注塑生产缺陷分析改善.ppt

成长共享学习 运用CAE进行计算 优化制件结构设计通过Moldflow推荐模具设计方案售后现场技术服务 注塑成型缺陷分析HefeiGENIUStechnicalsupport 引言 塑料加工制程中 难免遇见制件缺陷致使未能达到我们对部品的需求 面对这些异常时 我们经常会针对问题点选择快捷经济的路径进行改善 承蒙不弃 本文就我们日常所遇的常见缺陷的改进案例进行汇总 和各位共享 欢迎指正 谢谢 5 最佳品质的产品 合适塑料 最佳成型条件 最佳模具设计 最佳产品设计 能得到最佳品质产品的因素 最佳部品产生原始结构 Ok 就是它了 管理 机器 工艺 材料 模具 模具 在部品需求要素中的权重为 50 流道选择 排气设计 托摸斜度 冷却回路 型腔精度 浇口方式 收缩计算 材料 在部品需求要素中的权重为 20 原料特性与补强流动系数批次间的稳定性湿度控制内应力的消除加工适应性 加工工艺在部品需求要素中的权重为 15 20 对材料的认知掌握 对设备的性能掌握 对模具的设计特性掌握 对环境调适的掌握 对部品要求的重点掌握 机器 注塑机模温机温控仪干燥机吸料机 机器的稳定性螺杆对材料加工的适应性机器的可调整性机器的精确性侦测的准确性电脑灵敏性 管理 取件初检整修复检包装贮存运输后加工 成型缺陷概要 回目录页 外观问题 内在问题 杂质浮纤银纹波纹色差缩痕短射 翘曲应力白包风脆化 成型缺陷成因 V 体积 P 受力 T 温度 应力白龟裂开裂白化 料花银纹脆化浮纤 缩痕短射批锋包风 P 受力 的影响 P 注射实际压力 材料弹性回复 模腔存在阻力 保压阶段压力 设备模具结构材料等有关 遇到塑件质量问题首先从 力 入手 毕竟物质是通过 力 联系在一起 不要过多考虑细小分支因素 回目录页 V 体积 的影响 缩痕 短射 批锋 包风 等缺陷的一个共同点是实际体积发生变化 也就是塑料进入模腔的实际有效质量发生变化 如果稳定了料量 也就可以解决上述缺陷 冰 水 补充入模穴的塑料越多 越可避免产品的收缩 T 温度 的影响 回目录页 T 料筒温度 模具温度 螺杆转速 冷却时间 产生大量热量融化料 也与模具的散热能力和流道有关 塑料融化60 以上热来自剪切热 成型影响因素 成品结构 原料 成型工艺 生产设备 模具结构 回目录页 人 机 法 物 浇口附近产生的云状色变 常呈日月之晕状 浇口晕Corona 模具模温太低浇口太小或进胶处型腔太薄增设冷料井工艺1 使用座退2 射嘴或热流道温度调整 浇口晕Corona 分子链缩短产生银纹 料花 是热降解条纹的一种 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体 银纹SilverStreak 银纹SilverStreak 喷流痕JettingMark 结构壁厚自薄至厚的断差太大 塑流又别无选择的自薄处快速的流向厚处 会使得流动不稳 产生喷流 喷流痕JettingMark 模具冲击型浇口将进浇的熔胶导向一固定面 以释除应力 可稳定塑流 避免喷流 重迭式浇口 overlapgate 和潜伏式浇口 submarinegate 可设计成冲击型浇口 使用重迭式浇口以避免喷流 Poor Good 正确的浇口位置可避免喷流痕 使用调整片作为浇注口也可避免 浇口厚度因材料与加浇口处的产品壁厚而异 但以不小于加浇口处的产品壁厚的60 为原则 工艺熔体温度偏高或偏低喷流与熔胶进浇后的膨胀效应 die swelleffect 以及熔胶性貭 例如粘度及表面张力 的变化有关 对大部分的塑料而言 温度降低时使得上述的膨胀效应更为明显 而某些材料 例如PVC 反而是当温度提高时膨胀效应更明显 射速太高采用优化螺杆速度曲线 optimizedramspeedprofile 