《注塑成型问题诊治》第1篇:气痕篇

发布时间:2023-10-10 | 杂志分类:其他
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《注塑成型问题诊治》第1篇:气痕篇

202汽车门锁开关遥控器上盖的亮印2014 年 9 月 30 日关键词(keywords):汽车门锁开关遥控器上盖(upper cover of car door lock switchremote controller)、批锋或飞边(flash)、剪切速率(shear rate)、注射时间(injectiontime)、剪切应力(shear stress)、碳化(carbonize)、气化(gasify)、黏度(viscosity)、摩擦生热(friction heating)、亮印(bright mark)、回料(recycled material)、瓦斯气(gas)2014 年 9 月 22 日数度自掏腰包报名参加我在上海开的顾问培训课的模塑江湖奇士 PZH 寄给我一份新的实验报告,请我点评。探讨的问题是如下图所示汽车门锁开关遥控器上盖上的亮印。此一上盖由几件组合而成:1. 注射成型白色和红色之PC 硬胶标识;2. 注射成型黑色之 PA66-GF60 硬胶外壳; 3. 将 1 项 5 件和2 项1 件一起放到模具里,再注射黑色 TPU 软胶于 PC 标志外和黑色 PA66-GF6... [收起]
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《注塑成型问题诊治》第1篇:气痕篇
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本案例造成熔接线明显和发亮的另一祸根是“杀鸡用牛刀”:一模一腔的狭长盖板模的射料量仅 324g (=制品重 174g + 料头重 150g),由于模具长,放不进小机,而放进射胶量高达 4000g 的 800 吨大机上(如上图所示)。射料量/射胶量= 324/4000 = 8%,远小于一般业界可以接受的下限25%。这么一来,熔胶在高温的料筒中停留过久而降解和气化,自不足怪。 正本清源之策是要使得模具和注射机门当户对-射料量和射胶量的比例要设计在25%和65%之间,比如说将目前大机所用的料筒换成一小者(此一可能性较小),或在开新模时采用一模四腔之大模具,如此可将射料量增加到原来的约四倍,在注射机不变的情况下,可将(射料量/射胶量)从目前的 8%提升到约 32%,塑料的降解和瓦斯气的产生将大为减少,熔接线和亮印的问题或可成为过眼烟云。

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汽车门锁开关遥控器上盖的亮印2014 年 9 月 30 日

关键词(keywords):汽车门锁开关遥控器上盖(upper cover of car door lock switchremote controller)、批锋或飞边(flash)、剪切速率(shear rate)、注射时间(injectiontime)、剪切应力(shear stress)、碳化(carbonize)、气化(gasify)、黏度(viscosity)、摩擦生热(friction heating)、亮印(bright mark)、回料(recycled material)、瓦斯气(gas)

2014 年 9 月 22 日数度自掏腰包报名参加我在上海开的顾问培训课的模塑江湖奇士 PZH 寄给我一份新的实验报告,请我点评。探讨的问题是如下图所示汽车门锁开关遥控器上盖上的亮印。此一上盖由几件组合而成:1. 注射成型白色和红色之PC 硬胶标识;2. 注射成型黑色之 PA66-GF60 硬胶外壳; 3. 将 1 项 5 件和2 项1 件一起放到模具里,再注射黑色 TPU 软胶于 PC 标志外和黑色 PA66-GF60 外壳内。亮印是出现在黑色 TPU 软胶件浇口的周围,如上图所示。兹分享 PZH 关于亮印研究的实验报告如下,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):

9 月 22 日下班后在下图所示的汽车门锁开关遥控器上盖上做热流道降温和升温测试。

下图是做实验之前热流道温度采用 260°C 时一模4 腔产出的产品,此时的产品缺陷就是长批锋(25%以上)。

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将热流道温度降到 245°C 时,产品的浇口及周边已经开始发亮并出现针眼,如下图所示。

将热流道温度降到 240°C 时,产品的浇口及周边出现严重发亮以及针眼,如下图所示。

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将热流道温度升到 265°C 时,如下图所示产品表面开始出现烟雾状,熔液开始往顶针板溢料,不敢再测试更高温度了! 因为达到270°C 或以上,动模镶件很可能开裂或大量熔液跑到顶针板里。

下图为黑色 TPU 软胶直接注射进入型腔的热嘴,其口径为1mm。下图是 TPU 件在注射模拟过程中剪切速率对注射时间的曲线,下左和下右图中的 TPU 料温分别为 220°C 和 230°C。

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C. Hsu:

1. TPU 的许用剪切速率和剪切应力分别为 100,000(1/s)和0.5MPa。上左和上右图显示的最大剪切速率分别为 221,200(1/s)和 176,300(1/s),都已超出上限100,000(1/s),塑料的升温、碳化和气化都有可能;2. 从上图可知料温愈低,剪切速率愈高。 料温愈低时,黏度愈高。剪切应力是剪切速率和黏度的乘积,所以采用低料温时,剪切应力大为提高,摩擦生热和塑料升温随之而来,塑料(尤其是其中的低分子成分)温度一旦超过了气化点,瓦斯气生焉,并挤压周遭熔胶而加快其升温,使得下游产生亮印这般气痕。

该机台的多段料温为:272°C-271°C-250°C-250°C(这款TPU 材料的推荐有效温度为 210~225°C,绝对最大熔胶温度为 260°C)。为什么要采用比推荐温度(210~225°C)还要高、甚至超过绝对最大熔胶温度260°C 的料温呢? 据 PZH 言:a. 因排气量大,操作员想减少熔胶充填型腔的阻力,所以提高料温以减少塑流阻力;b. 料温高,亮印不明显。C. Hsu:a. 排气量大主要是料筒内加工不当的低分子回料产生的大量瓦斯气泡所致。 不正本清源,却去提高料温(想降低流阻),如此更增瓦斯气而增排气負荷,岂非助纣为虐乎?;b. 降低浇口下游的亮印,可以加大浇口口径,浇口口径大了,塑流流速和剪切速率都会降低,可以抵消使用低料温时增加的剪切速率而不增加剪切应力,避免摩擦生热和熔胶升温气化而产生的亮印。

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保压、壁厚与困气对亮印的影响”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断” 2017 年 6 月 23 日

关键词(keywords):保压(holding pressure)、壁厚(thickness)、困气(trappedair)、亮印(bright mark)、气痕(gas mark)、最后充填区(last filled area)、气穴(air trap)、熔接线(weld line)、熔胶前沿(melt front)

2017 年 6 月 18 日我在”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断”专栏写了一篇文章《应力痕与气痕交相为患,如何是好? (三)》,其中提到上海某电子科技大厂的一位高级结构工程师曾提出一注射成形之汽车仪表支架上有亮印的问题(见下图)。

当时,该工程师提到保压压力 20MPa 时并无亮印,保压压力升到40~50MPa时亮印出现。

后来该司一位高级模具工程师针对类似的汽车仪表支架上的亮印(见下图)

