摘要:注塑成型作为现代制造业中应用最广泛的塑料加工技术之一,凭借其高效、精密和可规模化生产的优势,在汽车、电子、医疗器械及消费品等领域占据重要地位。然而,注塑过程中复杂的工艺参数与材料特性相互作用,常导致制品表面或内部出现各类缺陷,其中流痕(Flow Marks)作
注塑成型作为现代制造业中应用最广泛的塑料加工技术之一,凭借其高效、精密和可规模化生产的优势,在汽车、电子、医疗器械及消费品等领域占据重要地位。然而,注塑过程中复杂的工艺参数与材料特性相互作用,常导致制品表面或内部出现各类缺陷,其中流痕(Flow Marks)作为一种典型的外观缺陷,直接影响产品的外观质量及市场竞争力。流痕通常表现为沿熔体流动方向分布的波浪状或条纹状痕迹,其成因涉及熔体流动性、模具设计、工艺参数设置及材料选择等多重因素。随着消费者对产品外观要求的日益严苛,以及工业领域对高精度、零缺陷制造的追求,流痕问题已成为制约注塑工艺优化的关键挑战之一。
流痕是一种常见的外观缺陷,典型的流痕在产品表面以线或环的形式出现,今天与大家一起分享流痕的产生原因以及如何应对措施,其中将涉及冷流和滞流(别称:唱片纹、鸡爪痕),它们常常被误判为:划痕、料花、熔接线、熔合线。
要了解流痕产生的原因,首先要确定流痕发生的起始位置,有些情况下,流痕的周围并没有任何产品结构特征,短射试验表明流痕通常在流动路径的前端出现。
多数情况下,技术员不会花时间来观察产品发生短射的过程,即使在进行有效黏度测试时,大多数人也不会仔细观察产品,而只是记录工艺结果,而通过观察短射和熔流渐进过程常常可以发现模具中的问题区域。
应该首先排除流痕为其他缺陷的可能性,有人为了一条所谓流痕花费了几个小时,最终却发现是模具表面的一道划痕。警惕容易引起误判的划痕、色纹和料花等缺陷,只有准确确认缺陷类型,才能找到正确的解决办法。
1、注射速度
无论注射速度过快或过慢都会导致流动缺陷,需要验证实际注射时间和仅填充重量是否与工艺表单相匹配。
注射速度过慢会导致成型产品上出现滞留线,该滞留线表明熔体很难填充。典型的情况是产生如同唱片条纹般的波纹,即熔体的形态如同唱片上的条纹一般(下图)。较慢的注射速度也可以在流动前沿产生明显的熔接线。在这种情况下,应该尝试加快填充速度,观察缺陷是否改变,在工艺开发过程中,可以通过观察填充试验的产品来确定最佳的注射速度。
注射速度过快会影响模具排气、产品局部细致结构过流回填以及流动前沿分离等诸多问题。快速填充有很多好处,如可以改进周期时间和提高填充能力。但如果存在缺陷,应尝试调整注射速度进行改善。
2、填充重量
如果保压切换过早,流动前沿可能会产生停滞,从而产生一条位于注射到保压切换位置的流痕。这条线可能非常明显,并且通常位于型腔填充末端附近,保压切换越早,产品上出现流痕的位置越靠前。
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3、溶体温度
熔体温度会影响熔体填充模具的黏度。当熔体温度过低时,塑料熔体可能在填充过程中冻结而失去流动性。过低的熔体温度也会提高保压切换压力,并可能导致压力受限的情况发生。
检查熔体温度,确保塑料是按照物性表上推荐的温度进行生产。如果熔体温度过低,请检查是否由料筒设定值过低或注塑机性能所致,纠正后重新检查熔体温度。如果熔体温度正确,尝试提高熔体温度以确定对缺陷的影响。
出现唱片纹是熔体温度过低的表现,应该提高熔体温度。唱片纹缺陷通常与短射同时在填充末端出现。
熔体温度过低也会影响熔接线的质量。尝试确定流痕是否是熔体分叉位置下游的一条熔接线。熔接线可以位于自熔体分叉至填充末端的任意位置,较高的熔体温度可以改善熔接线的质量。
4、模具温度
模具表面温度偏低会导致一系列与流动相关的缺陷。如果在温度偏低的型腔中流动距离较长,塑料熔体会因为冻结而产生滞流。这是由流动距离、壁厚和注射速度等多种因素综合作用而造成的。流动距离过长的薄壁产品,填充过程中塑料将受到更多的流动阻力,而缓慢填充将影响与模具接触的塑料冻结层。
检查模具温度设置是否符合工艺规范,如不符合应进行调整。然后仔细观察缺陷,如果缺陷只发生在产品填充开始部位,可能需要提高模具温度。记住,在注射之前,型腔表面温度非常接近流入的冷却水温度,但随着塑料熔体被注射到型腔中,型腔表面温度将会升高。这种增加虽然是轻微的,但它仍然可能是排除缺陷的方向。
1、型腔空间
应关注塑件中流动前沿受阻的区域,这些区域通常会因塑料熔体滞流而产生流痕。一些薄壁区域可能会在熔体前沿经过后发生回流,这些回流区域可能会出现滞流线或因为熔体强行穿过薄壁,进而呈现晕斑状的外观。
尽量保持均匀的壁厚。曾经出现过这样的情况:即使壁厚差异仅为0.002~0.003in(0.05~0.08mm),流动前沿也出现了差异,从而导致流痕。短射试验可以帮助发现这类问题,如果壁厚必须变化,应尝试厚壁与薄壁之间的均匀过渡。关注壁厚变化的位置,并准备进行工艺调整,弥补设计产生的局限。但应注意这一措施将缩小成型工艺窗口。在模具加工前,应进行模流分析,找出可能发生回流、滞留和填充不足的区域。在CAD造型上进行修改的成本肯定低于模具加工完成后修改模具的成本。
在某些情况下,需要在产品上设置导流槽或进行局部加厚,优化塑料熔体在模具中的流动。同样,这样的优化可以通过模流分析在设计阶段完成,无需等到模具加工开始。如果要加导流槽,记得要过渡顺滑,以减少在A级外观面上出现通透痕的可能。
2、流动形式
某些情况下,需要在产品上设置导流槽或进行局部加厚,优化塑料熔体在模具中的流动。同样,这样的优化可以通过模流分析在设计阶段完成,无需等到模具加工开始。如果要加导流槽,记得要过渡顺滑,以减少在A级外观面上出现通透痕的可能。
在顺序阀控制的模具中,下游的阀针浇口打开时,料流可能快速冲入型腔,导致产品表面上的流动缺陷。如果在顺序浇注时出现流动缺陷,尝试调整浇口开启时间,并观察缺陷是否得到改善。热流道厂家提供的电磁阀驱动阀针浇口有可能改善下游浇口的缺陷。
下图是一个不平衡流动引起熔接线的短射试验案例。这条熔接线起初被当作一条流痕,但做了短射试验后才了解产生的真正原因。
模流分析有助于识别出容易出现流动缺陷的区域,模具制造之前进行这样的分析可减少出现流动缺陷的风险。如果模具已经制造完成,则可能需要添加导流槽或限流手段,用以补偿流动缺陷。
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来源:狮子滩文学坊