注塑缺陷原因和案例分析课件

1 注塑缺陷原因和案例分析 专题讲座 2 课程目的 为了减少调机的盲目性 降低调机损耗时间及材料浪费 快速解决生产异常 课程条理分明 方法独特实用 旨在提升解决问题的能力 是注塑厂现场注塑技术 生产管理 品质管理 工模制作等部门人员的必学内容 课程背景 注塑不良的问题 很多人都会处理 方法也不止一种 但是您解决问题时 用去多长时间 浪费了多少材料 产生了多少不良品 可是大有不同 有人用了1小时 而有人只需10分钟就解决了 为什么 根本原因在于 没有对这些问题点进行系统分析 找到最终的根源 因此 掌握快速分析问题 解决问题的方法十分重要 3 课程特色 详细分析注塑不良的形成原因 改善对策大量典型案例实际讲解 分析讲解最佳工艺参数设定方法分析导致注塑不良的相关因素 防止不良产生应注意的问题学员自带不良品 现场解决问题讲师与学员之间 学员与学员之间进行问题探讨 掌握快速找到问题根源的能力 4 课程内容 第一章 注塑成型概述 1 为什么要研究注塑不良的原因 我国的注塑成型从七十年代开始发展 当时主要是在香港 塑胶业和塑胶机械业曾经占香港整体工业的主要地位 随着中国的改革开放 塑料业得到空前的发展 内地的环境优质弥补了香港资源的不足 现在 塑胶产品正逐渐取代金属制品 塑胶成型行业仍充满潜力 世界市场对塑胶产品的需求有稳定的增长 同时 国内市场经过二十多年的成长 不但可以制造中档 低档的产品和成型机械 而且可以制造出高精度的成型设备和成型产品 5 塑料成型的方式有很多种 而注塑成型是当前所有塑料成型方式中 生产量最大 技术含量最高的 超过35 的热塑性树脂采用注塑成型加工 超过50 的塑料加工设备是用于注塑成形的 注塑机和注塑制品成了塑料的代名词 6 2 注塑成型简介 1定模座班板2推杆固定板3注塑件4熔胶5分流梭6柱塞01 gif7原料8顶杆9型芯 7 螺杆头和止逆阀回料射胶 滑套式止逆阀 8 螺杆示意图 9 注塑成型是一种注射兼模塑的成型方法 又称注射成型 通用注塑方法是将聚合物组分的粒料或粉料放入注塑机的料筒内 经过加热 压缩 剪切 混合和输送作用 使物料进行均化和熔融 这一过程又称塑化 然后再借助于柱塞或螺杆向熔化好的聚合物熔体施加压力 则高温熔体便通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的低温模腔中 再经冷却定型 就可打开模具 顶出制品 得到具有一定几何形状和精度的塑料制品 沙迪克注塑机 10 注塑成型工艺过程包含三大阶段 准备 注射 制品的后处理 三个条件 热量 压力 时间 和三个硬件 材料 注塑机 模具 有机地结合起来 周期性地重复各个动作 工艺五要素 时间 温度 压力 速度 位置 11 注射时间射胶时间保压时间成型周期预塑时间冷却时间模内冷却时间辅助时间 开模 顶出 取出制件 喷脱模剂 放嵌件 合模等 12 1 理论射胶容积V 4 Ds S 公式1 V 理论射胶容积cm Ds 螺杆直径cmS 射胶行程cm2 理论射胶量等于理论射胶容积乘以塑料在常温下的密度 即 G V 公式2 G 理论射胶量gV 理论射胶容积cm 常温下的塑料密度g cm 3 制品重量与理论射胶量的换算关系 13 1 最大注射压力最大注射压力 Mpa d油缸活塞直径 cm D螺杆直径 cm p油缸表压 Mpa 4 注射压力的计算 14 2 注射压力注射压力 Mpa 油缸总截面积 cm2 机筒内孔截面积 cm2 工作油压力 Mpa 15 1 锁模力的设定 调校锁模力的原因是因为在成形的过程中 塑料高压射出 如果没有合适的锁模压力下 塑料就会冲出型腔造成模具损坏和产品的毛边等不良现象 高压锁模力的作用就是高压紧闭模具 但过大的锁模力又会造成机械的损耗和模具的损伤 这个合理的锁模力是经过材料和模具型腔面积来计算的 5 锁模力的计算与制品投影面积 用ZRCAE软件对注塑机模板进行有限元分析 16 2 多段锁模力和速度控制 锁模一般可分为四个阶段 开始和第二阶段后采用快速移动模板 这是为了节省周期循环时间 当模具即将闭合时 为了保护模具 这时要将锁模压力降低 调节压力可在15吨以下 当模面完全闭合 即动模和定模型面接确时 需要增加压力来达到预期的高压锁模力 开模也可分为四个阶段 原因是为减少机械的震动 在开模时 动模的移动比较慢 其原因是成形制件还在型腔内 如果速度太快 会破坏制品和产生震动 为了缩短周期循环时间 在开模的中途阶段 模板会快速移动直到动模在接近开模终止位置时才减速度 最后慢速 终止动作 17 3 锁模力的计算与制品投影面积的关系平面物体锁模力计算 锁模力 长 宽 in2 锁模力常数 一般按2顿 in2计算 圆型物锁模力计算 半径cm 2 3 1416 6 4516 因为1in2 6 4516cm2 锁模力常数 所需锁模力 吨 18 4 压力单位换算1Kg cm2 14 3Psi1Psi 0 07Kg cm21Mpa 10 2Kg cm21Kg cm2 98000Pa1Kg cm2 98 067KPa 0 9806bar1bar 1 02Kg cm2 19 6 材料温度的设定原则 一般材料宜用中等的温度成型 如ABS PS PP PE容易过火或较脆的材料宜用稍低的温度 如POM PVC流动性极差的材料宜用稍高的温度 如PC模具温度低时可适当调高料温来弥补 20 7 冷却时间长短的选择 使用玻纤 防火 较脆 容易过火的工程材料时 