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2017-09-28 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
作為一個汽車工程師,說起很多道理您都明白,但碰上一些汽車部件實際注塑缺陷還是會感到頭痛。不用擔心,本篇文章針對汽車注塑產品成型缺陷的13個案例進行專業(yè)分析,并附有解決方案,作為汽車工程師的你,一定要來看看。
一、汽車門板頂桿印
汽車一般包含左、右、前、后總成4個門板,一般采用PP作為材料,表觀質量要求很高。
表 材料主要工藝參數
|
汽車門板 |
注塑參數 |
||||
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名稱 |
汽車門板 |
注射壓力 |
40MPA |
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|
|
材料 |
PP |
進膠方式 |
側澆口 |
保壓壓力 |
18MPA |
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顏色 |
灰色 |
重量 |
1400G |
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|
下圖為汽車門板頂桿印缺陷照片。頂白位置對應背面有圓形的頂桿,此處的頂桿印影響汽車門板的美觀,是不可接受的表觀缺陷。
圖 頂桿印缺陷
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:產生頂桿印記的主要原因是頂桿施力過大,造成制品頂桿位置的表觀缺陷。
改善措施:通過模具結構和成型工藝優(yōu)化,有效降低頂桿施力,降低頂桿印記的出現可能性。本案例采取的解決方案分別從以下兩個方面考慮:
1.模具結構方面:當模具的拔模斜度較小或者筋位的拋光效果不好時,會增大制件的脫模阻力。頂桿作用在制件上的力便會增大,從而導致頂白或者頂凸。改善辦法是改善筋位的拋光或者增大制件的拔模斜度。
2.成型工藝方面:當保壓壓力過大或者保壓時間過長時,會導致制件過度填充。此時制件對型芯的包覆力很大,從而導致頂桿作用在制件的頂出力也非常大,最后便會出現頂白或者頂圖的現象。改善辦法是降低保壓壓力或者減少保壓時間。
2) 改善后效果圖
3) 重點提示
有些注塑件,因為用途要求不能有頂桿印記。如透明外觀件,若有頂桿印將影響其外觀特性。或者因為壁厚太薄等原因沒有位置設置頂桿,可使用隱藏式頂桿來解決。
二、汽車保險杠料花
汽車保險杠是吸收緩和外界沖擊力、防護車身前后部的安全裝置。一般選擇機械強度較好的PP。
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
汽車保險杠 |
|
材料 |
PP |
|
顏色 |
黑色 |
|
模具溫度 |
55℃ |
|
澆口方式 |
側澆口 |
汽車保險杠附近的料花狀冷料不僅影響制件表觀質量,也會影響其機械性能。如何處理?
圖 汽車保險杠料花
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
1.制品模具方面:本案例制品所采用的模具中分別包含熱流道與冷流道,但冷流道上沒有設計冷料井,直接連通在制件上。
2.成型工藝方面:對于注塑工藝方面,觀察發(fā)現有的針閥澆口封膠不嚴,澆口上有殘余的冷料,封閉針閥的氣壓很低,起不到封膠的作用。
改善措施:本案例通過使用氣壓增壓泵提高封針氣壓,熱澆口不再漏料后冷料消失。
圖 模具內冷流道結構
圖 熱流道針閥驅動及壓力情況
2) 改善前后效果圖對比
3) 重點提示
