在机械加工过程中，塑料变形（如翘曲、收缩、尺寸不稳定等）是常见的质量问题，主要由材料特性、加工参数和环境因素共同作用导致。以下是具体原因的详细分析：
1. 加工温度
温度是影响塑料变形的最关键因素之一。
- 温度过高：
- 塑料软化程度增加，分子链流动性过高，导致材料在加工中易受外力影响变形。
- 冷却时温差过大，导致收缩不均匀（如表面冷却快、内部冷却慢）。
- 高温可能引发材料降解（如热塑性塑料分解），产生内应力。
- 温度过低：
- 材料流动性差，填充模具时压力增大，局部应力集中。
- 冷却速度过快，导致表层和内部收缩差异显著（如注塑件的表面凹陷或内部空洞）。
典型问题：
例如，在注塑成型中，熔体温度过高会导致聚丙烯（PP）制品冷却后翘曲；而温度过低则可能使尼龙（PA）因流动性不足出现填充不均。
2. 加工压力
压力直接作用于塑料流动和成型过程。
- 压力过高：
- 材料被过度压缩，脱模后因弹性恢复产生变形（如挤出制品的“回弹”现象）。
- 模具内部压力分布不均，导致局部应力残留。
- 压力不足：
- 材料填充不充分，冷却时因密度差异导致收缩不一致。
- 保压阶段压力不足时，制品表面易出现缩痕。
典型问题：
在注塑成型中，保压压力不足会导致塑料制品中心区域因冷却收缩而塌陷。
3. 材料选择
塑料的物理和化学特性直接影响变形倾向。
- 收缩率差异：
- 不同塑料的收缩率差异显著（如PP的收缩率约1.5%~3%，而PC仅0.5%~0.7%）。
- 同种材料中，添加剂（如玻纤、填料）可降低收缩率，但可能导致各向异性收缩（如玻纤取向引起的纵向/横向收缩差异）。
- 热稳定性：
- 部分塑料（如ABS）对温度敏感，加工窗口窄，易因温度波动产生内应力。
- 吸湿性：
- 尼龙（PA）、聚酯（PET）等吸湿性材料，若未充分干燥，加工时水分汽化导致内部孔隙和变形。
典型问题：
4. 加工工艺参数
- 冷却速率：
- 冷却不均会导致收缩差异（如模具冷却水道设计不合理）。
- 快速冷却使表层硬化，而内部仍处于熔融状态，形成“皮-芯”结构，易变形。
- 加工速度：
- 高速注塑或挤出时，剪切热可能导致局部温度过高，加剧内应力。
- 模具设计：
- 浇口位置不当（如单侧浇口导致流动方向收缩差异）。
- 脱模斜度不足，顶出时制品受力不均。
典型问题：
薄壁注塑件若冷却不均，可能因局部收缩差异产生翘曲。
5. 环境因素
- 环境温湿度：
- 加工后制品暴露在高温或潮湿环境中，可能因吸湿或热膨胀变形（如POM在潮湿环境中易翘曲）。
- 后处理工艺：
- 未进行退火处理（消除内应力）的制品可能在后续使用中逐渐变形。
6. 其他因素
- 机械力作用：
- 切削加工（如铣削、钻孔）时，刀具摩擦热和切削力可能导致局部变形。
- 材料各向异性：
- 纤维增强塑料（如玻纤增强PA）在流动方向与垂直方向的收缩率差异显著。
总结：解决方案方向
1. 优化加工参数：控制温度、压力曲线，确保均匀冷却。
2. 材料预处理：干燥吸湿性材料，选择低收缩率或增强型塑料。
3. 模具设计改进：优化浇口位置、冷却水道布局，增加脱模斜度。
4. 后处理工艺：退火消除内应力，或通过调湿处理平衡吸湿性材料的含水量。
通过综合分析以上因素，可针对性地调整工艺，减少塑料变形问题。