宜用较短的冷却时间 及较小的射胶残量 甚至需使用 延迟回料 功能 使用ABS PC等非结晶性塑料 且未添加填充剂时 需用稍长的冷却时间 21 1 怎样确定最合适的冷却时间 注塑周期 辅助时间 注射时间 保压时间 冷却时间 辅助时间 开模 顶出 取出制件 喷脱模剂 放嵌件 合模等 冷却时间约占整个注塑周期的60 70 冷却时间约与塑料制品厚度的平方成正比 制品厚度增加1倍时 冷却时间增加4倍 可用公式计算冷却时间 周期 也可用常规方法确定冷却时间 周期 尽可能缩短辅助时间 如开 合模 取产品等时间 8 冷却时间 射胶时间 保压时间 22 常用塑料的热变形温度 模温 成型温度 热传导系数 23 冷却时间 t2 a 2 Tm Tw Ts Tw t塑件最大厚度 mm a塑料的热传导系数 mm2 sec Tm成型温度 Tw模具温度 Ts热变形温度 冷却时间的简略计算方法 a 模温60 以下时 理论冷却时间 t 1 2t b 模温60 以上时 理论冷却时间 1 3t 1 2t t表示成型品的最大肉厚 24 冷却时间计算的应用举例 有一种产品 是用 材料生产的 其最大胶厚t为2mm 成型温度Tm为270 所用模温Tw为120 计算其冷却时间 计算 从材料手册上 可查到PC材料的热传导系数a 0 105mm2 sec 热变形温度Ts 135 冷却时间 t2 a 2 Tm Tw Ts Tw 2 2 0 105 3 14 3 14 270 120 3 14 135 120 3 86ln12 739 3 86 2 545 9 82sec上式中 如果把t从2增加至4 则计算出的结果为39 32sec 即是原来的4倍左右 25 2 射胶时间的计算 射胶时间 Ti 0 085m 0 5Ti 射胶时间 sec m 产品重量 g 3 保压时间的计算 保压时间 Ti 0 6D2 0 3DTi 保压时间 sec D 产品最大厚度 mm 26 4 辅助时间的计算开合模时间 T0 0 013X 3 6T0 开合模时间 sec X 机台锁模力 ton 27 9 如何对模具进行有效冷却 应根据产品结构 塑料种类 品质要求适当选择冷却方式 不能所有模具都用常温水 模温机 加玻纤 GF 流动性差 尺寸精度要求高 薄壁胶件 易弯曲变形 易应力开裂 外观要求高的产品 常温水 结晶型塑料 如PE PP PA POM PBT PSU 聚砜 LCP PTFE等 但在模温高时 结晶度高 制件刚性好 收缩率大 28 冷冻水 胶件较厚 未添加玻纤的非结晶型塑料 在外观及尺寸要求不高时 另外 乙二醇溶液 不同比例的水加乙二醇 通常用于温度在5 以下时 水温机通常用于温度在5 90 时 油温机通常用于温度超过90 150 时 电热棒通常用于温度在150 以上时 要特别防止短路 触电 常温水最容量受到环境温度的影响 如冬季 夏季温差可达40 60 对制品质量的影响十分明显 29 1 模温影响成型周期及成形品质 在实际操作当中是由使用材质的最低适当模温开始设定 然后根据品质状况来适当调高 2 模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度 在模具设计及成形工程的条件设定上 重要的是不仅维持适当的温度 还要能让其均匀的分布 3 不均匀的模温分布 会导致不均匀的收缩和内应力 因而使成型品易发生变形和翘曲 10 正确控制模具温度 模温机 30 4 提高模温的好处 加成形品结晶度及较均匀的结构 使成型收缩较充分 后收缩减小 提高成型品的强度和耐热性 减少内应力残留 分子配向及变形 减少充填时的流动阻抗 降低压力损失 使成形品外观较具光泽及良好 减少远浇口部位的缩水机会 5 提高模温的坏处 增加成型品发生毛边的机会 增加近浇口部位的缩水机会 减少结合线的明显程度 增加冷却时间 31 第二章 注塑成型材料 1 材料概述 天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质 如松香 琥珀 虫胶等 合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物 煤 石油 天然气等 经化学反应而得到的树脂产物 塑料是指以树脂 或在加工过程中用单体直接聚合 为主要成分 以添加剂为辅助成分 在加工过程中能塑化成型的一类高分子材料 塑料与树脂的主要区分为 树脂为纯聚合物 而塑料是以树脂为主的聚合物制品 当塑料由纯树脂制成时 两个概念通用 天然树脂 32 塑料常用的添加剂如下 填充剂 增塑剂 稳定剂 润滑剂 染色剂 固化剂 阻燃剂 抗静电剂 发泡剂 功能添加剂等 添加剂对塑料制品的影响 可以改善制品的某些物理性能 加工成型性能 但由于添加剂较容易氧化 分解 使熔融塑料有热状态的时间限制 在流动中发生复合组分的分离和沉淀 在高剪切力下 着色剂会凝结或变色 熔融塑料的分解产物对模具有腐蚀作用 玻纤会磨损螺杆 喷嘴和浇口等零件 33 2 材料的热力学三态 脆化区玻璃态高弹态粘流态热分解 升高温度 34 1 玻璃态高分子聚合物的玻璃态存在于Tx Tf温度范围内 所谓玻璃态 就是在温度较低时大分子所具有的能量很小 大分子链之间的运动不能进行 分子内的链段运动也难以进行 聚合物表现出像玻璃一样的刚硬 故称玻璃态 在外力作用下 塑料能发生可恢复的弹性变形 玻璃化温度Tg是聚合物的一项很重要的参数 Tg愈高愈好 是衡量树脂耐热性的一个指标 35 