提问:「当延迟保压时,亮面又出现在 2.5mm 厚的主壁厚上面,原因何在?」

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我在该文的说明是:

这些亮印是气痕,形状不一,位置或因时而异。 决定其位置的主要因素有二: 1. 塑件内熔胶之所在; 2. 塑件表面与模面之间空气之所在。前者是可以传递保压的区域,该区域之塑料固化层与模面之间若有较多的空气被压缩升温,气痕生焉;后者提到的空气是会向任何让出来的空间流窜的,比方说,型腔刚充填满时,空气被驱赶到最后充填区(last filled area,包括了最后形成的气穴和熔接线)附近形成气痕,之后,由于塑件厚壁收缩较大,会让出较大的空间,使得困气有隙可乘而汇集至此,如果之后该空气汇集处的内部熔胶承受到后段之高保压,于是困气被压缩升温,气痕生焉。

气痕会以亮印、模糊印、白痕、焦痕等不同的色相面世。至于,气痕到底以何种色相呈现,这就要因困气升温、氧化、降解和碳化与其接触的塑料的程度而定。

无锡某公司一资深工程师曾以下图所示之塑件提问。该塑件厚度分布不均,厚者 2.4mm,薄者 1.3mm。

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浇口置下边中央薄壁区。 充填时如下图所示,浇口两侧厚壁区的塑流因阻力小而有超前中央薄壁区的情形。

这位资深工程师说:「参照下图,当保压压力低的时候,亮印不明显,但是,当保压压力高的时候,亮印会出现在中央的薄壁区。 这到底是怎么一回事啊?」

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我提到一个可能性:充填时,进浇的熔胶前沿在两侧厚壁区超前,在中间薄壁区滞后,两侧超前的前沿在顶部会合而困气于中间薄壁区,该气在前沿由圈而点会合时,将其中空气挤到熔胶与模壁之间,保压时保压压力自周围厚壁中央的液态熔胶自外向中挤压,塑件薄壁和模壁之间的空气在被压缩升压升温下,因薄壁塑件表面接触高温空气而发亮。

从上述两个案例可以推导出以下几条供大家参考:1. 亮印是一气痕,其位置即高温困气所在;

2. 困气因周围熔胶向其施压而升温,与热气接触的塑料因而发亮;3. 压力越大,亮印越明显;

4. 压力主要是靠熔胶传递,困气周围的厚壁区(其中熔胶较多)是困气压力的来源;

5. 先期困气发生在最后充填区;后期困气可能会窜流汇集到其他区域[如果该区和先期困气区毗连,而且在后期会让出空间(如厚壁表皮固化时收缩)时];6. 气痕的消除,一来要正本清源,二来要气畅其流(请参考2017 年5 月20日我在”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断”专栏写的一篇文章《气痕问题的科学观》)。

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消除亮印的办法(一)

”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断” 2017 年 6 月 28 日

关键词(keywords):亮印(bright mark)、气痕(gas mark)、瓦斯气(gas)、摩擦生热(friction heating)、剪切速率(shear rate)、剪切应力(shear stress)、气穴(air

trap)、最后充填区(last filled area)、困气(trapped air)、CAE、熔胶前沿(melt front)

2017 年 6 月 18 日我在”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断”专栏写了一篇文章《应力痕与气痕交相为患,如何是好? (三)》,其中提到一注射成形之汽车仪表支架上有亮印的问题(见下图)。

后来该司就类似的汽车仪表支架上的亮印(见下图)提及:延迟保压时,亮面移到 2.5mm 厚的主壁厚上面。

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当亮印是气痕的一种,消除亮印要采用消除气痕的办法。2017 年6月15日我在”孤舟蓑笠翁,独钓寒江雪 - 模塑知识集锦、转识成智”专栏写了一篇文章《气痕的来龙去脉》,其中提到:气痕的消除,一来要正本清源,二来要气畅其流。

正本清源就是不让气体有发生的机会。 这里特别要提到:瓦斯气往往是在高速的熔胶通过狭小流路(如喷嘴、阀门或/和浇口)的时候因为激烈的摩擦生热而产生,所以太小的流路和过高的射速应该避免。

至于气畅其流的意思就是:要想方设法让型腔中的气体顺畅的排出模外,不要留在型腔内给困气以压缩、升温、氧化、降解、燃烧与其接触的塑料的机会。前述针对汽车仪表支架上亮印的解决方案:浇口加大和降低射速以避免瓦斯气因高剪切速率(shear rate)、高剪切应力(shear stress)和高摩擦生热而产生、优化制品厚度分布以避免(或因气被围困、或因厚壁收缩凹陷而生之)气穴(air trap)

之生成以及在注射之前和注射之时抽真空是正本清源之策。在最后充填区(last

filled area)加强排气是气畅其流之策。 双管齐下则有如倚天剑和屠龙刀合攻,威力无穷,亮印消声匿迹。

下图显示一尼龙六(PA6)护套因困气产生的亮印,熔胶自两个浇口进胶后,如红色箭头所示,沿制品粗厚外缘路径快速包抄中央薄壁型腔的空气,形成气穴,此处无处排气,困气在高压下升温,与其接触的塑料在高温下呈现亮印。

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此一亮印可采正本清源的办法消除:以后开发类似制品的时候,可借CAE之助优化制品的厚度分布,以确保气穴不会被熔胶前沿(melt front)包围在制品的中央(如上图所示),没有了困气,那里会有气痕,亮印就不之见了。

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消除亮印的办法(二)

”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断” 2017 年 7 月 8 日

关键词(keywords):亮印(bright mark)、气痕(gas mark)、困气(trapped air)、最后充填区(last filled area)、分型线(parting line)、排气(vent)、充填末端(endof fill)

2017 年 6 月 28 日我在”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断”专栏写了一篇文章《消除亮印的办法(一)》,提到: 当亮印是气痕的一种,消除亮印要采用消除气痕的办法。 即:气痕的消除,一来要正本清源,二来要气畅其流。气畅其流的意思就是:要想方设法让型腔中的气体顺畅的排出模外,不要留在型腔内给困气以压缩、升温、氧化、降解、燃烧与其接触的塑料的机会。下图是一 ABS 的插座护套,其上有两处亮印。

下图中的红圆圈是浇口,蓝框是 0.6

t(0.6mm 厚)薄壁区,红线是塑流路线,黄椭圆圈是最后充填区(last filled area),0.6

t 薄壁区之困气来不及逸出,该气在最后充填区被压缩、升温,将与其接触的塑料加热到发亮的程度,亮印生焉。所以黄圈所示之分型线(parting line)处一定要加排气,而且排气要加足,第一段的排气槽深度可达 0.05mm,在排气方向的长度只要 1mm 即可,以达到气畅其流的目标。 气不再被困,亮印这样的气痕就不之见了。

