第 24 章：开裂（Crack）

24.1  定义

开裂是指产品出现物理性的断裂或破裂。参考图 24.1 也称作：断裂，破裂，折裂

错误的分类：划伤

24.2  开裂问题的可能原因4M 表

注塑工艺	模具	机器	原料
保压压力过大	倒扣	过热	含水率
料温	锐角	机器的控制能力	污染
炮筒停留时间	拔模不够		回料
顶出	滑块或斜度的尖角		原料制造问题
取件			分子量
作业员			原料错误
开模速度
浇口封闭

24.3  开裂的问题处理

开裂是一种常常发生在注射后面的工序步骤的缺陷，比如开模、顶出、取件、员工作业等。在处理开裂问题时，第 一重要的事情是搞清楚开裂是什么时候发生的。而且开裂问题，仔细的检查产品的设计，往往是产品的锐角位置作 为一个应力集中点，导致了开裂的最初形成；所以往往要检查这些位置能否增加 R 角过渡。

24.3.1  注塑工艺问题引起的开裂

开裂可以由好几个工艺参数的设定导致，还有注塑的后道步骤。在调查开裂原因时要注意的关键因素包括：

  保压压力  实际料温  炮筒停留时间   顶出  取件  作业员  脱模后的作业  开模速度

  浇口封闭24.3.1.1  注塑工艺问题：保压压力

如果成型时产品过保压，那产品对模具的抱紧力就很大。抱紧力的增大可能会导致产品在顶出或开模时开裂。要检 查产品是不是粘前模，倾听开模时有无产品的开裂声或爆破声（STOP 里的 O，也就是望闻问切里的闻），在产品顶 出前暂停机器动作，检查产品是否紧贴着顶出侧—因为粘前模的话产品会拉起。注意，过保压只是产品可能粘模的 原因之一。

如果保压压力是错误的被设的很高，那简单的对照标准工艺参数做一个核对就能发现问题。如果模具是换了机器生 产，记住，不同注塑机的增强比不一样，总是要按照塑料压力来设定。

在标准工艺的开发过程中，知道在产品会粘模前的成型窗口有多大，是非常重要的。这个可以简单的通过调整的保 压压力，确认多少保压压力才会导致产品粘模发生。注意仔细倾听模具开模时的异音，并检查产品在顶出前有无拉 起。

译者注：这里也说明在产品的工艺开发阶段，按科学成型的方法来建立工艺参数的重要性。

24.3.1.2  注塑工艺问题：熔体温度

在分析产品的开裂问题时，确认实际的熔体温度是理性的一步。如果塑料在高于推荐成型温度下成型，那原料就可 能会降解，导致机械性能下降，产品在顶出或后道的作业中发脆开裂。

记住，高的熔体温度也会导致产品整体或局部的过保压。这个潜在的过保压问题，可能会引起产品粘模，结果导致 了产品的开裂。

24.3.1.3  注塑工艺问题：停留时间

停留时间效果和高熔体温度类似，停留时间长也会导致原料降解的发生，也可能导致产品过保压。通过确认产品的 一模体积和机器最大射胶量，计算出原料的停留时间；确保停留时间在原料厂家的推荐范围内不过长。一个简单的 指标是一模产品的体积应大于机器最大射胶量的 20%（完整的算法还要考虑到周期的长短以及热流道的容料体积）。 如果这个百分比变小，那停留时间就会拉长。原料的降解通常依赖于温度和时间的综合作用，所以停留时间越长， 原料所能容忍的温度也就越低。

考虑停留时间除了炮筒的最大射胶量，还有热流道的容料体积。热流道作为熔体传递系统的一部分，也会影响原料 的停留时间。多数的热流道设计是，热流道里料在每个成型周期里都会冲刷一遍；但是有的场合产品偏小，热流道 里的塑料可能要好多个模次才能冲刷一遍，导致整个原料停留时间被拉长。

另一个会影响原料停留时间的，是熔体传递系统里的任何死角滞流区域。例如，喷嘴和喷嘴转接头之间有台阶存在； 这个滞流区域的塑料会长期停留降解，并慢慢的带入模具里；通常会导致黑点或喷纹的问题；当然，这也可能会导 致产品开裂。为了避免这种情况发生，重要的是所有的元件之间要对齐并且没有破损。任何熔体传递系统里已知的 死角区域都要消除。

