成型件的缺陷和解决方法

日期: 2018/07/25
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明仕官方网站全电动注塑机)2018年7月25日讯  通过本文对五例整治成型件缺陷案例的先容,内容主要是如何应用成型痕迹技术去整治成型件的各种弊病。也就是说可以通过对问题件的各种成型痕迹的辨认、分析和解读;从而找出产生成型时弊病的成因;进而找到整治成型件弊病的方法,以达到根治成型件弊病的目的;也充分地证明了完全可以应用成型痕迹技术去根治成型件的各种弊病。成型件上的成型痕迹是客观存在的事实,问题是大家如何应用成型痕迹技术去剖析成型件的弊病?案例为整治成型件的弊病,提供了应用成型痕迹技术去处置成型件弊病的一些技巧与方法。


关键词:成型痕迹   成型痕迹技术  整治弊病  产品质量


[Abstract]: Through the introduction of five cases about molding defects rectification, this article indicates how to fix molding defects by using molding trace technique. In other word, the reasons of molding defects can be found by identificating, analysing and interpretating the molding traces on issued moulds; by doing that, the most efficient method can be found to fix the molding defects; it is also proved that various molding defects can be fixed completely by molding trace technique. It is objective fact that molding traces exist on moulds, the question is how do we utilize trace technique to analyze the molding defects? The molding defect cases offered techniques and methods to treat molding defects base on molding trace technique. 
Keywords: molding trace, molding trace technique, defects rectification, product quality


1 引言


新制成的注射模都是需要进行试模的,用以检验模具是否是合格?但是,判断模具合格的因素很多。有产品结构设计和造型的因素;有模具设计和制造的因素;有塑件材料的因素;有机床设备选择的因素;有成型工艺参数选择的因素;还有塑件材料前、后处理的因素。若要在诸多的因素中找准影响试模问题件的缺陷,通过问题件外表面和内部成型痕迹的辩别和分析,才能找到缺陷所产生真正的原因。最后可以够找到整治的措施,缺陷便可以迎刃而解。因为,塑件在成形的过程中所造成缺陷的因素,总是会塑件上遗留下相应的痕迹。这些成型痕迹就是大家分析和解决问题件缺陷的最好依据。


2  案例一:根据成型件使用状况和痕迹来确定塑料的材料及填充料的成份


2.1 成型件的资料

成型件的名称与组成:转换开关组件,由大件1和小件2粘接成一体,大件1上安装有三个嵌件3,如图(1)所示。该产品是某生产流水线上机械手上的转换开关,与气源相通,工作压力为3个大气压,需要完成两个26°角的转向运动。是国产化出口类型的产品,国产化后还须与进口件能够具有进行互换的性能。


2.2 成型件的技术要求

大件有1-φ14H8 mm、3-φ6G7 mm和3-φ4H8 mm的共七个孔,小件有1-φ14H8 mm 和3-φ6G7 mm 四个孔。孔的精度高,锥度和椭圆度均不能大于0.01 mm ,否则转换开关易产生漏气而不能保持3个大气压,机械手便无法正常工作。大小两件粘接后七孔应保持同轴度的一致,接缝处不能漏气,粘接面间的三个φ1.8 mm的通气孔不能有串气和堵气现象,并且具有一定的强度。制品表面为亚光,光滑而细腻。


2.3 成型件的材质情况

因不清楚进口件的材质,厂家先采用了聚四氟乙烯进行试模,出现了很多的问题。


2.4 问题件的状况

聚四氟乙烯,收缩率为:3.1~7.7%。缩痕大而多,翘曲和变形严重,粘接面的不平度超过0.4 mm ,两件贴合后缝隙达0.7~0.8mm,七个孔的椭圆度和锥度也很大,完全不能满足使用要求。


2.5 处治方案

需要鉴定进口件的材料及填充料的成份,再应用附加选用适当的注射设备及调整注射工艺参数的方法来减小成型件的收缩和变形。


2.6 问题件缺陷的分析

缩痕是现象,变形是主因,变形的原因是因材料的选用不当而产生的。换句话说,材料的收缩率是变形和缩痕产生的主要矛盾。


2.7 问题件整治过程

先确定塑件的材料,以达到控制塑件变形和缩痕的目的;再安排好工艺过程,以达到根治塑件银纹和过热痕;最后利用塑料在成型过程中的二次限制性收缩性能,解决塑件圆柱孔不圆柱度的问题。


