注塑生產缺陷分析改善課件

1、 成長 共享 學習 11 運用CAE進行計算，優(yōu)化制件結構設計通過Moldflow推薦模具設計方案售后現(xiàn)場技術服務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，難免遇見制件缺陷致使未能達到我們對部品的需求。面對這些異常時，我們經常會針對問題點選擇快捷 經濟的路徑進行改善。承蒙不棄，本文就我們日常所遇的常見缺陷的改進案例進行匯總，和各位共享。 歡迎指正，謝謝！ 4引 言 45最佳品質的產品合適塑料最佳成型條件最佳模具設計最佳產品設計能得到最佳品質產品的因素55最佳品質合適塑料最佳成型條件最佳模具設計最佳產品設計能得到

2、最佳部品產生原始結構Ok，就是它了管理機器工藝材料模具6最佳部品產生原始結構Ok，就是它了管理機器工藝材料模具6模 具在部品需求要素中的權重為：50%Stages (4)流道選擇 排氣設計托摸斜度冷卻回路型腔精度澆口方式收縮計算7模 具Stages (4)流道選擇 排氣設計托摸斜度冷卻回路材料在部品需求要素中的權重為：20%原料特性與補強流動系數(shù)批次間的穩(wěn)定性濕度控制內應力的消除加工適應性8材料在部品需求要素中的權重為：20%8加工工藝在部品需求要素中的權重為：1520%對材料的認知掌握對設備的性能掌握對模具的設計特性掌握對環(huán)境調適的掌握對部品要求的重點掌握9加工工藝在部品需求要素中的權重為：

3、1520%對材料的認知機器 注塑機 模溫機 溫控儀 干燥機 吸料機 機器的穩(wěn)定性 螺桿對材料加工的適應性 機器的可調整性 機器的精確性 偵測的準確性 電腦靈敏性10機器 注塑機 模溫機 溫控儀 干燥機管理 取件 初檢 整 修 復檢 包裝 貯存 運輸 后加工11管理 取件11成型缺陷概要回目錄頁外觀問題內在問題 雜質 浮纖 銀紋 波紋 色差 縮痕 短射 翹曲 應力白 包風 脆化 12成型缺陷概要回目錄頁外觀問題內在問題 翹曲 應成型缺陷成因V(體積)P(受力)T(溫度)應力白 龜裂 開裂 白化 料花 銀紋 脆化 浮纖 縮痕 短射 批鋒 包風 13成型缺陷成因V(體積)P(受力)T(溫度)料花 銀

4、紋13P(受力)的影響P注射實際壓力材料彈性回復模腔存在阻力保壓階段壓力設備 模具結構材料等有關遇到塑件質量問題首先從“力”入手,畢竟物質是通過”力”聯(lián)系在一起；不要過多考慮細小分支因素?；啬夸涰?4P(受力)的影響P注射實際壓力材料彈性回復模腔存在阻力保壓階V(體積)的影響縮痕，短射， 批鋒，包風 、等缺陷的一個共同點是實際體積發(fā)生變化；也就是塑料進入模腔的實際有效質量發(fā)生變化。如果穩(wěn)定了料量，也就可以解決上述缺陷。冰-水 補充入模穴的塑料越多，越可避免產品的收縮.15V(體積)的影響縮痕，短射， 批鋒，包風 、等缺陷的一個共同T(溫度)的影響回目錄頁T料筒溫度模具溫度螺桿轉速冷卻時間產生大

5、量熱量融化料也與模具的散熱能力和流道有關塑料融化60%以上熱來自剪切熱16T(溫度)的影響回目錄頁T料筒溫度模具溫度螺桿轉速冷卻時間產成型影響因素成品結構原料成型工藝生產設備模具結構回目錄頁人機法物17成型影響因素成品結構原料成型工藝生產設備模具結構回目錄頁人機澆口附近產生的云狀色變，常呈日月之暈狀。澆口暈 Corona18澆口附近產生的云狀色變，常呈日月之暈狀。澆口暈 Corona模 具模溫太低澆口太小或進膠處型腔太薄增設冷料井工 藝1. 使用座退2. 射嘴或熱流道溫度調整澆口暈 Corona19模 具澆口暈 19 分子鏈縮短產生銀紋（料花），是熱降解條紋的一種。塑料在充模過程中受到氣體的干

