如何解决 TPU 制品翘曲变形的问题?
TPU 制品翘曲变形是常见问题之一,可从以下几个方面解决:
优化模具设计
平衡冷却系统:合理设计模具的冷却水路,确保制品各部位冷却均匀。对于形状复杂的制品,可采用随形冷却水路,使冷却介质能够更均匀地带走热量,减少因冷却不均导致的翘曲变形。例如,在大型 TPU 平板类制品的模具中,可设计多条平行的冷却水路,且水路间距应根据制品厚度和形状进行优化,以保证整个平板表面的冷却速度一致。
调整浇口位置和数量:优化浇口的位置和数量,使熔体在充模过程中能够均匀地填充模具型腔,避免因充模不平衡产生的内应力导致翘曲变形。一般来说,浇口应尽量设置在制品壁厚较厚的部位,且多个浇口的分布要对称,以保证熔体流动的平衡性。如对于矩形 TPU 制品,可在其长边的中心位置设置两个对称的浇口,使熔体能够同时从两个方向均匀填充型腔。
调整注塑工艺参数
降低注塑压力:过高的注塑压力会使制品内部产生较大的残余应力,从而导致翘曲变形。在保证制品充模完整的前提下,适当降低注塑压力,可有效减少内应力的产生。例如,可通过逐步降低注塑压力的方式进行调试,每次降低 5%-10%,观察制品的翘曲情况,直至找到合适的注塑压力值。
控制注塑速度:注塑速度过快会使熔体在模具内产生剪切热,导致材料的温度分布不均匀,进而引起翘曲变形。应根据制品的结构和尺寸,合理控制注塑速度,采用多级注塑工艺,在充模初期采用较低的速度,使熔体平稳地进入型腔,然后逐渐提高速度,以保证充模完整。如对于薄壁 TPU 制品,充模初期的注塑速度可控制在 10%-20% 的机器最大注塑速度,随着型腔的填充逐渐提高至 50%-70%。
优化保压参数:适当延长保压时间和降低保压压力,可使制品在冷却过程中得到更充分的压实,减少因体积收缩产生的翘曲变形。一般保压时间可在原有基础上延长 5-10 秒,保压压力降低 10%-20%,具体数值需根据制品的厚度和尺寸进行调整。
改进制品结构设计
均匀壁厚设计:尽量使制品的壁厚均匀一致,避免出现过厚或过薄的部位。如果制品结构需要不同的壁厚,应采用渐变壁厚的设计,使壁厚变化平缓过渡,以减少因壁厚差异导致的冷却不均和内应力集中。例如,在设计 TPU 塑料外壳时,对于需要加强结构的部位,可通过增加加强筋的方式来提高强度,而不是单纯地增加壁厚。
增加加强结构:在制品容易发生翘曲变形的部位,如大面积的平面、细长的悬臂等,增加加强结构,如肋条、支撑柱等,可提高制品的刚性,减少变形。加强结构的尺寸和分布应根据制品的具体形状和受力情况进行设计,一般肋条的厚度为制品壁厚的 0.5-0.8 倍,高度不超过制品壁厚的 5 倍,且肋条之间的间距应适当,以保证冷却效果和制品的外观质量。
选择合适的 TPU 材料和添加剂
材料的选择:不同品牌、不同型号的 TPU 材料其物理性能和加工性能存在差异,应根据制品的使用要求和加工工艺,选择收缩率低、刚性好、热稳定性高的 TPU 材料。例如,对于要求高精度、低翘曲的电子电器配件,可选用高硬度、低收缩率的 TPU 材料。
添加成核剂:在 TPU 材料中添加适量的成核剂,可促进材料的结晶,使结晶更加均匀,从而降低材料的收缩率,减少翘曲变形。成核剂的种类和用量应根据 TPU 的种类和制品的要求进行选择,一般用量在 0.1%-1% 之间。