下圖是典型的熱流道噴嘴的結構,可以看到,其噴嘴前端與模板接觸,雖然接觸面積有限,噴嘴前端的熱量還是會向較冷的模板傳導;此外,噴嘴周圍由于冷卻的需要,有時還存在冷卻回路,這樣進一步增加噴嘴前端溫度過低的可能性。噴嘴前端的溫度較低,導致其前端存在少部分冷料,特別是封針封膠不嚴時,熔體溢出,更易形成冷料,因此熱流道噴嘴轉冷流道時,建議在冷流道上也設置冷料井。
三、汽車保險杠起皮
汽車保險杠制件表面大,缺陷不良率低,很難發(fā)現起皮缺陷,但此缺陷嚴重影響制件外觀質量。
表 材料主要工藝參數
|
產品參數 |
注塑參數 |
||||
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名稱 |
汽車保險杠 |
注塑機 |
3200T |
|
|
|
材料 |
PP+EPDM+TD20 |
重量 |
3200g |
模具溫度 |
18℃ |
|
顏色 |
黑色 |
澆口方式 |
側澆口 |
|
|
下圖是某項目的保險杠表面出現分層起皮,不良率3-5%,隨機出現在制件表面。由于制件表面大,缺陷不良率低,因此很難發(fā)現,但嚴重影響制件外觀質量。
圖 保險杠起皮
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
成型工藝方面:對于本案例制品判斷可能是由于冷料引起。
通過檢查發(fā)現料溫和熱流道溫度都正常,模具所采用的開放式熱流道也正常。由于生產時采取手動取件,取件時間較長時,造成每個熱嘴均出現不同程度的流涎。通過縮短取件時間后發(fā)現,熱嘴流涎現象得到有效改善。
因此,有可能是流涎產生的冷料被沖到型腔中造成分層起皮,而現場也發(fā)現正是工人取件時間的長短決定了下一模產品是否產生分層起皮。
改善措施:
成型工藝方面:將注塑機的射退距離從16mm改至20mm,熱嘴不再產生流涎,制件上也沒有再出現分層起皮。
圖 改善后效果圖
2) 重點提示
冷料沖入型腔可能會引起分層起皮。冷料的來源可能是料溫過低、噴嘴溫度過低、流道沒有設置冷料井或冷料井長度不足、熱流道溫度過低、模具溫度過低等。
四、汽車后保險杠鼓包
汽車后保險杠對人身安全起著十分重要的作用。
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
汽車后保險杠 |
|
材料 |
PP+EPDM+TD15 |
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顏色 |
黑色 |
|
重量 |
3800G |
|
澆口方式 |
側澆口 |
下圖是某項目中汽車保險杠,表面有鼓包,位置大致固定,位于行李箱蓋板對應的轉折位置,產生幾率很高,產生鼓包會對其表觀質量產生不良影響。
圖 保險杠表面有鼓包
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
-
制品結構方面:觀察鼓包位于行李箱蓋板兩側對應圓弧位置,左右兩邊的圓弧都出現鼓包,幾率有所差異;鼓包有時明顯鼓起,有時只是輕微的凹凸不平,很難發(fā)現,噴漆后非常明顯;采用電吹風在600℃下烘烤,輕微的鼓包迅速鼓起。取表面有輕微凹凸不平的產品,剖開斷面都看到有孔。
圖 采用電吹風在600℃下烘烤,輕微的鼓包迅速鼓起
圖 剖開斷面發(fā)現有孔
2.制品模具方面:鼓包位置對應的模具部分沒有開設排氣槽,注塑過程中氣體難以排出。
圖 開始模具沒有開設排氣槽
圖 增加排氣槽
改善措施:
制品模具方面:在模具上增設排氣槽。
成型工藝方面:找到鼓包部位對應的螺桿位置,該段采用低速注塑。最終解決鼓包問題。
2) 改善前后效果圖對比
3) 重點提示
采用電吹風烘烤,也是一種辨別引起鼓包原因的方式。本例中,采用電吹風在600℃下烘烤,輕微的鼓包迅速鼓起,說明是由氣泡引起。
五、擋泥板表觀缺陷
汽車擋泥板表觀缺陷嚴重影響美觀。如何才能做出合理的設計避免這類缺陷的產生呢?