2.7.1 确定塑件的材料以根治塑件的变形和缩痕

先采用物理法(火烧)分析,再用化学法(二氯乙烷或三氯甲烷)分析,然后采用光谱分析法。确定进口件的材料为PC。由于纯PC的收缩率为0.5~0.7%,仍然是过大。便用30%玻纤增强聚碳酸脂进行试模,加之不断地调整注射工艺参数。产品的缩痕是彻底地消失了,孔的椭圆度和锥度都控制在0.06 mm之内。但椭圆度和锥度超差仍较严重,仍需要整治。平面不平度在0.03 mm 范围之内,能够满足成型件粘接要求。玻纤增强聚碳酸脂由于玻纤悬浮在成型件的表面上,转换开关的表面显得粗糙,于是只有将玻纤去掉,另加填充物。后改用25%的玻璃微珠作为填料,其收缩率为0.3%~0.4%,不仅解决了表面粗糙的问题,还提高了制品的耐磨性,产品性能超过了进口件。


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图1  转换开关组装件  1大件 2小件  3嵌件


2.7.2 安排工艺过程来根治银纹和过热痕


在试制过程中还出现过局部过热痕,过热痕与黑色PC的颜色有着不同。这是因为模具的结构局部排气不畅所产生的,在采用了镶嵌结构和加排气槽之后便解决了此问题。表面还产生过银纹,是因注射机无烘干料筒,使料粒产生了返潮的现象。当潮湿遇到了高温的料流而雾化,雾在塑料冷却后的表面上便形成了银纹。故料粒在烘箱烘干后,成型件在注射过程中还需要在有烘干料筒的设备继续烘干,才可以确保不产生银纹。还产生过应力痕,这是在粘接面浸涂了速干胶后显现出来的,在采用注射后制品的后处理后,应力痕也就消除了。


2.7.3 利用塑料的二次限制收缩性能来根治塑件内孔的不圆柱度


最后是因为塑件的壁厚不一致,导致四孔的收缩不一致而出现不圆柱度。根据塑料制件尺寸公差(SJ1372-78)的规定:在3~6 mm 尺寸段的1级塑料制件的精度是0.05 mm ,聚碳酸脂在3~6 mm  尺寸段的最高精度是3级为0.08 mm。


而1-φ14H8 mm和3-φ6G7 mm 四孔的不圆柱度达0.06 mm ,还是不能保持稳定的3个气压的工作条件,而样件的不圆柱度仅0.01 mm。此时,可利用塑件脱模后的二次限制收缩性能,采用校形销对成型冷却后的1-φ14H8 mm 和3-φ6G7 mm 的四孔进行校形的办法解决此问题。即模具上成型销的直径应小于校形销直径的0.08 mm以上 ,使还未完全冷却的塑胶能够全部紧紧地包裹着校形销来限制四孔的收缩变形,塑件与校形销在水中冷却后,再拔出校形销。这样,1-φ14H8 mm和3-φ6G7 mm 四孔的不圆柱度都能够控制在0.01 mm范围之内,甚至为0。002 mm以内,完全能够满足成型件使用要求。


