鏈的空間位阻效應，使分子鏈的松弛速度降低，易使制品存在較大的內應力，導致制品應力開裂、應力發白、產品發脆等缺陷。因此，降低制品內應力是耐熱ABS注塑成型的關鍵。
產品模具設計
產品壁厚要求均一，ABS產品的壁厚差異應控制在25%以內，防止壁厚差異過大引起局部應力集中。強度較弱的柱子根部需增加R角或追加加強筋，防止柱子斷裂。
卡扣設計，卡扣的根部需要倒R角，R角的大小取決于產品的壁厚，R角和壁厚比應在0.3以上，隨此比值增大，內應力逐步減小，但也要考慮產品表面縮水問題。模具冷卻水道的設計要保證冷卻的均勻性，避免冷卻不均、收縮不一而造成的內應力。
材料干燥
通常，耐熱ABS樹脂在儲存運輸過程中會吸收空氣中的水分，吸水率隨空氣濕度有所變化，一般在0.2~0.4%之間，所以必須對材料進行充分干燥，使材料含水率降至0.05%以下，最好在0.02%以下，否則可能出現水花、銀絲等表面不良現象。耐熱ABS樹脂的干燥溫度比普通ABS高，通常為80-95℃，干燥時間3-4小時。
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耐熱ABS樹脂注塑成型加工要點
模具溫度
筆者建議在成型耐熱ABS時使用模溫機來控制模具溫度，建議的模溫是60-80℃。較高的模具溫度，往往會產生良好的流動、較高的熔接線強度、較小的產品內應力，但成型周期會適當延長。若模具溫度比建議的低，就會導致制品內應力過高，會降低制品的性能，可能出現制品脆裂、螺絲孔開裂或噴漆開裂等不良現象。
最后，各成型工藝要素還應綜合考慮，彼此協調。
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如何優化注塑工藝，提高PC/ABS電鍍性能？
展開 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）的注塑工藝
如制品表面要求較高，則要用高速及多級注塑的射速控制。
6、 背壓
一般情況下背壓越低越好，常用的背壓是5bar，染色料需用較高的背壓以使混色均勻。
7、 滯留時間
在265℃的溫度下，ABS在熔膠筒內滯留時間最多不能超過5-6分鐘。阻燃時間更短，如需停機，應先把設定溫度低至100℃，再用通用級ABS清理熔膠筒。清理后的混合料要放入冷水中以防止進一步分解。如需從其它塑料改打ABS料，則要先用PS、PMMA或PE清理熔膠筒。有些ABS制品在剛脫模時并無問題，過一段時間后才會有變色，這可能是過熱或塑料在熔膠筒停留時間過長引起的。
8、 制品的后處理
一般ABS制品不需后處理，只有電鍍級制品需經烘烤（70-80℃，2-4小時）以鈍化表面痕跡，并且需電鍍的制品不能使用脫模劑，制品取出后要立即包裝。
9、 成型時要特別注意的事項
有幾種等級的ABS（特別是阻燃級），在塑化后其熔體對螺桿表面的附著力很大，時間長后會分解。當出現上述情況時，需要把螺桿均化段和壓縮拉出擦拭，并定期用PS等清理螺桿。
展開 如何優化注塑工藝，提高PC/ABS電鍍性能？
總結：
注塑工藝中注塑溫度、注塑速度和壓力、模具溫度、保壓、螺桿轉速等均會對PC/ABS的電鍍性能產生影響。
而最直接的不良影響就是過高的產品內應力，內應力過大會影響到電鍍粗化階段的刻蝕的均勻性，進而影響到最終產品的電鍍結合力。
總之，要結合產品結構、模具狀態及成型機臺的狀態，通過設定合適的注塑工藝，設法降低材料的內應力，可明顯提高PC/ABS材料的電鍍性能。
