汽车零件注塑成型缺陷分析和解决措施

根据日本注塑专家的统计，70%的注塑缺陷是由于产品结构设计和模具设计的不合理所造成的-2-产品结构设计40%模具设计30%注塑工艺20%材料10%比例产品结构设计模具设计注塑工艺其他：材料，注塑机注塑缺陷原因统计图汽车制件常见缺陷-3-汽车制件，尤其内饰和外饰部分，常见的缺陷有：1.制件表层白化，呈条纹状；2.制件虎皮纹、流痕；3.缩痕和批锋，有时候两者同时存在；4.顶杆印迹；5.镶块印迹；6.波形面；7.熔接痕；8.色差；9.银丝、水花；10.皮纹光泽缺陷；11.冷胶；12.周期；13.尺寸；14.变形15、潜流线。。。。。。。。-4-欠注，短射ShortShot定义：塑料熔体未能充滿整個型腔-5-欠注的原因分析（1）•欠注：是指模具型腔不能被完全填充满的一种现象。是我们成型时首先要避免的问题。材料增加熔体的流动性减少再生料的添加减少原材料中的气体分解模具设计浇口的位置设计保证其先填充厚壁，避免出现滞留现象，导致聚合物熔体过早硬化。增加浇口数量，减少流程比。增加流道尺寸，减少流动阻力排气口的位置设置适当，避免出现排气不良的现象（看欠注部位是否烧焦）增加排气口的数量和尺寸增加冷料井设计，排出冷料冷却水道的分布要合理，避免造成模具局部温度偏低-6-欠注的原因分析（2）注塑机检查止逆阀和料筒内壁是否磨损严重，上述磨损会导致注塑压力和注塑量损失严重检查加料口是否有料或是否架桥检查注塑机的能力是否能达到成型要求的能力工艺条件增大注塑压力增大注塑速度，增强剪切热增大注塑量增大料筒温度和模具温度增大注塑机的熔胶长度减小注塑机的缓冲量延长注射时间合理调整注射各段的位置和对于的速度、压力制件设计制件壁厚设计太薄制件存在导致滞流现象的加强筋制件的厚度存在较大差异，引起滞流在局部出现，无法通过模具设计来避免-7-欠注的原因分析（3）•迟滞效应：也叫滞流，如果在距离浇口比较近的位置，或者在垂直于流动方向的位置有一个比较薄的结构，通常为加强筋等，那么在注塑过程中，熔体经过该位置时将会遇到比较大的前进阻力，而在其主体的流动方向上由于流动畅通，无法形成流动压力，只有当熔体在主体方向充填完成，或进入保压时才会形成足够的压力对滞流部位进行充填，而此时，由于该位置很薄，且熔体不流动没有热量补充，已经固化，因此造成欠注。-8-滞流现象导致的欠注-9-应用中的欠注现象原始浇口位臵欠注-10-电视机后壳支架孔盖,ABS,喷流痕蛇形流浇口附近像蛇一样的外观缺陷-11-电视机顶盒,ABS,喷流痕电视机顶盒仪表板右上部本体（材料PC/ABS）-12--13-表面局部白点－阻燃ABS-14-喷流纹的原因分析•喷流纹：是从浇口沿着流动方向，弯曲如蛇行一样的痕迹，故也叫蛇形流。解决措施：模具设计1.在浇口前面加阻逆针，防止料流喷射2.扩大浇口横截面成型工艺1.调低注射速度都是可选择的措施。2.提高模具温度，也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率，这对防止在充填初期形成表面硬化皮，也具有良好的效果。3.调低材料的流动性4.降低熔体温度材料降低材料流动性用moldflow模拟的喷流纹现象。-15-顶杆印迹EjectorPinMarks定义：制件表面在顶杆顶出位置外观侧的痕迹-16-顶凸/顶白/顶穿顶凸:顶杆顶出制件时，由于制件没有冷却固化充分，或者制件筋位多而且筋位粗糙，脱模力非常大，导致制件在顶杆头部的位置被顶凸，高出制件正常的表面。这是由于材料固化不充分，厚度的芯层还处于黏流态，在顶杆施力时，产生凸出现象。在采用机械手取件的生产过程中，如果制件脱模温度过高，固化不彻底，还有可能在机械手的吸盘吸附位置产生凸出现象，我们称之为“吸凸”。通常降低顶出速度和模温，延长冷却时间就可以消除。-17-顶白顶白：顶杆顶出制件时，由于顶杆头部产生应力集中，并超过材料的屈服强度，致使制件在顶杆头部的位置产生应力开裂或银纹，制件表面表现出发白现象。