注塑缺陷原因分析及对策

,注塑缺陷原因分析及对策,编写:邓继葵,1,课程大纲,注塑缺陷分析的概述概述如何对注塑缺陷进行调查与了解正确处理注塑缺陷的方法影响注塑缺陷的四个方面考虑注塑缺陷原因分析及改善方法欠注（缺胶）缩水银纹飞边白点（共31项注塑常见异常分析及改善）,2,一、概述,注塑成型产品：原则上都是依据规格/标准和客户的要求来制造的，但实际注塑生产过程中它的变化仍是相当广泛而复杂的；有时当注塑进行得很顺利时，会突然产生缩水、变形、裂痕、银纹或其它不良缺陷等。注塑时我们需从胶件所产生的缺陷，来准确分析/判断问题点所在，找出有效解决方法，这是一种专业性的技术及经验的累积。有时只要变更注塑工艺条件、对模具/机器方面稍做调整与改善、更换使用的原料或色粉，就可以解决问题。,注塑缺陷分析的概述,3,二、如何对注塑缺陷进行调查与了解,产生何种缺陷？它发生于何时（开始注塑时还是生产过程中）、何处？程度怎样？缺陷发生的频率是多少（是每一次，还是偶然发生）？不良数有多少？模腔数是多少？注塑缺陷是否总是发生于相同的模穴？该缺陷在成型时是否总是发生于相同的位置？该缺陷在模具设计/制做时是否已经被预估到会发生？（一般会进行模流Moldflow分析）,4,该缺陷在浇口处是否已经明显发生？还是远离浇口部位？更换新的原料或色粉，缺陷是否还会发生？换一台注塑机试试看，缺陷是否中在某一台注塑机发生，还是也发生于其它注塑？,5,三、正确处理注塑缺陷的方法（DAMIC法）,定义,控制,测量,改善,分析,Define,Improve,Analysis,Control,Measurement,下页名词解析,6,定义：出现何种缺陷、它发生于什么时候、什么位置、频次如何、不良数/不良率是多少？测量：MAS分析，外观质量目测、内在质量短射分析，尺寸大小进行量测、颜色目视或色差仪。分析：产生该缺陷的相关因素有哪些？主要因素是什么？根本原因是什么？改善：制定改善注塑缺陷的有效方案/计划（该用什么方法），并组织实施与跟进。控制：巩固改善成果（记录完整的注塑工艺条件），对这一类结构所产生的该缺陷进行总结/规范，将此种改善方法应用到其它类似的产品上，做到举一反三，触类旁通。,7,A、原料B、注塑机C、注塑模具D、成型条件下页鱼骨图分析成型原因,四、影响注塑缺陷的四个方面考虑,8,鱼骨图分析,下页异常原因分类,9,注塑异常原因分为：“注塑产品质量缺陷”和“注塑生产中特有的异常现象”两大类。注塑产品质量缺陷主要有：缺胶、缩水、银纹（料花）、披峰（飞边）、烧焦、气泡（缩孔）、水波纹、喷射纹（蛇纹）、流纹（流痕）、夹水纹、裂纹（龟裂）、顶白、表面无光泽、翘曲变形、黑条、混色、拖花、透明度不足、尺寸偏差、剥离（起皮）、冷料斑、黑点、气纹、色差、盲孔、断柱等注塑生产中特有的异常现象有：喷嘴流涎（流涕）、漏胶、胶件粘模、水口粘模、水口拉丝、嵌件不良、多胶、断针、堵嘴、顶针位穿孔、模印、压模、塑化噪音、下料不畅、螺杆打滑、开模困难等等。下面分析各种注塑缺陷及异常现象产生的主要原因，并探计其解决问题的有效方法。,注塑异常原因分类,10,一、欠注（缺料）,1.定义：充填不足是熔融的塑料未完全注满模具成型空间的各个角落之现象。2.充填不足原因A、成型条件设定不适当；B、模具的设计与制做不合理；C、成型品的肉厚太薄等所致。,注塑缺陷原因分析及改善方法,11,3.