1、 成长成长 共享共享 学习学习 1 运用CAECAE进行计算，优化制件结构设计通过MoldflowMoldflow推荐模具设计方案售后现场技术服务2注塑成型缺陷分析注塑成型缺陷分析Hefei GENIUS technical support3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！45最佳品质最佳品质的产品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5最佳部品产生原始结构6模 具在部品
2、需求要素中的权重为：50%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管理u 取件u 初检u 整 修u 复检u 包装u 贮存u 运输u 后加工11回目录页外观问题内在问题 杂质杂质 浮纤浮纤
3、银纹银纹 波纹波纹 色差色差 缩痕缩痕 短射短射 翘曲翘曲 应力白应力白 包风包风 脆化脆化 12应力白应力白 龟裂龟裂 开裂开裂 白化白化 料花料花 银纹银纹 脆化脆化 浮纤浮纤 缩痕缩痕 短射短射 批锋批锋 包风包风 13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14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补充入模穴的塑料越多，越可避免产品的收缩.15回目录页产生大量热量融化料也与模具
4、的散热能力和流道有关塑料融化塑料融化60%以上热来自剪切热以上热来自剪切热16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浇口附近产生的云状色变，常呈日月之晕状。浇口晕浇口晕 Corona18模模 具具1.模温太低2.浇口太小或进胶处型腔太薄3.增设冷料井工工 艺艺1.使用座退2.射嘴或热流道温度调整浇口晕浇口晕 CoronaCorona19 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
5、产生降解气体。银纹银纹 Silver StreakSilver Streak20银纹银纹 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PVCPVC、POMPOM类材料结束时，要用ABSABS或者ASAS等清洗，避免残留造成分解气体产生21喷流痕喷流痕
6、 Jetting MarkJetting Mark22结结 构构 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。喷流痕喷流痕 Jetting Mark 模模 具具 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使用重迭使用重迭式式浇口以避免喷流浇口以避免喷流 Poor Good24正确的浇口位置可避免喷流痕正确的浇口位置可避免喷流痕 Poor Good25使用调整片作为浇注口也可避免使用调整片作为浇注口也可避免浇口厚度因材
7、料与加浇口处的产品壁厚而异，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但以不小于加浇口处的产品壁厚的60%为原则。为原则。26工工 艺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。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。喷流痕喷流痕 Jet
8、ting Mark27 注射速度对熔体流动行为的影响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(c)V=50mm/s t=0.21s t=0.29s t=0.37s t=0.54s(b)V=15mm/s t=0.5s t=0.83s t=1.17s t=1.5s28 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
9、/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。波波 纹纹RippleRipple29 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，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波 纹纹RippleRipple 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。301
10、h牛角浇口加在2t产品内璧波波 纹纹RippleRipple31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缩痕或缩孔缩痕或缩孔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洞33Without IHTCWith IHTC 浮浮 纤纤Floating Fiberer34此此处处空空气应设气
11、应设法排出法排出熔接痕Weld line熔接痕熔接痕Weld Line35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。熔接痕熔接痕Weld Line37形成熔接痕前的会合角形成熔接痕前的会合角40会合角4038对对策策11.522.533.54405060708090100会合角（）深（）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
12、合角在前沿会合角在7575以下，则产生明以下，则产生明显显(深的深的)熔接痕熔接痕(实验结果实验结果)。39t=4.0mmR停止t=4.5mmt=3.5mm BL断面(中心开 口横水平板部)t=1.5mm增加壁厚增加壁厚对策：厚度变更后，会合角变大，熔接痕淡化。增加厚度40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增加壁厚增加壁厚41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
13、熔接痕位置没有外观和强度的顾虑为止。熔接痕熔接痕Weld Line44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 改善进胶点位置改善进胶点位置46 调整浇口位置，调整浇口位置，迫使熔接痕与气穴移迫使熔接痕与气穴移至对强度和外观不敏至对强度和外观不敏感处。感处。47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
14、，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。熔接痕熔接痕Weld Line48Weld LineWeld Line EliminationWithout IHTCWith IHTC高亮面产品质量放大比较49浇口方式改变 运用閉环式(closed loop)的薄膜浇口，避免熔接痕的产生。熔接痕熔接痕Weld Line此为点式进胶50板条冲前 笔记本电脑键盘盖,PC-CF板条板条/薄膜浇口薄膜浇口 Plate/Film Gate板条冲后51 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
15、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。熔接痕熔接痕Weld LineTextTextTextText52 顺序阀式进胶顺序阀式进胶洗衣机面板4点进胶有多处熔接痕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。热流道热流道 Hot RunnerHot Runner54未用传感器而以开启时间控制充填模式 改改善善后后效效果果采用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 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
16、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则的建立。D1CHRYSLER TOWN&COUNTRY CHRYSLER TOWN&COUNTRY FR BUMPERFR BUMPER562.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素材观察素材观察57 熔接痕位置比对熔接痕位置比对AB58CD熔接痕位置比对熔接痕位置比对59 由模流分析，了解成型过程中之
17、各项变量，以判断问题发生原因，初步先以充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初步分析初步分析C.Hsu：()G1和G6受夾挤?60 进阶分析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D161D1处温度
18、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填充结束时填充结束时 体积温度体积温度62D1D2D3温度梯度对比温度梯度对比 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。63对策制定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熔体温度分布对策对策A:A:(堵掉浇口堵掉浇口G2G2和和G5)G5)分析结果分析结果 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
19、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 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对策B B(堵掉浇口堵掉浇口G3G3和和G5)G5)分析结果分析结果G2G3G4G566效果确认效果确认 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
20、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尺寸波动改善案例 模具尺寸:1387mm 成型工艺中冷却时间分别设定为:18s 25s 30s 脱模后立即测试制件尺寸分别为:1836mm1386mm1386mm 制件彻底冷却后测试尺寸分别为:1382mm1383mm1383mm 结论：冷却时间的延长,降低了
21、制件脱模时的温度,使制件在低温下保在模具里,得到更好地定型,后续温度落差小,温差造成的尺寸变化得到部分抵消.69分析检讨原因分析 1.温度差异造成的尺寸差异 2.结晶造成的尺寸差异 3.收缩率造成的尺寸差异 4.玻纤取向造成的尺寸差异 5.应力造成的尺寸差异对策措施1.缩小温度差,降低模温2.提高结晶速率,调整空间小3.材料定型,无调整空间4.模具定型,无调整空间5.应力主要影响变形,模温低,所以：模具温度的控制是首要关键70如何控制模具温度？根据热传系数和牛顿冷却定律得出：模具冷却速率不仅与模具与水的温差成正比，也与水的流速的0.8次方成正比。建议通过降低冷却水温度,增大T,提高冷却水流速V来更好地冷却制件,降低制件脱模后的温度,使之更好地定型71混色黄色异样痕迹改性改性PPPP，无规则，不固定，无规则，不固定发生率发生率9%9%72改善对策 调整成型参数-升高料温 改变进胶方式-堵住其中进胶点 气体吹拂分型模腔-疑似冷料屑 换模具生产-多机台都有发生 但是，上述几点都没有彻底消除混色斑纹。通过人机料法逐一排除，最后将疑点定在了材料上 改变配色的加工方式，由原先的粉体和树脂直接混炼，改为粉体分散合成颗粒，再将色母粒和树脂共混挤出。然后结合成型工艺上的调整，混色基本消除。73 Thank you and best wishes to you74
