模具异常分析及处理

講師:李小山充填不足/不飽模(SHOTSHORT)定義:充填不足/不飽模(SHOTSHORT)是熔融塑料未完全流遍成型空間(模穴)的各個角落之現象.原因對策:(1)成型品與射出機匹配不當,可塑化能力或射出量不足.改善對策:需更換適當機臺.射出成型品含澆道重量以不超過射出機台最大射出量之80%為限.(2).噴嘴射出口徑太小,冷料阻塞.改善對策:加大噴嘴射出口尺寸,以3.50Z(80～90tons)射出噴嘴口徑應為2.0-2.2m/mψ.(3)流道設計不良時,塑料流動阻力大.改善對策:修改流道尺寸以符合實際需要.(4)塑料熔化不均勻,造成射出壓力降過大所致改善對策:適當的調整背壓與螺桿轉速,使塑料混鍊均勻.(5)流道中冷料井預留不足或不當,冷料頭進入成型品而阻礙塑料之正常流動充滿模穴.改善對策:增加冷料井儲存空間或打多段射出移開冷料頭使塑料充填順暢.(6)模具溫度太冷,塑料在某一特定壓力下流動困難.改善對策:斟酌生產上實際需要,提高模具溫度.(7)模具排氯不良時,空氯無法排除.改善對策:防火級ABS成型時,揮發性氣體殘渣,易造成模垢而發生排氣口阻塞現象,應定期清除之.毛邊(BURR&FLUSH)定義:熔融塑料流入分模面或側向蕊型的對合面間隙會發生BURR;模具鎖模力足夠,但在澆道與橫流道會合處產生薄膜狀多餘樹脂為FLUSH.原因與對策:(1)模具的鎖模力不足,塑料高壓射入模具內時會在分模面發生間隙,塑料由此縫流出改善對策:調整鎖模力,提高鎖模噸數.如已調至該機臺最大鎖模力還無法改善,可更換較大型機臺成型.收縮下陷(SINKMARKS)定義:成型品表面產生凹陷的現象.這是體積收縮所致,通常見於肉厚部分.肋或凸出的背面.直接澆口肉厚不均的部份.凹陷與真空泡同時發生之狀況:成型品的中心部位肉較厚冷卻較慢,外部冷卻較快,此時內部(肉厚處)熔融塑料被外側拉伸,中心部發後空隙實際為真空泡不易冷卻的肉厚部發後於表面者為凹陷.原因對策:(1)射出壓低的場合射出壓低則樹脂的壓縮不完全而產生收縮下陷,最好提高射出壓.(2)射出壓保持時間短的場合射出壓保持時間短,則無法彌補樹脂的熱收縮量,另外也容易造成回流(backflow),而發生壓縮不完全,因此延長射出保持時間.(3)射出速度過慢、過快的場合太慢的話,固化即刻開始,壓力傳達不足,因此需加快射出速度.另外太快的話,僅能填充少量,所以要減緩射出速度,增加計量.(4)射出量少的場合射出量少則樹脂的壓縮少,因此需加射出量(5)樹脂溫度高,模溫高的場合如此,冷卻速度慢,收縮完全而產生收縮下陷,因此最好降低樹脂溫度及模溫.(6)橫澆道、進澆道口狹小場合橫澆道、進澆口狹小的話,壓力損失增大,樹脂壓降低,則壓縮不完全.大部加大時澆口而橫澆道維持原狀,但長的橫澆道壓力損失是進澆口的數倍,因此不僅考慮進澆口對橫澆道也不可遺忘.太大的橫澆道將會浪費材料,因此不可隨便加大.(7)有厚肉部與寬的補強肋的場合普通補強肋厚度需控制在壁厚的0.5～0.8倍以內,距離進澆口遠的位置或容易造成收縮下陷問題的位置,盡量減小補強肋的肉厚.另外,為縮小與周圍的熱收縮差,由周邊部補強肋.有根部漸漸增加肉厚.(8)模具冷卻不適當的場合模具冷卻不適當將使熱收縮不均一,因此厚肉部與補強肋的根部肉厚的地方需要有足夠的冷卻.氣泡(BUBBLES&VOIDS)定義:熔融塑料中有水份、揮發性氣體於成型過程進入成型品內部而殘留的空洞現象謂氣泡(BUBBLES)成型品肉厚處溶池冷卻過程中,由於體積收縮所產生的間隙謂之真空泡.氣泡與真空泡之區別要領:成型品自模具中取出,成型品即呈現氣泡者謂氣泡.成型品自模具中取出,待一般時間再呈現氯泡者謂之真空泡.改善對策:a.擴大澆品或流道尺寸,使壓力有效作用於成型品的肉厚部.b.提高保持壓力及延長冷卻時間.c.成型塑粒盡量除去含水份.d.料管溫度設定不宜偏高,可有效防止塑料分解氣體之產生.收縮下陷造成的情形主要原因是因為壓縮不完全,考慮採取下列對策:a.