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尋找注塑表面缺陷的最終根源
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波紋或者紋道一(yī)般由注射壓力不足或注射速度降低而導緻流峰停頓所引發

    表面缺陷是制品應力感生(shēng)的結果,不同的表面缺陷形态有着不同的形成原因,探尋這些原因并加以避免是獲得高品質産品的必經之路。
    對于注塑制品而言,表面缺陷是常見的質量問題。一(yī)般,可見的表面缺陷包括開(kāi)裂、銀紋、紋道、波紋、波痕和脆化等。這些缺陷不隻會影響制品的外(wài)觀,更主要的,它們還表明制品的成型過程是失敗的。通常,這些表面缺陷是由制品的内外(wài)應力超過制品本身的強度而引起的。這種應力感生(shēng)的缺陷與生(shēng)産環境、加工(gōng)工(gōng)藝及聚合物(wù)材料本身有關,有時還涉及到模具或制品的設計。因此,近距離(lí)地觀察一(yī)下(xià)制品缺陷的樣子,能夠幫助我(wǒ)(wǒ)們找到解決問題的方法。
    常見的表面缺陷各有其自身的特點。例如,紋道(或者波紋、波痕)通常出現在流體(tǐ)的前緣。當流峰出現停頓、壓力聚集,接着再向前流動一(yī)小(xiǎo)段距離(lí),然後再停頓時,就會形成紋道。這種缺陷與流峰壓力不足或者注射速度減緩有關。脆化則是由過度充模或充模不足引起的。此外(wài),聚合物(wù)的污染或降解,或者接觸了環境應力開(kāi)裂介質等,也會引發脆化問題。開(kāi)裂既可出現在制品的局部,也可在整個部件上出現。銀紋則是由細線或小(xiǎo)裂紋引起的發白(bái)現象,通常局限在一(yī)個小(xiǎo)區域上。
檢查工(gōng)藝和聚合物(wù)
    通常情況下(xià),表面波紋可能是由以下(xià)3種加工(gōng)問題之一(yī)而引起的,包括:壓力或體(tǐ)積問題、位置或轉移問題,少數情況下(xià)也可能是溫度問題。
    一(yī)般,對第一(yī)階段充模壓力的限制或者對速度控制的不到位是波紋産生(shēng)的根源。因此需要仔細檢查第一(yī)階段的最高壓力,這個值應該比第一(yī)階段的限定壓力值低200~400psi(14~28kg/CM2)。此外(wài),如果第二階段的保壓壓力、速度或熔體(tǐ)體(tǐ)積降低,也會引起波紋的産生(shēng),此時應盡可能地提高保壓壓力和速度。
    由第一(yī)注射階段向第二注射階段轉換的過程中(zhōng),不正确的定位也會引起可見缺陷。比如,當第二階段的保壓壓力被降低了300psi(21kg/CM2),并将其轉化爲塑化壓力時,或者,如果在機器不能完成這一(yī)轉化的情況下(xià),将第二階段的保壓時間減爲0時,都會導緻制品隻有95%~99%的充滿。對于薄壁制品而言,其表現就是在澆口附近出現輕微的充模不足。

圖2 對于開(kāi)裂缺陷,尤其是出現在薄壁制品上的開(kāi)裂,可能是因爲注射速度過快引起的。爲此,需要嘗試改變注射速度,或者移動澆口位置
開(kāi)裂缺陷,可能是因爲注射速度過快引起的

