ProE-模流分析教程

最好的沉淀整理第八章 問題排除塑料射出成形制程相當(dāng)復(fù)雜，牽涉因素眾多，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時，應(yīng)該先確定制程的穩(wěn)定性，確定瑕疵并非由于過度制程所引起的。排除射出成形問題并沒有固定的包風(fēng)包風(fēng)(airtraps)是指熔膠波前將模穴內(nèi)的空氣包覆，它發(fā)生在熔膠波前從不同方傾向于往厚區(qū)流動而造成競流效應(yīng)(race-tracking8-1所示。圖8-1 熔膠波前從不同方向匯流，而造成包風(fēng)。要消除包風(fēng)可以降低射出速度，以改變充填模式；或者改變排氣孔位置、加大排氣孔尺寸。由于競流效應(yīng)所造的包風(fēng)可以藉由改變塑件肉厚此例或改變排氣孔位置加以改善排氣問題。包風(fēng)的改善方法說明如下：變更塑件設(shè)計：縮減肉厚比例，可以減低熔膠的競流效。重新設(shè)計澆口和熔膠傳送系統(tǒng)確定有足夠大的排氣孔0.025厘米（0.001英吋0.038厘米（0.0015英吋。讓空氣有充足的時間逃逸。黑斑、黑紋、脆化、燒痕、和掉色黑斑（blackspecks）和黑紋（blackstreaks）是在塑件表面呈現(xiàn)的暗色點或暗色條紋，如圖8-2所示。褐斑或褐紋是指相同類型的瑕疵，只是燃燒或掉色的程度沒那么嚴重而已。發(fā)生黑斑或黑紋的原因是塑料有雜質(zhì)污染、干燥不當(dāng)，或是塑料在料筒內(nèi)待料太久而過熱裂解。圖8-2 左黑斑和右黑紋脆化（brittleness）的原因是材料裂解，使分子鏈變短，分子重量變低，結(jié)果使得塑件的物理性質(zhì)降低。塑件脆化可能導(dǎo)致斷裂或破壞，如圖8-3所示。圖8-3 塑件脆化導(dǎo)致斷裂燒痕(burnmarks)是塑件接近流動路徑末端或包風(fēng)區(qū)域的暗色或黑色小點，如圖8-4所示，其形成主因是模穴內(nèi)的空氣無法逃逸，受壓縮造成高熱而燒焦。圖8-4 燒痕掉色(discoloration)是指塑件從原始的塑料顏色發(fā)生變化的瑕疵，這可能是因為塑料裂解或污染所造成的，例如：塑料在料筒內(nèi)待太長的時間；料筒溫度太高，造成塑料變色；回收再研磨塑料、不同顏色塑料、來路不明塑料造成的污染。假如射出速度太快或射出壓力太高，可能導(dǎo)致流道系統(tǒng)和模穴內(nèi)的氣體無法在很短的充填時間內(nèi)從排氣孔排出，會造成包風(fēng)；競流現(xiàn)象加上不當(dāng)?shù)呐艢庀到y(tǒng)也會造成包風(fēng)。結(jié)果，模緒內(nèi)的空氣受壓縮，壓力與溫度升高，使得流道路徑末端或包風(fēng)區(qū)域的塑件表面的塑料裂解而造成燒痕。造成塑料裂解的因素包括：高螺桿轉(zhuǎn)速：塑化階段的螺桿轉(zhuǎn)速太快，造成過量的磨擦熱，使材料裂解。染下一批次射出成形的塑料。20待料太久而發(fā)生裂解。對于溫度敏感的塑料更是如此。改善這些表面瑕疵的方法說明如下：設(shè)定適當(dāng)?shù)母稍飾l件降低添加之回收再研磨的塑料量色或來路不明的塑料混合。0.025mm(0.001英吋0.038mm(0.0015英吋。