这种现象的产生是由于脱模力过大，或者顶杆数量太少，或者顶杆头部表面积偏小造成局部受力过大造成的，该力超出了材料的屈服极限，产生了破坏性的物理变化。有时候刚生产出来的零件看不到顶白，但是放置一天后却出现顶白现象。-18-顶穿顶穿：顶杆顶出制件时，顶杆穿透制件，将制件完全顶破。顶白现象较严重时也会出现顶穿。这种现象的产生是由于制件为冷却固化充分，材料还处于强度很弱的粘流态；或者是制件已经固化，但是由于制件设计不合理，严重粘在动模上，或者顶杆数量太少，或者顶杆直径太小，或者是以上诸情况兼而有之形成的。-19-解决措施注塑工艺1.降低顶出速度到10％以下。2.降低模具温度和熔体温度；延长冷却时间3.在不出现缩痕的前提下，降低最后一段的注塑压力和保压压力；4.喷脱模剂模具设计1.提高筋位的脱模斜度，降低筋位表面的粗糙度；2.制件若存在凹坑和桶状的结构，要提高脱模斜度；3.使用拉料杆或拉料顶针来保证制件留在动模，因为这些机构会在顶出时跟随制件一起动作，不会产生脱模阻力，尽量少用通过降低脱模斜度或者设置砂眼结构，这些结构会产生脱模阻力；4.顶杆要均匀分布，在脱模困难的位置顶杆要多；5.顶杆头面积要大，减少应力集中；6.顶杆选材要选用刚性好的钢材；7.顶杆、嵌件以及抽芯机构的装配间隙不宜过大，否则引起振动发热。制件设计1.在保证变形要求的情况下，尽量减少筋位数量；2.筋位不宜太厚或太薄，最好在制件厚度的1/3左右；3.筋位的深度不宜太深。材料配方1.提高材料的润滑性或脱模性，减少材料与模具的摩擦系数；2.提高材料流动性，减少充模压力；3.对于筋位多的制件，材料收缩率大有利于减少脱模力；4.对于桶形制件，材料收缩率小可以减少制件对型芯的包紧力。-20-顶杆头部亮斑（一）顶杆处亮斑：制件成型结束后时，即使顶杆没有进行顶出动作，但是顶杆头部的制件表面依然产生光泽非常好的亮斑。这种现象有时候在模具侧抽机构成型的制件表面位置也会出现。降低射速时情况有所改善。顶块表面亮痕-21-顶块表面白印顶杆头部亮斑（二）-22-还有一种情况：模具排气良好，开模后还未顶出就发现顶针表面有圆形的一圈应力痕。降低射出和保压压力有所改善，但是无法彻底消除。浇口-23-脱模困难的原因分析•脱模困难：指制件或水口不容易从模具上脱离，甚至造成制件损伤，或者制件留在定模侧。模具设计（1）顶杆数量或者分布不合理或位置不当（2）制件和筋位脱模斜度不够（3）排气不良（4）浇道壁或型腔表面粗糙（5）喷嘴与模具进料口吻合不服帖或喷嘴直径大于进料口直径（6）浇注系统设计不合理，浇口设计太大，对于潜伏式浇口不利于拉断，流道存在夹料结构，如右图制件设计（1）在制件内侧设计一些凹凸结构，用于将制件留在动模（2）制件尺寸设计合理工艺条件（1）机筒温度太高或注射量太多（2）注射压力太高或保压及冷却时间长（3）模温过高或过低设备方面顶出力不够原料方面脱模剂或润滑剂不足、收缩太大-24-一个脱模断水口的案例常规原因：1、冷却时间太短，主流道里面还没有完全冷却，容易导致浇口断裂——延长冷却时间，降低模温——结果还是断浇口2、主流道表面不光滑——抛光——结果无改善某工厂有付模具在400吨机床上生产没有出现断浇口，由于生产排程安排到了600吨机床上生产，结果出现主流道断裂现象。原因何在？-25-此处固化的塑料容易阻碍主流道脱出，从而导致主流道断裂在浇口套内。浇口套喷嘴喷嘴浇口套带有一定锥度，左边大右边小，利于冷料脱出Φ4以上400吨注塑机600吨注塑机-26-银纹、水花缺陷原因分析•塑料在充模过程中受到气体的干扰常常在制品表面出现银丝斑纹或微小气泡或制品厚壁内形成气泡时产生，这些气体的来源主要是原料中含有水分或易挥发物质或润滑剂过量，也可能是料温过高塑料受热时间长发生降解而产生降解气。