    顯然,在第一(yī)注射階段到第二注射階段的轉換過程中(zhōng),不恰當的充模會導緻可見缺陷的産生(shēng)。要彌補這一(yī)點,關鍵在于改善液壓轉換的響應性能。在轉換時,應将壓力提高到轉換點,然後使其迅速下(xià)降到第二階段的設定壓力值。如果壓力降到低于第二階段的設定值,流峰就可能出現停頓,黏度提高。當出現這種情況時,就意味着需要修理設備了。
    過低的熔體(tǐ)溫度或模具溫度是導緻缺陷的另一(yī)個根源。利用熱探針技術或合适的紅外(wài)傳感器可檢查熔體(tǐ)的溫度,以确保熔體(tǐ)溫度處于材料供應商(shāng)推薦的範圍内。
    對于開(kāi)裂、銀紋或者脆化問題,應尋找與加工(gōng)相關的應力原因,如注射太快或太慢(màn)。注射過快會使分(fēn)子取向度過高,這對于薄壁制品而言尤其如此。因此,要考慮澆口分(fēn)布的合理性,以此提供合适的分(fēn)子取向以及熔接線分(fēn)布。可以嘗試快速和慢(màn)速注射制品,從中(zhōng)來觀察取向結果。
    如果制品恰好在脫模後發生(shēng)開(kāi)裂或産生(shēng)銀紋,那麽最好在制品頂出前對其進行檢查,然後徹底減慢(màn)頂出速度,看問題是否繼續發生(shēng)。如果問題出在頂出方面,就應看看模具的脫模倒角是否合理。通常,在頂出方向上不恰當的抛光、太高的頂出速度以及頂出區域不夠大(dà)等,都會引起這類問題。
    過度充模或充模不足會引起制品的脆化。這是因爲,這兩種情況都會導緻制品内應力過高,特别是在澆口附近。一(yī)般,在澆口處的過度充模會引起聚合物(wù)鏈之間被壓縮得太緊密。
    在室溫下(xià),過度充模制品的分(fēn)子鏈仍會做一(yī)點自由移動,但是在低溫下(xià),制品收縮則使分(fēn)子鏈間擠壓過度而導緻開(kāi)裂。通常,堆積過緊的分(fēn)子鏈會産生(shēng)殘餘壓縮應力,使得制品變脆。此外(wài),當澆口附近充模不足時,會引起聚合物(wù)分(fēn)子鏈在冷卻時太松散,導緻拉伸應力的産生(shēng),從而削弱澆口附近的強度。
    要檢查充模是否過度或不足,可進行澆口密封分(fēn)析,以此來确定制品冷卻或澆口封閉需要多長時間,同時測試澆口密封和不密封情況下(xià)的制品性能(根據應用需要确定)是否有所不同。
    此外(wài),熱循環檢測對于避免制品的翹曲缺陷是十分(fēn)重要的,因爲翹曲缺陷是制品在由熱變冷、然後再變熱的過程中(zhōng)引發的。因爲分(fēn)子在受力下(xià)會試圖消除應力,因此熱循環會告訴你分(fēn)子是處于應力狀态還是松弛狀态。
設計缺陷
    有時,發生(shēng)在熔接線處的開(kāi)裂可能是由澆口位置不合适引起的。通常,合适的澆口位置是使熔接線處于應力最低的區域,如果可能,應該将澆口設計在與流峰交彙處有一(yī)定距離(lí)的地方,這能夠提高熔接線強度。
    此外(wài),局部缺陷也可能與模具或者制品的設計有關,如尖銳的轉角等。尖銳的轉角會引起應力集中(zhōng),這就像是一(yī)個切口,産生(shēng)應力然後向四周擴散,而轉角半徑能将負荷擴散出去(qù)。由于一(yī)些樹(shù)脂具有很敏感的切口效應,例如聚碳酸酯比ABS具有更敏感的切口效應,因此很多制品會選擇使用PC/ABS共混物(wù)。
降解問題
    當開(kāi)裂或者脆化發生(shēng)在整個制品上時,可能是由聚合物(wù)在加工(gōng)過程中(zhōng)的某些加工(gōng)條件引起的。最大(dà)的可能是加工(gōng)溫度過高或者發生(shēng)水解而引起分(fēn)子鏈的降解。通常,降解會使分(fēn)子鏈變短,熔體(tǐ)流動性提高,但材料性能則明顯降低。
    利用科學的成型理論和黏度控制方法,加工(gōng)商(shāng)需要檢查從第一(yī)注射階段到第二注射階段轉換時的熔體(tǐ)壓力,看看是否比通常狀态下(xià)低。一(yī)般,過低的熔體(tǐ)黏度可能是降解發生(shēng)的信号。
    如果想要了解降解問題是否是由溫度引起的,可以采用熱探針或者IR傳感器來檢查熔體(tǐ)溫度,必要時應對溫度進行調節。此外(wài),還應檢查整個機筒的加熱情況和占空比,看看控制器的PID回路是否正常?加熱器是否需要周期性供電?是否需要持續開(kāi)啓或關閉加熱器?
    同時,樹(shù)脂在機筒内的停留時間也非常重要。一(yī)般,樹(shù)脂在高溫下(xià)停留時間過長,也會引起降解問題。當機筒和螺杆受損時,容易導緻樹(shù)脂停留時間變長。因此,要經常檢查機筒和螺杆的狀态,以及擋圈或者止回閥,看看它們是否有破裂或缺口。
    如果是水解引起的降解,應檢查聚合物(wù)是否爲耐水解類型,及其在機筒内與水反應的最低含量是多少。通常,水能夠将長分(fēn)子鏈剪斷變成短鏈(聚酯、聚碳酸酯、縮醛、尼龍和TPU都易水解,但是聚苯乙烯、聚烯烴和丙烯酸酯類不易水解)。爲了避免這類問題,應随時檢查幹燥機是否運行良好,幹樹(shù)脂在加入到注射機前是否重新吸收了水分(fēn)。
再生(shēng)與着色
    如果再生(shēng)料降解或受到污染,制品可能會産生(shēng)開(kāi)裂或者脆化現象。因此,需要檢查一(yī)下(xià)再生(shēng)料的用量和品質,并與100%生(shēng)料的制品做一(yī)下(xià)比較。通常,局部着色不佳或含有異物(wù),或者再生(shēng)料與生(shēng)料不匹配,都會導緻上述問題的發生(shēng)。
    此外(wài),還需要确定聚合物(wù)的熔融指數(MFR)。爲此,應與粒料供應商(shāng)聯系,看看聚合物(wù)的MFR是否與供應商(shāng)提供的MFR相符。當樹(shù)脂中(zhōng)加有填料(如玻纖)時,其加工(gōng)前後的MFR會有很大(dà)的差距,因爲螺杆會打碎玻纖。
    如果錯誤地使用了着色劑的類型或添加量,也會引起開(kāi)裂問題。因此,檢測色母粒的稀釋比例以及色母粒載體(tǐ)樹(shù)脂的類型也非常必要。另外(wài),局部開(kāi)裂或者整體(tǐ)開(kāi)裂可能是由于溶劑、表面活性劑或者化學添加劑引起的,對此,應檢查模具或者制品的清潔和處理操作規程,找到可能的影響因素,如皂類、油或者表面活性劑等。

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