使熔胶前沿能够先以一较慢速度通过浇口 一旦舌形熔胶在浇口下游形成 螺杆速度可以提高 喷流痕JettingMark 注射速度对熔体流动行为的影响 实验结果表明 相同浇口尺寸下 注射速度对于熔体流动行为的影响十分明显 注射速度过快时 很容易出现喷流现象 浇口 gate 或 和近浇口处太窄浇口或近浇口处太窄 射速快时 剪切速率和剪切应力大 塑流不稳 容易产生雾斑 blush 褐线 银纹 silverstreak 或 和喷流 jetting 等问题 射速慢时 熔胶前沿推进缓慢 固化层延伸到前沿 阻止前沿的喷泉流 fountainflow 将塑料连续性的卷到模壁上 形成垂直流动方向的缩痕 状如涟漪 波纹Ripple 射速高時 熔胶自薄的浇口进入型腔的流速高 剪切速率提高 剪切应力增大 流体难以稳定 容易产生雾斑银纹 或喷流痕等 为了避免不稳定的塑流 把螺杆速率降低 这么一来 熔胶进入型腔后 由于前沿推进缓慢 大量熔胶热量被较冷的模壁带走 波纹Ripple 固化层加厚 并且延伸至前沿 前沿流动的熔体受延伸固化层阻挡 只能绕过固化层的前沿 卷至下游的模壁 如跳蛙一般 1h牛角浇口加在2t产品内璧 波纹Ripple 波纹Ripple 缩痕或缩孔SinkMarkorVoid 缩痕 产品表面的局部塌陷 或呈酒窝状或呈沟壑状 缩孔 产品内部因塑料收缩而让出的真空孔洞 WithoutIHTC WithIHTC 浮纤FloatingFiberer 此处空气应设法排出 熔接痕Weldline 熔接痕WeldLine 熔接痕 浇口 化妆盒底座 PS 熔接痕 缩痕 壁厚分布未优化产品厚度调整 将熔接痕消除或移至非外观面或次外观面 当前沿会合角小时 两边分子相互扩散得少 质量较差 当会合角加大时 熔接痕表面痕迹逐渐消失 会合角的加大 可藉产品厚度调整 浇口位置和数目改善 流道位置和尺寸改变等达到目的 熔接痕WeldLine 形成熔接痕前的会合角 40 会合角40 对策 NG OK 汽车保险杠材料 PP 原始设计时 已经预测到熔接痕会在外观面出现 前沿会合角在75 以下 则产生明显 深的 熔接痕 实验结果 t 4 0mm R停止 t 4 5mm t 3 5mm BL断面 中心开口横水平板部 t 1 5mm 增加壁厚 120 OK 对策 厚度变更后 会合角变大 熔接痕淡化 增加厚度 增加壁厚 汽车遮阳板镜盖 PC ABS 熔接痕 汽车遮阳板镜盖 PC ABS熔接痕 浇口位置不当浇口位置不当 使得熔接痕发生在外观或 和强度敏感处 改善浇口位置 直到CAE的预测確認新的熔接痕位置没有外观和强度的顾虑为止 熔接痕WeldLine 产品 手机前盖材料 PC ABS简述 组装时手机前盖在熔接痕处断裂问题 熔接痕 熔接痕处断裂 原始设计 建议设计 熔接痕发生在结构较弱区域 熔接痕发生在结构较强区域 改善进胶点位置 调整浇口位置 迫使熔接痕与气穴移至对强度和外观不敏感处 模温过低模温太低 熔胶前沿形成熔接痕时 温度已经降得太低 熔合不良 线条明显 提高模温 可以改善熔接痕质量 模温可从材料厂商的建议值开始设定 每次调整的增量可为5 C 射胶10次 成型情况稳定后 根据结果 决定是否进一步调整 如要达到无痕高光的效果 模温要调到玻璃化转移温度 glasstransitiontemperature 以上 熔接痕WeldLine WeldLine WeldLineElimination WithoutIHTC WithIHTC 高亮面产品质量放大比较 浇口方式改变运用閉环式 closedloop 的薄膜浇口 避免熔接痕的产生 熔接痕WeldLine 此为点式进胶 笔记本电脑键盘盖 PC CF 板条 薄膜浇口Plate FilmGate 使用顺序开启的阀式浇口顺序开启热流道的阀式浇口 