提高脂溫、模溫,加大橫澆道、進澆口,減少樹脂的流動阻力使模內樹脂有足夠的壓縮.b.提高射出壓力,使樹脂有充分的壓縮.c.延長射出壓保持時間,以補足熱收縮量,防止回(backflow),使樹脂有充分的壓縮.d.提高射出速度,在樹脂冷卻固化以前可以達到充分壓縮.e.製品中有急速的肉厚變化的話,則冷卻速度不均一,易發生氣泡.此時必需使肉厚變化圓滑些,並提高此部分的冷卻效率.(2)溶融樹脂中有水分、揮發物、空氣造成的a.材料進行預先乾燥.b.使儲料桶部的冷卻充分,降低儲料桶側溫度,並提高背壓,使氣體能由儲料桶側排出.c.樹脂溫度過高,則氣體的發生量多,此時則必需下降加熱缸筒的溫度.破裂(CRACKING)與龜裂(CRAXING)定義:成型品表面裂痕嚴重而明顯者為破裂(CRACKING).成型品表面呈毛髮狀裂紋,制品尖銳突角處常呈現此現象謂之龜裂現象.裂紋為成型品的致命缺陷,主要的原因如下:(1)脫模不良所致.(3)模子溫度過低.(2)過度充填所致.(4)制品構造上的缺陷所致.a為避免脫模不良所致的該毛病時母模各部份要設充分的退模斜度,研磨模子表面,檢討頂出銷的粗細、配置等,頂出時成型品各部份的脫模阻力要均勻.b過度充填是施加過大的射出壓力或材料計量過多,成型品內部應力過大,脫模時造成裂紋,在此种狀態,模子配件的變形也增大,更難脫模,肋常破裂,此時宜低射出壓力、低樹脂溫度、低模子溫度,防止過度充填.c澆口部常易殘留過大的內部應力,此部份易脆化,特別是直接澆口的部份成為宛如過度充填的狀態,易因內部應力而破裂,易以澆口為中心,發生放射狀裂紋.應力龜裂問題:ABS材料成型後數日收縮較多,不立刻發生龜裂,卻在若干時間後才發生.應力龜裂的潛變期為21天左右.金屬埋入嵌件之應力龜裂:塑料的膨脹係數為金屬的數倍,成型後收縮;發生應力造成該部位之龜裂(CRAZING),嚴重者破裂(CRACKING)配向所致的應力龜裂問題:塑料的分子在拉伸狀態下固化、即模具表面溫度太冷時,分子配向容易發生,而配向引起的應力會造成龜裂現象發生.變形(STRAIN)—翹曲、扭曲定義:變形可分成翹曲與扭曲兩種現象.平行邊變形者稱為翹曲(WRAPING);對角線方向的變形稱為扭曲(TORSION).這些變形為成形時的各種內部應力所致,原因大致如下:(1)脫模時的內部應力所致.(2)模具溫度控制不充分或不均勻所致.(3)材料或填充料的流動配向所致.(4)成形條件不適當所致.(5)成形品形狀,肉厚等所致.變形的對策是依制品形狀面定,對於變形的因素有很大的不同:(1)肉厚不均一,冷卻不均一的場合因樹脂的冷卻速度不一樣,冷卻速度快的地方收縮變小,冷卻速度慢的地方收縮大,面發生變形.則厚肉的地方必需有效地冷卻,或距進膠口遠的地方樹脂溫度較低,因此距離澆口近的地方冷卻,而距進澆口遠的地方提高模溫,刻意地設置溫度差.(2)全體的收縮小,或收縮差小的場合利用低模溫、低樹脂溫減小樹脂的熱收縮,或利用高射出壓,長射出保持時間提高壓縮性,充分補足熱收縮量.(3)由於分子配向造成的場合A.利用高溫,高樹脂溫,低樹脂壓,短射出保持時間,降低樹脂的斷應力,降低分子配向的情況.B.利用多點進澆口,減少收縮率的異方向.C.因薄肉部的流動性不佳,因此容易因配向面造成異方向性,薄肉處有進膠口或進膠口周圍的薄肉處易出現波狀的變形.則必需變更進膠口位置,或採用扇形進膠口使流動均一,進膠口立即固化,可以減少殘留應力,減少變形.(4)側壁的內彎曲A.公模側充分冷卻降低溫度,母模側通溫水提高溫度側樹脂外側的收縮較內側的大.因此,外側受到以進澆口為中心的拉力作用,可以阻止側壁往內側傾斜.B.使側壁面的樹脂流動方向與底面相同.C.側壁設置補強肋.成型品脫模時的內部應力所致的變形,是成形品未充分冷卻固化前,從模具頂出所致模具內的成型品,若不均勻冷卻,則造成熱收縮不均勻,容易變形,結晶性塑膠的成形收縮率大,因此,收縮差所造成的變形也大,防止方法是注意模具的溫度控制.