成型件的缺陷和解決方法

日期: 2018/07/25
作者: 日精注塑機
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日精注塑機,全電動注塑機,注塑機


日精注塑機全電動注塑機)2018年7月25日訊  通過本文對五例整治成型件缺陷案例的介紹,內容主要是如何應用成型痕跡技術去整治成型件的各種弊病。也就是說可以通過對問題件的各種成型痕跡的辨認、分析和解讀;從而找出產生成型時弊病的成因;進而找到整治成型件弊病的方法,以達到根治成型件弊病的目的;也充分地證明了完全可以應用成型痕跡技術去根治成型件的各種弊病。成型件上的成型痕跡是客觀存在的事實,問題是我們如何應用成型痕跡技術去剖析成型件的弊病?案例為整治成型件的弊病,提供了應用成型痕跡技術去處置成型件弊病的一些技巧與方法。


關鍵詞:成型痕跡   成型痕跡技術  整治弊病  產品質量


[Abstract]: Through the introduction of five cases about molding defects rectification, this article indicates how to fix molding defects by using molding trace technique. In other word, the reasons of molding defects can be found by identificating, analysing and interpretating the molding traces on issued moulds; by doing that, the most efficient method can be found to fix the molding defects; it is also proved that various molding defects can be fixed completely by molding trace technique. It is objective fact that molding traces exist on moulds, the question is how do we utilize trace technique to analyze the molding defects? The molding defect cases offered techniques and methods to treat molding defects base on molding trace technique. 
Keywords: molding trace, molding trace technique, defects rectification, product quality


1 引言


新制成的注射模都是需要進行試模的,用以檢驗模具是否是合格?但是,判斷模具合格的因素很多。有產品結構設計和造型的因素;有模具設計和制造的因素;有塑件材料的因素;有機床設備選擇的因素;有成型工藝參數選擇的因素;還有塑件材料前、后處理的因素。若要在諸多的因素中找準影響試模問題件的缺陷,通過問題件外表面和內部成型痕跡的辯別和分析,才能找到缺陷所產生真正的原因。最后可以夠找到整治的措施,缺陷便可以迎刃而解。因為,塑件在成形的過程中所造成缺陷的因素,總是會塑件上遺留下相應的痕跡。這些成型痕跡就是我們分析和解決問題件缺陷的最好依據。


2  案例一:根據成型件使用狀況和痕跡來確定塑料的材料及填充料的成份


2.1 成型件的資料

成型件的名稱與組成:轉換開關組件,由大件1和小件2粘接成一體,大件1上安裝有三個嵌件3,如圖(1)所示。該產品是某生產流水線上機械手上的轉換開關,與氣源相通,工作壓力為3個大氣壓,需要完成兩個26°角的轉向運動。是國產化出口類型的產品,國產化后還須與進口件能夠具有進行互換的性能。


2.2 成型件的技術要求

大件有1-φ14H8 mm、3-φ6G7 mm和3-φ4H8 mm的共七個孔,小件有1-φ14H8 mm 和3-φ6G7 mm 四個孔。孔的精度高,錐度和橢圓度均不能大于0.01 mm ,否則轉換開關易產生漏氣而不能保持3個大氣壓,機械手便無法正常工作。大小兩件粘接后七孔應保持同軸度的一致,接縫處不能漏氣,粘接面間的三個φ1.8 mm的通氣孔不能有串氣和堵氣現象,并且具有一定的強度。制品表面為亞光,光滑而細膩。


2.3 成型件的材質情況

因不清楚進口件的材質,廠家先采用了聚四氟乙烯進行試模,出現了很多的問題。


2.4 問題件的狀況

聚四氟乙烯,收縮率為:3.1~7.7%。縮痕大而多,翹曲和變形嚴重,粘接面的不平度超過0.4 mm ,兩件貼合后縫隙達0.7~0.8mm,七個孔的橢圓度和錐度也很大,完全不能滿足使用要求。