常用塑料的玻璃化温度 g值 36 2 高弹态高分子聚合物的高弹态存在于Tg 玻璃化温度 Tf 粘流温度 之间 3 粘流态高分子聚合物的粘流态存在于Tf Td 分解温度 之间 从高弹态转变粘流态的转变温度Tf是一个重要的工艺参数 37 常用塑料的粘流温度 f值 38 常用结晶塑料的熔点 m 39 Tx值 脆化温度 一般作为塑料成型加工的最高温度 Tf值 粘流温度 是塑料以注塑方法加工制件时的最低加工温度 Tg值 玻璃化温度 指非结晶型聚合物由玻璃态 硬脆 向高弹态转化的温度 一般作为塑料制品的最高使用温度 Tm值 熔化温度 指结晶型聚合物从高分子链结构的三维有序态转变为无序的粘流态时的温度 40 3 材料的粘度 Viscosity 粘度也是聚合物粘流态的一项重要参数 对模塑工艺尤为重要 粘度大的塑料 模塑时难以充满型腔 或需要较高的温度和压力才能完成充型 这就增大了生产工艺的复杂性 当切变速度改变时热塑性聚酯的粘度几乎不变 而聚丙烯树脂 PP 的粘度则随切变速度的增加而急剧下降 41 热塑性树脂存在这样一种倾向 如果其熔体粘度对温度敏感的话 对切变速度就表现得不敏感 相反 对切变速度敏感的话 对温度就不敏感 唯一例外的树脂是聚苯乙烯 PS 它的熔体粘度不仅对温度敏感 而且对切变速度也敏感 通过实际的注塑来考虑树脂的熔体粘度 会得到很多启发 如聚苯乙烯 PS 之所以是最容易成型加工的树脂 就是因为它能简单地通过提高熔融温度 或通过提高熔融树脂注入到模具时的速度 注射速度 的方法来降低其树脂粘度 42 4 结晶型与非结晶型塑料的不同工艺控制1 材料结晶度的含义 在聚合物中分子链具有稳定规整排列者被称为结晶型聚合物 否则为非结晶型或无定型聚合物 在这里 分子链的排列规整是聚合物结晶的必要条件 2 结晶的必要条件 聚合物的结晶倾向仅是一种内在能力的表现 只有在有利的外部条件下才能结晶 它一般发生在从高温熔体向低温固态的转变过程中 一般情况下 结晶型聚合物具有耐热性和较高的机械强度 而非结晶型聚合物则相反 结晶塑料是不透明的 大部份韧性好 具有良好或优异的耐化学性能 43 常用结晶材料有 PE PP PA POM PBT PSU 聚砜 LCP液晶聚合物 PPS 聚苯硫醚 CP 氯化聚醚或聚氯醚ChlorinatedPolyether 氟塑料 PTFE PCTFE PVDF PVF FEP PFA ETFE ECTFE 常用的精密注塑成型材料有 ABS PC ABS POM CF DMD碳纤维 POM GF 玻纤维 PA GF FRPA66 增强PA PBT GF PET GF PC LCP等 高结晶性PA46塑胶原料 44 非结晶料与结晶料的加工性能比较 45 第三章 正确设定注塑工艺参数 1 注塑成型的基础工作确定射咀孔径大小 确保炉咀电热 探温线的正确连接 妥善使用和管理成型条件表 保留样板 核对外观 重量 尺寸 水口料配比应保持一致 射胶终点位置 一次射胶时间保持一致 冷却水路无堵塞 进 出水连接必须一直保持一致 并在工艺卡上表现出来 保证模温机输出温度与设定温度相符 模具的水口板或浇注系统应有单独的冷却回路 不要随意对模具进行抛光 利用MOLDFLOW优化注塑工艺 46 2 注塑工艺条件的控制1 注射速度低速充模时流速平稳 制品尺寸比较稳定 波动较小 制品内应力低 制品内外各向应力趋于一致 在较为缓慢的充模条件下 料流的温差 特别是浇口前后料的温差大 有助于避免缩孔和凹陷的发生 高速注射时 料流速度快 当高速充模顺利时 熔料很快充满型腔 料温下降得少 黏度下降得也少 可以采用较低的注射压力 是一种热料充模态势 高速充模能改进制件的光泽度和平滑度 消除了接缝线现象及分层现象 收缩凹陷小 颜色均匀一致 对制件较大部分能保证丰满 47 下列情况可以考虑采用高速 高压注射 塑料黏度高 冷却速度快 长流程制件 采用低压慢速不能完全充满型腔各个角落时 壁厚太薄的制件 熔料到达薄壁处易冷凝而滞留 必须采用一次高速注射 使熔料能量在大量消耗以前立即进入型腔 用玻璃纤维增强的塑料 或含有较大量填充材料的塑料 因流动性差 为了得到表面光滑而均匀的制件 必须采用高速高压注射 对高级精密制品 厚壁制件 壁厚变化大的和具有较厚突缘和筋条的制件 最好采用多级注射 如二级 三级 四级甚至五级 48 2 注射压力通常将注射压力的控制分为一次注射压力 二次注射压力 保压 或三次以上的注射压力控制 对于防止模内压力过高 防止溢料或缺料等都是非常重要的 制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度 如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致 那么制品的比容就不会发生改变 在恒定的模塑温度下 决定制品尺寸的最重要参数是保压压力 影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度 保压压力及速度通常是最高压力及速度的50 65 即保压压力比注射压力大约低0 6 0 8MPa 由于保压压力低 在可观的保压时间内 油泵的负荷低 油泵的使用寿命得以延长 油泵电机的耗电量也降低了 三级压力注射既能使制件顺利充模 又不会出现熔接线 凹陷 飞边和翘曲变形 对于薄壁制件 多头小件 长流程的大型制件 甚至型腔配置不太均衡 合模不太紧密的制件都有好处 49 3 分级注射参数的设定1 