注塑生产缺陷分析改善课件

1、 成长 共享 学习 11 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2 2注塑成型缺陷分析Hefei GENIUS technical support3注塑成型缺陷分析3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！ 4引 言 45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55最佳品质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

2、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6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6模 具在部品需求要素中的权重为：50%Stages (4)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7模 具Stages (4)流道选择 排气设计托摸斜度冷却回路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8材料在部品需求要素中的权重为：20%8加工工艺在部品需求要素中的权重为：1520%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9加工工艺在部品需求要素中的权重为：

3、1520%对材料的认知机器 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10机器 注塑机 模温机 温控仪 干燥机管理 取件 初检 整 修 复检 包装 贮存 运输 后加工11管理 取件11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 12成型缺陷概要回目录页外观问题内在问题 翘曲 应成型缺陷成因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 13成型缺陷成因V(体积)P(受力)T(温度)料花 银

4、纹13P(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14P(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.15V(体积)的影响缩痕，短射， 批锋，包风 、等缺陷的一个共同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

5、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16T(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17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浇口附近产生的云状色变，常呈日月之晕状。浇口晕 Corona18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 Corona19模 具浇口晕 19 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

6、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 Silver Streak20 分子链缩短产生银纹（料花），是热降解条纹的一种银纹 Silver Streak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，会造成热敏性材高温分解改进排气系统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

7、清洗干净螺杆松退时避免吸入气体降低熔体温度、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21银纹 Silver Streak材料注塑前先根据原料商提喷流痕 Jetting Mark22喷流痕 22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 Jetting Mark 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(overlap gate)和潜伏式浇口(submarine gate)可设计成冲击型浇口。23结 构喷流痕 模 具 冲击型

8、浇口将进浇的熔使用重迭式浇口以避免喷流 Poor Good24使用重迭式浇口以避免喷流 24正确的浇口位置可避免喷流痕 Poor Good25正确的浇口位置可避免喷流痕 25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。26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-swell effect)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

9、。 射速太高采用优化螺杆速度曲线(optimized ram speed profile)，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 Jetting Mark27工 艺喷流痕 27 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。 t=1.4s t=2.4s t=3.4s t=4.4s(a) V=5mm/s材料：LDPE(c) V=50mm/s t=0.21s t=0.29s t=0.37s t=0.54s(b) V=15mm/s t=0.5s t=0.8

10、3s t=1.17s t=1.5s28 注射速度对熔体流动行为的影响实验结果表明，相同浇 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(silver streak)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(fountain flow)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Ripple29 浇口(gate)或/和近浇口处太窄波 纹29 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，

11、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。30 射速高時，熔胶自薄的浇口进入型腔的流速高，剪切1h牛角浇口加在2t产品内璧波 纹Ripple311h牛角浇口加在2t产品内璧波 纹31材料 提高材料的流动性减少材料中的橡胶成分或增韧剂，或减小其 粒径等尺寸模具设计增大流道中冷料井的尺寸，隔离冷料改善模具排气增大流道和浇口的尺寸缩短主流道尺寸或改用热流道系统工艺条件增加注塑

12、速度增加注塑压力和保压压力延长保压时间提高模具温度提高料筒和喷嘴温度波 纹Ripple32材料 提高材料的流动性模具增大流道中冷料井的尺寸，隔离冷缩痕或缩孔Sink Mark or Void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洞33缩痕或缩孔缩痕：缩孔：33Without IHTCWith IHTC 浮 纤Floating Fiberer34Without IHTCWith IHTC 浮 纤此处空气应设法排出熔接痕Weld line熔接痕Weld Line35此处空气应设法排出熔接痕Weld line熔接痕35熔接痕浇口化妆盒底座, PS, 熔

13、接痕,缩痕, 36熔接痕浇口化妆盒底座, PS, 熔接痕,缩痕, 36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Weld Line37熔接痕37形成熔接痕前的会合角40会合角4038形成熔接痕前的会合角40会合角4038对策20 NGNGOK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)。39对策20 NGNGOK汽