使得第二和之后开启的浇口是在先开启浇口进胶的熔胶之中和前沿之内进胶 避免两股面对面的塑流前沿形成熔接痕 熔接痕WeldLine Text Text Text Text 顺序阀式进胶 洗衣机面板4点进胶有多处熔接痕 四个热嘴 热转冷流道 潜进胶 四点进胶 中间先进胶 向两侧推进 热流道HotRunner 未用传感器而以开启时间控制充填模式 改善后效果 本产品于试装阶段发现产品外观面有二处不明缺陷痕迹 对称 初步判断并非熔接痕 目视及触摸素材有稍微变形情形 浅色涂装无法掩饰 可见明显痕迹 实际位置如下图D1所示 以下将针对此外观缺陷进行解析 对策验证以及判断法则的建立 D1 CHRYSLERTOWN COUNTRYFRBUMPER 2 主要熔接痕位置 主要熔接痕位置如图标A D位置 A B C D A B C D G1 G2 G3 G4 G5 G6 1 浇口位置 共10处浇口 如图示G1 G6 对称位置省略 该不明缺陷痕迹处位于浇口G2附近 但不属于熔接痕A及B 因此判断非一般熔接痕问题 D1 素材观察 熔接痕位置比对 A B C D 熔接痕位置比对 由模流分析 了解成型过程中之各项变量 以判断问题发生原因 初步先以充填时间动画了解充填平衡性及判断问题点原因 右图为充填时间动画 截图可见充填平衡性不佳 浇口G2及G5充填完毕时 其他浇口仍处于充填状态 且 G2受G1及G3夹挤 G5受G6及G4夹挤 造成塑流迟滞 提早冷却情形 G1 G2 G3 G4 G5 G6 初步分析 C Hsu G1和G6受夾挤 进阶分析 D1处温度等温线密集 表示该处单位距离温度差异大 温度梯度大 另有两处D2 D3亦有相同情形 熔体温度于充填完成时 等温线显示 D1 D2 D3 填充结束时体积温度 D1 D2 D3 温度梯度对比 分析显示温度梯度大 等温线密集 处与实物缺陷痕迹发生位置吻合 另二处温差较小 素材可见 但涂装后并未发现 对策制定 依照分析之原因制定对策 避免局部的流动迟滞 对策1 堵掉浇口G2 G5对策2 堵掉浇口G3 G5 G1 G2 G3 G4 G5 G6 熔体温度分布 对策A 堵掉浇口G2和G5 分析结果 对策A试验分析 熔体温度图显示已无局部流动迟滞问题 但浇口变更后 主外观面产生新的熔接痕问题 且会合角度小 判断涂装后不易掩饰 熔接痕分布 G2 G3 G4 G5 以对策B进行试验分析 熔体温度图显示仍有局部流动迟滞问题 D4处 但温度梯度远小于原况D1处 判断涂装可掩饰 外观面亦无严重熔接痕问题 依照对策二进行修模 D4 熔体温度分布 熔接痕分布 对策B 堵掉浇口G3和G5 分析结果 G2 G3 G4 G5 效果确认 试模取出确认 素材外观已完全无原况问题 尺寸波动UnsablDienson 制件尺寸随成型周期波动有变化或者随环境波动而变化 尺寸波动改善案例 模具尺寸 1387mm成型工艺中冷却时间分别设定为 18s25s30s脱模后立即测试制件尺寸分别为 1836mm1386mm1386mm制件彻底冷却后测试尺寸分别为 1382mm1383mm1383mm结论 冷却时间的延长 降低了制件脱模时的温度 使制件在低温下保在模具里 得到更好地定型 后续温度落差小 温差造成的尺寸变化得到部分抵消 分析检讨 原因分析1 温度差异造成的尺寸差异2 结晶造成的尺寸差异3 收缩率造成的尺寸差异4 玻纤取向造成的尺寸差异5 应力造成的尺寸差异 对策措施1 缩小温度差 降低模温2 提高结晶速率 调整空间小3 材料定型 无调整空间4 模具定型 无调整空间5 应力主要影响变形 模温低 所以 模具温度的控制是首要关键 如何控制模具温度 根据热传系数和牛顿冷却定律得出 模具冷却速率不仅与模具与水的温差成正比 也与水的流速的0 8次方成正比 建议通过降低冷却水温度 增大 T 提高