成型条件的对策A、提高熔料温度（熔胶筒温度）、提高模具温度、增大注射压力/注射速度及提高熔料流动性；B、模具方面可增大主流道或分流道尺寸或者检讨浇口位置、大小、数目等，设法使熔融材料容易流动到型腔的各个角落。C、为了使成型空间内气体顺利疏散，可在适当位置开设排气槽/或排气针。,12,4.原因分析及改善方法,13,14,1.定义：注塑件表面上的凹陷、内部空洞称为缩水。,二、缩水（缩痕）,15,不同塑胶原料的缩水率请参见附表一，通常容易缩水的原料大都属于结晶型塑料（如：尼龙、百折胶等）。在注塑过程中，结晶型塑料受热变成流动状态时，分子呈无规则排列；当射入较冷的模腔时，塑料分便慢慢地整齐排列形成结晶，导致体积收缩较大，其尺寸小于规定的范围，就是所谓的“缩水”。,2.缩水产生的根本原因,16,17,a、保压压力不足；b、注射速度太慢；c、模温/料温太低；d、保压时间不够等。因此在设定注塑工艺条件时，必须检讨成型条件是否正确及保压是否足够，以防出现缩水问题。不同的模流过程有不同的收缩率，延长保压时间，可确保制品有充足的时间冷却和补胶。,注塑工艺技术方面,18,模具及产品设计方面,缩水产生的根本原因在于产品的壁厚不均所引起的，产品的柱位、筋条的表面易出现缩水。模具的流道设计、浇口大小及冷却效果对成品的影响也很大，由于塑料的传热能力较低，若距离模壁越远或越厚，则其凝固及冷却较慢，应有足够的塑料填满模腔，注塑机螺杆在注射或保压时，熔料不会因倒流而降低压力；另一方面流道过细/过长，浇口太小若冷凝太快，半固塑料就会阻塞流道或浇口造成压力下降，引致成品缩水。,19,3.原因分析及改善方法,20,21,1.定义：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。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。,三、银纹（料花、水花）,22,2.银纹气体的来源,2.1.塑料本身含有水份或添加剂2.2.由于塑料在制造过程时曝露于空气中，吸入水气/油剂或者在混料时掺入了错误的比例成分，使这些挥发性物质在熔胶时，受高温而变成气体。2.3.熔料受热分解2.4.如果熔胶筒温度、背压及熔胶速度调得太高，或成型周期太长，则对热敏感的塑料（如：PVC、POM等），容易因高温受热分解产生气体。,银纹的形成既然是由于熔体中含有气体，那么探讨这些气体的主要来源分别为：,23,2.5.空气中含的水蒸气2.6.塑料颗粒与颗粒之间均含有空气，如果熔胶筒在近料头处的温度调得很高，使塑料粒表面在未压缩前便熔化而粘在一起，则塑料粒之间的空气便不能完全排除出来（脱气不良）。2.7.只有将塑料烘干并采用适当的熔胶温度及速度，再配合适当的背压，才能得到理想的注塑制品。此外，模具设计亦是很重要的一环，通常流道很大而浇口很小的模具，气体进入模腔内的机会就会减少很多；若排气系统设计适当，则很纹产生的机会亦会降低。,24,2.8.在注塑成型技术上，有一种方法可防止银纹的产生，在模具的构造中设有加压装置和一个压缩空气入气孔，锁模后则压缩空气进入模具中，使模内气压增高。当熔融塑料进入高压模具时，模具的气孔在此时开始排气，使模腔内保持一定压力，增加模内空气压力，就能避免银纹发生的机会。