6、擾常常在制品表面出現(xiàn)銀絲斑紋或微小氣泡或制品厚壁內形成氣泡時產生 ，這些氣體的來源主要是原料中含有水分或易揮發(fā)物質或潤滑劑過量，也可能是料溫過高塑料受熱時間長發(fā)生降解而產生降解氣體。銀紋 Silver Streak20 分子鏈縮短產生銀紋（料花），是熱降解條紋的一種銀紋 Silver Streak材料注塑前先根據(jù)原料商提供數(shù)據(jù)干燥原料提高材料的熱穩(wěn)定性粉體太多，造成夾氣材料中使用的助劑穩(wěn)定性差，易分解模具設計增大主流道、分流道和澆口尺寸檢查是否有充足的排氣位置避免澆注系統(tǒng)出現(xiàn)比較尖銳的拐角，會造成熱敏性材高溫分解改進排氣系統(tǒng)成型工藝選擇適當?shù)淖⑺軝C，增大注塑機背壓切換材料時，把舊料完全從料筒中

7、清洗干凈螺桿松退時避免吸入氣體降低熔體溫度、注塑壓力或注塑速度注塑PVC、POM類材料結束時，要用ABS或者AS等清洗，避免殘留造成分解氣體產生21銀紋 Silver Streak材料注塑前先根據(jù)原料商提噴流痕 Jetting Mark22噴流痕 22結 構 壁厚自薄至厚的斷差太大，塑流又別無選擇的自薄處快速的流向厚處，會使得流動不穩(wěn)，產生噴流。 噴流痕 Jetting Mark 模 具 沖擊型澆口將進澆的熔膠導向一固定面，以釋除應力，可 穩(wěn)定塑流，避免噴流。 重迭式澆口(overlap gate)和潛伏式澆口(submarine gate)可設計成沖擊型澆口。23結 構噴流痕 模 具 沖擊型

8、澆口將進澆的熔使用重迭式澆口以避免噴流 Poor Good24使用重迭式澆口以避免噴流 24正確的澆口位置可避免噴流痕 Poor Good25正確的澆口位置可避免噴流痕 25使用調整片作為澆注口也可避免澆口厚度因材料與加澆口處的產品壁厚而異，但以不小于加澆口處的產品壁厚的60%為原則。26使用調整片作為澆注口也可避免澆口厚度因材料與加澆口處的產品壁工 藝熔體溫度偏高或偏低噴流與熔膠進澆后的膨脹效應(die-swell effect)以及熔膠性貭(例如粘度及表面張力)的變化有關。 對大部分的塑料而言，溫度降低時使得上述的膨脹效應更為明顯，而某些材料，例如 PVC，反而是當溫度提高時膨脹效應更明顯

9、。 射速太高采用優(yōu)化螺桿速度曲線(optimized ram speed profile)，使熔膠前沿能夠先以一較慢速度通過澆口，一旦舌形熔膠在澆口下游形成，螺桿速度可以提高。 噴流痕 Jetting Mark27工 藝噴流痕 27 注射速度對熔體流動行為的影響實驗結果表明，相同澆口尺寸下，注射速度對于熔體流動行為的影響十分明顯， 注射速度過快時，很容易出現(xiàn)噴流現(xiàn)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 注射速度對熔體流動行為的影響實驗結果表明，相同澆 澆口(gate)或/和近澆口處太窄澆口或近澆口處太窄，射速快時，剪切速率和剪切應力大，塑流不穩(wěn)，容易產生霧斑(blush)、褐線、銀紋(silver streak)或/和噴流(jetting)等問題。 射速慢時，熔膠前沿推進緩慢，固化層延伸到前沿，阻止前沿的噴泉流(fountain flow)將塑料連續(xù)性的卷到模壁上，形成垂直流動方向的縮痕， 狀如漣漪。波 紋Ripple29 澆口(gate)或/和近澆口處太窄波 紋29 射速高時，熔膠自薄的澆口進入型腔的流速高，剪切速率提高，剪切應力增大，流體難以穩(wěn)定，

