深度解析射出成型短射缺陷:成因分析與改善對策

2025-05-08 15:54:07


短射(Short Shot)是指熔融塑料未能完全填滿模穴,導致成品邊緣或內部結構出現缺料、空洞或不完整的現象,進而造成外觀不良、尺寸偏差甚至結構功能不足等問題。在塑膠射出成型製程中,短射是一項常見卻影響深遠的成型缺陷,若未及時排除,將降低產品良率,增加報廢率與製造成本。

延伸閱讀:射出成型缺陷:原因及解決方案

 

短射的五大常見成因

1. 模具設計缺陷

模具設計對熔膠的流動行為具有決定性影響:

  • 流道/澆口設計不良:當主流道、副流道或澆口尺寸過小,會導致塑料流動受阻,增加流動阻力,使熔膠無法順利填滿模穴。
  • 模具排氣不良:模穴內的空氣若無法有效排出,會產生氣體壓縮,阻礙熔膠前進,導致末端區域填充不完全。
  • 模具溫度控制不均或過低:模具表面溫度過低,會使熔膠在充填過程中提早冷卻凝固,降低流動性。
  • 模穴壁厚不均:薄壁區域流動阻力較大,若熔膠流動性不足,容易發生短射,應適度增加局部厚度或調整流道設計。
  • 多模穴設計不平衡:流道設計不對稱,造成各模穴充填速度與壓力分布不一致,容易增加局部短射風險。

 

2. 射出參數設定不當

  • 射出壓力不足:射出壓力會影響熔膠充填模穴的驅動力,若壓力不足會使熔膠於中途停止,無法填滿末端區域。
  • 射出速度過慢:若熔膠前進速度不足,會導致部分塑料提早冷卻失去流動性,使得模穴無法完全填充。
  • 料管或射嘴溫度設定不當:若料管或射嘴加熱不足,塑料熔融不完全,會造成流動性降低,溫度過高則可能導致原料劣化或炭化。

 

3. 原料特性影響

  • 熔融黏度過高:高黏度塑料在充填過程中阻力較大,尤其是在模穴深處或細窄區域,容易造成短射。
  • 原料含水率過高:水分在高溫下會轉化為蒸氣,形成氣泡或膨脹現象,影響流動穩定性。
  • 再生料或添加劑比例過高:使用過多再生料或混料不均,會導致熔融黏度不穩,影響成型一致性。

 

4. 機台故障或規格不符

若射出機的螺桿磨損、止逆環密封不良,將影響射出壓力與熔膠供料穩定性。此外,若機台規格與產品需求不符(如射出量不足或過大),亦會造成壓力控制困難與短射問題。

 

5. 製程穩定性不足

製程中若存在熔膠剪切速率變動大、保壓壓力不穩或螺桿退料行程異常,皆可能造成每次的射出量與壓力不一致,進而發生間歇性短射。  

 

常見成因

 

 

短射檢測與辨識方式

  • 目視檢查:觀察產品是否有明顯的缺角、空洞、縮痕或結構不完整等現象。
  • 尺寸檢測:使用量具測量產品關鍵部位尺寸,與設計規格比對,確認是否因填充不足產生偏差。
  • 缺陷模式分析:如產品出現翹曲、氣紋、機械強度不足等問題,亦可能與短射有關。
  • 製程參數監控:透過射出壓力曲線、速度與溫度資料監控,可及早發現短射徵兆並進行修正。

 

 

短射排除對策

想要有效排除短射缺陷,應從模具、射出條件、原料及設備等多方面進行改善:

1. 優化模具設計

  • 調整流道與澆口設計:適度放大流道與澆口尺寸,以減少壓力損失,並重新配置位置優化流動路徑。
  • 改善模具排氣系統:設置排氣槽或利用脫模機構排氣,確保空氣能順利排出,避免形成空氣壓縮區。
  • 提高模具溫度:使用模溫控制器維持恆溫,提高熔膠流動性與充模穩定性。

 

2. 調整射出參數

  • 提升射出壓力與速度:根據產品結構與充填距離,適當調高射出壓力與初段速度,以克服模具阻力。
  • 延長保壓與充填時間:讓熔膠有足夠時間填滿模穴與完成冷卻,減少收縮與填充不足風險。
  • 檢核溫度設定是否合理:依據塑料特性調整料管、射嘴與模具溫度,使塑料處於最佳流動狀態。

 

3. 原料管理

  • 選用低黏度、高熔融指數原料:針對複雜模具與細微結構產品,應選擇具有高流動性的原料等級。
  • 確保原料乾燥:使用除濕乾燥機,根據原料規格設定適當乾燥溫度與時間,降低含水率。
  • 穩定原料來源與配方:避免不同批次或過多再生料混用造成熔融特性波動。

 

4. 設備檢驗

  • 定期檢查螺桿、止逆環與加熱系統狀況,確保其功能正常。
  • 根據產品體積與模具需求選擇合適噸位與射出容量的成型機。
  • 使用監控系統(如壓力感測器、螺桿位置回饋等)檢視實際射出行為並紀錄射出參數,即時校正異常。

 

 

結語

短射缺陷的有效排除,需建立在完善的技術分析與跨部門合作,包括模具設計工程師、製程技術人員與原料供應商間的緊密配合。唯有從設計源頭優化結構,結合精確的機台參數設定與原料控管,才能確保產品達到完美充填、品質穩定,提升整體射出成型的良率與生產效益。

 

 

撰稿者 Han