在注塑加工過程中，注塑製品存在著一個內在的質量問題------內應力。內應力的來源與所使用的塑料原料種類、注塑機的類型與塑化係統的結構、模具的結構及精度、塑料製品的結構、注塑成型的工藝參數的設定及控製、生產環境及操作者的狀態等有關。其中任何一項出現問題，都將影響到製品的質量。

而且，由於製品的表麵質量是內在質量的反映，所以，凡是能引起製品內在質量的因素，都能同時引起製品的表麵質量及其他質量問題，如引起製品的開裂、銀紋、翹曲、變形、力學強度降低，甚至失去使用價值等問題。

由於注塑過程中，除了引起製品翹曲變形的內應力可以直觀感覺到外，其它質量問題不但用肉眼看不到，而且在短時間內也沒有表露出來。所以注塑加工現場的工程人員對於這個問題一般不很重視，但是卻可能存在著很大的質量隱患。本文針對內應力這個內在的質量問題展開分析，並提出控製的一些方法，希望對現場控製產品質量的工程人員有所幫助和啟示。

一、內應力的種類及產生原因

注塑製品的內應力主要有以下四種：

1、溫度應力：

是製品冷卻時溫度不均產生的應力。當熔體進入溫度較低的模具時，靠近模腔壁的熔體迅速地冷卻而固化。由於凝固的聚合物層導熱性很差，因而在製品厚度方向上產生較大的溫度梯度。先凝固的外層熔體要阻止後凝固的內層熔體的收縮，結果在外層產生壓應力（收縮應力），內層產生拉應力（取向應力）。另方麵，因製品壁厚不均勻，冷卻速度不一致，從而產生冷卻溫度不均現象。

2、取向應力：

是製品內部大分子取向產生的應力。對於線形樹脂和纖維增強的塑料，在加工中最容易產生取向應力。其結果，沿著流動方向的分子取向程度最大，在速冷條件下，如果被拉直的分子鏈來不及鬆弛，則在該方向上產生了取向應力。

3、收縮應力：

注塑過程中，塑料分子本身的平衡狀態受到破壞，並產生不平衡體積時的應力。如結晶塑料的晶區與非晶區界麵因收縮不均產生的內應力。

4、脫模應力：

脫模時製品變形產生的應力。這主要是模具加工精度較差和設計不合理造成，如脫模斜度不夠，頂針數量不夠或頂出不平衡等。

以上2至4類應力可以歸納為成型應力，是成型過程產生的應力。一般注塑製品中同時都存在幾種應力，製品的破壞，是由幾種應力共同作用的結果。

二、內應力對注塑製品的影響

製品中內應力的存在會嚴重影響到製品的力學性能和使用性能。它的存在將降低了製品對光、熱以及腐蝕介質的抵抗能力。同時，製品在使用過程中將出現裂紋、不規則變形和翹曲，製品表麵泛白、渾濁、光學性能下降等結果。

三、內應力的控製

當注塑製品內的殘餘應力太高或應力分布不均時，塑件表麵就會產生變形、泛白、裂紋及破裂等現象。

一般情況下，澆口附近最容易發生由殘餘應力引起的裂紋及破裂，因為澆口處的成型壓力相對其他部位要高一些，尤其是主流道為直接澆口時更是如此。當塑件的壁厚不均勻，熔料的冷卻速度不一致時，由於厚薄部位的收縮量不同，也產生殘餘應力。

在速冷條件下，取向的分子鏈不能很快鬆馳會導致聚合物內應力的形成，等等。由此，可以通過減少製品殘餘應力來防止或減小注塑製品產生以上缺陷。減少殘餘應力的主要方法是改進澆注係統的結構形式和調整好塑件的成型條件。

1、減小取向應力的影響

a、提高熔體溫度，使剪切應力降低，分子取向度減小；另一方麵會使應力鬆馳加快，促使解取向能力加強。但有的材料成形溫度範圍窄，提高料溫時可能出現分解，從而影響製品的抗衡力，會使製品開裂。

b、盡量減小保壓壓力。

c、減小注射壓力或保壓壓力，會使取向應力減小。因擔心製品出現收縮凹陷或試圖取得更好表麵光澤而將注射壓力、速度等調得過大，會造成製品內部產生大的應變。結果，有些製品很快就開裂了，有些製品在存放一段時間後慢慢出現微裂或裂紋。當中心澆口出現以澆口為中心的放射狀開裂時，應考慮調節澆口尺寸，使型腔內的壓力減少，減小取向應力。有可能時，重新安排澆口的位置和形式，也可以增設必要的輔助澆口。

d、提高模具溫度，使解取向作用加強。雖然高的模溫可減少聚合物的分子取向，但是，卻使結晶性塑料結晶度提高，或因模溫過高使塑料難以固化而造成脫模困難，所以要注意。相反，如果模溫太低，塑料過早冷卻，熔接縫有可能產生，製品容易開裂。

e、有可能的話增加製品壁厚，使取向應力降低。

2、減小溫度應力的影響

如果在澆口封閉前維持模腔壓力，有利於提高製品密度，消除冷卻溫度應力，但是在澆口附近會產生較大的應力集中。設法降低澆口處溫度，延長緩冷時間，有利於改善製品的應力不均，使製品的機械性能均一。