11、容易產生霧斑銀紋，或噴流痕等。 為了避免不穩(wěn)定的塑流，把螺桿速率降低這么一來，熔膠進入型腔后，由于前沿推進緩慢，大量熔膠熱量被較冷的模壁帶走波 紋Ripple 固化層加厚，并且延伸至前沿，前沿流動的熔體受延伸固化層阻擋，只能繞過固化層的前沿，卷至下游的模壁，如跳蛙一般。30 射速高時，熔膠自薄的澆口進入型腔的流速高，剪切1h牛角澆口加在2t產品內璧波 紋Ripple311h牛角澆口加在2t產品內璧波 紋31材料 提高材料的流動性減少材料中的橡膠成分或增韌劑，或減小其 粒徑等尺寸模具設計增大流道中冷料井的尺寸，隔離冷料改善模具排氣增大流道和澆口的尺寸縮短主流道尺寸或改用熱流道系統(tǒng)工藝條件增加注塑

12、速度增加注塑壓力和保壓壓力延長保壓時間提高模具溫度提高料筒和噴嘴溫度波 紋Ripple32材料 提高材料的流動性模具增大流道中冷料井的尺寸，隔離冷縮痕或縮孔Sink Mark or Void縮痕：產品表面的局部塌陷(或呈酒窩狀或呈溝壑狀)縮孔：產品內部因塑料收縮而讓出的真空孔洞33縮痕或縮孔縮痕：縮孔：33Without IHTCWith IHTC 浮 纖Floating Fiberer34Without IHTCWith IHTC 浮 纖此處空氣應設法排出熔接痕Weld line熔接痕Weld Line35此處空氣應設法排出熔接痕Weld line熔接痕35熔接痕澆口化妝盒底座, PS, 熔

13、接痕,縮痕, 36熔接痕澆口化妝盒底座, PS, 熔接痕,縮痕, 36壁厚分布未優(yōu)化產品厚度調整，將熔接痕消除或移至非外觀面或次外觀面。 當前沿會合角小時，兩邊分子相互擴散得少，質量較差。 當會合角加大時，熔接痕表面痕跡逐漸消失。會合角的加大，可藉產品厚度調整、澆口位置和數(shù)目改善、流道位置和尺寸改變等達到目的。熔接痕Weld Line37熔接痕37形成熔接痕前的會合角40會合角4038形成熔接痕前的會合角40會合角4038對策20 NGNGOK汽車保險杠材料：PP原始設計時，已經預測到熔接痕會在外觀面出現(xiàn)。前沿會合角在75以下，則產生明顯(深的)熔接痕(實驗結果)。39對策20 NGNGOK汽

14、車保險杠材料：PP原始設計時，厚度調整t=4.0mmR停止t=4.5mmt=3.5mm BL斷面(中心開 口橫水平板部) t=1.5mm增加壁厚120 OK對策： 厚度變更后，會合角變大，熔接痕淡化。增加厚度40厚度調整t=4.0mmR停止t=4.5mmt=3.5mm B主外觀面形成熔接痕！熔接痕消除！公稱壁厚2.0mm公稱壁厚2.0mm0.5mm薄壁0.5mm薄壁加厚到1.5mm增加壁厚41主外觀面形成熔接痕！熔接痕消除！公稱壁厚2.0mm公稱壁厚汽車遮陽板鏡蓋, PC/ABS, 熔接痕42汽車遮陽板鏡蓋, PC/ABS, 熔接痕42澆口7t2t汽車遮陽板鏡蓋, PC/ABS 熔接痕43澆口