2.5 處治方案

需要鑒定進口件的材料及填充料的成份,再應用附加選用適當的注射設備及調整注射工藝參數的方法來減小成型件的收縮和變形。


2.6 問題件缺陷的分析

縮痕是現象,變形是主因,變形的原因是因材料的選用不當而產生的。換句話說,材料的收縮率是變形和縮痕產生的主要矛盾。


2.7 問題件整治過程

先確定塑件的材料,以達到控制塑件變形和縮痕的目的;再安排好工藝過程,以達到根治塑件銀紋和過熱痕;最后利用塑料在成型過程中的二次限制性收縮性能,解決塑件圓柱孔不圓柱度的問題。


2.7.1 確定塑件的材料以根治塑件的變形和縮痕

先采用物理法(火燒)分析,再用化學法(二氯乙烷或三氯甲烷)分析,然后采用光譜分析法。確定進口件的材料為PC。由于純PC的收縮率為0.5~0.7%,仍然是過大。便用30%玻纖增強聚碳酸脂進行試模,加之不斷地調整注射工藝參數。產品的縮痕是徹底地消失了,孔的橢圓度和錐度都控制在0.06 mm之內。但橢圓度和錐度超差仍較嚴重,仍需要整治。平面不平度在0.03 mm 范圍之內,能夠滿足成型件粘接要求。玻纖增強聚碳酸脂由于玻纖懸浮在成型件的表面上,轉換開關的表面顯得粗糙,于是只有將玻纖去掉,另加填充物。后改用25%的玻璃微珠作為填料,其收縮率為0.3%~0.4%,不僅解決了表面粗糙的問題,還提高了制品的耐磨性,產品性能超過了進口件。


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圖1  轉換開關組裝件  1大件 2小件  3嵌件


2.7.2 安排工藝過程來根治銀紋和過熱痕


在試制過程中還出現過局部過熱痕,過熱痕與黑色PC的顏色有著不同。這是因為模具的結構局部排氣不暢所產生的,在采用了鑲嵌結構和加排氣槽之后便解決了此問題。表面還產生過銀紋,是因注射機無烘干料筒,使料粒產生了返潮的現象。當潮濕遇到了高溫的料流而霧化,霧在塑料冷卻后的表面上便形成了銀紋。故料粒在烘箱烘干后,成型件在注射過程中還需要在有烘干料筒的設備繼續烘干,才可以確保不產生銀紋。還產生過應力痕,這是在粘接面浸涂了速干膠后顯現出來的,在采用注射后制品的后處理后,應力痕也就消除了。


2.7.3 利用塑料的二次限制收縮性能來根治塑件內孔的不圓柱度


最后是因為塑件的壁厚不一致,導致四孔的收縮不一致而出現不圓柱度。根據塑料制件尺寸公差(SJ1372-78)的規定:在3~6 mm 尺寸段的1級塑料制件的精度是0.05 mm ,聚碳酸脂在3~6 mm  尺寸段的最高精度是3級為0.08 mm。


而1-φ14H8 mm和3-φ6G7 mm 四孔的不圓柱度達0.06 mm ,還是不能保持穩定的3個氣壓的工作條件,而樣件的不圓柱度僅0.01 mm。此時,可利用塑件脫模后的二次限制收縮性能,采用校形銷對成型冷卻后的1-φ14H8 mm 和3-φ6G7 mm 的四孔進行校形的辦法解決此問題。即模具上成型銷的直徑應小于校形銷直徑的0.08 mm以上 ,使還未完全冷卻的塑膠能夠全部緊緊地包裹著校形銷來限制四孔的收縮變形,塑件與校形銷在水中冷卻后,再拔出校形銷。這樣,1-φ14H8 mm和3-φ6G7 mm 四孔的不圓柱度都能夠控制在0.01 mm范圍之內,甚至為0。002 mm以內,完全能夠滿足成型件使用要求。