熔體溫度的提高，不論對結晶型聚合物還是非結晶型聚合物都會導致拉伸強度的降低。對非結晶型聚合物，拉伸強度會因澆口的位置而異。當澆口與充模方向一致時，拉伸強度隨熔體溫度提高而降低；當澆口與充模方向垂直時，拉伸強度隨熔體溫度的提高而增加。

3、減小收縮應力的影響

塑料製品如果在模內散熱不好，冷熱不均（尤其對大製品而言），可能會使製品出現收縮差異，產生較大的內應力，而使製品開裂。因此，模具的冷卻水道的布置應盡量平衡。

製品設計上，避免厚度相差很大的部位。因厚度相差很大的部位必然是冷卻速度不一，冷卻過程的收縮和結晶情形的不同，力學狀態也不同。

4、減小脫模應力的影響

a、調整頂出裝置，如頂板、頂杆等，使之平衡動作，避免作用力先後不一或傾斜歪曲頂出。

b、型腔、型芯要有適當的脫模斜度。當斜度不夠時，脫模困難，製品受的機械應力過大而開裂。

c、型腔脫模麵要有足夠的光潔度，甚至連拋光方向也應盡量與料流方向一致。型芯部分的加強筋、柱子等應有足夠的光潔度，使脫模順暢。

d、采用小澆口，保壓時間短，內應力小；用大流道，則注射壓力低，注射時間短，內應力小；澆口設計在製品的厚壁處，則注射壓力和保壓壓力低，內應力小。

e、調節好開模速度，避免高速撥模。

f、調節好模板的平行度及平穩性。

g、在模麵上施加適當的脫模劑，使脫模順暢。

h、製品在模內冷卻時間太短，未充分硬化即開模頂出，可能在頂杆周圍開裂。但冷卻時間過長，製品包貼在模芯上，頂出時由於脫模光潔度不夠或斜度不夠而發生頂白現象。

i、深腔製品應設置適當的進氣孔道，以免脫模時產生過大的負壓，影響塑料製品與模具的分離。必要時，通過進氣孔道向模具和製品之間吹入壓縮空氣有助於脫模。

5、製品設計上應注意問題

避免出現應力開裂的尖角、缺口或厚度相差很大的部位。尖角和缺口是內應力集中的地方，而厚度相差很大的部位必然是冷卻速度不一，冷卻過程的收縮和結晶也不同。總之，製品形狀越複雜，尺寸愈大，愈容易開裂。

當塑料製品中帶有金屬嵌件時，嵌件最好是銅或鋁，而且加工前應先預熱嵌件。由於金屬和塑料的收縮率不一致，塑料的收縮率較大，而金屬的收縮率相對較小，通過預熱方法減小收縮差異。對於聚苯乙烯，一般不宜設置金屬嵌件。

製品設計上應注意平滑、緩過渡和勻稱。在製品造型上，應盡量采用曲麵、雙曲麵，既美觀又可減小變形。

四、製品應力開裂檢查和退火處理

1、診斷方法：

溶劑法：

a、PS  在室溫下用煤油處理。

b、對PC、PS、聚碸、PPO等注塑製品，用四氯化矽溶劑處理，20秒內若製品開裂，說明內應力大。

c、POM  30%鹽酸溶液中浸30min。

d.ABS  浸入冰醋酸溶液中。

e、PP  在80℃下，用63%（重量百分比）的三氧化鉻與水的混合物處理。

f、HDPE  在80℃下，用2%的洗滌劑水溶液處理。

儀器法：

用偏振光照耀塑料製件，視彩色光帶多寡，剖析內應力的強弱，它隻適用於透明的製件。偏振光法所要的儀器昂貴，操作龐雜，且正確度不高，因為製件處理前後變化不顯著，光譜帶上湧現的光帶不一定都是內應力的影響，如製件表麵的漣漪也會影響檢驗的成果。不外此法對製件的機能尚無任何影響，為無損檢驗，經檢驗過的製件可繼承電鍍和使用。

2、消除內應力的熱處理方法

有開裂傾向的塑料製品，可以用退火熱處理方法來消除製品內應力，從而減小裂紋的生成。

POM 空氣浴退火：140～150℃×壁厚每增5mm即增加40～60min；

油浴退火：140～150℃×壁厚每增5mm即增加20～30min。

PBT 120℃×1～2h 。

PC  110～135℃×時間根據厚度定。

聚碸 170～180℃×2～4h 。

PMMA 70～80℃×4h 。

ABS  70～80℃×2～4h 。