3 案例二:以调整注射工艺参数来整治缺陷成型件的痕迹


3.1成型件的资料

成型件的名称:控制盒,如图(2)所示。材料:PC。产地:东莞、重量为40g。


3.2 问题件的缺陷

在控制盒两端有凸台的端面上、内腔有加强筋处的外壁上和螺钉联接柱的外側面上,都存在着明显的缩痕。


3.3 问题件产生缺陷的原因分析

(1) 由于玻纤增强PC材料的流动性差,控制盒为了防被摔裂和具有足够强度的要求,壁厚为3m m ,壁厚不均匀性易产生的缩痕。


(2) 为了让控制盒的美观,两个点浇口设置在商标处,在成型件还未完全冷却收缩定型之前,两个点浇口就已封口,不能进行保压补塑作用而引起的缩痕。


(3) 因控制盒的使用要求,有较深的内腔,结构要求有若干加强筋和螺钉联接柱,即控制盒由于结构的突变性所引起塑件的缩痕。


3.4 问题件处治方案

在材料、浇口和成型件的结构都无法更改的情况下,只有采用具有补充消除成型缺陷手段的调整工艺参数的方法来整治缩痕。工艺参数包括:设备、射胶压力、保压时间、注射时间、冷却时间、融胶时间、融胶背压、溶胶量等。


  • 设备选用大于100g的注射机。

  • 加大射胶压力、融胶背压,加大溶胶量。

  • 延长保压时间、注射时间和冷却时间。

  • 采用上述方案仍无法满足要求时,再可采用PC+ABS合金,以改善流动性。


3.5 实际效果

只有凸台的一侧端面存在微小缩痕,再加上凸台要与天线连接,可遮挡住微小缩痕,无外观影响。


3.6 问题件整治机理

处治方案的前三项是采用加大进胶量及增加塑料密度的措施,后一项是改善熔胶的流动性的措施来根治问题件的缺陷。


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 图2  控制盒


4   案例三:根据分辩浇口的痕迹用以修理浇口的形状来整治流痕


4.1 成型件资料

成型件名称:片,如图(3a)所示、产地:东莞,材料:聚乙稀。


4.2 问题件的缺陷

问题件正、反面都产生了明显的流痕,如图(3b)所示,还存在着缩痕。


4.3 问题件痕迹的识别

从浇口痕迹的辩别,可以得出浇口为側浇口,浇口为长方形。


4.4 产生缺陷原因分析

一模四腔,勒板脱模(无顶杆痕迹)结构,浇口是在靠近动模方向。由于模腔内有五个型芯,浇口又处在外周的两型芯之间。熔体从浇口流出就遇到中间和两旁的三个型芯的阻挡后,呈射线状,并向上填充型腔。高温的料流在与型芯接触后,料流前端迅速地降温使熔体中生成了许多微小的冷凝料,再填充到型腔里便产生了具有对称性的流痕,如图(3b)所示。


4·5 处治方案

(1)方案-,如图(3c)所示。是将矩形的侧浇口改成为扇形浇口,以改变料流填充的流动方向。以避免高温的料流在遇到型芯后,迅速地降温后再填充型腔,因而可以清除流痕和缩痕。


(2)处治方案二,将浇口设置在靠定模方向,流痕和缩痕将全部消失,但模具的结构将重新改制,而存在着经济损失和延长生产周期的问题。


4.6实际效果

按处治方案-的整治基本上能达到质量要求,其方法是用挫刀将长方形浇口修成扇形浇口即可,可以避免采用处治方案二的措施。

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5  案例四:应用痕迹技术解决浇注系统和模具结构


5.1 成型件资料

成型件名称:壳体,如图(4a)所示。产地:东莞,材料:聚乙稀。


5·2 问题件的缺陷

问题件的缺陷,如图(4b)所示。壳体外表面存在明显的流痕,半球形外壳表面存在十分明显的缩痕。


3·3 问题件痕迹的识别

半球形的外壳是设置在定模处,而螺纹设置在动模处,浇口设置在半球形外壳与螺纹联接的端面上,浇口为矩形侧浇口,如图(4b)所示。 


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5·4 问题件的缺陷分析

壳体痕迹如图四(b)所示,由于浇口设置在半球形外壳与螺纹联接的端面上,在注射机的压力下,熔体从型芯与模腔之间的两旁空间分别向上及向下逐层地填充。先进入型腔中的料流的温度遇到中间的型芯时迅速地降温后,两股冷凝料的溶接而产生的流痕。流痕是呈现在以浇口作分界线的整个融接区域,均是流痕分布的范围。缩痕明显:壳体壁厚δ=3mm,冷却时产生的收缩大。半球顶端先冷却先收缩,半球下端后冷却后收缩。故壳体呈自浇口至半球顶端逐渐增大收缩的倾向。