设定分级注射参数的原则 尽量促使熔体表面流动速率为常数 必须防止在充填过程熔体过早凝结 快速流过浇道 慢速通过浇口 确定合适的速度 压力控制切换点以避免溢料或残余应力 较低的注射压力和合模力 必须满足聚合物熔体的成型束缚条件 50 确定分级注射参数的关键在于结合具体的注塑机控制水平和模腔结构 找到合理的分级点 确定合理的分级段数 然后才能根据具体的模塑材料得到合理的分级注射速率 注塑模喷嘴处压力曲线的响应特性与具体的模腔结构是一一对应的 与注射速率的设定无关 在注射成型过程中 螺杆位置决定注射量的大小 与模腔结构相对应的分级点可转变为相应的螺杆注射位置 51 52 如何找准射胶位置 53 成型条件 效果 注射速度 防止浇口部位的气纹 流纹 防止锐角的流动痕迹 防止模芯的倒塌 防止毛边 二次压力 减轻制品因内应力变形 防止缩水 螺杆转数 计量的稳定性 背压 计量的稳定性 多级控制的效果 54 2 多级注射位置的设定方法计算重量法总重量 所有胶件部分的重量 流道部分的重量注射时的射胶量即为总重量 一段射胶位置即为流道部分的射胶量 二段射胶位置即为产品走胶90 时的射胶量 三段为末段的射胶量 调试观察法根据自己的初步估计 将注射时所找位置点的压力 速度设为零 观察实际走胶的位置 再根据实际情况进行微调 直至找到你要选择的位置 55 3 多级注射速度设定的原则对于直浇口的产品 既可以采用单级注射的形式 也可以采用多级注射的形式 对于结构简单精度要求不高的小型塑料制件 可采用低于三级注射的控制方式 对于复杂和精度要求较高的 大型的塑料制品 一定要选择四级以上的多级注射工艺 多级注射的设定原则是 第一级的注射量 即注射终止位置 是浇注系统的浇口终点 56 4 多级注射速度的标准模式第一段速度是直浇口 横浇口部位 采用中速 高速 第二段速度是在注入口附近发生的 为抑制喷射纹 银色纹而采用低速 第三段速度是为防止流痕 熔接缝而采用高速 第四段速度是为减少气体烧焦 披锋 能够正确地切换到保压位置上而采用中速 低速 57 5 保压切换点的设定方法 时间切换和位置切换原料流动性较平均的 可在测得保压点后 再把时间加几秒 作为补偿 原料流动性料好的 例如混合次料 低粘度材料 射出较不稳定 应使用时间切换较佳 将保压切换点减小 一般把终止位置设定为零 以计时来控制 自动切换进入保压 原料流动性较差的 以位置切换来控制保压切换点较佳 将计时加长 到达设定切换点后进入保压 充填 将模腔容积的95 99 填满 而保压切换点是型腔已充填满的位置 必须切换压力才能使制品完全成型 三级保压的确定 骨位不多 无尺寸配合的制品及高粘度原料的制品用一级保压 保压压力比增压要高 而保压时间短 凡骨位 加强筋 较多 要求有公差配合的制品 一定要用多级保压 用时间切换保压的精密度低 熔融温度及黏度不稳定 使注射速度变化 每次注射相同的时间 注入模腔的熔融量也有不同 58 6 多级保压压力标准模式第一段是为了防止披锋而压力低一点 第二段是为了防止缩水或者确保尺寸精度而使压力升高些 第三段是为了减少残留变形而压力低点 59 4 四角视窗成型技术应用 1 基本概念流体 凡是在一般情况下不像固体一样 保持一定形状的物体 称为流体流体包括液体和气体 a 液体分子力较强 相对气体 在极大的外力作用下 其体积只可能产生极微小的变化 通常认为是不压缩的流体 如高分子聚合成的塑料 b 客观实际存在的一切流体都具有粘性 而流体的粘性变化影响流体的流动性 c 对于如水 甘油或糖浆之类的低分子量单相液体 粘性取决于温度而不取决于切变速率 此类液体称为牛顿液体 60 2 塑料射出成型基本流程图 合模 熔胶塑化加料松退 加压流动模具充填射胶保压 凝固及冷却 开模顶出 61 3 四角视窗成型技术流程图 四角视窗成型法的推广应用及标准化 为注塑部重要制程改善项目 以稳定成型制程条件 达到质量提升之目标 注射时间的检讨寻求熔体最佳流动状况之切换点 保压时间的检讨避免保压时间浪费 导致周期加长 保压压力及料温检讨确保最佳成型条件 成型条件比照确保最佳成型条件 质量验证确保产品质量 62 4 四角视窗 实验准备 工具 电子温度计 电子称 模温计 成型设备及辅助工具 需确认机台设备正常 准备 依成型工程师经验 调试一饱模产品 基准品 并称重 应含料头 记录成型条件 将保压段压力设置为零 调整螺杆位置 使射出产品重量为基准品之95 将此螺杆位置定为保压切换点 测量模温 料温并记录 确认与设定值之差异 63 四角视窗 实验一 注射时间的检讨 寻求熔体最佳流动状况之剪变率 步骤 将射速降为2 压力调至机台最大压力之70 80 之间 依窗体之射速依次试模 记录不同射速之注射时间 射压 压力表值 零件单重 并对零件标示 标示设速 及留样 注 针对连接器 产品射速过低会导致无法射出或粘模 建议从50开始射至99 再由50降低 将记录数据输入表1 得图1 依流样确认各段射速之产质量状况 并记录于表1备注栏 寻求相对粘度曲线之平滑过渡点 其对应时间即最佳射出时间点 改时间切换 或依上述实验结果设定各段射速 使射出时间与最佳射出时间相符 64 四角视窗 实验一 注射时间的检讨 寻求熔体最佳流动状况之剪变率 65 四角视窗 实验二 保压时间的检讨避免保压时间浪费 导致周期加长 步骤 1 依原成型参数设定保压压力 保压速度 2 将保压时间设为0 1s 待稳定后称零件重量并于表2记录 3 将保压时间变为1s 