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
擋泥板 |
|
材料 |
PP |
|
顏色 |
黑 |
|
澆口方式 |
大澆口 |
下圖為擋泥板,在其成型過程中由于成型周期過長,引發(fā)分子在模具里面具有充分的分子鏈松弛或者結晶時間,造成分子鏈或其聚集狀態(tài)的“自由化”,宏觀表現為表面粗糙,影響制品表觀質量。成型周期過長會嚴重影響正常生產效率,提高生產成本。
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
制品結構方面:制件存在設計不合理之處,制件的冷卻時間與制件的最大壁厚有關,當制件局部比較厚時,制件的冷卻時間應當提高,才能夠保證不出現縮痕,但是過長的冷卻時間會增加成型周期,應當做出合理的設計。
改善措施:本案例制件平均壁厚2.5mm,但是局部區(qū)域出現了5mm壁厚,為了保證外觀面的要求,延長冷卻時間,從20s變?yōu)?0s,但是成型周期延長。實際操作時可以采用鑲件加速冷卻,或將厚壁部分掏空,既能夠達到強度要求,也可以減少冷卻時間。
圖 制件壁厚設計
圖 改善后效果圖
2) 重點提示
制件壁厚影響冷卻時間,設計制品時應當注意壁厚均勻。
六、汽車儀表板虎皮紋
虎皮紋其特征是垂直于流動方向出現一條一條的紋路,看起來就像老虎皮上的花紋一樣。如下圖所示為汽車儀表板上明顯虎皮紋缺陷,嚴重影響制件的外觀。
圖 虎皮紋
表 材料主要工藝參數
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名稱 |
儀表板 |
|
材料 |
PP |
|
顏色 |
黑 |
|
模具溫度 |
45℃ |
|
澆口方式 |
針閥式澆口+側澆口 |
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
成型工藝方面:本案例制品原始成型工藝中注塑速度較快,通過升高料溫至255℃,實際模溫約49℃,制品外觀無改善。成型采用閥澆口方式,注意到第一個閥澆口和其它閥澆口的間隔時間很短為3s;實際成型中采用慢速工藝時第一個閥澆口有可能由于其它澆口的開啟而壓力不足,造成熔體充填前鋒壓力不穩(wěn)定引起流動不穩(wěn)定,從而形成虎皮紋。
改善措施:為提供足夠的壓力維持第一個澆口熔體前鋒的穩(wěn)定流動,通過關閉其它所有澆口,并采用慢速15充填時,制件主外觀面虎皮紋消失。
圖 改善后效果圖
2) 重點提示
研究表明,在虎皮紋的產生與熔體的黏度并沒有直接關系。更多的研究表明,流動過程的不穩(wěn)定是導致虎皮紋產生的主要原因。
七、汽車保險杠壓力線
保險杠屬于汽車外表面的部件,對表觀質量要求比較嚴格,產生壓力線會對其表觀質量產生嚴重影響。
圖 保險杠霧燈周圍有明顯的壓力線,影響制品外觀和表面質量
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
保險杠 |
|
材料 |
PP |
|
顏色 |
黑 |
|
模具溫度 |
35℃ |
|
澆口方式 |
針閥式澆口 |
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
模具方面:本案例制品中霧燈周圍的孔附近設置有澆口G5,當此澆口打開時,由于孔的影響,造成孔兩側的壓力重新達到一個平衡形成的壓力線。
改善措施:
1.如上圖所示,通過在G5澆口附近增加足夠深的阻流槽,使孔左右壓力差減小,壓力線缺陷變淡。
2.工藝方面:通過將G5澆口的開啟時間延后,使之前充填的熔體凝固層加厚,壓力線弱化。
圖 改善后效果
案例中所述的壓力線實為潛流線,往往出現在是熔接痕所在的區(qū)域,這類壓力線出現的機理如下圖所示,解決方法是盡量使熔接痕周圍的壓力差減小,或使壓力差不足以推動正在固化的熔體移動。
圖 壓力線出現的機理圖
八、行李架尺寸變形
某品牌的汽車行李架支架,采用的材料是PC/ABS材料。在制品上檢具檢測之后發(fā)現尺寸變短,主機廠要求尺寸為1438±1mm,但是成型之后尺寸只有1435mm。尺寸不合適無法滿足裝配要求。塑料制件尺寸變化,本質上是塑料收縮不均造成的。
圖 某品牌的汽車行李架支架
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
行李支架 |
|
材料 |
PC/ABS |