太過狹窄的豎澆道、流道、澆口、甚至塑件肉厚都可能產(chǎn)生過量的剪切熱，使得已經(jīng)過熱的材料更劣化，造成塑料裂解?？梢粤鞯兰埃驖部谝粋€比較好的混合熔膠狀態(tài)。20~80%。對于溫度調(diào)整成形條件：假如料筒和噴嘴溫度太高，料筒內(nèi)的塑料可能過熱而導(dǎo)致裂解，可以降低料筒溫度和噴嘴溫度出壓力準(zhǔn)熱對偶，以確定料筒和噴嘴的溫度。表面剝離表面剝離（delamination）是指塑件表面的層狀剝離塑料，如圖8-5，其造成的原因為：混合材料之間的兼容性不佳。成形制程使用了過量的脫模劑。模穴內(nèi)的熔膠溫度太低。濕氣太重。澆口和流道具有尖銳轉(zhuǎn)角。圖8-5 表面剝離表面剝離的改善方法說明如下：變更模具設(shè)計：將澆口與流道的轉(zhuǎn)角平滑化，可以避免造成塑料剝離。用過量的脫模劑解決脫模問題，應(yīng)該改良頂出系統(tǒng)或排除其它的脫模困難。調(diào)高射出速度和調(diào)高降背壓或許可以改善塑件表面剝離。)尺寸變化尺寸變化(dimensionalvariation)指在相同的射出機之成形條件下，每一批成形品之間或每模射出的各模穴成形品之間，所得到的塑件尺寸都會變化，如圖8-6所示。其造成的原因為：射出機控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。成形窗口太狹窄。成形條件不恰當(dāng)。Checkring損壞。塑件性質(zhì)不穩(wěn)定。流道不平衡。圖8-6 塑件尺寸變化改善塑件尺寸變化之方法說明如下：checkring損壞或磨耗，應(yīng)予更換。螺桿旋轉(zhuǎn)速度和背壓，使成形條件落入成形窗口。魚眼魚眼(fish8-7所示。其形成的原因包括：˙料筒溫度太低。˙添加太多的再研磨塑料。˙塑料受污染。˙螺桿轉(zhuǎn)速太低和背壓太低。圖8-7 魚眼改善塑件發(fā)生魚眼的方法說明如下：10%看看，再逐漸調(diào)整比例。而無法塑化樹脂。毛邊毛邊(flash)（等）8-8所示。造成毛邊的原因包括：當(dāng)、分模面卡料等因素都可能造成分模面接觸不完全，造成毛邊。都會造成毛邊。不當(dāng)?shù)呐艢猓涸O(shè)計不當(dāng)和不良的排氣系統(tǒng)、或是太深的排氣系統(tǒng)都會造成毛邊。圖8-8 毛邊改善塑件發(fā)生毛邊方法說明如下：就應(yīng)調(diào)高鎖模力。當(dāng)機器的鎖模力不足時，就應(yīng)提高射出機規(guī)格。調(diào)整成形條件：假如熔膠溫度太高，可能因為太低的黏滯性而在模板之間溢料，可以觀察噴嘴的滴料(droop)流痕流痕(flow8-9在模穴壁面冷卻，并且與后到的熔膠持續(xù)翻滾和冷卻之效應(yīng)。圖8-9 流痕改善塑件流痕的方法說明如下：提高料筒溫度、提高射出壓力、提高射出速度、提高保壓壓力和加長保壓時間。改善塑件設(shè)計：塑件不宜有太急劇的肉厚變化。遲滯效應(yīng)遲滯效應(yīng)（hesitation）或遲滯痕跡是一種塑件表面的瑕疪，它導(dǎo)因于熔膠流經(jīng)薄肉區(qū)或肉厚突然變化區(qū)域，造成流動停滯，如圖8-10所示。當(dāng)熔膠射入厚度變化的模穴，會往厚區(qū)與阻力較小的區(qū)域充填，結(jié)果使薄區(qū)流動停滯，一直到薄區(qū)以外部份都完成充填，停滯的熔膠才繼續(xù)流動。