后以1s递增 直至得到连续3模单重一致 表示胶口已固化 4 将数据输入表2 保压时间设定值应略大于单重一致之起始点 5 设定保压参数 66 四角视窗 实验二 保压时间的检讨 避免保压时间浪费 导致周期加长 67 四角视窗 实验三 保压压力及料温检讨 确保最佳成型条件 步骤 依材料厂商提供之数据 确定最高及最低料温 将温度依最低料温设定 并用温度计量测 将保压压力降至0 每隔5单位提升并留样标示 由品管判定缩水及毛边之最大允许样品 记录此极限之保压压力值 将温度依最高料温设定 重复2 5步骤 将此四个极限数据输入表3 依对角线交点值设定料温及保压压力 68 四角视窗 实验三 保压压力及料温检讨 确保最佳成型条件 69 四角视窗 成型条件比照 确保最佳成型条件 70 四角视窗 记录制程变异以备参考 步骤 调整成型参数 并经检验合格 将实验数据及过程详细记录 记录最终成型条件 必要时须比照前后成型条件及产品质量状况 针对实验数据及结果会整及验证 71 5 塑料分子取向与注塑残余应力 塑料分子取向性是受外力的作用 高分子链被拉直拉长 同时球晶体也被拉长 分子取向是在外力作用下的一种形变 分子的形变能提高其拉伸强度和冲击强度 注射成型是塑料在粘流态下加工 分子取向无序 受力的大小不同 冻结速度不一样 造成制品各处的内应力大小不同 发生变形翘曲 结晶形塑料冷却时间短 因此在同等成型条件下 非结晶形塑料解取向时间长 制品取向应力小 结晶型塑料解取向时间短 不易解取向 取向性就大 72 脱模后 制件内部保持的压力与模外空间压力的差值 称为残余应力 即骤冷应力 与构型体积应变 冻结分子取向 模温 制件厚度 注射压力 注射时间 料筒温度等条件有关 骤冷应力是制品在成型冷却过程中 模温极低 制品的冷却速度极快情况下 造成分子取向力不一致 在厚制品上易出现气泡或凹痕 73 制件残余应力的减小 1 模具和注塑工艺对残余应力的影响 序号 条件 增大应力 减小应力 1 料筒温度 低 高 2 模温 低 高 3 制件冷却速度 快 慢 4 注射速度 慢 快 5 注射压力 高 低 6 注射时间 长 短 7 制件厚度 薄 厚 8 浇口大小 小 大 74 2 制件残余应力开裂检查带有残余应力的制件是否会在使用环境中开裂 有几个方法可以进行预先诊断 对于PS 在室温下用煤油 对于HDPE 在80 下用2 的洗涤剂溶液 对于PP 在80 下用63 重量百分比 的三氧化铬与水的混合物 对ABS PS 可用冰醋酸溶液 对PC PC ABS 可用四氯化碳 75 3 退火处理某些有开裂倾向的制件 可以用退火热处理方法来消除内应力 从而减少裂纹的形成 首先 将成形品加热 通常是在玻璃化温度附近 并保持一定时间 然后再让其缓慢地自然冷却 使发生裂纹处的大分子能自由活动 回复原来状态 结晶比较完全 制品刚性提高 密度变化小 不易变形和开裂 这种退火热处理法一般在成形后立即进行 目的 消除内应力 比如在制品薄厚的交接部位 厚的部位降温慢 薄的部位降温快些 则连接处发生不均匀收缩 有应力集中现象 在有金属镶件的四周 这种现象更明显 如不进行退火处理 过段时间 在应力集中部位会产生裂纹 甚至开裂或者变形 方法 一般是把制品浸在热油或热水中 也可在热风循环中 按塑料品种的不同 调节退火温度 一般用低于制品热变形温度10 20度 高于Tg玻璃化温度 低于Tm熔化温度 过高温度中制品会变形 但过低温度退火 又不能达到退火效果 76 几种常用塑料的退火条件 77 4 调湿处理 煮水处理 对于尼龙塑料 调湿处理有如下作用 改善制品内的晶体结构提高制品韧性 改善内应力分布状况 保持尺寸相对稳定 处理介质 沸水或醋酸钾水溶液 比例为1 25 100 沸点121 浸泡时间 2 16小时 视制件最大壁厚而定 78 1 不良品的界定与处理 1 什么是 良品 什么是 不良品 2 加工后可以使用吗 3 真的有必要加工吗 4 可以修模解决吗 5 不良品 如何确认 如何处理 第四章 注塑不良的成因及对策 79 2 如何处理难于正常生产的模具利用统计图表 统计出当月不良率最高的前10个产品 充分发挥注塑工程师的作用 每人每月负责解决2 4个有严重不良的产品 后续跟踪统计不良率 运用适当的奖励措施 80 3 调机前的分析步骤检查设备 包括注塑机 炮筒 料桶 模温机 运水是否正常 检查周边的环境影响 如灰尘污染等 检查材料及其干燥是否正常 检查模具是否正常 检查工艺参数是否正常 调整工艺参数 或排除相关故障 修理模具或机器 81 4 如何快速判断产品不良产生的原因 1 从产品出现不良的部位看 是固定的 模具 机器问题 还是不固定的 工艺 材料问题 是表面的 环境污染 出模后造成 还是里层的 机器 模具问题 2 从出现的模数上看 每模都相同 模具 工艺问题 还是偶然出现 工艺 材料问题 出模后造成 82 3 从不良出现的型腔上看 每个型腔都相同 模具 机器 还是固定某一个型腔 模具问题 还是随机的 材料 工艺 模具问题 出模后造成 4 从不良出现的时间上看 是刚开机时出现 停机后出现 换料后出现 调机后出现 不同的班次出现 5 不能确定时原因时 用以下方法判断 用不同方向的极端参数 换模不换料 不换机 换料不换模 不换机 换机不换料 不换模 83 5 判定塑料制品质量的主要途径 1 外观质量 包括完整性 颜色 光泽 2 尺寸和相对位置的准确性 3 与用途相应的机械性能 化学性能 电性能等 84 6 