ABS注塑件怎么才能增加光亮度？
所以，也要根據你的模具拋光度是否達到要求，如果模具本身沒有問題的話，要確定你的ABS的特性來確定，可以選擇高模溫，高速高壓；用冷凍水也能達到光潔度。
ABS料注塑產品該如何增亮度？
一、注塑模具
1.若模具型腔加工不良，如有傷痕、微孔、磨損、粗糙等不足，勢必會反應到塑件上，使塑件光澤不良，對此，要精心加工模具，使型腔表面有較小的粗糙度，必要時可拋光鍍鉻。
2.若型腔表面有油污、水漬，或脫模劑使太多，會使塑件表面發暗、沒有光澤，對此，要及時清除油污和水漬，并限量使用脫模劑。
3.若塑件脫模斜度太小，脫模困難，或脫模時受力過大，使塑件表面光澤*佳，對此，要加大脫模斜度。
4.若模具排氣不良，過多氣體停留在模型內，也導致光澤不良，對此，要檢查和修正模具排氣系統。
5.若澆口或流道截面積過小或突然變化，熔體在其中流動時受剪力作用太大，呈湍流動態流動，導致光澤不良，對此，應適當加大澆口和流道截面積。
二、注塑工藝
1.若注射速度過偏小，塑件表面不密實，顯現光澤不良，對此，可適當提高注射速度。
2.對于厚壁塑件，如冷卻不充分，其表面會發毛，光澤偏暗，對此，應改善冷卻系統。
3.若保壓壓力不足，保壓時間偏短，使塑件密度不夠而光澤不良，對此，應增大保壓壓力和保壓時間。
5.若熔體溫度過低，使得流動性較差，易導致光澤不良，對此，應適當提高熔體溫度。
6.對于結晶樹脂，如PE、PP、POM等制作的塑件，如冷卻不均勻會導致光澤不良，對此，應改善冷卻系統，使之均勻冷卻。
7.若注射速度過大，而澆口截面積又過小，則澆品附近會發暗而光澤不良，對此，可適當降低注射速度和增大澆口截面積。
展開 如何優化注塑工藝，提高PC/ABS電鍍性能？
總結：
注塑工藝中注塑溫度、注塑速度和壓力、模具溫度、保壓、螺桿轉速等均會對PC/ABS的電鍍性能產生影響。
而最直接的不良影響就是過高的產品內應力，內應力過大會影響到電鍍粗化階段的刻蝕的均勻性，進而影響到最終產品的電鍍結合力。
總之，要結合產品結構、模具狀態及成型機臺的狀態，通過設定合適的注塑工藝，設法降低材料的內應力，可明顯提高PC/ABS材料的電鍍性能。
基于模態分析的網格收斂尺寸的研究與確定 ￥10
三、網格尺寸控制
導航產品的前后面板為PC+ABS注塑件，結構特征多且比較復雜，為了盡可能詳盡地模擬結構的細節，如圓角、肋骨、凹凸臺、小圓孔等），縮小網格模型與原幾何模型的差距，因此網格不能過于粗糙。此外，根據模型的整體尺寸，最終確定模型的網格研究尺寸為1mm、2mm、3mm、4mm。這四種網格尺寸中，以所有零件的網格尺寸都為3mm的計算結果作為不變量，而其中單一個零件的網格尺寸作為變量，變量值即為1mm、2mm、3mm、4mm。
部分網格模型圖如下：
四、模型建立及求解的軟件
建立三維有限元模型，用Lanzos方法求解特征值。仿真采用的軟件是Abaqus/CAE( 2018)，結果取前三階的模態固有頻率。
五、計算設備
至強8核cpu，內存16G。
六、計算結果
網格尺寸為3mm的分析結果振型如下
七、結論
1、根據上面的分析結果表中的數據顯示，前三階的固有頻率的變動基本在1%內，可以認為網格尺寸基本已收斂；
2、綜合考慮計算精度與計算時間成本，模型的網格收斂尺寸確定為：觸摸屏3mm，前后面板3mm，支架2mm。
參考文獻
[1] 張少雄等. 網格粗細對于有限元模態分析計算的影響[J]. 武漢理工大學學報, 2006. 28(5). 92~94.
