翹曲是結(jié)晶性塑料（如PA6、PA66）在加工過程中因不均勻收縮而導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力體現(xiàn)。要解決這個問題，需要從材料、模具設(shè)計(jì)、加工工藝和后處理四個方面系統(tǒng)性地入手。

以下是詳細(xì)的方法和策略：

一、 材料選擇與改性 (從根本上解決)

這是最有效、最根本的方法之一。通過改性可以顯著降低材料的收縮率和各向異性。

1. 選擇低翹曲牌號：

   • 玻璃纖維增強(qiáng)：添加玻璃纖維（GF）可以大幅降低收縮率，但需要注意的是，玻璃纖維的取向會導(dǎo)致各向異性收縮（流動方向與垂直方向收縮率不同），可能引發(fā)新的翹曲問題。通常玻璃纖維含量越高，整體收縮率越低，但需配合良好的模具設(shè)計(jì)來管理取向。

   • 礦物填充：添加滑石粉、硫酸鋇等礦物填料。這些填料形狀通常更接近球形，能有效降低收縮率，且各向異性收縮不明顯，是實(shí)現(xiàn)低翹曲的優(yōu)選方案。很多商用低翹曲牌號就是“玻璃纖維+礦物”的復(fù)合填充體系。

   • 半結(jié)晶 vs 非晶：PA6和PA66是半結(jié)晶材料，結(jié)晶過程會產(chǎn)生較大的體積收縮。在某些極端情況下，可以考慮使用非晶尼龍（如PA6I/6T，PA10T/X等），但其成本高昂，主要用于耐高溫領(lǐng)域。

2. 使用成核劑：在材料中添加成核劑可以加快結(jié)晶速度，使晶體結(jié)構(gòu)更細(xì)小、更均勻。這有助于減少因結(jié)晶度差異導(dǎo)致的收縮不均，從而降低翹曲。

3. 材料預(yù)處理：

   • 充分干燥：尼龍極易吸濕。加工前必須嚴(yán)格干燥（如80-90℃下干燥4-6小時，露點(diǎn)<-40℃）。含水率過高會導(dǎo)致水解降解，分子鏈斷裂，產(chǎn)品強(qiáng)度下降，且冷卻時水分揮發(fā)會形成氣泡（俗稱“水花”），加劇收縮不均和翹曲。

   • 使用除濕干燥機(jī)：確保干燥空氣的露點(diǎn)足夠低，以保證干燥效果。

     

二、 模具設(shè)計(jì) (關(guān)鍵預(yù)防措施)

模具設(shè)計(jì)是控制翹曲的另一個核心環(huán)節(jié)。

1. 澆口設(shè)計(jì)與位置：

   • 數(shù)量與大小：采用多個澆口可以縮短熔體流動路徑，減少分子和纖維的取向，使填充和保壓壓力分布更均勻。澆口尺寸要足夠大，以利于保壓壓力的有效傳遞。

   • 位置：澆口應(yīng)設(shè)置在產(chǎn)品壁厚最厚的部位，以保證保壓壓力能有效地補(bǔ)充到最需要補(bǔ)縮的區(qū)域。避免將澆口放在薄壁區(qū)域，否則厚壁區(qū)域得不到充分補(bǔ)縮而收縮下沉。

2. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

   • 均勻冷卻：冷卻不均絕對是翹曲的首要元兇之一。模具型芯和型腔的冷卻水道必須對稱、均勻，確保產(chǎn)品兩側(cè)以相同的速率冷卻。冷卻水道應(yīng)盡可能靠近型腔表面，且保證冷卻液充分湍流。

   • 溫度控制：使用模溫機(jī)精確控制模具溫度。對于PA6/PA66，通常推薦模溫在80-100℃。較高的模溫雖然延長了周期，但允許分子鏈有更多時間松弛，減少內(nèi)應(yīng)力，并使結(jié)晶更充分均勻，從而減少翹曲。

3. 產(chǎn)品與流道設(shè)計(jì)：

   • 壁厚均勻：這是模具設(shè)計(jì)的第一原則。壁厚突變會導(dǎo)致冷卻速度和收縮率的不一致，必然產(chǎn)生翹曲。在厚度變化處必須使用漸變過渡。

   • 對稱設(shè)計(jì)：在可能的情況下，盡量使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對稱，這樣收縮力可以相互抵消。