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下图是一尼龙双六(PA66)的线束支架,其上几处亮印明显。红色箭头说明一支塑流流入”个”字体时,造成二白圈示处之困气,该气被压缩、升温和推挤出充填末端,经分型面(如白色箭头所示)流窜到制品表面和模壁之间而产生了亮印。如下图所示,将动、定模仁形成的塑料”个”字体改以动、定模仁和镶块的镶嵌结构形成,就可以利用镶块和模仁之间隙形成排气的通道(如红色空心箭头所示),困气有了出路,自然不会泛滥成灾有如水银泻地了。这也是采用气畅其流之策以消除亮印的很好案例。

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像气纹的光影”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断” 2017 年 9 月 21 日

关键词(keywords):气纹(gas streak)、光影(shadow)、脱模斜度(draft angle)、困气(trapped air)、应力痕(stress mark)

2011 年 10 月 6 日有楼主模塑群友 A 在某注塑论坛上提出“像气纹的光影”的问题,《问鼎模塑》的管理员前几天将该文发来征询我的意见。该楼主在论坛上的交流讯息如下:

模塑群友 A (2011-10-6 下午 07:06:44):小弟我现在遇到款产品。其正面有一圈很像气纹的光影,请各路大哥给点指导,该怎么消除这光影。以下是产品的正面和反面。

模塑群友 B (2011-10-7 上午 06:41:54):脱模不良所造成的顶针痕。模塑群友 C (2011-10-7 下午 06:52:45):检查模具有没有被压过。看起来脱模斜度有问题。

模塑群友 D (2011-10-9 上午 11:23:08):改进料点。模塑群友 E (2011-10-10 下午 05:01:59):应该为胶位厚薄过大引起,改进胶点。模塑群友 G (2011-10-17 下午 01:17:05):冷料。

模塑群友 H (2011-10-20 下午 03:13:47):是顶针的问题。

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模塑群友 I (2011-10-22 下午 08:14:39):脱模不良,检查注塑工艺是否设定合理。 还有检查顶出机构。

模塑群友 I (2011-10-28 下午 08:40:38):1. 提高模温,加长保压时间,2. 再去考虑模具丛先(重新)咬花。

C. Hsu:

1. 除了模塑群友 E 于 2011 年 10 月 10 日提到的”应该为胶位厚薄(差异)过大引起”算是摸到门路了(但是”改进胶点”之建议于事无补),其他建议都与正解风马牛不相及;

2. 右下图是左下图之 A-A 断面图,可见最薄处在右下图箭指处,其周围厚壁都被熔胶先行充填,空气围困在此。 充填快结束时,该处空气被压缩而升温,会加热和氧化要填满薄壁区的塑料,而使其发亮和变色而形成如楼主所说的”像气纹的光影”;

3. 如下图所示,局部加胶,壁厚均一后,即无困气之虞,”像气纹的光影”就无由而生了;

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4. 上述色差的另一原因是壁厚差异导致的收缩和色泽差异(即应力痕)。此一应力痕也可采用上图所示之均一壁厚设计而免除。

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二次注塑的 TPE 表面亮斑”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断” 2017 年 9 月 27 日

关键词(keywords):二次注塑(overmolding)、亮斑或亮印(bright mark)、排气孔(venting hole)、困气(trapped air)、气痕(gas mark)、排气(vent)

2017 年 9 月 6 日有楼主模塑群友 A 在某注塑论坛上提出二次注塑的TPE表面亮斑的问题。

该楼主所给的讯息如下:

模塑群友 A (2017-9-6 08:46:07):各位大神,公司一个新产品,ABS表面包覆TPR,由于 ABS 表面有文字,注塑后 TPE 表面一直有亮斑,无法解决,产品下面也开了很多排气孔,都没用,请教各位是否在注塑工艺调整、模具改进或材料方面有好的建议,谢谢!

模塑群友 A (2017-9-7 08:58:53):包的是 TPE,也试用了其他几种材料,有的会有好转,但是不能完全解决。 是否加大流动性会有好转?

模塑群友 A (2017-9-7 09:02:15):模面(清洁)检查了,没有问题。没有接冷却水,模温只有 40 - 50°C。

C. Hsu:

1. 此亮斑是困气所致的气痕;下图红色箭头示意自浇口进浇的三股TPE塑流如何在红色的 ABS 硬胶之间推进,以至于形成困气。该气在逃逸无路的情况下被压缩升温而加热与其接触的 TPE 而发亮;

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2. 在上图粗黑线段处加排气,使得”气畅其流”。 既无困气,何来气痕(亮斑)?3. 设计阶段应以模流 CAE 模拟预测困气之所在,凡困气处加适足排气,就不会有气痕了。 否则排气加得再多,仍可能挂万漏一,而落得功亏一篑的下场!

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PC/ASA 制品浇口周围的光圈”华山论剑 – 模塑文章点评” 2017 年 12 月 4 日

关键词(keywords):光圈(bright ring)、热嘴(hot nozzle)、浇口井(gate well)、浇口晕(corona)、摩擦生热(friction heating)、气化(gasify)、气痕(gas mark)、亮印(bright mark)、降解(degrade)、剪切应力(shear stress)

2017 年 11 月 15 日有楼主模塑群友 A 在某注塑论坛上提出了”PC/ASA制品浇口周围的光圈(见下图)”的问题。

兹摘录网上探讨该问题的相关问答,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):

模塑群友 A (2017-11-15 16:28:20):针阀单咀,进胶口有一处光圈,怎么调都不行,热咀那里加了一圈运水。 原料是 PC/ASA 2867

模塑群友 B (2017-11-15 17:08:51):你在产品胶口背面对应位置加一个冷料(井)。有机会的话把胶口做大点,降低保压时间。 感觉像产品壁薄,胶口过充填导致的应力痕。

C. Hsu:扩大浇口以及加浇口井可以消减浇口晕,同时根除因摩擦生热和塑料气化而生的气痕(包括亮印)。

模塑群友 C (2017-11-15 18:45:04):一段压力、速度减少,位置往上调试试看模塑群友 D (2017-11-15 21:41:31):热咀温度过高。

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模塑群友 E:抽胶位置减点。

模塑群友 G:进胶口射速太快。

模塑群友 H:1:浇口,模具温度太低! 关浇口运水,加模温料温! 第一段可以低压低速;不行,全保压干,屡试不爽!

C. Hsu:提高料温,就怕料降解,不宜。

2:圈内有没有黄点! 有,就是降解了,浇口降温! 一段降速!

3:圈内有没有能(圆)环状小圈! 有就是过保压!

模塑群友 I:浇口附近冷却不良,浇口附近改成冷却水,用快速注射。C. Hsu: 低模温和高射速都会增加剪切应力,剪切应力高会使得浇口晕和气痕更形严重。

模塑群友 J:这个全靠调机是无法解决的,关键还是进胶方式碰到此种现象太多了!