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注塑機 |
ECOPOW 550 |
|
澆口方式 |
5個潛片進膠 |
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
制品結構方面:本案例制品結構相對簡單,為長條狀略微帶點弧度的制件。成型上沒有問題,主要問題是成型后尺寸不一致。
改善措施:通過優(yōu)化注塑工藝成型大制件,熱流道順序閥開啟時間由8s延長到10s。射膠時間由9s延長到15s,冷卻時間延長到60s。射膠終點由40mm減小的32mm。出模后制件尺寸為1436~1437mm。模具上再做微小的修改,此尺寸問題得到解決。
2) 改善后效果
本案例的問題實質上是由于模具尺寸開模不合適導致的,出模一瞬間測試尺寸為1439mm,模具如果按0.5%的收縮率開模則模具尺寸大概為1445.2mm,因此此問題是模具尺寸開模不合理導致。因此,為保證后期順利生產,在模具設計階段就必須要做好尺寸計算。
九、汽車副儀表板虎皮紋
副儀表護板上有明顯的虎皮紋,會影響制件的外觀,對其性能強度影響較小。
圖 副儀表護板上有明顯虎皮紋
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
副儀表板護板 |
|
材料 |
PP |
|
顏色 |
黑 |
|
模具溫度 |
45℃ |
|
澆口方式 |
針閥式澆口+側澆口 |
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
分析發(fā)現,本案例制品模具中流道和澆口設計不合理,澆口很小且為矩形,沒有漸變過渡,壓力損失大,不能提供足夠的壓力,不能維持澆口熔體前鋒的穩(wěn)定流動。
圖 流道和澆口設計不合理導致的制件表面問題
改善措施:
現場加大流道尺寸2mm,加大澆口寬度和厚度,同時采用漸變型澆口,如下圖所示:
圖 改善措施
圖 改善后效果圖
由于模具的流道和澆口尺寸較小,流道中壓力損失較大。由此造成充填壓力不足,熔體流動前鋒不能維持穩(wěn)定流動,很容易出現虎皮紋缺陷。
十、汽車格柵尺寸變形
某汽車廠的格柵,由于出現尺寸問題發(fā)現在裝配后存在較大間隙,達不到生產要求。塑料制件尺寸變化,本質上是塑料各部位不同收縮程度所造成的。對于具有裝配要求的注塑制件而言,尺寸變形是制品無法接受的成型缺陷。
圖 某汽車廠的格柵
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
汽車格柵 |
|
材料 |
汽車PP |
|
顏色 |
黑色 |
|
澆口方式 |
4熱流道進膠 |
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
制品模具方面:模具設計尺寸為898.3mm,成型時采用4種不同工藝注塑,注塑制件的結果見下表,4種工藝注塑件的尺寸均大于設計尺寸,但是裝配時還是出現較大間隙。
表 4種不同工藝注塑件結果
|
編號 |
尺寸 |
重量g(帶料頭) |
|
1 |
902.16 |
945.0 |
|
2 |
901.64 |
937.8 |
|
3 |
901.28 |
925.0 |
|
4 |
899.79 |
819.0 |
改善措施:由于本制件的尺寸符合設計要求,因此需進一步檢查其他裝配制件尺寸是否合適。
2) 改善后效果
存在尺寸問題的制件,一般存在裝配問題,所以在裝配時要重視制件之間的相互配合,只有這樣才能圓滿的解決尺寸問題。
十一、汽車中央控制面板熔接痕
制件局部熔接痕區(qū)域困氣,嚴重時容易燒焦,對外觀影響較大。
下圖為汽車中央控制面板,因困氣位置有多條熔接痕,屬于多股料流包裹困氣。且制件后續(xù)有噴涂工藝,困氣區(qū)域無法遮蓋。制件模具采用三點熱流道開放式澆口進膠,無法采用時序控制。
圖 熔接痕
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
汽車中央控制面板 |
|
材料 |
PC |
|
顏色 |
黑 |
|
澆口方式 |
熱流道開放式直接進膠 |
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
成型工藝方面:由于困氣是由三股熔料在同一地方匯合,形成包風導致,且料流匯合角度使得困氣位置位于制件的中部,氣體無法排出。成型過程中嘗試降低射速后有一定改善,但未能完全消除困氣。此外,射速降低易造成其他部位缺料,因此不宜采用此方法。