15、7t2t汽車遮陽板鏡蓋, PC/ABS 熔澆口位置不當澆口位置不當，使得熔接痕發(fā)生在外觀或/和強度敏感處。 改善澆口位置，直到CAE的預測確認新的熔接痕位置沒有外觀和強度的顧慮為止。熔接痕Weld Line44熔接痕44產品：手機前蓋材料：PC/ABS簡述： 組裝時手機前蓋在熔接痕處斷裂問題：熔接痕 熔接痕處斷裂45產品：手機前蓋 熔接痕處斷裂45原始設計建議設計熔接痕發(fā)生在結構較弱區(qū)域熔接痕發(fā)生在結構較強區(qū)域 改善進膠點位置46原始設計建議設計熔接痕發(fā)生在結構較弱區(qū)域熔接痕發(fā)生在結構較強 調整澆口位置，迫使熔接痕與氣穴移至對強度和外觀不敏感處。47 調整澆口位置，迫使熔接痕與氣穴移至對強度和

16、外觀不敏模溫過低 模溫太低，熔膠前沿形成熔接痕時，溫度已經降得太低，熔合不良，線條明顯。 提高模溫，可以改善熔接痕質量。模溫可從材料廠商的建議值開始設定。 每次調整的增量可為5 C，射膠10次，成型情況穩(wěn)定后，根據(jù)結果，決定是否進一步調整。如要達到無痕高光的效果，模溫要調到玻璃化轉移溫度(glass transition temperature)以上。熔接痕Weld Line48模溫過低熔接痕48Weld LineWeld Line EliminationWithout IHTCWith IHTC高亮面產品質量放大比較49Weld LineWeld Line Elimination澆口方式改變

17、 運用閉環(huán)式(closed loop)的薄膜澆口，避免熔接痕的產生。熔接痕Weld Line此為點式進膠50澆口方式改變熔接痕此為點式進膠50板條沖前 筆記本電腦鍵盤蓋, PC-CF板條/薄膜澆口 Plate/Film Gate板條沖后51板條沖前 筆記本電腦鍵盤蓋, PC-CF板條/薄膜 使用順序開啟的閥式澆口 順序開啟熱流道的閥式澆口，使得第二和之后開啟的澆口是在先開啟澆口進膠的熔膠之中和前沿之內進膠，避免兩股面對面的塑流前沿形成熔接痕。熔接痕Weld LineTextTextTextText52 使用順序開啟的閥式澆口熔接痕TextTextTextTex 順序閥式進膠洗衣機面板4點進膠有

18、多處熔接痕53 順序閥式進膠洗衣機面板53 四個熱嘴，熱轉冷流道，潛進膠。 四點進膠，中間先進膠，向兩側推進。 熱流道 Hot Runner54 四個熱嘴，熱轉冷流道，潛進膠。 熱流道 5未用傳感器而以開啟時間控制充填模式 改善后效果采用4潛伏式澆口, 冷澆口/流道上游采用順序開啟的閥式澆口,中澆口先開, 兩旁澆口后開：澆口55未用傳感器而以開啟時間控制充填模式 改善后效果采用4潛伏 本產品于試裝階段發(fā)現(xiàn)產品外觀面有二處不明缺陷痕跡(對稱)，初步判斷并非熔接痕，目視及觸摸素材有稍微變形情形，淺色涂裝無法掩飾、可見明顯痕跡，實際位置如下圖D1所示。以下將針對此外觀缺陷進行解析、對策驗證以及判斷法

19、則的建立。D1CHRYSLER TOWN & COUNTRY FR BUMPER56 本產品于試裝階段發(fā)現(xiàn)產品外觀面有二處不明缺陷2.主要熔接痕位置：主要熔接痕位置如圖標AD位置。ABCDABCDG1G2G3G4G5G61.澆口位置：共10處澆口，如圖示G1G6 (對稱位置省略)。該不明缺陷痕跡處位于澆口G2附近，但不屬于熔接痕A及B，因此判斷非一般熔接痕問題D1素材觀察572.主要熔接痕位置：ABCDABCDG1G2G3G4G5G6 熔接痕位置比對AB58 熔接痕位置比對AB58CD熔接痕位置比對59CD熔接痕位置比對59 由模流分析，了解成型過程中之各項變量，以判斷問題發(fā)生原因，初步先以充