调整工艺条件的方法成型上的缺点 除有些是发生在机器性能 模具设计或原料特本身外 大部分问题可靠调整工艺条件来解决 调整工艺条件必须注意 1 每次变动一个条件 待见到其结果后再变动另一个 2 调整完了以后必须观察一段时间 确保工艺条件稳定 压力 时间速度则在2 3模之内即知结果 而温度变动需要观察10 30分钟后结果才稳定 3 熟悉制品各种缺陷的可能原因 应优先调整的因素 方向 85 缩水 也称凹陷 现象 主要出现在厚壁位置 筋条 机壳 螺母嵌件的背面等处 原因 1 供料不足 螺杆或螺杆头磨损严重 注射及保压时熔料发生逆流 降低了充模压力和料量 造成熔料不足 2 喷嘴孔太大或太小 太小则容易堵塞进料通道 太大则将使注射压力变小 充模发生困难 86 3 浇口太小或流道过狭或过浅 流道效率低 阻力大 熔料过早冷却 4 浇口过大 材料失去了剪切速率 材料的黏度高 同样不能使制品饱满 5 浇口未开设在制品的厚壁部位 6 模具的冷却系统设置不合理 7 注射 保压压力过小 8 注射速度过低 9 模温过低 10 射胶残量过小或没有残量 11 原料太软 87 对策 1 检查 成型工艺卡 与机台参数是否相符2 检查模温 如产品是因胶位过厚而缩水 应降低此处的模温 如产品是因胶位过薄而缩水 则应提高此处的模温3 适当增加保压压力 或延迟保压4 对于胶位过薄的产品 尽量用提高射胶速度的方法5 塑件的浇口位置选择在胶位最厚处可改善收缩6 塑件肉厚均匀可改善收缩 88 缩水 89 走不齐 也称缺胶 现象 产品残缺 不完整 一般是在最后走胶处 模温最低处 或排气不良处 原因 1 注塑机塑化容量小 2 料筒温度计显示的温度不真实 明高实低 造成料温过低 3 喷嘴内孔直径太大或太小 4 塑料熔块堵塞进料通道 5 喷嘴冷料进入模腔 6 注塑周期过短 7 模具浇注系统有缺陷 流道太小 太薄或太长 增加了流体阻力 90 8 模具设计不合理 模具过分复杂 转折多 进料口选择不当 流道太狭窄 浇口数量不足或形式不当 制品局部断面很薄 模腔内排气措施不力 浇口分配不平衡 9 进料量调节不当 或射胶残量过小 10 注射压力太低 11 注射时间短 螺杆退回太早 12 注射速度慢 13 料温过低 特别是射咀温度 14 塑料流动性差 15 止逆环磨损严重 弹簧喷嘴弹簧失效 料筒或螺杆的磨损过大 下料口冷却系统失效造成 架桥 现象 91 对策 1 检查 成型工艺卡 与机台参数是否相符2 清洗排气槽或模具加排气3 检查射咀 唧咀是否堵塞 如堵塞应清理干净4 检查模温 如模温过低需升高 排气良好时 模温过高则需降低 排气不良时 5 提高射胶压力 射胶速度6 加大计量行程7 提高炮筒温度 特别是射咀温度 8 延长射胶时间 92 披锋 毛边 现象 披锋又称飞边 溢边 溢料等 大多发生在模具的分合位置上 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 原因 1 机器真正的合模力不足 2 合模装置调节不佳 肘杆没有伸直 或不平衡 3 模具本身平行度不佳 或装得不平行 或模板不平行 或拉杆受力分布不均 变形不均 4 模具分型面精度差 活动模板变形翘曲 分型面上沾有异物或模框周边有凸出的毛刺 93 5 模具设计不合理 模具型腔的开设位置不对称 过偏 会令注射时模具单边发生张力 引起飞边 6 塑料流动性太好 如聚乙烯 聚丙烯 尼龙等 在熔融态下黏度很低 7 注射压力过高或注射速度过快 8 加料量过大造成飞边 9 料筒 喷嘴温度太高或模具温度太高 10 塑料黏度太高 则流动阻力增大 产生大的背压使模腔压力提高 造成合模力不足而产生飞边 11 塑料原料粒度大小不均 使加料量变化不定 94 对策 1 将模具表面抹干净 检查模具是否合紧2 降低射胶压力 射胶速度3 提前保压4 降低保压速度 特别是末段保压速度5 降低料筒温度 特别是射咀及第一段的温度6 检查模具温度是否偏高 如运水不通 模温机失控等 7 Fit模检查 修理模具有披峰位置 95 喷射纹 蛇纹 现象 当熔料进入到模腔内 在流体前端停止发展的方向 有类似弯曲状的蛇形纹路 它经常发生在大模腔的模具内 熔流没有直接接触到模壁或没有遇到障碍 通过浇口后 有些热的熔料接触到相对较冷的模腔表面后迅速冷却 在充模过程中不能同随后的熔料紧密结合在一起 喷射纹 96 原因 1 注射速度太快 2 注射速度单级 3 熔料温度太低 4 浇口和模壁之间过渡不好 5 浇口太小 6 浇口位于截面厚度的中心 射胶时无障碍 97 对策 1 降低注射速度 2 采用多级注射速度 慢 快 用 短射法 找准射胶位置 一出多件的模具 必须检查进胶是否平衡 3 提高料筒温度 对热敏性材料只增加下料口附近的温度 增加螺杆背压 4 浇口和模壁之间提供圆弧过渡 5 增加浇口数量 或加大浇口 6 浇口重定位 采用障碍注射 98 射胶速度与喷射纹 99 凸片式或扇形浇口以避免喷射纹 100 重叠式或搭接式浇口以避免喷射纹 101 避免喷射纹的浇口设计 障碍注射 102 型腔排列的要求 1 型腔排列紧凑 可以减小模具的外形尺寸 节省钢材 2 流道长度要求最短 且浇口分布对称 3 要求熔料充模时 模具内压力分布均衡 应注意浇口开设位置 型腔布局力求对称 防止模具受偏载产生溢料 103 流道布局与材料剪切作用 104 高低剪切区域的剖面图 平衡流道中高剪切材料的产生和分布 当熔料以高速经过细小的浇口时 熔料内产生了很大的剪切应力 