成型時的材料或填充料所致的配向性,也是成型品變形的主要原因,配向性所致的變形與模具構造有關係,如澆口的設置,形狀,大小,數目等,影響成型品的變形有重大關係.防止成型品的變形,只調整成型條件是很難達成的,但是為了減少內應力所致的變形,可減低射出壓力,縮短保壓時間,減低射出速度.成型品的變形主要取決於成型品設計的良好與否,使用之成型材料的適當與否,因此,成型品設計時需加以注意.一般為防止成型品變形,可在剛成型后,以冷工模等對成型品施加外力,矯正變形或防止進一步的變形,但成型品在使用中若再次碰到高溫時又會復原,對此點需特別加以注意.熔合線定義:熔合線(weldline)是熔融材料二道或二道以上合流的部分所形成的細線.熔合線發生的原因如下所示:(1)成型品形狀(模具構造)所致材料的流動的方式.(2)熔合材料的流動性不良.(3)熔融材料合流處捲入空氣,揮發物或脫模劑等異物.熔合線是流動的材料前端部合流時,此部分的材料溫度特別低所致,即合流部未能充分熔合所致.成型品的窗,孔部周邊難免會造成材料合流,而產生熔合線.但材料的流動性特別良好時,可使熔合線幾乎看不見,同時,升高材料溫度,增高模具溫度,亦可使熔線之程度減至最小.改變澆口位置,數目,將發生熔合線的位置移往他處,或在熔合線設置排氣孔,迅速疏散此部分的空氣及揮發物,或在熔合部附近設材料溢流池,將熔合線移至溢流池,事后再將其切除等皆是有效的處置對策.熔合線澆口材料溢流池澆口型芯成型后沿此切斷圖1熔合線不僅有礙成形品之外觀,同時也不利于成形品強度.玻璃縴維等填充料的非強化塑膠之熔合線部強度與其他部位相差無幾.但玻璃縴維強化塑膠(FRTP)的玻璃縴維在熔合部不融著,此部份的強度常低很多.流動方向密合孔結合線結合線在射出成形中是不可避免的現象,通常表現於成形品的不連續部.溶融樹脂在模具內分流后再度合流時,樹脂溫度降低,而產生無法完全融合,這是因樹脂的流動性的惡化,樹脂溫度過量下降及模具內的樹脂融合部的排氣不良造成.下圖是結合線的例子.•(1)樹脂溫與模溫低的場合樹脂溫度與模溫低則樹脂的流動性惡化,因此需提高樹脂溫度與模溫,增強樹脂的流動性,提高融合時的樹脂溫.(2)射出壓低的場合射出壓低則樹脂的流動性惡化,因此需提高射出壓力.(3)射出速度慢的場合射出速度慢則樹脂的流入速度,而降低了融合時的溫度,因此需增高射出速度澆道,澆口過小的場合要增大橫澆道,進澆口(4)澆道,澆口過小的場合澆道,澆口過小則流動阻力大,使流動性惡化,因此要增大橫澆道,進澆口孔H70.02~0.052~3氣體(a)排氣梢(b)排氣用頂出梢圖3(2)(5)由進澆口到結合部的距離長的場合由由進澆口到結合部的距離長,則樹脂溫度大幅降低,此時必需追加進澆口,變更位置.(6(6)排氣不良的場合匯集於融合部的空氣.揮發分.水分.離模劑等影響樹脂的融合,因此如圖3所示,設置排氣梢.排氣溝或利用頂出梢排氣,或如圖4所示,設置樹脂的滯留區,並需清除模具,乾燥樹脂.樹脂的滯留進膠口圖4流痕(FLOWMARKS)定義:流痕(flowmark)是熔融材料流動的痕跡,以澆口為中心而呈現的條紋模樣.流痕是最初流入成形空間內的材料冷卻過快,而與其后流入的材料間形成界線所致.為了防止流痕,可增高材料溫度,改善材料流動性,調整射出速度,溢料區慢射出速度快圖5如圖5所示為射出速度與各種流動模樣的關系.殘留於射出成型機噴嘴前端的冷材料,若直接進入成形空間內,則會造成流痕,因此在主道與流道的會合處或流道與分流道的交接處設充分的滯料部,可有效的防止流痕的發生.同時,亦可增大澆口的尺寸來防止.在成形空間內,聚合物溫度下降,成高粘度狀態充填,接觸模面的聚合物在半固化狀壓入,表面發生垂直流向的無數細紋,聚合物溫度再下降時,不完全充填就固化,造成充填不足.改善對策:(1)增高聚合物溫度及模具溫度,充填中的聚合物保持高溫,在低粘度狀態充填,即可防止.(2)聚合物的充填速度過慢時,充填中降溫,發生波紋.增大射出柱塞的速度及壓力,或施行外部潤滑劑處理,