24.3.1.4  注塑工艺问题：顶出

产品开裂也常常在顶出时发生。这取决于产品对模具的顶出侧抱的有多紧。要确认顶出是不是产品开裂的原因，先 检查产品在顶出前有没有问题。如果产品在顶出前没有开裂问题，将产品顶出后再仔细观察。如果产品是顶出时开 裂的，那可能是产品的收缩过大抱住模芯或者是模芯侧的倒扣过大。为了改善产品顶出开裂的问题，有时有必要降 低产品的顶出速度。注意顶出速度降低会拉长产品的成型周期。

不像降低顶出速度那样，从产品抱紧模芯的真正原因上下手是更好的解决方案。例如，有时周期时间过长会导致产 品收缩过大抱住模芯，所以这时候缩短周期可解决脱模问题。检查模具有无倒扣也很重要，比如火花痕、机加工刀痕、破损、表面纹理等。也要确认模具设计时是否布置了足够的顶针数量。模具方面的问题请参考下面的模具环节。

24.3.1.5  注塑工艺问题：取件

如果产品开裂也不是顶出时发生的，那它可能是在顶出后的动作步骤里。一个例子是产品是机械手取出的，机械手 可能对产品用力过度或者是移动时撞到哪里而损坏产品。另一个产品可能会开裂的地方是，产品是自落的，与滑槽 或流水线发生撞击，所以使用滑槽时要用纸板垫一层作为缓冲。有的产品因为结构的问题，就应该用机械手取出，而不是自落到滑槽上。产品是机械手取出时，也可能被取出治具伤害到，或者是释放的高度太高。一个关键是使用 STOP 里的观察，不光是看，也包括倾听有无任何异音。

24.3.1.6  注塑工艺问题：作业员

作业员的操作不当也会导致产品开裂的发生。如果产品有跌落或敲击等用力过猛，那就会导致产品开裂或破损。通 常来说，如果是作业员导致了产品开裂，那产品本身是太脆弱了，最好从产品的设计上解决。

另外，在处理作业员的问题时，确保作业位置悬挂有清晰和正确的作业指导书（车间常常会有作业指导书挂错或版 本不对的事情），让员工可以正确的作业。如果每个员工的作业手法都不一致，那跟踪和鉴别员工的作业问题点是 非常困难的。

其他可能的作业问题是，作业员可能有化学品用在产品上。作业员可能用清洗剂来擦拭产品上的油污。好多塑料会 和化学溶剂/清洗剂发生反应，出现龟裂或环境应力开裂。有时候，作业人员善意的帮忙，反而会对产品造成伤害。

24.3.1.7  注塑工艺问题：开模速度

如果产品会粘定模侧，那过快的开模速度就会损坏产品。这种情况下，慢速的和前模分离可以改善产品的脱模；坏 处是开模速度的降低会拖累周期。这个前后模分开的速度也可能是产品在滑块处开裂的原因。

注意在调整前后模分开的速度时，也要注意评估对模具其他动作的影响，具体见下面的模具环节。

注：不要用注塑工艺去弥补模具的问题。

24.3.1.8  注塑工艺问题：浇口封闭

有时，使用浇口封闭的保压时间，会在产品的浇口附近产生太大的残余应力。如果开裂是发生在浇口的附近，值得 试一下，使用浇口不封闭的保压时间，让浇口有一定的回流，是不是能改善残余应力过大的问题。

24.3.2  模具问题引起的开裂

在评估模具问题时，总是要寻找模具的锐角区域—会导致应力集中问题。注意产品的设计应该要注明和指定所有的 拐角区域的 R 角大小。典型的模具问题有：

  倒扣   锐角  拔模斜度不够  滑块或斜顶的问题

24.3.2.1  模具问题：倒扣

模具上的倒扣，会产生一个塑料锁住模具的点。这些倒扣会拉住产品，使得产品更难和模具分离（定模侧或动模侧）。 这个增加的附着力可能在产品脱模时形成局部的高应力，另外，倒扣本身也会是一个应力集中点。倒扣可能是模具加工导致的，包括火花痕或刀痕，分型面的毛刺，刮伤或破损。对模具的仔细检查有无损坏的位置，产品上的拉伤或损坏，都可能指出倒扣的位置。这些模具的倒扣必须要抛光处理。

