298 KB - Полимерные материалы

Дефекты литьевых деталей из полимерных материалов
и способы их устранения
Дефекты структуры деталей из полимерных материалов (ПМ), изготовленных литьем под давлением, не только нарушают декоративные свойства
(прозрачных деталей), но и часто приводят к ухудшению механических
характеристик ПМ. К таким характерным внутренним дефектам литьевых
деталей из ПМ (исключая несплошности) относятся струйность, холодные
пробки, эффект грампластинки и холодные спаи. Ниже, на основании опыта, накопленного компанией Demag Plastics Group, приводятся наиболее
вероятные причины возникновения подобных дефектов и способы их предупреждения (см. таблицу).
Струйность (иначе – свободная
струя) представляет собой дефект в
виде застывшей струи расплава, отличающейся по цвету от остального
материала (рис. 1–3).
Такой дефект образуется, когда
фронт расплава формируется не на
впускном литнике. Особенно часто
это происходит, когда поток расплава,
поступая в пресс-форму для толстос-
тенной детали, непосредственно не
вступает в контакт со стенкой прессформы или каким-либо препятствием.
«Пролетая» сквозь литник, расплав
остывает на относительно холодной
оформляющей поверхности, а затем
на него наслаивается следующий поток
расплава, при этом между слоями не
формируется однородной связи. Эти
дефекты могут оказаться полностью
или частично скрытыми внутри отформованной детали.
Помимо ясно различимых визуально поверхностных дефектов это
явление также ведет к возникновению
Рис. 1. Струйность у толстостенной детали в районе расположения литника.
Рис. 2. Хорошо видимая свободная струя расплава по всей длине тонкой прозрачной детали, которая при литье была оформлена расплавом частично.
Рис. 3. Струйность в плоской детали из жесткого ПВХ, полученной литьем под давлением.
Рис. 4. Холодная пробка, образовавшаяся в районе расположения литника в прозрачной детали.
Рис. 5. Плохо продуманный участок перехода от сопла к пресс-форме (слева) приводит к образованию холодной пробки.
Увеличение площади обогрева сопла и соответственно повышение его температуры позволяет избежать этого дефекта, а
конусность отверстия впрыска в сопле облегчает отрыв пробки (справа).
Рис. 6. Дисковидная литьевая деталь с четко выраженными бороздками (эффект грампластинки), которые образовались изза недостаточной скорости впрыска.
Рис. 7. Следы бороздок на детали из ПЭТ, возникшие из-за того, что в течение некоторого времени скорость впрыска была
недостаточно высокой.
Рис. 8. Искажение фронта потока из-за слишком малой скорости впрыска может вызвать появление дефектов в виде бороздок на поверхности детали (эффект грампластинки).
Рис. 9. Встреча двух потоков расплава ПМ позади оформляющих знаков приводит к образованию холодного спая – тем менее выраженного, чем ближе угол слияния потоков к 0°. Холодный спай заканчивается там, где на дальнейшем пути течения
оба потока объединяются в один поток.
Рис. 10. Хорошо видимый холодный спай в литьевой детали из ПММА.
Рис. 11. Холодные спаи между ребрами в прозрачной детали.
Рис. 12. Холодный спай особенно хорошо виден в области отверстия на поверхности детали, отлитой в пресс-форме с формообразующей поверхностью, обработанной электроэрозионным методом.
