Диагностика дефектов литья пластмассовых изделий

2022-12-19
2022-12-27_13-31-14

Диагностика дефектов литья пластмассовых изделий

С дефектами литья время от времени сталкиваются даже самые опытные специалисты. Профессиональный оператор термопластавтомата, который впервые начинает работать на незнакомом ТПА, может быть не в курсе всех особенностей конкретной литьевой машины. Поэтому причины брака пластиковых изделий могут быть самыми разными: погрешности техпроцесса, колебание характеристик материала, сбой калибровки оборудования после ремонта или сервисного обслуживания, изменение условий окружающей среды. В этой статье рассмотрим пять наиболее часто возникающих видов брака полимерных изделий и пути возможной корректировки процесса литья для их устранения.

Зачастую на поверхности готовой пластиковой детали видны следы течения расплава — линии и отметины. Первые представляют собой обесцвеченные полосы или волнистые линии, причем обычно недалеко от литника. Отметины течения — это отдельные обесцвеченные пятна, не распространяющиеся на все изделие или его элемент. Причиной может являться неравномерность скорости охлаждения и движения потока расплава; также данный дефект возникает на слишком узких элементах детали. В данном случае необходимы меры, направленные на предотвращение преждевременного неравномерного охлаждения и отверждения материала. В их числе могут быть увеличение скорости впрыска и уровня давления, повышение температуры в оформляющей полости (для того, чтобы материал дольше оставался в жидком состоянии), а также дополнительный нагрев литьевого сопла и, соответственно, проходящего через него полимера. Если позволяют требования, предъявляемые к конструкции изделия, увеличение диаметра узких элементов детали и скругление углов могли бы способствовать более равномерным скорости движения потока расплава и динамике охлаждения.

2022-12-27_13-31-14

Неполный впрыск (недолив) и недопрессовка ведут к тому, что деталь выглядит будто недоделанной: из-за этого брака материал не может заполнить все части пресс-формы, и в результате изделие остается недоформованным. Оно практически всегда отправляется в брак, что сильно бьет переработчика по карману. Причина такого дефекта пластмассового изделия кроется в слишком быстром остывании материала, что препятствует эффективному заполнению пресс-формы: газ или пузырьки воздуха мешают расплаву заполнить форму до конца.

Для исправления ситуации следует обеспечить заполнение пресс-формы до конца. Среди принимаемых в данном случае мер могут быть повышение температуры материала и пресс-формы для лучшего распределения полимера внутри нее, использование более вязкого сырья для увеличения текучести потока расплава, а также улучшение вентиляции оформляющей полости для более эффективного удаления воздуха. Уход за пресс-формой, например регулярная прочистка выпоров, также поможет предотвратить указанные проблемы.

Выгорание (пережог) — один из самых частых дефектов литья пластмасс под давлением, когда на поверхности детали, обычно возле краев, появляются «ржавые» или, в худшем случае, почерневшие отметины. Наибольший урон производителю пережог наносит, если возникает на тех пластмассовых изделиях, чей эстетический облик играет большую роль. Данный дефект появляется в результате перегрева материала, вызываемого слишком высокой температурой запертого в оформляющей полости воздуха, самой пресс-формы или же литьевого сопла и впрыскиваемого полимера.

Plastic-Injection-Molding-Burn-Marks

Ниже перечислены некоторые шаги, которые можно осуществить для устранения данной проблемы:

  • снижение скорости впрыска для того, чтобы пресс-форма и материал остывали более равномерно;
  • понижение температуры расплава, благодаря чему ему понадобится больше времени на то, чтобы дойти до точки выгорания;
  • сокращение времени рабочего цикла, благодаря чему быстрее начнется охлаждение как материала, так и присутствующих в оформляющей полости воздуха или газа;
  • добавление (или прочистка имеющихся) выпоров, что позволяет воздуху покинуть форму до того, как материал начнет выгорать.