5.5 处治方案

处治方案,如图(4c)所示。重设置点浇口,将点浇口设在半圆球的顶端,另在分模面处设置3~4个溢流槽。


5.6 处置的机理

点浇口应设在半圆球的顶端,这样料流自上而下顺势填充,并有利于排气。可以完全避免产生流痕现象,也可减小收缩痕。再在分模面处设置3~4个溢流槽,一方面是冷凝料可进入溢流槽,避免冷凝料填充在成型件体内而降低成型件的强度。另一方面在点浇口凝固封口后,成型件收缩时,溢流槽的熔料还可以回流进入型腔补塑,以减少缩痕。


5.7实际效果

严重的流痕消失了,收缩痕也不明显了。


5·8 模具结构的更改

浇口为点浇口,又处在半圆球顶端。故模具应由二模板改为三模板结构,还需增设开模机构。


6  案例五:根据成型痕迹用减少熔体的压力损失的方法来避免使成型件产生缺料现象


6.1 成型件资料

成型件的名称:套筒,如图(5a)所示。产地:东莞,材料:聚乙稀。


6.2 问题件的缺陷

问题件的缺陷,如图(5b)和图(5c)所示。外圆和内孔偏心严重,存在着气痕,簿壁处大部分缺料,且成型件连同型芯都粘在定模型腔内。


6.3 问题件的状况

一模两腔,点浇口设在套筒底部,由于该成型件簿壁δ=1mm、长度L4·1=120mm,加之成型件壁厚相差0.3mm以上,极易产生填充不足的现象。


6.4 问题件缺陷的分析

套筒的壁厚薄而长度长,又是点浇口,料流的压力损失较大。加之分流道过长,或主、分流道存在障碍,将会进一步使料流压力损失加大,最终使薄壁处产生缺料现象。气痕是型腔中的空气未能全部排出的原因所致。


6.5 处治方案

  • 必需先解决定模型腔与动模型芯偏心的问题。

  • 在分模面上开出排气槽。

  • 查找设计图纸,检查主、分流道是否通畅。


6.6 检查结果

  • 定模型腔与动模型芯的中心加工偏心,导致壁厚不一致。

  • 气痕的痕迹是光滑的,缺料的痕迹是粗糙的,参差不齐的,气痕和缺料的情况都存在。

  • 主浇道料把的拉料杆过长,拉料杆头部的球形阻塞了主浇道,最窄处仅0.1mm,因此在主浇道处料流压力损失极大,加之点浇口的压力损失,进入型腔的压力衰减为很小,故套筒产生填充不足是必然的。


6.7 整治措施

  • 重新加工动模安装板,使安装后的型芯与型腔同心,偏心不得超过φ0.04 mm 。

  • 主浇道拉料杆的球形头需后退6~8 mm 。

  • 在分模面上开出5 mm ×0.02 mm 的排气槽。

  • 为使成型件滞留在动模型芯上,可采用加大定模型腔的拔模斜度或减少动模型芯的模斜度;或是提高定模型腔的表面光洁度及降低动模型芯的表面光洁度;再就是将螺纹成型套设计成为强制留模的机构来使成型件滞留在动模型芯上。

  • 若还存在着不能脱模与壁厚不致的问题,只能采用进气阀消除真空状态解决脱模的问题,采用二次双向精确定位来解决壁厚不致的问题,但经济上的代价就要付出得大多了。


6.8 实际效果

外圆和内孔偏心严重,存在着气痕,薄壁处大部分缺料的现象消失。成型件也能滞留在动模型芯上。


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7   结束语


从上述五案例可以得出,所有问题件都是根据成型痕迹来进行判断的,又是根据成型痕迹技术来解决问题件许多缺陷的,其实用价值和经济价值都很是十分可观的。这也是成型模具和成型工艺技术行业的一种创新技术。只有通过应用成型痕迹技术,才能够解决成型件的设计和造型;成型材料的选用;模具的设计和制造;成型设备的选用;工艺过程的制订和成型工艺参数的选用等各个环节上所产生的问题,以确保成型件产品的质量。

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