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1、汽车注塑件典型外观缺陷分析（湖北汽车工业学院学报）2015年第一期1收缩痕1.1产生原因及改善方法注塑件的收缩痕通常和外表的痕迹有关，而且是塑料从模具外表收缩脱离构成的，经常产生在局部壁厚较大的区域、筋或突起物的反面。缩痕的构成与塑料熔体充模时的流动状态有关，在正常情况下塑料熔体以“喷泉流方式填充模具型腔。在这种充模状态下，表层的熔体因接触较冷的模壁构成固化层，而芯层处于熔融状态。充模结束后，表层已经冷却固化，而芯层才开场冷却，假如此时没有得到足够的保压补偿，芯层的冷却收缩会拉扯表层，导致外表下凹而构成缩痕。收缩痕产生的原因如下：1塑料收缩率偏大；2塑料流动性不好，不能及时补塑；3注塑速度太慢
2、、注塑压力太低，固然料流充满型腔但制品外表不平整；料温太高、冷却时间太短、制品未能充分冷却就已脱模，也会造成制品外表不平整；4流道不合理、浇口截面过小，无法完成补塑经过；5浇口位置设计不当，浇口应设计在型厚壁处，否则前端料流无法完成补塑经过；6模腔内塑料缺乏；7冷却阶段时接触塑料的面过热；8模温与塑料特性不相适应；9冷却效果不好，产品脱模后继续收缩。产品构造不合理，在产品局部料厚加厚或是有加强筋构造的部位加强筋过高、过厚，明显厚薄不一，也容易产生收缩痕，如图2所示，淡色为流体，深色为固化层。固化层逐步加厚，液态部分变少，液态向固态转变经过中，体积变小，薄壁的固化层被拉进去，构成收缩痕。收缩痕的
3、位置，能够通过做内切圆的方式找出，以零件外边缘做内切圆，直径最大部位就是缩痕产生的位置，见图3。局部加厚与加强筋的构造普遍存在，因而，在产品设计之初，要尽量保证产品的料厚变化控制在合理的范围内，并尽量做到均匀过渡，加强筋与产品名义壁厚比例的选择也至关重要。改善收缩痕的常见方法如下：1调整射料缸温度；2调整螺杆速度以获得正确的螺杆外表速度；3增加注塑量；4保证使用正确的塑料；增加螺杆向前时间，提高注塑压力和注塑速度；5检查止流阀能否安装正确，由于非正常运行会引致压力流失；6降低模具外表温度；7适当改良浇口位置，矫正流道避免压力损失过大，根据实际需要，适当扩大截面尺寸；8根据所用塑料的特性及产品构
4、造适当控制模温；9在允许的情况下改善产品构造；10设法让产品有足够的冷却。1.2实例分析与改良某种日产雷诺商用车扰流外板有多处焊接柱，在有焊接柱的部位会产生一定程度的缩痕，但有一处收缩痕较为明显，不被日产检查员接受。通过增加填充料和增加注塑压力的方式生产，结果收缩痕不但没有得到改善，反而导致产生严重的飞边。毁坏零件焊接柱以后，发现该点模具焊接柱销子长度偏短，导致该处料厚高于其他焊接柱，因而缩痕明显。为了改善该处缩痕，在生产厂家模具供给商的配合下，加长塑料模具对应此处的焊接柱销子长度至1mm后再调试，缩痕调整到日产可接受范围，如图4所示。图4a为焊接柱处表现的收缩痕；图4b为改良前构造，实物砸破
5、后焊接柱内为实心，料厚明显，缩痕也相对明显；图4c为改良后构造，实物砸破后焊接柱内有明显凹槽。由此讲明，在模具上去除多余料厚即可减轻缩痕。某国产轻型商用车新法规后视镜系列中，补盲镜后盖安装卡座原始设计构造不合理，零件成型后在A面产生明显收缩痕，为此更改产品构造，对卡座底部进行掏空设计，在原卡座长6mm，宽3mm的底部构成一个长4mm、宽1.5mm、高5mm的凹槽。产品构造变更后，卡座加强筋的厚度就减少为1mm与1.5mm，不大于名义厚度的0.6倍，缩痕消除，如图5所示。图5a为原始构造实物，补盲镜后盖名义厚度2.5mm，设计安装卡座长为6mm，宽为3mm；图5b为改良构造后的实物，是掏空设计，
6、卡座底部有1个长4mm、宽1.5mm、高5mm的凹槽。2水丝水丝，也称银纹或白花，注塑件外表的很长的、针状银白色如霜一般的细纹，开口方向沿着料流方向，在塑件未完全充满的地方，流体前端较粗糙，称为银丝纹银纹。其表现为随着流体流动方向在产品外表呈现发射状花纹。水丝排除注塑机、模具及成型工艺参数的因素，主要原因是材料水分过高、原料受高温降解或碳化物气化所产生气体且未完全排尽所致。碳化物是高分子链物质，在流体流动经过中，受剪切应力的作用，降解成小分子链后的产物。流体在模具内流动的经过中，流体与模具之间、流体与流体之间剪切应力越大，则摩擦力越大，散热越多，导致温度越高，产生困气越多，水丝越明显。为了减少
7、水丝，能够采取如下措施：1减少原材料水分；2增大浇口，降低流体的剪切速率与剪切应力，降低模具温度；3改进模具的排气系统。3流痕流痕是指在产品外表呈波浪状的成型缺陷，该缺陷是由于熔胶流动缓慢引起的一种蛙跳痕迹，常用有效的解决方案是增加熔胶流动速度和注塑压力。假如通过增加注塑速度和注塑压力均无法改善或消除流痕，则需要增加原材料熔融指数。熔融指数是指在一定条件下温度为230C，某个时间范围内10min流过某一孔洞直径2.1mm的塑料质量。熔融指数越高，材料的加工流动性好，流痕现象越轻。日产某种车型的冷凝器下导风板，材料为EVA，在注塑成型后出现明显的流痕，通过调整注塑压力都未得到明显改善，且出现很严