14、车保险杠材料：PP原始设计时，厚度调整t=4.0mmR停止t=4.5mmt=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40厚度调整t=4.0mmR停止t=4.5mmt=3.5mm B主外观面形成熔接痕！熔接痕消除！公称壁厚2.0mm公称壁厚2.0mm0.5mm薄壁0.5mm薄壁加厚到1.5mm增加壁厚41主外观面形成熔接痕！熔接痕消除！公称壁厚2.0mm公称壁厚汽车遮阳板镜盖, PC/ABS, 熔接痕42汽车遮阳板镜盖, PC/ABS, 熔接痕42浇口7t2t汽车遮阳板镜盖, PC/ABS 熔接痕43浇口

15、7t2t汽车遮阳板镜盖, PC/ABS 熔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Weld Line44熔接痕44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45产品：手机前盖 熔接痕处断裂45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46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 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。47 调整浇口位置，迫使熔接痕与气穴移至对强度和

16、外观不敏模温过低 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(glass transition temperature)以上。熔接痕Weld Line48模温过低熔接痕48Weld LineWeld Line EliminationWithout IHTCWith IHTC高亮面产品质量放大比较49Weld LineWeld Line Elimination浇口方式改变

17、 运用閉环式(closed loop)的薄膜浇口，避免熔接痕的产生。熔接痕Weld Line此为点式进胶50浇口方式改变熔接痕此为点式进胶50板条冲前 笔记本电脑键盘盖, PC-CF板条/薄膜浇口 Plate/Film Gate板条冲后51板条冲前 笔记本电脑键盘盖, PC-CF板条/薄膜 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Weld LineTextTextTextText52 使用顺序开启的阀式浇口熔接痕TextTextTextTex 顺序阀式进胶洗衣机面板4点进胶有

18、多处熔接痕53 顺序阀式进胶洗衣机面板53 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 Hot Runner54 四个热嘴，热转冷流道，潜进胶。 热流道 5未用传感器而以开启时间控制充填模式 改善后效果采用4潜伏式浇口, 冷浇口/流道上游采用顺序开启的阀式浇口,中浇口先开, 两旁浇口后开：浇口55未用传感器而以开启时间控制充填模式 改善后效果采用4潜伏 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

19、则的建立。D1CHRYSLER TOWN & COUNTRY FR BUMPER56 本产品于试装阶段发现产品外观面有二处不明缺陷2.主要熔接痕位置：主要熔接痕位置如图标AD位置。ABCDABCDG1G2G3G4G5G61.浇口位置：共10处浇口，如图示G1G6 (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572.主要熔接痕位置：ABCDABCDG1G2G3G4G5G6 熔接痕位置比对AB58 熔接痕位置比对AB58CD熔接痕位置比对59CD熔接痕位置比对59 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

20、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。G1G2G3G4G5G6初步分析C. Hsu： ( ) G1和G6受夾挤 ?60 由模流分析，了解成型过程中之各项变量，以判断问题 进阶分析温度分析由充填时间动画判断可能有塑料互相推挤情形发生，导致流动迟滞、提早冷却情形，因此针对温度部分进行分析。结果发现熔体温度图与D1处外观缺陷有高度关联性而与前沿温度较无关联。前沿温度熔体温度(约在充填时间4.5秒时)熔体温度动画D161 进阶

21、分析温度分析前沿温度熔体温度(约在充填时间4.5秒时)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D1D2D3填充结束时 体积温度62D1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D1D2D3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。63D1D2D3温度梯度对比 分析显示温度梯度大(等温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、G5G1G2G3G4G5G664对

22、策制定依照分析之原因制定对策，避免局部的流动迟滞：G1G2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G2G3G4G565熔体温度分布对策A:(堵掉浇口G2和G5)分析结果 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G2G3G4G566 以对策B进行试验分析，熔体温度图显

23、示仍有局部流动迟效果确认 试模取出确认，素材外观已完全无原况问题67效果确认 试模取出确认，素材外观已完全无原况问题67 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.注塑工艺（1）模温不均或冷却回路不当而致模温控制不合理。（2）注射压力低。（3）注射保压时间不够或有波动。（4）机筒温度高或注射周期不稳定。模具设计（1）浇口及流道尺寸不均。（2）型腔尺寸不准，收缩率没设对。注塑设备（1）加料系统不正常。（2）背压不稳或控温不稳。（3）液压系统出现故障。材料方面（1）换批生产时，树脂性能有变化。（2）物料颗粒大小无规律。（3）含湿量较大。（4）更换助剂对收缩律有影响。68 尺寸波动 UnsablDienson制件尺寸波动改善案例 模具尺寸:1387mm