但是，停滯太久的熔膠可能會在停滯處就先行凝固，當(dāng)凝固的熔膠被推到塑件表面，就會產(chǎn)生遲滯痕跡。遲滯效應(yīng)可能經(jīng)由變更塑件肉厚或改變澆口位置而改善。要排除塑件的遲滯痕變更塑件設(shè)計：縮減塑件肉厚變化。8-11顯示不當(dāng)?shù)臐部谖恢盟斐扇勰z遲滯流動。將澆品移離薄肉區(qū)可以減低遲滯效應(yīng)。調(diào)整成形條件：提高熔膠溫度及／或增加射出壓力。圖8-10 停滯流動的熔澆造成遲滯效應(yīng)圖8-11 不當(dāng)?shù)臐部谖恢盟斐傻娜勰z遲滯流動。噴射流當(dāng)熔膠以高速流過噴嘴、流道、或澆口等狹窄的區(qū)域后，進入開放或較寬厚的區(qū)域，并且沒有和模壁接觸，就會產(chǎn)生噴射流(jetting)。蛇狀發(fā)展的噴射流使熔膠折8-12成表面缺陷及內(nèi)部多重瑕疪。相較之下，正常的充填模式之熔膠波前則不會產(chǎn)生這些問題。改善塑件之噴射流瑕疵的方法說明如下：圖8-12 噴射流與正常充填的比較8-13。以逐漸擴張的熔膠流動面積來減低流動速度；使用凸片或扇形澆口，如圖加大澆口與流道尺寸，或縮短澆口長度。檢討冷料井是否設(shè)計不當(dāng)。圖8-13 使用重迭澆口或潛式澆口以避免噴射流 圖8-14 使用凸片或扇形澆口以避免噴射流調(diào)整為最佳的螺桿速度曲線8-15。亦可能調(diào)整料筒溫度以逐量提高或降低各段熔膠的溫度但是可能與模嘴膨脹效應(yīng)和熔膠性質(zhì)（例如黏度和表面張力等）之改變有關(guān)系。對于大多數(shù)的塑料，降低溫度使得?？谂蛎浶?yīng)增大；但是，也有塑料（例如PVC）則因為升高溫度而增大模嘴膨脹效應(yīng)。圖8-15 調(diào)整為最佳的螺桿速度曲線，以消除噴射流。波紋波紋(ripples)是指接近流動長度末諯的指紋般的小漣波，如圖8-16所示。圖8-16 波紋根據(jù)最近對于鑲埋玻璃模具所進行之觀察分析，波紋缺陷的產(chǎn)生是由于熔膠流動波前部份在模穴壁面冷卻，并且與后到熔膠的持續(xù)翻滾冷卻之效應(yīng)，如圖8-17所示。與澆口形狀、熔膠溫度相比較，熔膠流動波前速度和模具溫度對于波紋的產(chǎn)生有很大的影響。提高熔膠波前速度或模具／熔膠溫度可以幫助來消除波紋。圖8-17 正常充填不發(fā)生波紋；(2)冷模溫和低熔膠波前速度造成波紋。改善塑件之波紋的方法說明如下：改良塑件設(shè)計：增加塑件厚度。模具安排適當(dāng)?shù)呐艢庀到y(tǒng)，特別是流動路徑的末端。70~85%，以免損傷射出機的液壓系統(tǒng)。短射短射(short端區(qū)域。任何會增加熔加熔膠流動阻力，或是妨礙足量塑料流入模穴的因素，都可能造成短射，包括：射壓不足或漏料。流動阻力太大，可能是塑件肉厚太薄、澆口位置不當(dāng)、或是流道與澆口長度太長。熔膠流動性不足，可能是熔膠溫度及／或模壁溫度太低。排氣不良，排氣孔不當(dāng)，造成模穴壓力高漲，無法充填完全。射出機射壓不足、射出體積不足、射速太低、料筒溫度太低、塑化能力塑料在充飽模穴之前就凝固。遲滯效應(yīng)使塑料提早凝固、不良的充填模式、或是過長的射出時間。短射有時候也可以應(yīng)用來進行試模，以觀察或決定熔膠充填模式。改善塑件短射的方法說明如下：件的部份肉厚，例如使用導(dǎo)流器，以促進熔膠流動。