关于PC或含玻纤塑料在植入嵌件后开裂的问题及其解决方案

这篇文来至于我们官网/技术资料/ 栏目下的：

埋置式铜螺母在安装过程中的一些问题及其解决方案

由于原文章太长，编辑起来真的好伤感情，索性移至博客版块，以下是正文：

有位使用者给我发来这个咨询,他是这样问的：

很显然，他使用的材料是PC，PC是一种非常有个性的材料，PC塑胶，即Polycarbonate，简称PC，为非结晶性热塑性塑料。它是一类分子链中含有碳酸酯结构的高分子化合物及以它为基础而制得的材料。按分子结构中所带酯基不同可以分为脂肪族、脂环族、芳香族和脂肪－芳香族等几大类。并以双酚A型聚碳酸脂为最重要，分子量通常为3－10万。由于其优良的机械性能，人们称其防弹胶。但是PC也有致命的缺点，（溶胶）流动性差，应力聚集不易扩散，成形收缩率低.

好在这位同行朋友采用的是模具注塑植入，即便是这嵌入工艺，也阻挡不了开裂来袭。

同理，在尼龙中加入玻纤也属于同类型案例。

——什么，这么变态？在尼龙中加玻纤？没错，还有人加增韧剂，甚至加矿粉呢，就差加点醋了。可怜的尼龙好欺负……

言归正传。

螺母在注入PC后，在冷却过程中，螺母与PC接合处产生了应力，事实上在冷却的当时就开裂就发生了，只是开裂程度不严重很多时候我们没有注意到。等过了几天，塑料性能稳定下来以及温度变化带来的时效处理效应，应力开始释放，开裂就明显了起来。如下图：

一般这个时候产品已经进入了终端客户或组装厂商那里去了，组装厂商的工程师一看，这TM什么情况，这谁家送来的塑料件，开裂成这样还好意思往我们这送，采购呢，你把供应商叫过来骂死他。。。。。。

每当这个时候，注塑厂的工程师就懵了，莫名其妙的挨了一顿骂就开始找原因，首先总是会看看塑料粒子，一看粒子的品牌，哎呀我去，德因拜耳呢，还是不要去问他们了，转身找金属嵌件是谁家做，什么？某某五金厂，肯定是他把我害惨了，遂拿起电话一顿骂：@#%……%%%@！@*（此处省略1万字）

五金厂的老板心想，我按你图纸做的，我怎么知道你开裂不开裂，一个螺母才赚你几分钱你干嘛这么凶，于是乎……他把电话挂了……

工程师没招了只好到网上找资料，好在我没事喜欢写写文章分享工作经验，这不，你能看这到文字说明你此时正在气头上……

于是乎，工程师都会急于问我关于塑料开裂的解决方法：

于是乎，我就开始做公益解答。

什么？公益？你也许会问：“难道你帮客户解决问题，客户不会一并把嵌件给你做吗？”

朋友，navie!这里面水深着呢！后面再说怎么回事，先将解决方案的图贴出来：

显然，用户犯了第一个错误，嵌件在放入模具前没有预热，你知道没有预热是什么效果吗，就好比你夏天吃冰棒………

哦不对，没有经预热的金属嵌件与熔胶结合后，两都的热胀冷缩是不同步的，这里的不同步包含两个方面：1是温度的不同步，2是热胀冷缩系数不同步。注塑件成品冷却后,通过高倍光学放大镜可以看出金属与PC的裂缝，残存的应力观察不到，但通过超声波振动释放应力可见明显开裂。

解决方案1：就是将金属嵌件螺母预热，一般PC熔胶温度在230-300度，故建议金属嵌件温度为200度左右。至于怎么个预热法，这个我就不于谈及了，反正不是什么太麻烦的事，倒是工人操作时要戴隔热手套，以及操作过过程中的防止安全事故发生，我所说的安全事故不是指烫伤————烫伤不会伤到哪去，倒是要防止手款卡在模具上发生夹意外。

解决方案2是，金属件的材质务必是铜的，当然，该用户也确实用的铜螺母：

铜的导热性较其它材料如不锈钢或碳钢要好。

注意，即使做到了以上两点，也不代表解决了开裂问题，一般情况下，如果塑料的PC含量不是很高（到含量多少算高呢，这个……我也没经验啊，你知道，我们是嵌件的，还没专业到那个地步）的情况下，这些方案可以改善.如果PC含量高或纯PC，那只能变通嵌入方案了。

接下来，谈谈变通方案：

1,是直接冲床压入。塑料件成型冷却一段时间后（注：不要成型就马上压哦，最后等个一两天，前面说的原因，你懂的）.塑胶件预留孔，孔的尺寸设计与螺母外型尺寸相适配，说起适配又是一个话题，我回头有空了整理。

嵌件螺母的外型设计成这样：

成品大约长这样的：

塑胶预留孔，做成圆柱状即可，不必要留有倾斜度。然后冲床定位好直接冲压，使之铆紧。遗憾我没有做过测试，在此不能提供相关的安装与拉出力数据，由于嵌入工艺弹性很大，即使有参数也很难准确。

变通方案2：自攻嵌入

嵌件设计成内外螺纹的样式，外螺纹锋利，来看看这个图片：

将嵌件制作成峰利的15度角外螺纹，通过电动工具直接拧入预置的塑料孔。原理类似于螺纹护套。

方案3：回火

什么，塑料也能回来吗？

回火，又称退火。金属热处理工艺的一种。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。或将金属加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。根据不同的要求可采用低温回火、中温回火或高温回火。通常随着回火温度的升高，硬度和强度降低，延性或韧性逐渐增高。

显然，回火是金属热处理的概念，但是正是基于金属热处理回火这一原理，我们将残留内应力的塑胶回火消除其内应力。具体回火温度与时间控制没有标准，基于经验我们以玻纤含量30%的PA为例：

回火温度：100~120摄氏度

保温时间：30-120分钟

冷却方式：空冷、自然冷却

经过以上回火处理过的工件应力能得到很大的消除与释放。那是否完全解决了开开裂这个核心问题呢？理论上是解决了，但在具体操作中，作为工程师的你还要进一步对结果进行验证。并根据验证反馈再改善工艺，总之，到这一步就离成功差不远了。

关于PC嵌入螺母开裂这档子事，到这，基本就结束了，如果有什么问题，可以通过下面的留言提交.

哦对了，

前面说到”navie,这里面水深着呢”，是怎么回事呢？接下来，我将揭露这个行业不可告人的、最为阴暗的、有关回扣与非法交易的潜规则，那就是：

——你想多了，我其实就是卖个关子的 =^_^=

没有什么潜规则，也没有什么回扣，我们所接触到的大都是注塑厂的一线工程师，而这些厂都不大，工程师相对单纯很多——我不是说大公司的工程师就不单纯了——大厂我接触的不多。

我写博客分享经验能替人提供思路或解决问题的同时，有时候这些工程师也会向我索取一些样品什么的，偶尔也能促成一些业务的机会，也是一件有意义的事。

最后一点说明，本人在生活中是很沉闷的人，但写起文章来有些话痨+喜欢跑题，姑且凑和着看吧，这种风格也是在防止互联网抄袭的斗争中养成的习惯。

 

 

2018年5月9日，留言版中有位叫“易海”的朋友提出有一种“预涂胶水”的方案，可以增加塑胶与金属嵌件的强度，请参考下面的留言记录，红色文字是该单位的联系方式。