改善措施:通過將底部熱流道提高20℃增加熔料流動性,使得三股熔料在不同地方相互匯合,形成兩條熔接痕,困氣缺陷得以消除。
圖 改善措施示意圖
圖 改善后效果圖
2) 重點提示
對于熱流道模具無法控制開啟時間時,可以通過調整各熱流道噴嘴溫度控制熔體充填流速,雖不穩(wěn)定但該方法非常見效。以此能夠起到調整各熱流道噴嘴熔體的充填行為,改變熔接痕位置的實效。
十二、汽車保險杠困氣缺陷
困氣會在制品表面形成流痕,氣紋等缺陷。如下圖中困氣現象導致汽車保險杠表面出現的流痕,會導致制品組織疏松,強度下降,影響制品外觀質量以及強度。
圖 保險杠表面流痕
表 材料主要工藝參數
|
名稱 |
汽車保險杠 |
|
材料 |
PP |
|
顏色 |
黑 |
|
澆口方式 |
扇形澆口 |
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
成型工藝方面:當模具自身排氣不良時,工藝條件就十分的重要。在熔接痕出現的地方存在固定料花,很有可能是由于熔接痕處困氣造成。因此,需要關注注塑速度是否合理。如果通過熔接痕位置的熔膠速度過快會造成材料的燒焦分解,并產生料花缺陷。
改善措施:本案例制品通過將注射速度由60降低到40時,就不會出現此缺陷。
圖 改善后效果圖
2) 重點提示
工藝調整過程中,需要采取以下輔助措施保證困氣的消除:
1.必須保證熔膠溫度不能下降太多,這樣才可以使得慢速溶氣的過程能夠持續(xù)地進行。
2.就是設法減少被困空氣的數量。改善模具各位置的排氣,特別是困氣位置附近效果會更好。
十三、電池下蓋浮纖
浮纖,又稱露纖,是指含有玻纖的材料在注塑成型時玻纖刺出制件表面而產生表面發(fā)白的現象。下圖電池下蓋中央部位出現了較為明顯的浮纖,浮纖會嚴重影響制件的外觀,特別是對于外觀要求較高的制件和高光面。
圖 電池下蓋浮纖
表 材料主要工藝參數
|
產品參數 |
注塑參數 |
||||||
|
名稱 |
電池下蓋 |
注塑機 |
SUPER JACK 500t |
|
|
||
|
材料 |
PA6+30%玻纖 |
模具溫度 |
95℃ |
注射壓力 |
115bar |
射膠時間 |
4s |
|
顏色 |
黑色 |
鎖模力 |
500t |
|
|
|
|
|
重量 |
20000g |
澆口方式 |
點澆口 |
保壓壓力 |
75bar |
|
|
1) 可能原因分析及改善措施
可能原因:
A.成型工藝方面:
(1)熔體溫度偏低。當熔體溫度較低時,材料的粘度便會增大,隨著粘度的增大熔體的流動性也會隨著降低。導致熔體在充模過程中的壓力損失增大,熔體與型腔表面接觸時的冷卻速度增大。
(2)保壓壓力和保壓時間偏小。
改善措施:
(1)本案例通過升高熔體溫度一定程度上改善了熔體的流動性。
(2)本案例通過優(yōu)化保壓過程曲線,在一定程度上會減小制件的熱脹冷縮效應,對浮纖會起到掩蓋的作用。
B.制品模具方面:
模具溫度偏低時會使熔體與型腔表面接觸時的冷卻速度增大。
改善措施:為防止在填充初期形成表面硬化皮,本案例中通過升高模具溫度容易會取得較為顯著的效果。
c.制品結構方面:
本案例缺陷在制品結構方面具體從以下幾個方面進行具體分析:
(1)澆口尺寸是否合適。當采用小澆口成型制件時,澆口往往冷卻較快,導致在后續(xù)的保壓階段流道中熔體不能壓入型腔中。而隨著制件的熱脹冷縮效應,玻纖便會刺出制件表面從而形成浮纖。
改善措施:增大澆口尺寸可以使保壓更充分,從而減小制件的熱脹冷縮效應。
(2)排氣效果如何。當模具排氣不良時,在充模過程中型腔中的氣體無法及時的排出,形成氣流層,使制件無法較好的覆在模具表面,從而導致玻纖刺出制件表面形成浮現。
改善措施:在模具設計時需在容易產生困氣的位置加強排氣。
(3)是否存在噴射現象。當澆口尺寸過小或者制件的壁厚變化較大時,容易在澆口位置或者壁厚較厚的位置形成噴射,噴射會導致一部分熔體較快的冷卻,形成表面硬化層。
改善措施:在設計時需注意壁厚變化均勻,避免噴射。
圖 改善后效果圖
2) 重點提示
當成型出現浮纖缺陷時,我們往往會采用三高成型工藝,即高模溫、高料溫、高注射壓力和注射速度。之所以采用三高工藝是為了提高熔體的流動性,使制件能打得更加飽滿一些。從而減小表面硬化層和熱脹冷縮效應對浮纖的影響。
本文轉自艾邦高分子(源自金發(fā)科技)
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