20、填時間動畫了解充填平衡性及判斷問題點原因。右圖為充填時間動畫，截圖 可見充填平衡性不佳，澆口G2及G5充填完畢時，其他澆口仍處于充填狀態(tài)，且(G2受G1及G3夾擠、G5受G6及G4夾擠)，造成塑流遲滯、提早冷卻情形。G1G2G3G4G5G6初步分析C. Hsu： ( ) G1和G6受夾擠 ?60 由模流分析，了解成型過程中之各項變量，以判斷問題 進階分析溫度分析由充填時間動畫判斷可能有塑料互相推擠情形發(fā)生，導致流動遲滯、提早冷卻情形，因此針對溫度部分進行分析。結果發(fā)現(xiàn)熔體溫度圖與D1處外觀缺陷有高度關聯(lián)性而與前沿溫度較無關聯(lián)。前沿溫度熔體溫度(約在充填時間4.5秒時)熔體溫度動畫D161 進階

21、分析溫度分析前沿溫度熔體溫度(約在充填時間4.5秒時)D1處溫度等溫線密集，表示該處單位距離溫度差異大(溫度梯度大)。另有兩處D2、D3亦有相同情形。熔體溫度于充填完成時等溫線顯示D1D2D3填充結束時 體積溫度62D1處溫度等溫線密集，表示該處單位距離溫度差異大(溫度梯度大D1D2D3溫度梯度對比 分析顯示溫度梯度大(等溫線密集)處與實物缺陷痕跡發(fā)生位置吻合，另二處溫差較小，素材可見，但涂裝后并未發(fā)現(xiàn)。63D1D2D3溫度梯度對比 分析顯示溫度梯度大(等溫對策制定依照分析之原因制定對策，避免局部的流動遲滯：對策1. 堵掉澆口G2、G5對策2. 堵掉澆口G3、G5G1G2G3G4G5G664對

22、策制定依照分析之原因制定對策，避免局部的流動遲滯：G1G2熔體溫度分布對策A:(堵掉澆口G2和G5)分析結果 對策A試驗分析，熔體溫度圖顯示已無局部流動遲滯問題，但澆口變更后，主外觀面產生新的熔接痕問題，且會合角度小，判斷涂裝后不易掩飾。熔接痕分布G2G3G4G565熔體溫度分布對策A:(堵掉澆口G2和G5)分析結果 以對策B進行試驗分析，熔體溫度圖顯示仍有局部流動遲滯問題(D4處)，但溫度梯度遠小于原況D1處，判斷涂裝可掩飾，外觀面亦無嚴重熔接痕問題。 依照對策二進行修模。D4熔體溫度分布熔接痕分布對策B (堵掉澆口G3和G5)分析結果G2G3G4G566 以對策B進行試驗分析，熔體溫度圖顯

23、示仍有局部流動遲效果確認 試模取出確認，素材外觀已完全無原況問題67效果確認 試模取出確認，素材外觀已完全無原況問題67 尺寸波動 UnsablDienson制件尺寸隨成型周期波動有變化或者隨環(huán)境波動而變化.注塑工藝（1）模溫不均或冷卻回路不當而致模溫控制不合理。（2）注射壓力低。（3）注射保壓時間不夠或有波動。（4）機筒溫度高或注射周期不穩(wěn)定。模具設計（1）澆口及流道尺寸不均。（2）型腔尺寸不準，收縮率沒設對。注塑設備（1）加料系統(tǒng)不正常。（2）背壓不穩(wěn)或控溫不穩(wěn)。（3）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障。材料方面（1）換批生產時，樹脂性能有變化。（2）物料顆粒大小無規(guī)律。（3）含濕量較大。（4）更換助劑對收縮律有影響。68 尺寸波動 UnsablDienson制件尺寸波動改善案例 模具尺寸:1387mm