C. Hsu:不知所云。

模塑群友 A:这是(下图所示)里面的照片。

模塑群友 K:(调)整定模模温一至(?)绝对行。

C. Hsu:事情没有那么简单。

模塑群友 L:材料对模腔的复制效果不一致导致的色差,有两种情况会出:1、热嘴温度高且冷却效果差此区域积热导致此区域复制模腔的效果高于其他区域导致此处暗色; 2、热嘴加热不均匀前端有冷料,注塑阶段冷料被推入模腔形成

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此区域有冷料斑。两种情况的解决方法相反。

C. Hsu:1、若是,浇口周围制品表面应发亮而非暗淡;2、一般冷料斑不规则,此斑圆亮,不似冷料斑。

模塑群友 F(20:02):在动模浇口位置加一个波珠点(浇口井)试试。C. Hsu:或有助于浇口晕之消减。

C. Hsu:

1. 此一缺陷包含了浇口晕、气痕(包括亮印)和料之降解色变;2. 料之降解色变或因料温控制器不正常、或因热嘴和料筒的温度传感器失真所致;

3. 对策:

a. 扩大浇口以及加浇口井;

b. 优化射速对行程的多段设定;

c. 优化注射时间;

d. 校正热嘴和料筒的温度传感器,必要时,更换成正确的料温控制器。

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长椭亮斑现侧壁,如何是好?

”华山论剑 – 模塑文章点评” 2017 年 12 月 25 日

关键词(keywords):亮斑或亮印(bright mark)、背压(back pressure)、困气(trapped air)、熔胶前沿(melt front)、气穴(air trap)

2017 年 9 月 4 日有模塑群友 A 在某注塑论坛上提到其PC+ABS注塑件侧壁出现”亮圈”的困扰,希望业内先进惠予指教。

兹摘录网上探讨该问题的相关问答,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):

模塑群友 A (2017-9-4 14:40:47):PC+ABS 进胶口有亮圈,各位大师给以指点。模塑群友 B (2017-9-4 19:11:35):进胶点位置没找好,模温高点,料温高点会好点。 速度慢、极慢、慢、快,射胶时间和保压设在 7-9 秒内为佳。找进胶点位置要点时间的。

C. Hsu:盲人骑瞎马,前景堪忧。

模塑群友 C (2017-9-5 12:20:33):浇口对面增加缓冲区。C. Hsu: 于事无补。

模塑群友 A (2017-9-6 14:41:26):谢谢各位大师指点,已经好了,是背压太大了。C. Hsu:背压大小与此亮斑何关?

亮斑之消除或许是钳工以加减胶的手法优化了型腔厚度分布所致。一般钳工是为善不欲人知的,楼主自不知情,问题既然解决了,就人云亦云的找个说法

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搪塞过去。 但是,下次再碰到类似的亮斑问题,调背压能解决问题吗?模塑群友 D (2017-9-18 18:28:16):是料屑吧,不完全背压的缘故。C. Hsu:料屑又与亮斑何关? 总要说出个让人信服的道理吧!

C. Hsu:

1. 往往是先有困气,后有亮斑;

2. 制品中局部壁厚偏薄,周围厚壁先被充满,薄壁处气困矣;3. 局部壁厚偏薄原因多种,或许如下图所示 B-B 断面(SEC B-B)之内角隅需较大空间容纳零件(如斜顶)而将该段侧壁自内侧将壁厚打薄,其他侧壁角隅(如下图中SEC A-A和SEC C-C所示)壁厚依旧,塑流朝阻力小(厚壁)的方向行,于是乎从 SEC A-A 和 SEC C-C 迅速下行的熔胶前沿包抄了缓慢进入SECB-B 薄壁区的熔胶前沿之前的空气而形成困气,困气被压缩升温,与其接触的塑料发亮矣;

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4. 知道亮斑因制品中局部壁厚偏薄而生,就知道如何优化制品厚度分布以避免气穴在制品当中产生,没有了困气,亮斑从何而来?

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TPU 手环带上的亮斑与喷流痕2018 年 9 月 19 日

关键词(keywords):手环带(bracelet band)、亮斑(bright mark)、喷流痕(jettingmark)、排气口(vent land)、潜伏式浇口(submarine gate)、气痕(gas mark)、剪切速率(shear rate)、剪切应力(shear stress)、摩擦生热(friction heating)、低分子添加物(low molecular additives)、气化点(gasification point)、瓦斯气(gas)、冲击型浇口(impingement gate)、尖锐缺口(sharp notch)、材料常数(material

constant)

2018 年 8 月和 9 月,两度应邀到广东省深圳市某公司与其项目工程师讨论其注射 TPU 手环带时遭遇的亮斑与喷流痕问题。

下图中白圈内是手环带上出现亮斑之处。 亮斑是在一丝(0.01mm)深的排气口堵掉之后才产生的。

该手环带采用相对的两个潜伏式浇口(submarine gates),下图显示其中之一浇口,直径 1.2mm 的浇口小且凹是为了避免浇口残干凸出手环带内表面。生产时易生喷流痕(jetting mark)是一困扰。

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我给的建议如下:

1. 此一亮斑是气痕。 解决充填后段气痕问题,要想方设法使得气畅其流。所以,排气口不但不应堵死,还要加大,深度可从 0.01mm加深到0.025mm;2. 解决气痕问题,更要注意正本清源,也就是不要制造更多的气体进入型腔。就本案例而言,采用小浇口就犯了兵家大忌,因为塑流通过小浇口时,流速、剪切速率(shear rate)、剪切应力(shear stress)、摩擦生热(frictionheat)

和熔胶升温都会增加,温度升到塑料(尤其是其中低分子添加物)的气化点以上,瓦斯气(gas)生焉,这会使得原来的气痕更形严重。可将浇口直径从1.2mm 加大到(> nxt = 0.5 x 5 = 2.5,注一)2.6mm;3. 除了将浇口加大,可将潜伏式浇口的型式改成有如下图所示,相对而言,这就更接近一冲击型浇口,可以避免喷流,而且制造二较尖锐的缺口,使得浇口断点在手环带表面之内。

注一、

n 是材料常数,TPU 的材料常数是 0.5,t 是加浇口处的制品厚度,此一案例之t 是 5mm。

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POM 产品表面气斑2019 年 12 月 31 日

关键词(keywords):气斑或气痕(gas mark)、亮斑(bright mark)、柴油(diesel oil)、困气(trapped air)、色粉(pigment)、腐蚀(corrosion)、模温机(mold temperaturecontrol unit)、排气槽(venting groove)、瓦斯气(gas)、扩散油(diffusion oil)

有模塑群友 A 之楼主于 2019 年 12 月 13 日在某注塑论坛上提出”POM产品表面气斑”问题,期待网友助其一臂之力以便消灾解厄。然而,所谓”气斑”实为油迹造成的亮斑,所以网友们的思路多被误导到如何消除气痕的岐路上,最后,楼主幡然醒悟该亮斑乃柴油所致,以扩散油换掉柴油后问题解决,并公告网友周知而告终。

此一案例之亮斑成因与常见者因困气被压缩和升温而生出大异其趣,颇值研议以拓宽眼界和广开思路。

模塑群友 A(楼主) (2019-12-13 14:58:18):产品表面有气斑,POM材质,使用的是色粉,成型温度 170°C 至 185°C,机水,求各位大师指点。模塑群友 B(2019-12-13 17:39:50):模温高+座进座退+高射嘴温度+高压低速!