材料注塑前先根据原料商提供数据干燥原料提高材料的热稳定性粉体太多，造成夹气材料中使用的助剂稳定性差，易分解模具设计增大主流道、分流道和浇口尺寸检查是否有充足的排气位置避免浇注系统出现比较尖锐的拐角，会造成热敏性材料高温分解成型工艺选择适当的注塑机，增大注塑机背压切换材料时，把旧料完全从料筒中清洗干净螺杆松退时避免吸入气体改进排气系统降低熔体温度、注塑压力或注塑速度注塑PVC、POM类材料结束时，要用ABS或者AS等清洗，避免残留造成分解气体产生案例1：某工厂注塑PC材料烘了12小时后，制件表面还是存在大量的料花。试了125kg材料没有打出一个好件。现场先检查机台温度，实测的料温与注塑机的设定值一致。随后检查客户的烘料料斗。首先检查热风的进、出口，进气风扇和排气口通畅；然后检查烘料温度，烘料料斗的设定温度是125℃，而料斗金属测温计的实际温度仅为90℃，实际烘料温度与材料供应商提供的烘料温度（110℃~120℃）存在一定差异。现场向客户提出这个问题要求重新烘料，客户则认为金属测温计显示不准，但也同意了我的要求。现场将设定烘料温度升至135℃，但金属测温计的变化不大，依然在100℃左右。向客户借了两个布手套套在出风口上，金属测温计马上升到了117℃。可以确定是风速太大，导致热风温度无法到达设定值；套上布手套后风速下降，加热充分。以上述条件烘了2小时后，制件表面没有再出现料花。烘料料斗示意图关键：金属测温计的温度必须达到材料的烘干要求温度才能保证烘干效果。-28-零件形状转角处有银纹/水花零件内表面-29-转角处有银纹，内表面也可见此处是潜伏浇口某汽车零件在转角的位置出现银纹水花。-30--31-熔接痕WeldLines定义：熔融塑料充填型腔时由于多浇口注射，或遇到嵌件、壁厚不均、孔洞、流速不连贯的区域、充模料流中断的区域而以多股形式汇合时以及发生浇口喷射充模时，因不能完全融合而产生线状的痕迹。-32-熔接线的形成-33-熔接痕的原因分析材料增加塑料熔体的流动性减少粉体比例和液体添加剂的使用模具设计减少浇口数量或改变浇口的位置增设排气槽工艺条件增加注射压力、注射速度和保压压力增加熔体温度降低脱模剂的使用量提高螺杆转速，使塑料黏度下降增加背压压力，使塑料密度提高制件设计减少孔和壁厚不均的设计，或避免壁厚太薄通过增设加强筋使熔痕被后续料流挤入筋内调整嵌件位置-34-在熔接线处做排气镶件可消除或减弱熔接线间隙0.04(可根据不通材料调整间隙)底部开槽宽X深=10X1mm钻孔Ф5通到动模板外面与大气联通铜塞销钉螺钉M4长X宽X高=50X40X30-35-案例：做排气镶件消除熔接线2个浇口产品结构与问题位臵此产品的主要问题是：进胶口对应位臵有一条忽轻忽重的融接痕。产生融接的原因分析一产品两侧融接痕起源点刚好在进浇口处。因进浇口的位臵刚好对应碰穿位臵，因碰穿位臵的破流作用而形成了一条融接痕，只要工艺不稳定，融接痕就会相对明显。只要移动浇口，不对准碰穿孔，就可以解决两孔产生的融接痕问题。对应侧面有融接痕对应侧面有融接痕产生融接的原因分析二料流刚好在碰穿孔的位臵，易导致融接痕的产生及料流翻滚，使产品侧表面产生缺限。对应侧面有融接痕对应侧面有融接痕-39-采用顺序阀有效消除熔接痕-40-概况•材料:PC•注塑机：HTF90W1•模具状况：侧浇口,两板模冷流道•试模背景：熔接线明显，无法消除案例8-41-电工开关面板背面图-42-缺陷情况-43-熔接线明显，调机无法消除解决措施：提高定模模温到130度，熔接线完全消除。-44-熔接线色差问题描述熔接线不可怕，可怕的熔接线两侧的颜色不一致，光泽的差异大，使之特别清晰。我们在成型过程中，经常碰到制件的表面在熔接线两侧光泽、颜色鲜艳度或者色泽明显的区别，我们将这一类问题统称为熔痕色差。-45-造成熔痕两侧色差的原因•从喷嘴到熔痕熔体料流的路径长度差异•熔体在流道或者型腔内的流速差异•熔体在熔接痕处汇合时的排气不畅•熔体流动方向的差异对分子链取向、填充物分布、色粉分布等造成的差异•对于多浇口成型，浇口尺寸差异影响剪切热差异•模温过低•充填流速过慢-46-模流分析验证•这是一张流动前沿的温度分布图，我们可以清晰地发现，在上面的两个浇口