缩水(也叫缩痕、凹陷)是注塑件最常见的表面缺陷之一,表现为制品表面局部下凹,多出现在肉厚较大处、筋位与柱位的背面、以及浇口远端。遇到缩水,很多工厂的第一反应是调工艺——加保压、延长保压时间、降模温。但如果根源在模具设计上,工艺调整只能在很小的范围内打补丁,加过头还会带来内应力、飞边和顶白。
下面把缩水的成因拆成 6 个可以从模具设计端排查的方向,每个方向都说明开模前怎么预防、开模后还能怎么补救。
这三个词在现场经常混用,但成因和处置方向不同,先分清楚能少走弯路。
| 现象 | 表现 | 主要成因 |
|---|---|---|
| 缩痕(凹陷) | 表面局部下凹,有光泽差异 | 肉厚处冷却收缩时补料不足 |
| 缩孔 | 内部空洞,表面可能看不出 | 厚壁中心最后冷却,收缩被外层锁住 |
| 真空泡 | 厚壁中心发白或呈孔洞 | 外层先固化,内部收缩拉出空腔 |
表面能看见的凹陷属第一类,处理重点在补料通道;看不见的缩孔和真空泡更麻烦,通常要在壁厚设计上解决。
这是缩水最根本的来源。塑料冷却时体积收缩,肉厚处最后冷却、收缩量最大,如果周围已经固化,收缩就只能把表面拉下去。
设计阶段要盯住两个比值:主肉厚与筋位厚度的比例,以及柱位(Boss)壁厚与主肉厚的比例。行业里常用的经验值是筋厚取主肉厚的 0.5~0.6 倍,柱位壁厚取 0.6 倍左右。超过这个范围,筋位背面和柱位背面几乎必然出现缩痕。
如果结构上确实需要厚肉,可以把它做成中空(掏空成“口”字或“U”字形),把厚肉区域拆成几道薄筋。这类改动在 DFM 阶段提出来代价最小,等模具开好再改就是重做镶件。
浇口是补料的唯一通道。浇口太小,会在保压还没结束时就先冷却固化,之后产品内部的收缩再也补不进去,缩水就出现在离浇口最远、肉厚最大的位置。
判断方法很直接:看缩水位置是不是集中在远端或厚肉区。如果是,优先怀疑浇口截面不足。设计时浇口尺寸要按壁厚和流程比来定,不能只图好剪、好看。
已经开模的补救方式是把浇口适当加大,或者改用热流道、加大冷料井。这里要权衡——浇口加大后剪切热变化,可能带出气纹和喷射纹,改之前最好做一次模流验证。
保压要靠浇口把压力传到需要补料的位置。如果流道细长、拐弯多、或者制件本身流程比过大,压力传到远端时已经衰减得差不多,远端自然补不上料。
设计端可以做的事:缩短流道、加大主流道与分流道截面、把浇口往厚肉区挪、必要时增加浇口数量。如果制件是细长件,单点浇口往往不够,需要考虑多点进胶并做好流道平衡。
局部模温偏高会让那个区域冷却更慢、收缩更久,同时周围已经定型,同样会拉出凹陷。常见的高温区是厚肉处、深腔底部、以及水路布置不到的“死角”。
水路设计要尽量贴合型腔轮廓,厚肉区域单独加强冷却。像隔水片、喷泉管、铍铜镶件这些手段,都是为了让冷却均匀而不是单纯为了降温。关于冷却系统的布置逻辑,可以参考注塑模具冷却通道(水路)设计这篇文章。
筋和柱是缩水的高发区,因为它们的根部往往比主体厚。除了前面说的厚度比例,还有两点容易被忽略:
排气不畅会让局部气体排不出去,形成高压区,阻碍熔体填充和保压传递,表现出来有时也是凹陷或局部发白。这一点常被误判成单纯的缩水。排气槽的位置、深度和走向有一套专门的规则,具体可以看注塑模具排气槽设计指南。
如果模具已经做好了,按下面的顺序试,成本从低到高:
顺序反过来做,很容易花了钱却没解决根因。
缩水属于典型的“设计阶段花一小时、开模后花一周”的问题。中正通在 DFM 可制造性评审阶段会做壁厚分析、肉厚比校核、浇口与流程比核算,把缩水风险点标出来再进入结构设计。评审的具体流程和报告内容,可以看注塑模具 DFM 评审怎么做。
如果你手上有一副正在反复修模的模具,把 3D 图和当前的缩水位置发过来,我们可以先做一次针对性分析。