速度愈高剪切应力愈大 这巨大的剪切应力使熔料的温度剧烈上升 可以引起塑料的降解 105 熔体旋转技术发生于多模穴几何平衡流道系统的流动不平衡问题多年来已被归咎于模具中心区域温度较高或模板于射出成形时变形所致 经过一连串的实验与模流分析证明 此流动不平衡问题起因于塑料充填时所产生的剪切效应分布不均现象 由美国BRT公司 BeaumontRunnerTechnologies Inc 所研发的MeltFlipperTM多模穴流道平衡专利技术 可藉由旋转熔胶重新分配不同性质塑流位置 提供对等且平衡性质的塑流至各模穴 因此成形人员可以执行各模穴压力 料温 黏度与成形品的机械性质均真正平衡对等的射出成型制程 106 实际案例 使用熔体旋转技术前后的产品比较 107 熔体旋转技术对流道截面温度分布的影响 108 烧焦 烧黑 现象 发生在浇口附近 流道的中间和远离浇口的位置 熔料和挤入的空气交接的地方 由于密度过于饱和 压缩作用产生高温 塑料氧化造成烧焦 烧黑 原因 1 模具排气不良 2 螺杆背压过高 3 射胶速度过快 射胶压力过大 射胶时间过长 4 料筒温度过高 因气烧黑 进胶点 109 对策 1 检查模具排气槽 孔是否堵塞2 降低背压 螺杆转速3 降低射胶速度 射胶压力 射胶时间4 降低料筒温度 110 夹水线 熔接痕 熔接缝 明显 现象 熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件 孔洞 流速不连贯的区域 充模料流中断的区域 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熔接痕 111 原因 1 材料塑化不良 熔体温度不均 2 模具温度过低 3 流道细小 过狭或过浅 冷料井小 4 排气不良或没有排气孔 5 料温过低 6 螺杆转速和背压压力过低 7 材料流动性差或热敏性高 8 使用了含硅脱模剂 使料流不能融合 9 产品壁厚小 嵌件位置不当 熔接线 112 对策 1 检查模温 料温是否正常2 提高前模温3 加快射胶速度 提高射胶压力4 模具加排气5 提高料筒温度6 提高螺杆转速和背压压力7 改用流动性好的或耐热性高的塑料8 尽可能不用脱模剂9 改进产品壁厚 嵌件位置 113 熔接缝 114 黑点 异物 现象 表现在白色 透明等类型的产品上的黑色 杂色污染物 原因 1 模具活动部位有磨擦 掉铁粉 2 车间环境污染 3 原料 水口料中有杂质 4 烘干料斗未清干净 5 料筒内壁 螺杆头沾有碳化变质的材料 6 料筒内壁有腐蚀 凹坑 115 对策 1 检查模具是否有掉铁粉 油污 胶屎2 检查模具顶部是否有灰尘掉入模腔内3 检查烘干料斗 料袋是否有污物 灰尘4 检查原料是否有杂质5 用另一种干净的透明或白色原料试啤6 拆射咀清理7 洗机处理8 联络维修部修理炮筒温度 或拆炮筒清理 116 料花 银纹 银线 现象 产品表面有银白色 不规则 长短不一的线条 原因 1 喷嘴孔太小 物料在喷嘴处流涎或拉丝 机筒或喷嘴有障碍物或毛刺 高速料流经过时产生摩擦热使料分解 2 模具设计缺陷 浇口位置不佳 浇口太小 多浇口排列不平衡 流道小 冷却系统不合理 模温差异大造成熔料在模内流动不连续 堵塞空气通道 3 模具排气不良 4 模具表面粗糙度差 摩擦阻力大 造成局部过热点 使通过的塑料分解 117 5 料温太高 造成分解 6 注射压力小 保压时间短 使熔料与型腔表面不密贴 7 注射速度太快 使熔融塑料受大剪切作用而产生分解气 注射速度太慢 不能及时充满型腔 造成制品表面密度不足产生银纹 8 料量不足 加料缓冲垫过小 料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力 产生气泡 9 螺杆预塑时背压太低 转速太高 使螺杆退回太快 空气容易随料一起推向料筒前端 10 原料中混入异种塑料或粒料中掺入大量粉料 熔融时容易夹带空气 有时会出现银纹 118 11 再生料料粒结构疏松 微孔中储留的空气量大 再生料的再生次数过多或比例太高 一般应小于20 12 原料中含有挥发性溶剂或原料中的液态助剂如助染剂白油 润滑剂硅油 增塑剂二丁酯以及稳定剂 抗静电剂等用量过多或混合不均 以积集状态进入型腔 形成银纹 13 塑料没有干燥处理或从大气中吸潮 14 材料不耐高温 易受热分解 15 产品壁厚太厚 表里冷却速度不同 119 对策 1 检查射咀孔径大小 以及是否堵塞2 检查炮筒温度是否失控 偏高 3 打少量空胶 看是否有烘干不彻底情况4 适当延长烘干时间5 检查原料是否有杂料或较多粉末 如有应剔除杂料或过筛清除粉末6 检查料斗底产是否积有料粉7 用多段注射减少银纹 中速注射充填流道 慢速填满浇口 快速注射 低压慢速将模注满 使模内气体能在各段及时排除干净 120 8 减少倒索量 适当加大背压9 检查水口料的混入比例 水口料的回收次数10 降低射咀部位温度11 不用或少用扩散油12 模具加排气 改进模具设计 121 变形弯曲 现象 产品明显弯曲 平面度超过标准 正变形或负变形 产品变形与过量收缩通常是由于制品设计不善 浇口位置不好以及注塑条件所致 原因 1 浇口位置不当或数量不足 2 顶出位置不当或制品受力不均匀 3 模具温度过高或运水不通 4 料筒温度过高 122 5 注射压力太高或注射速度过慢 6 保压压力太大 保压时间太长或冷却时间太短 7 酞氰系颜料会影响聚乙烯的结晶度而导致制品变形 