3 案例二:以調整注射工藝參數來整治缺陷成型件的痕跡


3.1成型件的資料

成型件的名稱:控制盒,如圖(2)所示。材料:PC。產地:東莞、重量為40g。


3.2 問題件的缺陷

在控制盒兩端有凸臺的端面上、內腔有加強筋處的外壁上和螺釘聯接柱的外側面上,都存在著明顯的縮痕。


3.3 問題件產生缺陷的原因分析

(1) 由于玻纖增強PC材料的流動性差,控制盒為了防被摔裂和具有足夠強度的要求,壁厚為3m m ,壁厚不均勻性易產生的縮痕。


(2) 為了讓控制盒的美觀,兩個點澆口設置在商標處,在成型件還未完全冷卻收縮定型之前,兩個點澆口就已封口,不能進行保壓補塑作用而引起的縮痕。


(3) 因控制盒的使用要求,有較深的內腔,結構要求有若干加強筋和螺釘聯接柱,即控制盒由于結構的突變性所引起塑件的縮痕。


3.4 問題件處治方案

在材料、澆口和成型件的結構都無法更改的情況下,只有采用具有補充消除成型缺陷手段的調整工藝參數的方法來整治縮痕。工藝參數包括:設備、射膠壓力、保壓時間、注射時間、冷卻時間、融膠時間、融膠背壓、溶膠量等。


  • 設備選用大于100g的注射機。

  • 加大射膠壓力、融膠背壓,加大溶膠量。

  • 延長保壓時間、注射時間和冷卻時間。

  • 采用上述方案仍無法滿足要求時,再可采用PC+ABS合金,以改善流動性。


3.5 實際效果

只有凸臺的一側端面存在微小縮痕,再加上凸臺要與天線連接,可遮擋住微小縮痕,無外觀影響。


3.6 問題件整治機理

處治方案的前三項是采用加大進膠量及增加塑料密度的措施,后一項是改善熔膠的流動性的措施來根治問題件的缺陷。


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 圖2  控制盒


4   案例三:根據分辯澆口的痕跡用以修理澆口的形狀來整治流痕


4.1 成型件資料

成型件名稱:片,如圖(3a)所示、產地:東莞,材料:聚乙稀。


4.2 問題件的缺陷

問題件正、反面都產生了明顯的流痕,如圖(3b)所示,還存在著縮痕。


4.3 問題件痕跡的識別

從澆口痕跡的辯別,可以得出澆口為側澆口,澆口為長方形。


4.4 產生缺陷原因分析

一模四腔,勒板脫模(無頂桿痕跡)結構,澆口是在靠近動模方向。由于模腔內有五個型芯,澆口又處在外周的兩型芯之間。熔體從澆口流出就遇到中間和兩旁的三個型芯的阻擋后,呈射線狀,并向上填充型腔。高溫的料流在與型芯接觸后,料流前端迅速地降溫使熔體中生成了許多微小的冷凝料,再填充到型腔里便產生了具有對稱性的流痕,如圖(3b)所示。


4·5 處治方案

(1)方案-,如圖(3c)所示。是將矩形的側澆口改成為扇形澆口,以改變料流填充的流動方向。以避免高溫的料流在遇到型芯后,迅速地降溫后再填充型腔,因而可以清除流痕和縮痕。


(2)處治方案二,將澆口設置在靠定模方向,流痕和縮痕將全部消失,但模具的結構將重新改制,而存在著經濟損失和延長生產周期的問題。


4.6實際效果

按處治方案-的整治基本上能達到質量要求,其方法是用挫刀將長方形澆口修成扇形澆口即可,可以避免采用處治方案二的措施。

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5  案例四:應用痕跡技術解決澆注系統和模具結構


5.1 成型件資料

成型件名稱:殼體,如圖(4a)所示。產地:東莞,材料:聚乙稀。


5·2 問題件的缺陷

問題件的缺陷,如圖(4b)所示。殼體外表面存在明顯的流痕,半球形外殼表面存在十分明顯的縮痕。


3·3 問題件痕跡的識別

半球形的外殼是設置在定模處,而螺紋設置在動模處,澆口設置在半球形外殼與螺紋聯接的端面上,澆口為矩形側澆口,如圖(4b)所示。 


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5·4 問題件的缺陷分析

殼體痕跡如圖四(b)所示,由于澆口設置在半球形外殼與螺紋聯接的端面上,在注射機的壓力下,熔體從型芯與模腔之間的兩旁空間分別向上及向下逐層地填充。先進入型腔中的料流的溫度遇到中間的型芯時迅速地降溫后,兩股冷凝料的溶接而產生的流痕。流痕是呈現在以澆口作分界線的整個融接區域,均是流痕分布的范圍。縮痕明顯:殼體壁厚δ=3mm,冷卻時產生的收縮大。半球頂端先冷卻先收縮,半球下端后冷卻后收縮。故殼體呈自澆口至半球頂端逐漸增大收縮的傾向。