C. Hsu:高温不利于气痕。

模塑群友 B(2019-12-13 17:40:51):胶口开在薄地方!

C. Hsu:此一气痕似与浇口位置无关。

模塑群友 C (2019-12-13 18:57:33):模具已经腐蚀!

C. Hsu:不像。

模塑群友 A(楼主) (2019-12-13 21:56:09 ) @模塑群友B:目前我这里是没有模温机,射嘴 205°C。

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模塑群友 A(楼主) (2019-12-13 21:57:27) @模塑群友 C:模具上没有问题。模塑群友 D(2019-12-14 08:16:00):

1、模具分型面上开排气槽,这个很关键,排气不好,模具很容易被瓦斯气腐蚀2、把料管温度提升到 210°C,用高压高速填充,这样制品表面就会光洁些3、加装模温机提高模具温度或更换流动性更好的 POM 材料C. Hsu:皆与如此形状的亮斑扯不上关系。

模塑群友 A(楼主)(2019-12-14 15:32:21):谢谢各位了,目前问题已得到解决,原因是我们是使用的色粉加柴油搅拌的材料在生产,柴油堆积在模具表面导致的,现在我改用扩散油,使用量减少,问题得以解决。

C. Hsu:

1. 楼主最后道出油迹斑斑的的亮印的“原因是我们是使用的色粉加柴油搅拌的材料在生产,柴油堆积在模具表面导致的,现在我改用扩散油,使用量减少,问题得以解决。” 2. 从油迹看来,柴油尚未气化。 亮斑是沾留在模面的柴油被射出成型的熔胶压印在制品表面脱模带出的油印;

3. 楼主用的扩散油与色粉和塑料兼容性较好,扩散油能够均匀地扩散到塑料之中,不会遗留和沾着在模面而被翻印到制品表面成为亮斑。

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盖上亮印2020 年 9 月 27 日

关键词(keywords):盖(cover)、亮印(bright mark)、排气(vent)、气穴(air trap)、跑道效应(racetrack effect)

2020 年 9 月 10 日有楼主模塑群友 A 在某注塑论坛上提出”模印发亮”的问题。众模塑群友提出的看法于我心有戚戚焉,颇有参考价值。兹摘录众模塑群友的高见,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu是我的代号)与大家分享:

模塑群友 A (2020-9-10 05:24:02)﹕各位大神,这个需要怎解决?

模塑群友 B (2020-9-10 10:14:45)﹕是加玻纤的材料吗? 是从哪进胶的,以什么样的方式进胶? 要提供下这些关键因素信息,你这产品产生亮印的位置有些不符常理,感觉象是型腔里包气引起的。

C. Hsu﹕模塑群友 B 的感觉应当正确。

模塑群友 A 楼主 (2020-9-10 20:39:18)﹕那是说定模排气不良还是?

C. Hsu﹕困气在填压下升温产生亮印。 然而,定模对应的是外观面,加排气不留痕困难!

模塑群友 C (2020-9-11 09:23:29)﹕四周胶位厚,中间胶位薄,最后合胶在中间。C. Hsu﹕经验老到。

C. Hsu﹕

1. 2014 年 5 月 10 日我应邀到河南天海电器有限公司从事顾问培训时,就有学

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员带着上有亮印的护套(如下图所示)前来请益。

该尼龙六(PA6)护套因困气而产生了亮印。 熔胶自两个浇口进胶后,如红色箭头所示,沿制品粗厚外缘路径快速包抄中央薄壁型腔的空气,形成气穴(air trap),此处无处排气,困气在高压下升温,与其接触的塑料在高温下呈现亮印;

2. 六年后网上论坛又有类似的缺陷问题提出,历史再度重演--- 喜见众模塑群友英雄所见略同,颇为宽慰!

3. 优化壁厚分布以避免跑道效应(racetrack effect)和优化浇口位置以避免气穴生成是解决此一亮印问题的关键之举。

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ABS+PC 底壳表面烘印发亮2021 年 7 月 12 日

關鍵字(keywords):亮印(bright mark)、氣痕(gas mark)、排氣(vent)、射膠量(cylinder capacity)、應力痕(stress mark)、困氣(trapped air)、熔膠前沿恒速推進(constant melt front velocity)、抽真空(vacuumization or vacuum-pumping)、射料量(shot weight)、降解(degrade)

2021 年 5 月 27 日收到化学工业出版社寄给我作为写书参考的五本模塑相关专业书籍中有一本是《精密注塑工艺与产品缺陷解决方案100 例》。这本书荣获中国石油和化学工业优秀科技图书奖,应该是中国大陆模塑业界颇具代表性的经典书籍。

兹摘录该书第 1 案例〈表面烘印发亮〉如下,以便进行建设性的探讨,文中加了我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号)。现象 产品(底壳)表面为细纹面,在成型中由于气体没有完全排出而导致产品表面烘印发亮难改善,不能满足质量要求。

分析 模具温度设置不合理;第四段压力设定太低;模具排气不良。C. Hsu:此为气痕。 然而,气躲藏在皮纹的峰谷之间,一般排气无法有效排气。 必须对气体进行正本清源的工作,才能淡化或消除此一气痕。(1) 注塑机特征:

牌号:HT120T;锁模力:120t;

塑化能力:125g(C. Hsu:塑化能力的单位应为 g/s 或克/秒,然而,”注塑成型工艺表”所示注塑机的射胶量是 125g,所以,125g 应为射胶量。)

(2) 模具特征

模出数:1 x 2;入胶方式:大水口(侧点进胶);顶出方式:顶针及斜顶顶出;模具温度:125°C(恒温机)

(3) 产品物征

材料:ABS+PC HI-1001BN;颜色:黑色;产品重(单件):5.68g;水口重:11.66g

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(4) 不良原因分析

① 模具为 1x2 的机壳,模具流道较长,进胶口方式为点入进胶,熔料流至进胶口附近,由于速度慢及压力大,造成产品应力增加,烘印明显。C. Hsu:此为气痕(亮印),非应力痕。

② 模具温度设定得过低不利于气体排出模而造成困气。C. Hsu:困气在皮纹的峰谷之间,提高模温无助于排气。(5) 对策

① 运用多级注射及位置切换。(C. Hsu:无助于皮纹峰谷之间困气的排除。)

② 第一段用相对快的速度刚刚充满流道至进胶口及找出相应的切换位置;第二段中速中较大压力充满模腔的 95%以免高温的熔胶料冷却;第三段用慢速充满模腔,使模腔内的空气完全排出,最后转换到保压切换位置。③ 提高模具体温度。(C. Hsu:无助于皮纹峰谷之间困气的排除。)

④ 在分型面四周加开排气。(C. Hsu:对排除皮纹峰谷之间的困气爱莫能助!)

