第 45 章：空洞（Void）、真空泡

Steve Brammer，Randy Kerkstra，GEMINI & CHATGPT

45.1  定义

空洞是产品壁厚上形成的内部空间。空洞和气泡不是一回事，尽管它们看上去几乎一模一样。气泡是空气困在塑料 里，而空洞是收缩造成的真空。要区分气泡和空洞，可以用热风枪慢慢加热缺陷位置，如果缺陷位置加热后塌陷， 那就是空洞缺陷；如果缺陷位置鼓起来，那就是气泡缺陷。图 45.1 是 PC 产品上的气泡。

也称作：内部缩水，真空泡

错误的分类：困气，气泡，水泡

45.2  空洞问题的可能原因4M 表

注塑工艺	模具	机器	原料
保压压力低	冷却	机器性能
保压时间短	壁厚太厚
模温过高或过低	浇口位置
料温过高

45.3  空洞的问题解决

空洞问题常常被我们忽视，因为不透明的产品上，目视检查不到这个缺陷。透明的产品可以清楚的看到空洞缺陷； 它通常出现在产品的厚壁区域。空洞会造成产品机械性能的下降，所以有必要切开产品的厚壁胶位，检查现有工艺 参数生产的产品有无空洞问题。

产品设计对空洞的影响最大。如果产品的壁厚不能保持均匀，或者不是从厚壁处进胶的，空洞出现的几率就会大增。 要用工艺参数来弥补这些设计缺陷，会大大缩小成型窗口，并且增加产品的制造成本。

45.3.1  注塑工艺问题引起的空洞

工艺参数方面会造成空洞的有：

  保压压力低  保压时间短  模温过高或过低  料温过高

45.3.1.1  注塑工艺问题：保压压力低

当塑料加热到熔融状态的过程时，分子链之间的距离随着塑料的能量增加而加大；在塑料的冷却阶段，分子链之间 的距离又变小，导致了注塑件的收缩。在这个收缩过程中，产品的局部可能会形成空洞。

保压压力是注塑过程中补偿产品冷却收缩的部分。施加足够的模腔压力，可以限制收缩的程度，这就可以限制空洞 的形成。

检查机器的保压压力设定是否和标准工艺参数一致。如果保压压力设定没有问题，确认能否增加保压压力。如果模 具装有模腔压力传感器，检查模腔压力曲线是否和标准模板一致。

增加保压压力可以更好的保缩产品，产品出现空洞的可能性就更小。如果有增加保压压力的话，检查产品的尺寸变 化，保压压力高生产出的产品尺寸会偏大。增加保压压力可能会出现产品过保压而粘模的问题，在问题处理的时候， 要有 STOP 方法，思考参数变更可能会带来的负面影响。

45.3.1.2  注塑工艺问题：保压时间短

如果保压时间设置的太短，保压压力会在浇口冻结之前撤除，这会导致塑料从模腔里倒流出浇口。如果产品在冷却 收缩的时候，模腔压力没办法维持，塑料会有很大的收缩，导致产品的厚壁区域出现空洞。浇口附近的空洞，是浇 口没有封闭的一个大指标。

确认模具有无进行过浇口封闭实验。确认保压时间的设定是否能保证浇口封闭。处理浇口封闭的一个方法，就是保 压时间的设定值比浇口封闭时间长 10%左右，这能保证在工艺的正常变化范围内，浇口还是能维持封闭的。比如说， 产品的浇口封闭时间是 10 秒，那么保压时间就设定为 11 秒。

45.3.1.3  注塑工艺问题：模温过高或过低

模温过低，会导致模腔压力损失加大。这个模腔压力损失的增加，会导致保压压力没办法有效的覆盖到整个模腔。 模温低还会更快的移除塑料的热量，导致浇口和产品的胶位冻结的更快。如果工艺不能够保证对厚壁区域的充分保 缩，那产品就会有缩水或空洞。

模温过高，会增加产品的收缩程度。收缩率的增加会导致产品内部空洞的形成。模温是平衡的艺术，摇摆于低模温 导致模腔压力损失增加和高模温收缩率增加之间。注塑过程的热量输入和热量带走之间的平衡，是生产出高质量产 品的关键一步。