Следует иметь в виду, что появление пережога не обязательно свидетельствует об ухудшении структурной прочности детали и не является поводом для автоматической отбраковки такой продукции. Тем не менее при наличии небольших следов выгорания следует проверить изделие с целью убедиться в том, что структура материала осталась неповрежденной.

Иногда в структуре пластиковой детали могут наблюдаться мелкие пустоты или воздушные раковины/пузырьки. Пустоты обычно образуются возле поверхности отливки, однако не всегда их можно увидеть невооруженным глазом, что делает их еще более опасным явлением в тех случаях, когда они несут угрозу прочности изделия. Этот дефект образуется из-за наличия воздуха, запертого в оформляющей полости пресс-формы, обычно под влиянием одного из двух основных факторов — неравномерного охлаждения, приводящего к усадке материала, и недостаточного давления впрыска.

2022-12-27_13-34-38

Пустоты, возникшие в результате усадки материала, обычно локализуются в более толстых элементах изделия, и с повышением толщины вероятность их появления только возрастает. Следовательно, одним из способов борьбы с данным видом брака является ограничение максимальной толщины конструкции 6-ю мм. В тех случаях, когда это невозможно, перенос литникового отверстия в самую толстую часть поможет предотвратить или сгладить проблему преждевременного охлаждения, которое приводит к неравномерной усадке (в связи с тем, что порция все еще расплавленного полимера сталкивается с уже остывающей). В качестве альтернативы повышение давления при впрыске и выдержке в форме (а также, вероятно, и времени выдержки) может способствовать выведению воздуха из материала.

На поверхности отливки отчетливо видны швы и стыки? Скорее всего, это линии спая. Помимо испорченного внешнего вида изделия этот дефект может негативно повлиять на прочность и качество детали, так как линии спая свидетельствуют о ненадлежащей связи порций материала между собой. Возникают линии спая из-за того, что потоки расплава, вновь сталкивающиеся в оформляющей полости после того, как они перед этим были разделены (либо в связи с наличием нескольких литниковых отверстий, либо из-за особенностей конструкции прессформы), остывают с разной скоростью.

При условии, что существует возможность внести изменения в конструкцию детали или пресс-формы, следует сократить количество литниковых отверстий до одного и позаботиться о том, чтобы расплав заполнял оформляющую полость одним потоком. Если же это неосуществимо, то можно повысить температуру материала, для того чтобы разные потоки расплава охлаждались более-менее равномерно. Подобного эффекта можно также добиться, увеличив скорость впрыска, благодаря чему разделенные порции материала встретятся раньше, чем начнут остывать. И, наконец, использование менее вязкого полимера будет способствовать более прочному сопряжению порций расплава из разных потоков.

Как видно из описания даже пяти топовых дефектов литья, можно увидеть три основных фактора, которые нужно обязательно анализировать при столкновении с браком изделий из пластмасс. Это конструкция изделия или пресс-формы, выбор материала и настройки технологического процесса. Так, если конструкция пресс-формы неидеальна или же дизайн изделия несовершенен (применительно к литью под давлением, а не с точки зрения эстетики или функциональных свойств), то, как указано выше, могут появиться пузырьки, раковины или пустоты или следы течения. Неполный впрыск может произойти как из-за неожиданной усадки материала в пресс-форме, так и по причине его недостаточной вязкости, в результате чего он не может заполнить всю оформляющую полость.

И в том, и в другом случае понимание свойств используемого материала и, соответственно, того, какие значения температуры, давления, времени охлаждения требуются для успешной работы, поможет избежать проблем без дополнительных расходов сырья (и, соответственно, денег).

Термопластавтоматы необходимо перенастраивать в зависимости от множества факторов, в том числе начальной температуры материала, скорости впрыска, длительности выдержки в пресс-форме и уровня давления. А в некоторых случаях причины возникновения той или иной конкретной проблемы следует искать сразу в сочетании нескольких факторов.