⑤ 用橡皮擦擦发亮表面。(C. Hsu:将亮印摩擦到光泽与周围表面同,蒙混过关。)

C. Hsu:

1. 以“熔胶前沿恒速推进”为原则,优化注射机速度控制阶段螺杆在各段的速度和切换位置是本书著者解决各种缺陷问题的最常用和最重要的手段。但是,这一招对于皮纹峰谷之间的困气排除无效;

2.一般排气(如分型面排气、排气销排气、镶块排气等)无法兼顾无数皮纹谷底的困气,排气缝隙不及的皮纹谷中气体有如关在地牢中的囚犯,就算为其开了大门(分型面排气口)和二门(镶块排气口),但是,只要地牢(皮纹谷底)没有门,即使外面的门全部打开,囚犯(困气)也插翅难逃!

3. 在此特殊情况下,只有在注射前和注射时,对模腔抽真空才能避免皮纹谷底的困气被压缩升温产生的气痕(亮印);没有了气,何来气痕? 这是正本清源的做法;

4. 注塑机的塑化能力和射胶量都示以 125g 恐有误,以单位看,125g 应为射胶量;

5. 本案例(ABS+PC)射料量是 5.68g(产品单件重) x 2(一模2 腔) + 11.66g(水口或料头重) = 23.02g;(ABS+PC)和 PS 的密度分别为1.2g/cm3和1.05g/cm3,换算成 PS 射料量是(23.02g/1.2g/cm3

)x1.05g/cm3 = 20.14g;(射料量/射胶量)一般应该在 25%和 65%之间,本案例的(射料量/射胶量) = 20.14g/125g=16.1%(<25%),显然偏低,塑料有降解之虞。 降解料乃低分子物,气化温度低,易生瓦斯气助纣为虐,非已遭气痕荼毒的制品所乐见! 应该选择较小的料筒或注射机或开发较多腔的模具,使得 25%<(射料量/射胶量)<65%,才能防患未然;

6. 本书案例之(射料量/射胶量)普遍偏小,对解决气痕、熔接线、飞边、缩痕、变形、脆裂等问题都增加了复杂性和困难度;

7. 解决注塑问题要知其然也要知其所以然。 君子务本,本立而道生。模塑科学,其解决注塑问题之本与!

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PC 薄壁制品(在充填后半的)表面发亮、发白和收缩2021 年 9 月 22 日

关键词(keywords):亮印、气痕(gas mark)、垫料(cushion)、雾斑(blush)、牛角型浇口(hook gate)、保压(hold pressure)、熔胶前沿(melt front)、工艺窗口(process window)、熔胶前沿面积(Melt Front Area,MFA)、排气(vent)、应力痕(stress mark)、工艺参数(process conditions)、瓦斯气(gas)、材料常数(material

constant)、剪切应力(shear stress)、全周长排气(perimeter vent)

“PC 制品(在充填后半的)表面发亮、发白和收缩”案例是模塑群友A于2021年 6 月 17 日在抖音发布的。 下面几张照片是从视频上截图而来的:视频在抖音发布后,反响热烈,兹重点摘录案例发表后两个月内网群探讨问题的对话,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):

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模塑群友 B:做这种的有高光面! 还有发亮的东西! 必须绝对的高模温! 射胶速度要控制好! 速度快! 高光面会有白雾! 速度慢! 产品会发亮!

模塑群友 A:塑化效果是关键。

模塑群友 B:背压! 螺杆转速! 料温!

C. Hsu:背压高、转速快和料筒温高都有助于塑化,但过犹不及,过则料降解。模塑群友 C:你这个工艺一看就有很多问题:1、储料量过大,2、第一段和第二段的压力落差太大,3、VP 切换位置太大。 总结:余料量太多会造成材料在料筒停留时间过长,会造成材料降解。

模塑群友 A:都注意工艺参数了,有没有考虑垫料多与塑化效果有关?

C. Hsu:垫料多与塑化效果较无关,但料滞留过久,或有降解之虞。模塑群友 D:只做过 241 和 1250,1250 温度需高二十来°C,一般是高速高压高模温。

模塑群友 A:基本是三高注塑,感谢!

模塑群友 E:PC 牛角进胶点处的外表面不是应该有气纹的吗?

模塑群友 A:低温情况下会很严重,没毛病。

C. Hsu:如果进胶点处的缺陷在低温下很严重,说明该缺陷是雾斑,而非气纹。模塑群友 G:做黑色 PC 真的挑战性很大!

模塑群友 A:表面发白、发亮、收缩是黑色 PC 的三大难点,常规的工艺都知道。几乎没人提螺杆配置、原料物性表,少数提及模具浇口,综合知识很重要。模塑群友 H:牛角进胶速度那么快,结合线不会烧焦吗?

模塑群友 A:尾段减速了。

模塑群友 I:分析头头是道,你搞定没有?

模塑群友 A:基本搞定,后来模温机坏了,没连续生产。模塑群友 J:模温机坏了你不能修吗?

模塑群友 A:着火了,你还敢修?

模塑群友 I:PC 料牛角对着高光面冲,你这参数没有浇口气纹,你怎么做到的?模塑群友 A:高光面可贴标。

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模塑群友 K:应该多段进胶,第一段慢点,后面射速加快。模塑群友 A:薄壁产品不能用常规思维。

模塑群友 L:左上角还是缩水。

模塑群友 A:有问题的产品来解释原因。

模塑群友 M:原谅我搞这么多年的注塑! 真没有看懂射出曲线。模塑群友 A:看的人,真比较少,但以后要用起来。

模塑群友 A@模塑群友 N:没有曲线前看压力表,有了曲线参数,最好两个都看一下。

模塑群友 M@模塑群友 A:PC 料如果是原料的话,320°C 是可以承受的! 但是工艺也不合理。

模塑群友 A@模塑群友 M:物性表上限温度 310°C,但加温上不去,这个工艺基本合理,批量时可以优化,为了说明原理。

模塑群友 O:水口位置不对,高速机才好做,HT 速度跟不上。模塑群友 A:射速和响应速度够了。

模塑群友 P:梯形注塑吗? 师傅。

模塑群友 A:梯形浇口。

模塑群友 Q:估计是牛角小了! 再大的压力也没有用。C. Hsu:小浇口和高射速是酝酿瓦斯气的温床。

模塑群友 A:牛角截面积够了,现场计算过。

C. Hsu:应当告知浇口断面尺寸及导出该尺寸的经验公式。模塑群友 R:搞了 10 年 PC 料,像这种情况,典型的模具温度不够,接油温机,150-160°C,轻松搞定。

模塑群友 A:试到一半,油温机着火了。 熔接线可以考虑150°C,但这个产品实测模温 120°C 应该可以了。 油温机 150°C,实测可能也只130°C+,但要考虑材料的耐温回火。

模塑群友 A@模塑群友 R:动定模都 100~120°C,温差过大,会导致导柱中心孔位偏差,开合模困难。

C. Hsu:如果动定模溫都是 100°C 或动定模溫都是 120°C,就沒有模塑群友A提到的問題。

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模塑群友 R@模塑群友 A:参数不好,第二段压力,速度,为什么要突然减下来这么多呢? PC 料流动性不好,末端速度压力大幅度降下来,加上产品薄,不发量(亮)才怪。

模塑群友 T@模塑群友 R:你还是工艺,看你说的这些,你的技术半桶水。不降压力亮印更大!