(Продолжение на стр. 12)
10
изделия и технология
11
(Продолжение. Начало на стр. 10)
Способы устранения дефектов деталей, изготавливаемых литьем под давлением
Причина дефекта
Способ устранения дефекта
Струйность (свободная струя)
Технологические причины
Слишком большая скорость впрыска
Уменьшить скорость впрыска
Слишком равномерная скорость впрыска
Производить впрыск ступенчато – сначала медленно,
затем быстро
Слишком низкая температура расплава
Повысить температуру материального цилиндра
(при использовании термочувствительных ПМ делать
это только в зоне дозирования);
Повысить противодавление шнека
Слишком низкая температура пресс-формы
Увеличить температуру пресс-формы
Конструкторские причины
Слишком острая кромка на переходе литниковой системы в оформляющую полость пресс-формы
Скруглить кромку
Слишком малая площадь поперечного сечения литников
Увеличить площадь поперечного сечения литников
Литник расположен в центральной части толстой стенки отливки
Сместить литник так, чтобы было увеличено гидравлическое сопротивление впрыску расплава
Холодная пробка
Технологические причины
Слишком низкая температура литьевого сопла матери- Увеличить температуру сопла и (или)
ального цилиндра
уменьшить поверхность контакта сопла
с более холодной пресс-формой
Слишком низкая температура центрального литника
Повысить температуру центрального литника
Конструкторские причины
Слишком маленькая площадь поперечного сечения
сопла
Увеличить площадь поперечного сечения сопла
Неудачная геометрическая форма литниковой
системы
Изменить геометрическую форму литниковой системы
таким образом, чтобы холодная пробка оставалась в
распределительном литнике
Бороздки (эффект грампластинки)
Технологические причины
Слишком низкая скорость впрыска
Увеличить скорость впрыска
Слишком низкая температура расплава
Увеличить температуру материального цилиндра;
увеличить противо давление на шнек
Слишком низкая температура пресс-формы
Повысить температуру пресс-формы
Слишком низкое давление подпитки
Увеличить давление подпитки
Конструкторские причины
Слишком маленькая площадь поперечного сечения
литника
Увеличить площадь поперечного сечения литника
Слишком малое отверстие сопла
Увеличить площадь поперечного сечения сопла
Холодный спай
Технологические причины
Слишком низкая скорость впрыска
Увеличить скорость впрыска
Слишком низкая температура пресс-формы
Повысить температуру пресс-формы
Слишком низкая температура расплава
Увеличить температуру материального цилиндра
Слишком низкое давление подпитки
Увеличить давление подпитки
Конструкторские причины
Неудачное расположение литниковой системы
Изменить литниковую систему так, чтобы холодный
спай был невидим
Отсутствие вентиляции пресс-формы в месте встречи
потоков расплава ПМ
Обеспечить вентиляцию пресс-формы в месте встречи
потоков расплава
12
изделия и технология
остаточных напряжений в детали и
даже к ее короблению при охлаждении,
что в целом отрицательно сказывается
на ее качестве. В большинстве случаев
предотвратить появление струйности
только путем изменения технологических параметров литья невозможно.
Для этого необходимо тщательно
продумать расположение и геометрическую форму литниковой системы
(см. таблицу).
Холодные пробки представляют
собой частицы застывшего расплава
вблизи центрального литника, которые
могут быть как видимы снаружи, так и
скрыты внутри детали (рис. 4).
Этот дефект появляется, когда расплав остывает в сопле материального
цилиндра или в центральном литнике
из-за их недостаточной температуры.
Поскольку первая порция расплава поступает в пресс-форму
в области литника, то дефект
образуется именно здесь. Способы предотвращения холодной
пробки могут быть связаны как с
оптимизацией температурного
режима, так и с конструктивными
мероприятиями (рис. 5).
Бороздки (эффект грампластинки) представляют собой
протяженные выступы на поверхности деталей, расположенные
в направлении, поперечном направлению течения расплава ПМ
в пресс-форме, и чаще всего – в
конце пути потока расплава (рис.
6 и 7).
Первопричиной возникновения этого дефекта является
низкая скорость впрыска и
течения расплава, вследствие
чего расплав слишком быстро застывает на поверхности
формы и тормозит движение
потока, фронт которого искажается (рис. 8). Образующиеся
при этом бороздки, очень напоминающие мелкие бороздки
граммофонной пластинки, уже
не могут быть разглажены при
выдержке под давлением. Предупреждению этого дефекта
будут способствовать конструкторско-технологические
мероприятия, направленные на
увеличение текучести расплава
ПМ и скорости его впрыска (см.
таблицу).
Холодный спай представляет собой место встречи в прессформе двух подохлажденных
потоков расплава ПМ (рис. 9),
в результате чего это место в
литьевой детали становится
ослабленным. Холодный спай
выглядит на поверхности литьевой детали как царапина или
канавка (рис. 10–12). Расположение
таких дефектов всегда соответствует направлению движения потоков
расплава.
Эти дефекты появляются там, где
происходит разделение и слияние потока расплава, например при обтекании расплавом оформляющего знака
в пресс-форме (рис. 9). При наличии
в ПМ красителей на таких участках
происходит изменение цвета (рис. 12)
из-за различий в направлениях ориентации расплава. Чем меньше угол,
под которым происходит слияние
фронтов отдельных частей потока,
тем менее заметна будет линия холодного спая.
В большинстве случаев путем конструктивно-технологических мероприятий (см. таблицу) не удается полностью
избежать появления холодных спаев,
однако можно сделать эти дефекты
менее бросающимися в глаза или
«перенести» их в менее напряженное
и (или) менее заметное место детали.
М. Бихлер,
Demag Plastics Group
Перевод А.Л. Виноградовой
How to Avoid Interior Defects
in Injection Mouldings.
M. Bichler
Defects in an injection-moulded part
are often invisible or apparent only in
transparent components. Defects, such as
jetting, a cold slug or weld lines may affect
the appearance and/or the mechanical
properties of the moulding. But there are
remedies.
изделия и технология
13