8、重飞边，最后调整材料配方，选择熔融指数高的材料，将材料从熔融指数为16.2g/10min的材料更换到熔融指数为22g/10min的材料，流痕消除。各阶段零件外观比照如图8所示。4熔接线4.1产生原因及解决方法在塑料熔料填充型腔时，模具温度低于熔体温度，熔融塑料在型腔中流速不连贯，充模料流被阻断或以多股料流汇合，料流前沿部分先于其它部分冷却，不能完全融合，便在汇合处产生线性凹槽，构成熔接线。熔接线是注塑件机械强度较为薄弱的位置，熔接线上可能出现缺口或者是变色现象，缺口十分在深色或光滑透明的注塑件或光亮度高的注塑件上更为明显。在产品存在孔构造、多个浇口注塑或是产品壁厚不均时，注塑经过中，两股胶料的
9、前沿相遇熔接，前沿热量损失，且气体未排尽而产生的外表缺陷。严格来讲，熔接线并不仅仅是注塑缺陷，而是产品构造设计、模具和生产的综合问题。碰到注塑件有通孔或者多个浇口注塑时，熔接线容易产生。在注塑经过中，每多一个浇口，就会有多产生一条熔接线的可能，所以在保证模具能填满的情况下，应尽量减少浇口的数量。解决熔接线的方法有增加模具温度和流体温度、提高注塑压力和速度、更改模具排气系统、优化产品构造、减少浇口的数量等。在不产生收缩痕的前提下，适当增加熔接痕部位产品壁厚，在注塑经过中料温随之增加，熔接线能够得到改善。同时产品壁厚也对胶料流动速度有影响，因而改变产品壁厚也对产品胶料前沿的角度有影响，前沿角度越小
10、，熔接线越明显，当熔接线呈180时，熔接线消失。在产品熔接线产生部位，由于2股熔胶结合不紧，导致该处构造强度稍弱，容易发生断裂。4.2实际案例分析研究与改良某种轻型商用车仪表板仪表装饰盖，与高锰钢卡爪装配后，再安装在仪表板本体上，但该卡接构造经过数次拆装后发生断裂。为解决该质量问题，先从工艺参数调整着手，通过增加注塑温度，熔接线部位强度加强，未再发生断裂现象，产品构造如图9所示。图9a中，零件反面有4个与仪表板本体装配的卡座，卡座处外外表圆圈处有熔接线；图9b中，圈出部位有熔接线，强度较弱，折装后出现断裂。因产品构造限制，熔接线无法完全消除时，能够通过修改浇口大小和位置，将熔接线位置转移至主机
11、厂能够接受的部位。某种日产雷诺商用车格栅采用5点进胶注塑，熔接线在两侧纹理区域。经分析，采用将上面两侧2个浇口由15mm加大到30mm，且下面2个浇口向中靠拢155mm的对策。CAE分析显示，熔接线下移至转角位置，且通过控制排气和模具温度，熔接线能够减轻。经过调试验证，两侧熔接线消失，见图10。如图10b所示，采用5点进胶，在皮纹区域产生明显的熔接线。修改浇口后熔接线位置如图10c所示，将上面两侧的浇口加大，下面2个浇口向中间移动，熔接线位置下移，通过控制好排气和模具温度，熔接线消除。某种日产雷诺商用车控制面板旋钮最初采用产品内侧3点进胶注塑，零件成型后在外外表产生多处熔接线，经过调整进胶量与
12、修改浇口位置与数量2种方案的验证，最终找到有效解决措施，将内侧原有3个1点浇口改为外边缘1个长3mm、宽1mm浇口，如图11所示。图11a为原浇口方案注塑零件，在外外表产生多处熔接线。5迟滞现象在产品壁厚薄弱的部位出现短射或是强度缺乏，即为注塑的迟滞现象。熔胶在注塑经过中容易在阻力较小的型腔内流动，当碰到忽然减薄的构造时，熔胶会短暂停留，待壁厚部位填充完成时，迟滞区周围熔胶已经开场固化，此时就容易发生短射，阻力大引起一定程度的压力降，薄壁构造的强度也遭到影响。迟滞现象能够通过更改浇口位置进行缓解，将浇口位置放在产品离迟滞区域最远的部位，减少迟滞发生的时间，进而起到缓解的作用。在汽车零件中，存在
13、迟滞现象的零件有仪表板右下护板。由于构造需要，产品有一处需要翻折的盖板，此处容易出现迟滞现象，盖板经太多次翻折，薄壁的连接处出现一条白色的痕迹，该痕迹为迟滞部位材料撕裂的痕迹，是强度不够的表现。迟滞部位如图12所示。椭圆内的线为迟滞痕，零件经太多次翻折会产生一条白线。合理的浇口位置见图1314，圈内是卡扣，根部是薄壁构造，为避免发生迟滞现象，减轻卡扣根部断裂的风险，零件浇注口应选在箭头所示部位。6结语在汽车塑料件的实际制造中，根据经历和常见的品质缺陷，按照一定的顺序有规则地排查，就能较方便地找出缺陷产生的真正原因，确定克制缺陷的详细方案和措施。本文中提到的各种改良对策都只能做为定性分析，详细整改能收到多大成效，还需要通过有效的软件分析或实际的调试进行验证。同时利用CAE技术能预测模具设计和工艺条件对制品的影响，预测可能发生的缺陷，减少失误，提高成功率。