[2] 張文元. ABAQUS動力學有限元分析指南[M]. 中國圖書出版社，2005.
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特種化學品巨頭贏創發力，加速3D打印材料創新
INFINAM? ST 6100 L的抗張強度為89 MPa，撓曲應力為145 MPa，其制件機械強度接近于注塑件中的25%玻纖增強尼龍，并且具有120℃的熱變形溫度（HDT）。
③第三款產品是市場上最接近于ABS注塑件的光敏樹脂產品，同時具有相當優秀的耐沖擊性能和制件強度，熱變形溫度在75- 83℃左右。
這三款材料都具有優秀的耐老化性和極高的打印穩定性，并且都是單組份體系配方，隨取隨用，方便快捷，非常適合用戶使用DLP類型的工業打印設備直接制造批量化的零件。
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南極熊看到，越來越多的化學化工巨頭，例如贏創、巴斯夫、科思創、帝斯曼、漢高、萬華等，憑借自身的技術和產業資源積累，逐漸發力3D打印材料，開發出新的性能，創造新的應用。
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展開 塑料電鍍常見故障分析和處理
不同的塑料需要采用不同的粗化溫度和時間，大多數國產的ABS塑料，粗化溫度只需在60℃～65℃，時間為20min～30min就可以了，粗化溫度高，容易造成粗化過度，使塑料零件變形。
但日本的電鍍級ABS塑料，用60℃～65℃溫度就顯得有點太低，容易造成零件粗化不良，一般以70℃～75℃粗化為好。當然還要看零件是否變形，若容易變形的零件，粗化溫度就應低一些，時間長一些。
對于一些不易變形的零件，粗化溫度可以高一些，時間短一些為好。有的廠在粗化時溫度控制在82℃～85℃，而時間縮短為2min～5min，這樣粗化的零件，化學鍍銅后在電鍍光亮銅時就亮得快，光亮度也好。
因此，在粗化時，應根據不同的塑料材料，掌握好粗化溶液的溫度和時間，以防止出現粗化不良造成的電鍍故障。某廠在塑料標牌電鍍過程中，配套廠送來的塑料零件不是正規的注塑件，而是在注塑板上經過機械加工成形、表面拋光的零件，采用常規的注塑零件電鍍工藝進行電鍍。
結果發現該零件在粗化前外表都很正常，但一經化學粗化工序，零件表面就出現幾處發黃的斑區，化學鍍銅時該區的鍍層就發黑，電鍍后出現漏鍍故障。
盡管多次調整化學粗化工藝，延長消除內應力的熱處理時間，加強化學還原工序，但收效甚微。經對塑料毛坯件制作工藝進行調查，了解到制作毛坯的ABS注塑板，因注塑機料膛清理不盡，注塑板上有少量黑色料的夾雜物。
雖經機械加工和拋光，零件表面見不到缺陷了，但在粗化過程中由于該區內應力較大，很容易粗化過度，形成微細裂紋或疏松。這樣就在活化工序中除了發生反應還有一部分未反應的溶液滲透在裂紋中，雖經水洗、甲醛還原也不能完全清除。
以至使化學鍍銅不能按正常反應過程進行，并且在該區形成黑色不導電的Cu20層，造成局部漏鍍現象的發生。
展開 基于HyperWorks的冰箱門溫度場有限元分析
本公司在開發某型號的冰箱時，為了管控成本，研討HIPS（高抗沖擊聚苯乙烯）替代ABS工程塑料在冰箱門體蓋板上的應用。冰箱門由上門蓋、下門蓋、鋼板、內膽以及發泡料組成。上下門蓋裝配在冰箱門兩端,它通常是由ABS 注塑成型,在冰箱門上起到固定門體的作用。門蓋材料由ABS變更為HIPS后，在門體溫度循環試驗中門蓋發生開裂現象，本文通過溫度場CAE分析模擬冰箱門在高溫及低溫放置的工況，考查冰箱門蓋的應力和變形情況，查找出門蓋開裂的原因，并對其結構進行了改善。