24.3.2.1  模具问题：锐角

塑料不喜欢锐角—记住这点！锐角会导致应力集中，裂纹从这里孕育。模具上的任何锐角都应该 R 角过渡，而不是 形成一个“死亡尖角”。

如果是产品上的 R 角过小，那很难去检测和判断。一个快速和简单的方法是，用圆珠笔尖沿着产品的角落画一条线， 如果 R 角过小的话，圆珠笔会在这个角的两边，留下一个平行线；如果 R 角比圆珠笔尖的 R 角大的话，只会在 R 角 的中心留下一条线。

24.3.2.1  模具问题：拔模斜度不够

如果拔模斜度不够的话，那顶出时产品会倾向于粘在模具上。这种情况的话，要根据产品的纹面和塑料的类型来选 择合适的拔模斜度。

在开始加工模具之前，必须要执行全面的拔模分析，确保产品是可制造的。有时为了克服拔模不足的问题，有必要 对模具做涂层处理，来避免产品的粘模。

24.3.2.1  模具问题：斜顶或滑块问题

产品如果会粘在滑块或斜顶这种细节部位，开裂也会发生。总是要确认这些模具零件有足够的拔模，容易脱开。很 多时候，滑块或斜顶的表面处理必须正确处理来帮助脱模，这通常意味着沿着脱模的方向抛光。

检查斜顶或滑块有足够的活动行程，不会挂住产品。有时滑块或斜顶的动作行程不够，导致产品在脱模时挂住了斜 顶或滑块，最终导致了产品开裂或损坏。这也是模具设计时要检讨的关键项目。

24.3.3  机器问题引起的开裂

在产品开裂方面，机器问题会导致问题发生的有：   

过热  机器控制能力不足

24.3.3.1  机器问题：过热

任何会导致原料降解的，也会引起产品开裂或损坏。塑料的降解会导致塑料机械性能的下降，这会导致开裂的发生。

而且，如果原料降解，它也很可能导致产品粘模，这导致产品需要的脱模力增加，增加了产品损坏的可能。

如果炮筒的各区温度是根据标准工艺参数正确设定的，检查各个加热区的实际温度是否和设定值一样。检查各个加 热区的功率输出，因为一个加热区一直有加热功率输出，通常就意味着过热发生。

译者注：怀疑有过热问题的话，最好的方法还是检测塑料的实际温度。简单的闻一下塑料有没有分解的气味，也是一个便捷的方法。查看加热比例也是比较好的方法。还有可以用热红外线相机拍照等。

24.3.3.2  机器问题：机器控制能力不足

像前面讲到的，热管控的能力不足是塑料降解的潜在关键原因。除了温度之外，剪切能量的输入也通常是塑料熔化 的最大能量来源。如果储料背压过大或储料的螺杆转速不受控制，那注塑机或施加了过多的剪切能量给塑料，导致 塑料降解，引起了产品的开裂或破损。确认实际的背压值和螺杆转速是否和设定值相符。

译者注：背压大小的判断，参考棕色条纹一章。

注塑机控制能力的另一个可能的影响是保压压力的控制。如果保压压力得不到控制，那产品可能会过保压，导致粘 模发生；不管是粘前模还是粘后模，都会损坏产品。经常在产品粘模时，可以在前后模分开时或顶出时可以听到开 裂的声音。确认注塑机能否提供和设定值一致的保压压力很关键。要高效的处理问题，关键的是要知道，在整个成 型周期中，注塑机实际上做了什么。

更多的细节请参考第 8 章。

24.3.4  原料问题引起的开裂

原料相关会引起产品开裂的有： 

  含水率  污染   回料  原料制造问题   分子量  原料错误

24.3.4.1  原料问题：含水率

很多塑料，在含水率过高的情况下成型，会发生水解。水解过程中，塑料的分子链会断裂缩短。这个分子链断裂的 结果是，原料的机械性能大幅下降。这个机械性能下降常常导致产品在脱模时开裂或后续作业时开裂。如果开裂突 然出现，确认原料是否正确烘干。