   • 加強(qiáng)筋與支撐：合理設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋和支撐結(jié)構(gòu)（如三角筋），可以顯著提高產(chǎn)品剛性，抵抗收縮應(yīng)力。但要注意筋的厚度通常為主壁厚的40%-60%，以免背面產(chǎn)生縮痕。

4. 排氣：良好的排氣能保證熔體順利充滿型腔，避免困氣造成的燒焦、填充不滿或壓力不均。

三、 加工工藝參數(shù)優(yōu)化 (精細(xì)調(diào)整)

工藝參數(shù)的設(shè)置直接影響熔體在模內(nèi)的流動、壓實(shí)和冷卻行為。

1. 注射速度：

   • 采用中速或慢速注射。過快的注射速度會產(chǎn)生高的剪切應(yīng)力，加劇分子和纖維取向，增加各向異性收縮。但速度過慢可能導(dǎo)致熔體前鋒溫度下降過多，產(chǎn)生冷料。

   • 采用多級注射：在通過澆口和薄壁處時采用高速，在填充大部分型腔時改用中低速，以求平衡填充效率和取向問題。

2. 保壓壓力與時間：

   • 保壓壓力：這是補(bǔ)償收縮最重要的階段。壓力過高會導(dǎo)致過保壓，產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力大，脫模后易翹曲；壓力過低則補(bǔ)縮不足，收縮大。通常保壓壓力為注射壓力的50%-80%，需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

   • 保壓時間：保壓時間必須持續(xù)到澆口封凍為止。保壓時間不足是導(dǎo)致收縮過大的常見原因?？梢酝ㄟ^稱量產(chǎn)品重量的方法來確定最佳保壓時間（當(dāng)產(chǎn)品重量不再隨保壓時間增加而增加時，即為最佳時間）。

   • 多級保壓：采用從高到低的階梯式保壓曲線通常效果更好。初期高壓補(bǔ)償大部分體積收縮，后期低壓釋放內(nèi)應(yīng)力。

3. 模具和熔體溫度：

   • 熔體溫度：在材料推薦范圍內(nèi)（PA6通常為240-280℃，PA66為260-290℃），適當(dāng)提高熔體溫度可以降低粘度，有利于保壓傳遞和分子鏈松弛，減少取向和內(nèi)應(yīng)力。但過高的溫度會導(dǎo)致降解。

   • 模具溫度：如前所述，提高模溫（如90℃）是減少內(nèi)應(yīng)力和翹曲的有效手段。它使冷卻速度變慢，結(jié)晶更完善，收縮更均勻。

4. 冷卻時間：確保產(chǎn)品充分冷卻定型后再開模。冷卻時間不足，產(chǎn)品內(nèi)部還未完全冷卻，頂出時極易變形。

四、 后處理

對于已經(jīng)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或輕微翹曲的產(chǎn)品，可以進(jìn)行后處理來矯正。

1. 退火處理：將產(chǎn)品在高于使用溫度10-20℃，但低于其熱變形溫度5-10℃的溫度下（如對于PA66，可在120-150℃的烘箱中），加熱一段時間（根據(jù)壁厚，通常0.5-4小時），然后緩慢冷卻至室溫。此過程可以消除內(nèi)應(yīng)力，使分子鏈段重排，穩(wěn)定產(chǎn)品尺寸，矯正翹曲。

2. 矯形夾具：對于輕微翹曲，可以在退火后使用矯形夾具將其固定，待冷卻后定型。

總結(jié)與操作步驟建議

1. 首選方案：與材料供應(yīng)商溝通，選擇一款合適的低翹曲改性牌號（如礦物填充或玻纖/礦物復(fù)合填充），這是事半功倍的方法。

2. 確保干燥：嚴(yán)格干燥物料，這是保證加工質(zhì)量的前提。

3. 優(yōu)化模具：檢查模具的冷卻系統(tǒng)是否均勻，澆口位置和大小是否合理。這是解決翹曲問題的核心。

4. 調(diào)整工藝：

   • 使用模溫機(jī)，適當(dāng)提高模具溫度。

   • 采用中低速注射。

   • 優(yōu)化保壓壓力和時間（采用多級保壓），確保充分補(bǔ)縮但又不過度。

   • 保證足夠的冷卻時間。

5. 后續(xù)補(bǔ)救：對于試模后仍有翹曲的產(chǎn)品，考慮退火處理并配合矯形。

通過以上系統(tǒng)性的方法，絕大多數(shù)尼龍產(chǎn)品的翹曲問題都可以得到有效解決或顯著改善。