1冰箱門門蓋開裂原因分析
在冰箱的開發過程中，需要通過很多信賴性實驗來驗證冰箱整機以及部品的結構及性能。其中冰箱門溫度循環試驗是模擬冰箱門在使用過程中內部低溫外部高溫條件下的變形及失效情況。冰箱門溫度循環試驗是將門體放置變溫室內，將環境溫度設定成從低溫t1升高到高溫t2然后再由高溫降低到低溫的一個循環過程，如圖1所示。
圖1冰箱門溫度循環實驗環境溫度變化
冰箱門門蓋材料由ABS變更為HIPS后，上門蓋和下門蓋在門體溫度循環實驗中均發生開裂現象，而且是在低溫環境下發生的，開裂部位發生在門蓋頂面的中間處，如圖2所示。通過圖片可以看出，裂紋是從門蓋的前邊緣開始逐漸向后開裂的。
圖2 冰箱變溫門門蓋開裂實物圖片
開裂原因主要從門蓋材料、結構、以及注塑成型工藝方面進行分析。與ABS相比，HIPS的強度和韌性都要差，并且熱膨脹系數大，在溫度急劇變化的情況下變形較大，所以門蓋材料的變更是開裂的因素之一。其次在結構上，為了美觀門蓋的邊緣與鋼板裝配處采用平面倒斜角的形式，導致外邊緣處強度降低。在注塑工藝方面，上門蓋采用三點式進膠，中間部位存在澆口，下門蓋采用兩點式進膠，中間部位存在熔接線，在澆口和熔接線附近會產生殘余應力，這種殘余應力的存在會加劇門蓋在中間部位開裂的風險。
展開 摩托羅拉手機后殼注射模具設計+3d
摩托羅拉手機后殼產品見圖1，產品最大外形尺寸為80.5 mm x 42.50 mm x10.02 mm， 塑件平均膠位厚度0.90 mm，塑件材料為PC+ABS，縮水率為1.005，塑件質量為4.43克。塑件技術要求為不得存在披峰、注塑不滿、流紋、氣孔、翹曲變形、銀紋、冷料、噴射紋等各種缺陷。
圖1 摩托羅拉手機后殼產品圖
圖1所示手機后殼為老式摩托羅拉手機的后殼。手機外殼模具屬于高要求的精密模具。一般多采用1出1的型腔設計。個別情況下也有做1出2的型腔排位，但對模具制造提出了更高的要求。本套模具采用1出1，模胚為DCI2535，在模胚的四邊分別設計一個零度定位塊，保證模具精確合模。
手機外殼模具的高精度主要體現在以下幾方面：
1）材料選擇，手機外殼材料一般為PC+ABS，俗稱塑料合金，既有ABS優良的注塑性能合流動性，又有PC料的強度和硬度。
2）手機模具的設計制作周期都很短，給模具制造帶來很大的挑戰。很多模具廠都是提前備有鋼材和模胚，一旦下單，立即投入CNC加工。對于小滑塊和小斜頂則盡可能地標準化，提前加工一些標準件。
3）手機外殼模具都屬于大批量生產的模具，模具鋼材均需要熱處理，采用S136,熱處理至48～52HRC.
4）手機屬于消費電子產品，人們對手機的要求就是手感和舒適性，因此，手機模具的分型面夾線和滑塊夾線要做到0.02以下，而且由于模具鋼材經過熱處理，才使得分型面夾線的精度具有保持性。
5）由于生產批量較大，滑塊需要做鑲件，卡在滑塊座上，用螺釘固定，見3D圖。后模滑塊盡可能采用斜導柱驅動，并在滑塊斜面和底部增加耐磨塊，便于調整和更換。
圖2 模具設計排位圖
圖3 前模斜頂及其復位設計
6）斜頂要氮化或者進行DLC處理。
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