举例说：普通的注射方法在处理ABS水份含量0.1%时，便会出现银纹；而逐渐增加模内的气压，则可处理含水量较高的ABS，亦不会出现银纹。,25,3.原因分析及改善方法,26,27,1.定义：又称溢料、溢边、披锋等，大多发生在模具得分合位置上，如：模具的分型面、滑块的滑配部位、镶件的缝隙、顶杆的孔隙等处。溢料不及时解决将会进一步扩大化，从而压印模具形成局部陷塌，造成永久性损害。镶件缝隙和顶杆孔隙的溢料还会使制品卡在模上，影响脱模。,四、飞边,28,2.原因分析及改善方法,29,1.定义：注塑过种中若模具排气不良或注射速度过快，模具内的空气来不及排出，会在瞬间高压的压缩下，急剧升温达300度以上，在产品的柱位、边角位或熔胶流动的末端产生困气、烧焦、烧黄现象。,五、烧焦（困气）,30,2.原因分析及改善方法,31,1.定义：注射过程中由于塑件壁厚变化较大，在胶件太厚的部位易产生缩孔（真空泡），产生缩孔的原理和缩水一样，区别是缩水在胶件的表面凹陷，而缩孔是在内部形成空洞。缩孔通常产生在厚壁部位，主要与模具冷却快慢有关，熔料在模具内的冷却速度不同，收缩程度不一样；若模温过低，熔料表面急剧冷却，将壁厚部分内较热的熔胶拉向四周表面，造成内部出现缩孔（真空泡）。缩孔不但会影响制品的强度和机械性能，透明产品内部的缩孔还会影响外观；缩孔的改善方法重点是控制模具温度，其它与改善缩水的措施相同。,六、缩孔（真空泡）,32,2.原因分析及改善方法,33,螺杆中间缩孔形成原因：产品胶位过厚，外表面先形成固化层，将内部未固化熔融的塑料往外壁拉伸形成中部中空；,34,1.定义:是熔料流动的痕迹，以浇口为中心而呈现的水波纹模样（多见于光面模具）。水波纹最初流入型腔的熔料冷却过快，而其后射入的热熔料推动冷却表皮滑移形成皱纹。可通过提高熔料温度/模具温度，加快注射速度，提高保压压力等途径来改善之。残留于喷嘴前端的冷料，若直执着进入成型空间内，亦会造成水波纹；因此在主流道与分流道的末端应开设滞料穴（冷料井），可有效的防止水波纹的发生，同时亦可增大流道或浇口的尺寸来改善。,七、水波纹,35,公司产品易出现出现水波纹的产品以电镀品为主；,36,2.原因分析及改善方法,37,水波纹形成原因示意图：固化层加厚，并且延伸至前沿，前沿的喷泉流受延伸固化层阻挡，只能绕过固化层的前沿，卷至下游的模壁，有如跳蛙一般。这样的固化层外形，就好像把石子投在池子的中央(浇口)，形成一圈一圈同心圆的涟漪。,38,1.定义:注射过程中若浇口的形式、大小、位置不适当或浇口处的注射速度过快，塑件表面（侧浇口前方）会产生象蛇行状的喷射纹。,喷射纹形成的动画,八、喷射纹（蛇纹）,39,导致喷射纹的原因,Meltfracturebyhighshearbetweenmoldandmaterial,阶梯出现凝固,40,41,2.原因分析及改善方法,42,注塑过程中若料温/模温过低、产品断面厚薄相差太多，相应部位的注射速度过快，塑件表面会产生乱流纹（流痕），乱流纹经常出现在进浇口前方、胶件壁厚变化大或厚壁部位。,九、流纹,43,44,原因分析及改善方法,45,熔接线是熔融料流动时，冷料前峰相结合处所形成的细线。,十、熔接线,46,熔接线发生原因如下所示：成型品形状（模具构造）所致熔料的流动方式；熔融材料的流动性不良；熔融材料合流处卷入空气、挥发物或离形剂等异物。熔接线是流动的熔料前端温度特别低合流部位不能充分熔合所致（多发生在成型品的窗、孔部位），常分为冷熔接线和热熔接线（困气）两种。