8 壁厚不均 变化突然或壁厚过小 9 制品结构造型不当 123 对策 1 减小射胶压力 射胶时间 加快射胶速度 以降低制品内应力2 产品如向前模方向弯曲 则降低前模温 如产品向后模方向弯曲 则降低后模温3 用表面温度计测量模具各部位模温 如某一部位模温异常 高出5 以上 则需疏通运水或改变模具水路4 加长冷却时间 不提倡使用 124 5 确认产品是否在台面堆积过多 或包装方法不当引起挤压变形6 对于尼龙塑件 将产品放入沸水中浸泡 即调湿处理 7 如产品粘模 应将粘模部位省顺8 设计适当的夹具定型 使产品达到要求9 模具增加加强筋 125 冷却不均造成翘曲变形制品结构造成变形 126 型腔压力差异造成的收缩变形 材料流动方向造成的收缩变形 塑料流动方向的收缩率 要比垂直于注动方向的收缩率大 127 使用夹具定型模具增加加强筋 128 浮纤 现象 加了玻璃纤维的材料成型后 可在产品表面看到银白色的短线条状物质 原因 1 熔胶温度低或模具温度低 2 射胶压力不足 造成玻纤在模腔内不能与塑胶很好的结合 使玻纤悬浮在产品表面 129 对策 1 加快射胶速度2 提高射胶压力3 提高模温4 提高炮筒温度5 改善模具排气 130 脱皮 分层 现象 制品表面有翘起的片状 用手撕拉时可大块分离 原因 1 料筒 喷嘴温度低 2 背压低 3 对于PVC塑料 注射速度过快 或模具温度低 4 不同塑料混杂或混入异物 131 对策 1 检查材料中是否混有其它种类材料 如有应处理干净2 检查材料是否为同一牌号 同一级别3 减少脱模剂及扩散油用量4 增大背压 提高回料速度 料筒温度 132 裂纹 龟裂 现象 产品因过度注射 内应力过大 或脱模不顺 在出模时或出模后引起开裂 原因 1 脱模斜度过小 或顶出机构设置不当 2 料筒温度低 或模具温度低 塑料过早冷却 熔接缝融合不良 容易开裂 特别是高熔点塑料如聚碳酸酯等更是如此 3 注射压力高 4 保压时间长 5 浇口太小 分流道太小或配置不当 6 背压过大 7 制品设计方面 制品设计不合理 导致局部应力集中 如尖角 缺口或厚度相差大 制品太薄 放镶件注塑 133 对策 1 检查顶出是否平衡2 检查材料是否适用3 升高模温 升高料温4 降低注射压力 缩短保压时间 提前保压5 降低背压6 如需放金属件注塑 检查金属件是否有进行预热6 加大浇口 分流道 脱模斜度 优化产品设计延长有残余应力产品冷却速度 必要时将产品投入热水中 缦慢冷却或将产品过焗炉 以消除残余应力 134 产品脆 强度下降 材料分解 现象 产品强度不够 脆 容易断裂 原因 1 机筒内有死角或障碍物 容易促进熔料降解 2 机器塑化容量太大 塑料在机筒内受热和受剪切作用的时间过长 塑料容易老化 3 水口料回收次数太多或水口料含量太高 或在机筒内加热时间太长 4 其它塑料掺杂污染 不良添加剂 如色种 污染 灰尘杂质污染 5 热电偶 温控器或加热系统失灵 6 料温过高 或计量行程过大 135 对策 1 检查料筒温度是否正常2 检查水口料混入比例是否正确3 检查材料中是否混有其它种类的材料4 降低炮筒温度5 缩短原料在炮筒内停留时间 减小计量行程 延迟回料 或改用螺杆直径较小的机台 6 用不加色种或色粉的原料试生产 136 混色 现象 制品表面的颜色不一致 产品颜色不均匀 有杂色 或色粉扩散不良 原因 1 在温度低于推荐的加工温度情况下 母料或色料不能完全均匀化 2 当成型温度过高 或在料筒的残留时间太长 也容易造成颜料或塑料的热降解 3 使用色母料时 颜料及其溶解液 与塑料的化学 物理特性方面的不相容 4 料筒内有残余的其他材料 5 止逆环磨损或破裂 材料不能彻底混炼 剪切 137 对策 1 检查原料是否混有杂质 水口料是否干净2 检查成品 如混色是由于色粉扩散不良 则需加适当扩散剂或混入部分水口料再生产 或加大射胶残量 增大背压 如仍不能解决 则需联络供应商处理3 拆射咀清理余料4 洗机处理 必要时使用螺杆清洗剂清洗5 分解料筒清理 检查螺杆及止逆环是否磨损或破裂 138 颜色偏黄 现象 透明或浅色的产品 颜色明显不符 发黄 原因 1 物料污染 2 物料中挥发物太多 3 物料 着色剂 添加剂降解 4 烘干温度过高或烘干时间过长 5 料筒温度过高 或材料在料筒内停留时间过长 6 设备不干净 7 环境空气不干净 着色剂等飘浮在空中 沉积在料斗及其他部位上 8 热电偶失灵 温度控制系统失灵 电热圈 或远红外加热装置 损坏 139 对策 1 检查材料 水口料是否受到污染 2 检查烘干温度是否正常 烘干时间是否过长3 检查料筒是否干净 温控 电热是否正常4 降低料筒温度5 减小射胶残量 或更换小机台6 减小水口料混入比例7 反馈给物料部门 140 字影 流纹 现象 产品有文字 商标的附近表面 有类似气纹的不规则纹路现象 原因 1 经过文字 商标 凸点等位置时 射胶速度过快 2 此处模具温度过低 3 水口位置或入水方向不恰当 141 对策 1 分段控制射胶 找准位置2 经过文字 商标时 射速应放慢3 升高前模模温4 改变进胶位置或入水方向 142 烘印 应力痕 骨影 亮胶 现象 制品有顶针 骨位 柱子 胶位厚薄突变处的对应背面 会形成暗影 在对着45 的光线折射下特别明显 143 原因 1 目前普遍认为此现象与充填时剪切应力集中有关 还没有研究出形成的最终原因 2 加强筋的厚度不合适 也是造成应力痕的主要原因 一般情况下 加强筋的厚度应