模塑群友 R@模塑群友 T:也许吧,如果你用时间控制调机法,就看你能不能做到了。

C. Hsu:本案例转保压是位置(55mm)控制。 然而从第一段速度(90)切换到第二段速度(30)的位置(60mm)看来,第一段螺杆行程似乎太长,同样高速(90)的螺杆推动熔胶前沿经过流道、小浇口(流速太快会产生瓦斯气,气痕生焉,小浇口是亮印和白雾的祸源)、宽阔的型腔并不合理,原来速度控制的第一段应该分成三段:中速、慢速、快速(90),才对。

模塑群友 U:我们水温机 150-160°C 照样有。

C. Hsu:建议用水温机,水易成紊流,热传效率高。模塑群友 V:师傅你这台海天塑机订做的啊! 压力能提这么高。一般140(MPa)

到顶。

C. Hsu:本案例速度控制第一段的压力是 165(MPa)。模塑群友 A:3 代机,压力增大,欢迎选购海天机。

模塑群友 W:三代机压力 175(MPa)。

模塑群友 BB:PC 高温高压高速还有模温高点,基本可解决大部分问题。模塑群友 A:这是正解。

C. Hsu:若不解决高温高速带来的气痕问题,高温高速高压仍非正解。模塑群友 CC:请一个有经验的注塑师傅比你请一个有经验的做模师傅更重要。C. Hsu:後者決定工藝視窗的大小,工藝視窗太小時,前者再有經驗也無濟於事。

模塑群友 DD:PC 才 270°C 能调好才怪了。

C. Hsu:视频中朱君言明料温已从 270°C 升高到 290°C 了!

模塑群友 A:加温到 300°C 上不去了。

模塑群友 EE:看到牛角就头疼,实在没得选才设计牛角,拿牛角当主力进胶方式的设计都不是好设计。

模塑群友 A:最理想是中心点浇口。

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模塑群友 FF:靠调校注塑机解决产品缺陷,都是不合常理。模塑群友 A:对,工艺只是辅助,工艺窗口越小,说明存在其他问题越多。C. Hsu:其他问题主要是产品和模具设计问题。

模塑群友 GG:总的来说还是磨(模)具进胶不合理。

模塑群友 A:浇口位置太偏了,如果设置在中心,基本不会出现这种问题。三分工艺、七分模具。

模塑群友 HH@模塑群友 A:PC 料专业人士调机谁会第一段射那么快?

C. Hsu:问得好!

模塑群友 A@模塑群友 HH:极慢速过浇口是 PC 工艺的套路,凡入门者皆知,但注意是薄壁。

C. Hsu:熔胶进浇时熔胶前沿面积(Melt Front Area,MFA)小,第一段射速应慢。 进浇后前沿扩展,熔胶前沿面积随之增加,第二段射速理应增加,才能保持前沿速度相对恒定、制品应力相对均一。

模塑群友 A:实测模温 120°C。

模塑群友 II:这么快速度有气纹怎么搞?

模塑群友 JJ:这种产品算简单的。

模塑群友 KK:尾部排气也可能不好。

模塑群友 LL:除高模温外,牛角浇口小了!

模塑群友 L:90 突然降到 30 估计还会有色差。

模塑群友 MM:不行就加模温,第一次见 PC 一段冲。C. Hsu:第一段速度 90 太快!

模塑群友 NN:这么高的温度,料性可能会变脆的。最理想的方法是浇口加大。C. Hsu:”浇口加大”是重点!

模塑群友 A:常规料,奇美 PC110。

模塑群友 A:共同交流,找到问题点。 我的观点不代表肯定正确,只是探索!

C. Hsu:回答中肯。

模塑群友 OO:现在好多材料改性搞得很多人都懵了!

模塑群友 A:改性助剂配方如果不合理,会找不到方向。C. Hsu:助剂若为低分子物,受热易气化。

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模塑群友 PP:这产品简单啦!

模塑群友 A:底部有斜顶,表面不允许有应力痕,表观要求高了,就不简单了。模塑群友 A@模塑群友 PP:关键是塑化效果、浇口位置,工艺只是辅助,工艺窗口小,肯定有其他原因,正常生产容易出现不良品率升高。能调好,不代表水平高,一定程度上说明,综合知识有短板。

模塑群友 QQ:产品面薄,更不易快速射胶,1. 快速射胶会导致进胶缓慢,气体无法排除,表面发亮;2. 使用油温机更能保证设定温度和实际温度偏差不大,进胶更顺畅;3. 延长保压时间产品更饱满。

C. Hsu:1 项观点独到。

模塑群友 A:尾段减速了,油温 135°C,实测 120°C,保压大斜顶应力痕。模塑群友 A:求同存异,解决方法有很多,换机器、换原料、改浇口等,都可以解决这个问题。

模塑群友 RR:第一段位置太大。

模塑群友 SS:表面有结合排气线明显,就不看好。

模塑群友 TT:估计模具排气不好。

C. Hsu:气畅其流对淡化或消除气痕很重要。

C. Hsu:

1. 如下图所示,粗估之 0.7mm 厚 x5mm 宽的牛角型浇口加在1mm厚的制品(约 50mm 宽 x90mm 长 x5mm 高 x1mm 厚)上。下左图白圈示处是型腔充填的后半部,制品表面发亮和发白,这是气体夹在制品表面和模壁之间留下的气痕,这说明气体来不及排至模外,留在模内为患半壁江山甚烈;

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2. 下面是根据视频上控制面板上的信息整理出来的工艺参数表:从上表可以看到射出时间是 3 秒。一般手机外壳也约1mm厚,但其尺寸(约 70mm 宽 x 150mm 长 x 8mm 高)比本案例制品(约50mm宽x90mm长 x5mm 高)要大 20%以上,射出时间只有 0.5 秒不到! 这说明本案例制品较手机外壳小却采用长达 6 倍的射出时间是不得不尔的,否则型腔内的气来不及排出,会产生亮印和气纹等气痕问题;