产品顶出时的温度和模具表面温度，可以提供关键的信息，判定模具温度是否正确。这些细节资料应该记录在标准 工艺参数表上，在模具的工艺开发阶段就测量好，作为后续问题处理的依据。如果产品顶出时的温度或模具表面温 度不对，检查以下内容：

  模温机的设定和实际温度   水流量  水路接法是否正确

冷却是保证产品重复性的关键。要确保生产的工艺条件和开发时确认的标准工艺条件是相符的。

45.3.1.4  注塑工艺问题：料温过高

料温越高，产品需要的冷却时间也越长。这个冷却时间的增加会产生空洞，因为产品壁厚的外层和模具接触已经冷 却冻结，而芯部的塑料还是熔融状态继续冷却收缩。取决于冻结层的坚硬程度，产品可能会形成缩水印或者空洞。 如果冻结层很硬，在芯部收缩产生的应力下不会变形，产品就形成了空洞。

对比标准工艺参数，检查实际的料温是否正确。如果实际料温过高，调查料温过高的原因是什么。很多因素会影响 到实际料温，比如：

  炮筒温度  储料螺杆转速  背压  螺杆设计

上面的这些因素都要对比标准工艺参数，验证参数设定是否正确。如果有参数设定的不对，把参数更改回需要的设 定范围内。

45.3.2  模具问题引起的空洞

模具相关的原因有：  

 冷却  厚壁区域  浇口位置

45.3.2.1  模具问题：冷却

模具冷却不足的位置，会在生产过程中变动越来越热，导致产品在这个位置的收缩率比其他地方高。如果这个高收 缩率的位置是产品的厚壁位置，缩水印或空洞就会出现。

检查产品顶出时的温度，是否和标准参数一致。生产一段时间后，测量模具表面温度，确认是否存在局部过热点。 确认模具的水路接法是否正确，水流量是否足够。

更多信息参考第 14 章。

45.3.2.2  模具问题：厚壁区域

尽管这更多是产品设计的问题，壁厚问题在本书里作为模具设计的一部分来讨论。当产品有局部的厚壁区域，那里 就趋向于产生缩水印或者空洞。这个趋势是因为厚壁区域的收缩率更大，厚壁的位置需要的冷却时间更长，保缩的 效果也不好，因为周边的胶位先冻结，阻碍了模腔压力的传递。

在产品的设计阶段，要尽最大努力的把产品壁厚的变化降到最小。掏空厚壁的位置可以尽量避免空洞形成的可能。

厚壁区域对产品的成型周期也会有负面的影响，只因为它需要更长的冷却时间。塑料是优秀的隔热材料，阻碍了热 量从厚壁的内部往外传递，导致冷却时间大为加长。要加强模具的冷却效果，厚壁区域必须要掏空，保证产品壁厚 的均匀。

有的时候，厚壁区域需要增加浇口，以及增加浇口的尺寸，来保证厚壁能够得到足够的保缩。浇口尺寸的增加会导 致浇口封闭时间的增加，这会拉长周期，也意味着制造成本上升。

45.3.2.3  模具问题：浇口位置

如果产品是从薄胶位处进胶的，厚壁区域又远离浇口，空洞产生的几率就会大增。如果浇口是在薄壁位置，在厚壁 区域得到充分保缩之前，薄胶位早已冷却冻结，这导致厚壁处的收缩增加。

如果产品的壁厚设计是不均匀的，那浇口就应该布置在厚壁区域，保证厚壁的保缩。记得先尝试能否做掏胶处理； 当然，不能做掏胶处理的话，尽一切可能把浇口放在厚壁位置。

模流分析可以提供冻结层的形成图示，指出哪些区域会过早冻结。使用模流分析软件来确定浇口位置，保证厚壁区 域的保缩。

45.3.3  机器问题引起的空洞 参考第 8 章。

45.3.4 原料问题引起的空洞

生产透明产品或者不透明产品，对空洞问题的考量截然不同。在生产不透明产品时，空洞没办法目视观察到；而在透明产品上，空洞问题一目了然。要查看不透明产品有无空洞缺陷，产品需要切开检查。

如果生产的产品非常重要，要求很高，可能需要用 X 射线来检测产品有无空洞。这可以在不破坏产品的基础上，检 查产品有无问题。