若熔料的流动性特别好时，可使熔接线几乎看不见，提高熔料温度、提高模具温度及注射速度，可使结合线之程度减至最小。,47,改变浇口的位置、数目，将发生熔接线的位置移往其它地方，在熔合部设置排气槽，迅速疏散此部分的空气及挥发物，或在熔合处附近开设熔料溢流穴，将结合线移至冷料穴中，事后再将其切除是有效的处理对策。熔接线不仅有碍成型品之外观，同时也会降低成型品的强度，不含玻璃纤维等填充料的非增加塑料之熔接线部位的强度与其它部位相差无几，但玻璃纤维增强塑的玻璃纤维在熔合部位的强度会低很多。,48,原因分析及改善方法,：,49,注塑过程中若浇口形状/位置不当、注射压力保压压力过大及保压时间过长、产品脱模不顺（强行顶出）、成品内应力过大或分取向应力过大，塑件表面会出现龟裂（细小裂纹），严重者则开裂。PS、PC料的制品很容易出现裂纹现象，由于内应力过大所引起的裂纹可以通过“退火”处理的方法来消除内应力。,十一、裂纹（龟裂）,50,原因分析及改善方法,51,注塑过程中若注塑压力/保压压力过大、骨位/柱位脱模斜度不够、脱模困难、模芯穴位不光滑（有倒扣），胶件在顶出脱模时其表面（顶针位）会出现顶白现象，严重的会发生顶凸/顶爆情况，ABS、HIPS料产品和表面最易出现顶白现象，胶件表面轻微顶白可用风筒吹热风来改善或消除。,十二、顶白或顶爆,52,原因分析及改善方法,53,1.定义：成型品表面失去材料本来的光泽，形成乳白色层膜，或为模糊状态（哑色）等均称为表面无光泽。成型品表面光泽不良，大都是由于模具表面状态不良所致。模具表面抛光不良或有模垢时，成型品表面面当然得不到良好光泽；使用过多的离型剂或油脂性离型剂亦是表面光泽不良的原因。材料吸湿或含有挥发物及异物混入（污染），亦是造成制品表面光泽不良的原因之一。,十三、成品表面无光泽,54,2.产生的原因分析及改善,55,注塑制品出现翘曲变形的原因很多，例如脱模太快、模温过高、模温不均及熔料流动不对称等。其中两种最大的可能性为：塑件厚薄不均或转角不够圆滑，因面不能均衡冷却收缩导致翘曲变形。有些平板型塑件为了表面美观，浇口位置得设在产品边角位。而射胶时，熔融塑料只能由一端高速射入模腔内，因此被凝固于模腔内的塑胶分子，均被拉直往同一方向排列状态（称为取向）。此进塑件内取向应力很大，脱模时这些分子又被拉回原来的状态，因而产生变形。,十四、胶件翘曲变形,56,为了使熔融塑料能顺利充填模腔，其设计要尽量避免以下各点：同一塑件中厚薄相差太大；存有过度锐角；缓冲区过短，使厚薄转变相差悬殊。从浇口分析，模具的设计要保证塑料能顺利进入模腔，故分析流道要避免采用直角转弯形式，转变点比较适合采用弧形过渡区，因此短而粗的分流道最理想，有助于减少流体阻力及流体取向现象。但要考虑的问题是过大浇口会增加流道废料，亦影响塑件的外观。,57,另外为了避免塑料充填时紧密程度不同，导致困难而引起变形，分流道的截面形状、大小就要根据射胶量及产品形状而改变。产品较难成型的部分分流道加粗后，主流道也应相对加大，使主流道截面积等于分流道截面积之和。还有两个值得注意的问题，其一是塑件顶出装置的形式，如果顶针设置太少，容易造成顶出变形或翘曲现象；但顶针数量过多，会令部分成品不够美观，此时应考虑采用推板方式。其二是模腔冷却水道的设计，应让塑件整体能均匀冷却收缩，提高产品质量。