3. 气痕的消除,一来要正本清源,二来要气畅其流。正本清源就是不让气体有发生的机会。 这里特别要提到:瓦斯气往往是在熔胶高速通过狭小流路(如浇口)时,因为激烈的摩擦生热、升温和气化而产生,所以太小的浇口应该避免。

本案例的牛角型浇口的关键尺寸是其厚度,可以从原来的0.7mm加厚到[>nxt(n 是材料常数,PC 的材料常数是 0.8;t 是加浇口处的制品厚度,在此t 为 1mm) = 0.8 x 1 = 0.8]0.9mm,以降低浇口中塑流的流速、剪切速率、剪切应力和摩擦生热,避免瓦斯气的产生。

气畅其流就是要加足排气:尽可能地采用全周长排气,排气口的深度可采0.04mm。 气能够及时排出,射出时间就可以缩短到1 秒以内而不会因为困气而产生种种气痕,也不会因为注射太慢以致熔胶流到制品后半部时降温太多以致欠注和收缩太多。

4. 本案例尽量提高料温和模温的目的是想减少流阻和缩短射出时间,但是主要流阻来自困气,在气畅其流之前,提高料温和模温是徒劳无功之举,还有降解和气化塑料的顾虑以及油温机”着火”的后果。 浇口和排气口分别加厚和

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加深后,料温和模温分别采用 290°C 和 120°C 是适合的。油温机可换成(高压闭路的)水温机以确保紊流达到高效的热传;

5. 楼主提到”塑化效果”、”垫料多”、”材料的耐温”、“常规料,奇美PC110”、”改性助剂配方如果不合理---”等。 隐隐然对塑料是否降解有疑虑。楼主是对的,塑化时,温度高、背压大、转速快都使得塑料降解(即高分子物分解成低分子物),而助剂本多低分子物,回料也多低分子物。低分子物受热易气化,助纣(气痕)为虐。 所以举凡防止塑料降解的做法都应该遵行,如不用回料、不随意改性原料、加工时温度不可太高、剪切应力不可太大、料的停留时间不可太久等。

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焦痕章

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焦痕绪论关键词(keywords):熔接线(weld line)、气穴(gas trap)、亮印(bright mark)、哑色或模糊印(blurry mark)、焦痕(burn mark)、气痕(gas mark)、瓦斯气(gas)

熔胶合流形成熔接线或气穴时,如果排气顺畅,如下图所示:会合之熔胶前沿之间的气体可以及时排到型腔之外,不至于阻隔相会前沿的熔合。前沿会合处色泽与其他地方色泽较为一致,制品质感较佳。

当排气不顺或困气没有出路时,气体在熔胶前沿会合挤压下升压升温并流窜围困在产品表面和模面之间,如下图所示。

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与升压升温的困气接触的制品表面,随着温度的升高,其色泽经历高光、模糊、焦黑之过程,最后制品表面缺陷则根据其色相,而以亮印、哑色或模糊印、焦痕等名之。

从下图可以看到打卡机壳的加强筋上有黑色焦痕,这是因为成型加强筋的沟槽是以火花放电加工而成,没有任何间隙可以让困气得以出逃,气体被熔胶前沿推挤压缩下,因狄塞尔效应(Diesel effect)燃烧塑料而成焦痕。

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焦痕是气痕。 气痕的消除,一来要正本清源,二来要气畅其流。正本清源就是防微杜渐和消弭乱源,也就是不给气体有发生的机会。这里特别要提到:瓦斯气往往是在高速的熔胶通过狭小流路(如喷嘴、阀门或/和浇口)

的时候因为激烈的摩擦生热升温到其气化点而产生,所以太小的流路和过高的射速应该避免。

至于气畅其流的意思就是:要想方设法的疏导型腔中的气体能够顺畅的排出模外,不要给予型腔内的困气以压缩、升温、氧化、降解和燃烧与其接触的塑料的机会。

正本清源和气畅其流之后,既无气体,何来气痕(包括焦痕)?

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链条导轨的黑点2011 年 6 月 6 日

關鍵字(keywords):鏈條導軌(chain guide)、黑點(black speck)、CAE、moldflow、氣穴(air trap)、焦痕(burn mark)、充填模式(filling pattern)、材料常數(material

constant)、瓦斯氣(gas)、縮痕(sink mark)、最後充填處(last filled area)、排氣槽(vent groove)、氣痕(gas mark)、良率(yield)

2011 年 6月 4 日在浙江省宁波象山华翔国际酒店举办的泛亚汽车内饰模具、成型工艺协会第二期培训上,身为该协会总顾问的我应邀讲”以案例分析说明如何善用模流分析来辅助模具设计和优化工艺条件以解决注塑件变形和外观的问题”,约 40 人参训。 下图为上课的场景。

宁波神通汽车饰件有限公司的周宝聪先生在此培训上作了20 分钟的”培训成果汇报”,周先生在报告一开始时就开章名义的说:「我曾经上过徐昌煜老师的培训课,在徐老师的指导下,此案例中的链条导轨的黑点和缩痕问题获得解决。」此链条导轨的材料是尼龙 46(PA46),尺寸为 284mm 长x 260mm宽,名义厚度 2.5mm,翻边厚度 2.8mm,单件重量 25g。 下图所示之四产品和料头都出自一模四腔模具。

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问题是产品的关键部位内部有黑点,如下图所示。将黑点剖开,发现里面是空的。

经模流 CAE 软件 moldflow 模拟原始设计后,得到的填充等时间线分布图如下,可见料流在多处形成包围圈,将气憋在包围圈内。下图是另一分析结果-气穴分布图,从红圈标示的气穴位置看来,与填充等时间线包围区对应,并且与实际发生黑点的位置也比较吻合。所以,推测产品上的黑点就是气穴排气不及时在高压高温下产生的焦痕。周先生团队的改善建议如下:

1. 如下图所示,将原置于腹部的浇口改到头部,以改变充填模式(filling pattern),减少塑流绕行合围的情形。 浇口厚度则加大到(> nxt = 0.8 x 2.8 = 2.2,此处之n=0.8,是尼龙的材料常数;t=2.8mm,是加浇口处的制品壁厚)2.5mm,一来避免浇口过小时较多瓦斯气因塑料摩擦过热而生,二来避免浇口偏小时,保压补缩不足而产生缩痕 ;

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2. 筋上最后充填区(即气穴处,如下图所示)开设排气槽;3. 在翻边(侧壁)开口缘最后充填区开设排气槽。

修模时,钳工并未完全照建议行。 浇口虽改置头部,但是浇口厚度只加大到 2mm(建议的是 2.5mm),筋上的排气槽因为要改动的镶块太多,怕费时而供货不及,暂时不改。

试模结果是筋末有气痕、厚壁表面有轻微缩痕,但是黑点则已消失无踪(见下图),客户已经可以接受。

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