5.5 處治方案

處治方案,如圖(4c)所示。重設置點澆口,將點澆口設在半圓球的頂端,另在分模面處設置3~4個溢流槽。


5.6 處置的機理

點澆口應設在半圓球的頂端,這樣料流自上而下順勢填充,并有利于排氣。可以完全避免產生流痕現象,也可減小收縮痕。再在分模面處設置3~4個溢流槽,一方面是冷凝料可進入溢流槽,避免冷凝料填充在成型件體內而降低成型件的強度。另一方面在點澆口凝固封口后,成型件收縮時,溢流槽的熔料還可以回流進入型腔補塑,以減少縮痕。


5.7實際效果

嚴重的流痕消失了,收縮痕也不明顯了。


5·8 模具結構的更改

澆口為點澆口,又處在半圓球頂端。故模具應由二模板改為三模板結構,還需增設開模機構。


6  案例五:根據成型痕跡用減少熔體的壓力損失的方法來避免使成型件產生缺料現象


6.1 成型件資料

成型件的名稱:套筒,如圖(5a)所示。產地:東莞,材料:聚乙稀。


6.2 問題件的缺陷

問題件的缺陷,如圖(5b)和圖(5c)所示。外圓和內孔偏心嚴重,存在著氣痕,簿壁處大部分缺料,且成型件連同型芯都粘在定模型腔內。


6.3 問題件的狀況

一模兩腔,點澆口設在套筒底部,由于該成型件簿壁δ=1mm、長度L4·1=120mm,加之成型件壁厚相差0.3mm以上,極易產生填充不足的現象。


6.4 問題件缺陷的分析

套筒的壁厚薄而長度長,又是點澆口,料流的壓力損失較大。加之分流道過長,或主、分流道存在障礙,將會進一步使料流壓力損失加大,最終使薄壁處產生缺料現象。氣痕是型腔中的空氣未能全部排出的原因所致。


6.5 處治方案

  • 必需先解決定模型腔與動模型芯偏心的問題。

  • 在分模面上開出排氣槽。

  • 查找設計圖紙,檢查主、分流道是否通暢。


6.6 檢查結果

  • 定模型腔與動模型芯的中心加工偏心,導致壁厚不一致。

  • 氣痕的痕跡是光滑的,缺料的痕跡是粗糙的,參差不齊的,氣痕和缺料的情況都存在。

  • 主澆道料把的拉料桿過長,拉料桿頭部的球形阻塞了主澆道,最窄處僅0.1mm,因此在主澆道處料流壓力損失極大,加之點澆口的壓力損失,進入型腔的壓力衰減為很小,故套筒產生填充不足是必然的。


6.7 整治措施

  • 重新加工動模安裝板,使安裝后的型芯與型腔同心,偏心不得超過φ0.04 mm 。

  • 主澆道拉料桿的球形頭需后退6~8 mm 。

  • 在分模面上開出5 mm ×0.02 mm 的排氣槽。

  • 為使成型件滯留在動模型芯上,可采用加大定模型腔的拔模斜度或減少動模型芯的模斜度;或是提高定模型腔的表面光潔度及降低動模型芯的表面光潔度;再就是將螺紋成型套設計成為強制留模的機構來使成型件滯留在動模型芯上。

  • 若還存在著不能脫模與壁厚不致的問題,只能采用進氣閥消除真空狀態解決脫模的問題,采用二次雙向精確定位來解決壁厚不致的問題,但經濟上的代價就要付出得大多了。


6.8 實際效果

外圓和內孔偏心嚴重,存在著氣痕,薄壁處大部分缺料的現象消失。成型件也能滯留在動模型芯上。


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7   結束語


從上述五案例可以得出,所有問題件都是根據成型痕跡來進行判斷的,又是根據成型痕跡技術來解決問題件許多缺陷的,其實用價值和經濟價值都很是十分可觀的。這也是成型模具和成型工藝技術行業的一種創新技術。只有通過應用成型痕跡技術,才能夠解決成型件的設計和造型;成型材料的選用;模具的設計和制造;成型設備的選用;工藝過程的制訂和成型工藝參數的選用等各個環節上所產生的問題,以確保成型件產品的質量。