,58,原因分析及改善方法,59,60,黑条是成型品有黑色条纹的现象，其发生的主要原因是成型材料的热分解所致，常见于热稳定差的塑料（如：PVC和POM等）防止黑条发生的对策是防止加热筒内的熔料温度过高，减慢注射速度。加热筒内壁或螺杆若有伤痕或缺口，则附着于此部分的材料会过热，引起热分解。止逆环（过胶圈）开裂亦会因熔料滞留而引起热分解，所以粘度高的塑料或容易分解的塑料要特别注意防止黑条的发生。,十五、黑纹,61,原因分析及改善方法,62,注塑过程中若色粉扩散不均（相容性差）、料筒末清洗衣干净、原料中混有其它颜色的水口料、回料比例不稳定、熔料塑化不良等，塑件的表面或流动方向变化的部位会产生局部区域颜色偏差（混色）的现象。,十六、混色,色差或异色,63,产生的原因分析及改善方法,64,若模腔侧面蚀纹太粗、脱模斜度不够、注射压力/保压压力过大、模腔内侧有倒扣（毛刺），导致注塑过程中塑件外侧周边出现粗细/深浅不同的沟槽，称为拖花（拉伤）。,十七、托花（拉伤）,65,产生原因分析及改善方法,66,透明制品注塑生产过程中若料温过低、原料未干燥好、熔料分解、模温不均或模具表面光洁度不好，会出现透明度不足，影响其透明性。,十八、透明度不足,67,产生原因分析及改善方法,68,注塑过程中若注塑工艺不稳定、熔料结晶度的变化、塑件冷却收缩不均、材料易吸湿、塑件或模具变形，塑件尺寸就会产生偏差（不稳定）。,十九、尺寸偏差,69,产生的原因分析及改善方法,70,注塑过和若模具温度过低、熔料不相容、熔料中有杂质、料筒未清洗干净，塑件表面就会出现剥离/分层（起皮）现象。,二十、剥离（起皮）,71,产生的原因分析及改善方法,72,注塑过程中若熔料不良、模具内有胶屑、流道中有流涎的冷料，塑件内部及表面就产生冷料斑。,二十一、冷料斑,73,产生的原因分析及改善方法,74,透明胶件、白色产品及浅色产品，在注塑生产时常常会出现黑点问题，胶件表面黑点会影响制品的外观质量，造成生产过程式中废品率高、浪费大、成本高。黑点问题是注塑加工中心头痛的难题，需要从水口料、碎料、配料、加料、环境、停机及生产过程中各个环节加以控制，才能减少黑点。塑件表面出现黑色是管理上的问题，也是可以通过采取有效的管理措施来改善的。,二十二、黑点,75,产生的原因分析及改善方法,76,注塑过程中若浇口太小，注射速度过快、熔料流动变化剧烈、熔料中夹有空气,在胶件的浇口位置、角位及台阶处易产生气纹（阴影），特别是ABS、PC、PPO料的制品浇口位易出现气纹。,二十三、气纹（阴影）,77,产生的原因分析及改善方法,78,注塑过程中若原料/色粉变化、水口料回用量未控制、注塑工艺（料温、背压、残量、注射速度及螺杆转速等）变化、机台变更、混料时间不同、原料干燥时间过长、颜色需配套的产品分开做模（多套模具）、样板变色及库存产品颜色不一样，会导致相互配套产品的颜色出现色差。胶件色差是注塑加工中经常发生的问题，也是最难控制的问题之一，令注塑技术和管理人员十分“头痛”。解决色差现象是一项系统工程，需要从注塑生产过程中的各个工序（各环节）加以控制，才能得到有效改善。,二十四、色差,79,产生的原因分析及改善方法,80,注塑生产中，若熔料过热分解、熔料塑化不良、水口料回用比例过大、水口料中混有杂料（塑料被污染）、胶件太薄、内应力过大等，注塑件柱位/骨位在脱模时就会因强度不足（降低）而发生粘模/开裂现象。