變更模具設(shè)計：增加澆口尺寸與／或數(shù)目，以縮短流動長度增大流道系統(tǒng)尺設(shè)計優(yōu)良的熔膠傳送系統(tǒng)可以得將排氣孔設(shè)置在增加射出體積。限制操作壓力為最大射出壓力的70~85%。亦不得因為太高的射出壓力而造成毛邊。具，可以先堵塞部分的模穴。?；螂s質(zhì)。銀線痕銀線痕(silverstreaks,orsplays)是空氣或濕氣揮發(fā)、異種塑料混入分解而燒焦，8-18塑料于儲存時會吸收相當(dāng)程度的濕氣，假如成形前未經(jīng)過適當(dāng)?shù)母稍铮瑵駳鈺谏涑龀尚螘r轉(zhuǎn)變成水蒸氣，在塑件表面造成噴濺的痕跡。塑料在塑化階段，會包覆適量的空氣在熔膠內(nèi)，假如空氣無法在射出階段逃逸，也會在塑件表面留下銀線痕。此外，有些裂解的塑料或燒焦的塑料粒子會在塑件表面留下銀線痕。圖8-18 銀線痕改善塑件銀線痕的方法說明如下：成顆粒燒焦。0.025m（0.001英吋，不定形0.038mm（0.0015英吋。加大冷料井。檢查射出機規(guī)格：檢查螺桿的壓縮比是否太小。凹陷與氣孔凹陷(sinkmarks)般發(fā)生在塑件的厚肉區(qū)，或者是肋、凸轂、內(nèi)圓角之相接平面上。氣孔(voids)是成特征。當(dāng)外側(cè)的材料冷卻與凝固之后，塑料內(nèi)層開始冷卻，塑料收縮導(dǎo)致表層塑料向內(nèi)拉，因而造成凹陷。假如表層的剛性夠強，譬如使用工程塑料，則表層凹陷可能被內(nèi)層的氣泡取代，如圖8-19所示。圖8-19 塑料射出量不足而沒有足夠補償時，塑件因為收縮導(dǎo)致凹陷或氣孔。改善塑件銀線痕的方法說明如下：化最小化。添加表面特征以隱藏凹痕，例如在發(fā)生凹痕的表面設(shè)計一系列的齒狀(serratios8-20。重新設(shè)計肋、凸轂、角板厚度為連接基板肉厚的50~80%。圖8-21是建議的設(shè)計。以便在薄肉區(qū)凝固之前進行保壓。讓更多量的塑圖8-20 肋的設(shè)計以消除凹陷和氣孔。圖8-21 肋、凸轂、角板的設(shè)計建議以消除凹陷和氣孔。3英吋?？??？p合線與熔合線縫合線（weld的形成是因為不同方向移動的熔膠之匯流。熔合線（是兩股平行流動的熔膠波前之間的接合線。塑件有靠破孔、鑲埋件、多重澆口或因肉厚變化而產(chǎn)生競流效應(yīng)時，都會造成縫合線／熔合線。假如無法避免在塑件造成縫合線／熔合線，應(yīng)該調(diào)整澆口的位置和尺寸，使縫合線或熔合線發(fā)生在低應(yīng)力或不明顯的區(qū)域。8-22135135圖8-22 縫合線與熔合線一般認為縫合線的品質(zhì)比熔合線差，因為在縫合線形成后，較少分子跨越縫合線相互融合。提高縫合線和熔合線區(qū)域的溫度和壓力可以改善其強度?？剂克芰蠌姸扰c外觀時，一般都不容許產(chǎn)生縫合線，添加纖維的強化塑料更是如此，因為纖維通常平行于縫合線配合；而無法跨越縫合線，如圖8-23所示?？p合線的強度決定于兩股熔膠波前相互交織的能力，縫合線區(qū)域的強度可能是無縫合線區(qū)域的得檢驗，包括：高射出壓力和高射出速度。高熔膠溫度與高模壁溫度。在接近澆口處產(chǎn)生縫合線。10℃。圖8-23 添加纖維的強化塑料之熔膠波前假如縫合線在充填完全以前形成，而且立即進行保壓，結(jié)果的縫合線較不明顯，而且強度較強。對于復(fù)雜幾何形狀的