和很多其他缺陷一样，遵从原料厂家的烘干建议是非常重要的。参考第 9 章烘干问题的处理。

要知道，不是所有的原料在没有烘干、含有过量水分时，产品上就会出现喷纹的缺陷。聚酯就是一个很好的例子， 在含水率过高的情况下成型，原料会降解导致产品在跌落时开裂，但产品上并没有喷纹缺陷。有时聚酯没有烘干的 第一个指标是，产品会顶出困难，可能会导致顶穿。

尼龙材料是特别的一种材料，刚成型的干燥的产品和吸水后的产品，有完全不同的特性。当尼龙料烘的特别干燥再 成型时，可能反而会导致产品太脆，而在顶出或作业的时候开裂。不要过度烘干尼龙材料，确保模具和工艺参数对 尼龙的“干燥的和刚成型一样”影响最小。

24.3.4.2  原料问题：污染

原料相关的引起产品开裂或破损的最可疑的罪犯是污染。要成型产品的原料被其他的原料污染，会导致原料的性能 严重受损。多数情况下，如果污染是产品开裂原因的话，产品上也会有其他的外观缺陷，如喷纹，分层，条纹等。

避免原料的交叉污染很重要。预防措施包括：所有的原料都要在封闭的容器里，确保对任何储料箱、料筒、吸料机、 管线的彻底清洁，对原料清晰标识的作业指导书，培训作业人员如何处理回料，培训员工同样的颜色并不意味着是 同样的原料，等等。

在使用色母时，确保色母的载体是正确的。同样也要有清晰的标识和作业指导，确保作业人员不会随便抓一包看上 去颜色差不多的色母。在 STOP 问题解决里，思考所有的可能污染源是非常关键的。

24.3.4.3  原料问题：回料

回料如果作业的好的话，可以像原料一样好用。然而，回料也可能因以下情况出现问题：

  其他原料的污染  如果回料受潮，可能烘不干  热历史会导致材料里的添加剂消耗

24.3.4.4  原料问题：原料制造问题

原料供应商通常在制造原料时做的非常优秀。然而，和所有的制造过程一样，总是会有变动和错误发生。如果配方 中的某个添加剂忘了添加，或者添加的剂量不对，那原料就会有问题。会导致产品开裂的两个可能性最大嫌犯是增 韧剂和脱模剂。配方里增韧剂的缺失会导致产品顶出时开裂；而脱模剂的缺失，会导致产品粘模。这种情况发生的 可能性很小，因为原料制造过程中的性能抽检应该会发现这些问题。

译者注：通常大路货的原料发生这种问题的可能性很小。定制的、特殊改性的料，要注意确认原料制造问题的可能。

24.3.4.5  原料问题：分子量

原料的生产是一个制造过程，总是会有变动的发生。一个注塑人员必须要面对的变动是平均分子量。如果原料的平 均分子量变小，那原料会变弱，机械性能相对标准值下降，这可能导致产品开裂。有时候模具和原料的问题组合会 导致这种问题发生，但比较少见。花费大量精力来调查原料的平均分子量是非常昂贵的。

不幸的是，平均分子量在通常的注塑车间里并不能测量。通常简单判断的方法测量塑料的熔融指数（MFI），如果原 料的平均分子量下降，那熔融指数会变大。

译者注：测量原料的分子量分布基本上是不可能完成的任务，因为这需要用凝胶分子量分析的方法，有这个仪器设备的原料厂家也不多。所以在工艺参数的建立阶段，要做好成型窗口的验证。

24.3.4.6  原料问题：原料错误

总是要记得确认，使用的是不是正确的原料。严格按照作业标准使用/添加原料，是非常重要的，确保不会意外用 错料。

同样要记住的是，在寻找替换原料时（比如成本降低项目），纸面上看起来漂亮的数据，并不能保证生产出一样漂 亮的产品。如果要使用替换原料，参数的调整可能是不可避免的。