当胶件强度不足时，在受力或使用时会出现脆裂（断裂）问题，影响和品的功能、使用寿命及外观。,二十五、强度不足,81,产生的原因分析及改善方法,82,气泡不同于缩孔（真空泡），它是指整个成型品内发生的细小气泡。注塑生产过程中，若材料未充分干燥、注射速度过快、熔料中夹有空气、模具排气不良、塑料的热稳定性差，塑件内部就出现细小的气泡（透明胶件可以看到）。胶件内部有细小气泡时，胶件表面往往会伴随银纹（料花）现象，透明件的气泡会影响外观质量，同时也属塑件材质不良，会降低产品强度。,二十六、气泡,83,产生的原因分析及改善方法,84,注塑生产中对于一些配合强度要求高的塑件，常在注塑件中放入金属嵌件（如：螺丝、螺母、轴等）,制成带有金属嵌件的塑件或配件；在注塑带有金属嵌件时，常出现金属嵌件的定位不良、金属嵌件周边胶位开裂、金属嵌件周边披峰及金属嵌件损伤等问题（一般用立式注塑机）。,二十七、金属镶件不良,85,产生的原因分析及改善方法,86,注塑过程中，胶件内柱孔位的成型孔针断或掉落，柱位无孔的现象称为盲孔。产生盲孔的胶件为不良品，需下模重新更换成型孔针。,二十八、盲孔,87,产生的原因分析及改善方法,88,当塑料熔体进入快速冷却的模腔时，制品表面的降温速率远比内层快，表层迅速冷却而固化，由于凝固的塑料导热性差，制品内部凝固很缓慢，当浇口封闭时，不能对中心冷却收缩进行补料。内层会因收缩处于拉伸状态，而表层则处于相反状态的压力应力，这种应力在开模后来不及消除而留在制品内，我们称之为残余应力或内应力。在注塑制品中内应力有三种（温度应力）骤冷应力；(取向应力）冻结分子取向；（不平衡体积应力）体积应变。脱模应力注塑件产生内应力后，可通过“退火”的方法减轻，用四氯化碳溶液或冰醋酸溶液检测其是否有内应力。,二十九、内应力,89,内应力公式：P内应力=P注射压力（或保压压力）P流动阻力在注塑加工过程中，注塑制品存在着一个内在的质量问题-内应力。内应力的来源与所使用的塑料原料种类、注塑机的类型与塑化系统的结构、模具的结构及精度、塑料制品的结构、注塑成型的工艺参数的设定及控制、生产环境及操作者的状态等有关。其中任何一项出现问题，都将影响到制品的质量。而且，由于制品的表面质量是内在质量的反映，所以，凡是能引起制品内在质量的因素，都能同时引起制品的表面质量及其他质量问题，如引起制品的开裂、银纹、翘曲、变形、力学强度降低，甚至失去使用价值等问题。,90,由于注塑过程中，除了引起制品翘曲变形的内应力可以直观感觉到外，其它质量问题不但用肉眼看不到，而且在短时间内也没有表露出来。所以注塑加工现场的工程人员对于这个问题一般不很重视，但是却可能存在着很大的质量隐患。所以，本文针对内应力这个内在的质量问题展开分析，并提出控制的一些方法，希望对现场控制产品质量的工程人员有所帮助和启示。,91,1.注塑制品内应力的种类及产生原因,1.1.温度应力：是制品冷却时温度不均产生的应力。当熔体进入温度较低的模具时，靠近模腔壁的熔体迅速地冷却而固化。由于凝固的聚合物层导热性很差，因而在制品厚度方向上产生较大的温度梯度。先凝固的外层熔体要阻止后凝固的内层熔体的收缩，结果在外层产生压应力（收缩应力），内层产生拉应力（取向应力）。另方面，因制品壁厚不均匀，冷却速度不一致，从而产生冷却温度不均现象。1.2.取向应力：是制品内部大分子取