成形不良原因及對策

2023-01-15 17:33:03 字數 4865 閱讀 8511

任何製造方法,很可能在生產時產生不良的產品,即使想盡辦法,想避免不良品的發生,但是冤家碰頭的事,總無法避免。

成形作業上的不良原因,實際上由於射出成形作業本身的複雜性,是難以歸納出一些原則性的來由的。成形不良的結果,不但造成生產性之低下,更因之而使成本提高,有時更造成模具及成形機械的損傷,應該特別加以注意之。

成形不良之主因可以歸究於:

(1) 條件之不適合

(2) 模具之缺陷

(3) 成形品設計上的缺點

(4) 原料樹脂的缺點

(5) 射出成形能力界限外的成形。針對這些主因,在此章內將其發生現象及對策予以說明。

再者,成形作業人員必須常時考慮如何減少不良品之發生,而隨時在作業中加以注意。

充填不足

充填不足亦可稱為短射(short-shot),這是融溶樹脂進入模窩之內,有某一部份無法到達模窩內之某一部份角落,而產生填料不足之現象,所得到之成形品,則缺少這一部分,為充填不足成形品之例子。

充填不足之原因及對策,因其條件之不同而相異。

成形機規格數值之檢討缺失

射出能力之規格數值,是以每一次射出的重量為基準而用射出容量或射出重量(以ps換算採用)來表示之。成形品在常溫之比重,和成形材料在融溶的材料溫度(200~230℃)之下,有很大的差異,有些材料甚至有達到70%之差異者。因此融溶材料因比重差異所引起重量的降低,就顯得相當具有影響性了。

再加以螺桿因迴轉使樹脂原料向前推進之同時,亦有些微材料會沿著螺桿而逆流;一般射出成形機所能成形的成形品重量(或容量)應為額定值之80%以下。

多數模窩中一部分填充不良的情形

這種不良最主要起因於澆口之不平衡,通常在接近主澆道之模窩中澆口較大者多為良品,但是其他離主澆道較遠或澆口較小者常生不良。對策的方法,可以採取澆口平衡的方法,也就是在遠離主澆道附近之模窩,將其澆口之形狀作成粗大且短,而靠近主澆道者則作成較小且長,如此可以使樹脂溫度及壓力降低之量在遠、近兩方面都能達到平衡的效果,促使每乙個模窩獲得相同的結果。

樹脂流動性不足的情形

如果樹脂本身之流動性不足時,則融溶樹脂在尚未流至模具末端或合模部之前已開始產生固化的現象,必然產生充填不足之現象。

對策上,當然是增加樹脂之流動性即可,也就是說如果提高汽缸溫度,或提高螺桿背壓,或提高樹脂之加熱溫度時都可以達到這個目的。除此之外,若提高模具之溫度,加速射出速度時亦有顯著之效果。再不然,還可以選用流動性良好的樹脂原料。

流動阻力過大的情形

由於成形品之形狀影響,在成形品之某一部分或因主澆道、澆道、澆口處因模具製作上而導致流動阻力較大時,亦將產生充填不足之情形。

由於成形品形狀所影響顯著,大部份都發生在肉厚較薄及彎曲直角轉彎之部份而產生流動阻力之故,對策上應盡可能增加肉厚,追加補助澆道,並且在轉彎部追加r角。

而模具主澆道,澆道及澆口所產生之流動阻力,則可以因增大其尺寸而減輕流動阻力,尤其改為圓形或梯形剖面形狀之澆道。此外澆口背之樹脂存量不足時,亦可能影響流動阻力,應該增大為佳。

模窩內通氣不良的情形

因為這個原因所引起的充填不足,是很常見的例子,但是,很意外的都被誤認為他種原因,而無法好好地去對策它。

先來考慮一下,在射出成形時,模具內空氣流動的情形。當融溶樹脂進入模窩內時,在模窩內之空氣將被壓縮,而且被擠壓至角落。這些空氣很可能從模具分模面之間隙或模仁或側模芯之空隙溢位模具之外。

但是由於肉厚不平均而產生當空氣已被外圍成形部分所圍住、或模具有深的孔穴部分時,則這個被壓縮的空氣將無法逸出模窩之外,則導致充填不良之結果。

這種充填不良之情形,特別容易發生在被厚肉壁包圍的薄肉壁部分或是長而深的凸緣末端,有時在分模面上亦可能生生。

如果單純以充填不足的現象來看,常常以為是流動性不良所引起的結果,但是如果因此而將射出速度提高而予以成形時,則將因空氣之絕熱壓縮,而使樹脂產生高溫,產生燒焦或黑線條紋之現象;此時,應馬上降回射出速度,而認真考慮空氣逸出的方法。

根本的對策是改變模具之構造,想辦法製作空氣逸出之管路,在分模面上可以利用模具接觸面上,作出空氣逸出道,長而深之凸緣部分,不要採用直接加工模穴之方法,而使用套入模仁之方式以增加空氣逸出之管道。如果成形品具有薄肉壁之部分時,則除了採用類似之套入模仁之方式之外,應同時在澆口位置亦增設空氣逸出之部分則可以大大地加以改善之。

樹脂供給不足的情形

這種情形,大概系由以下之兩種原因所引起的。其一,由漏斗至成形機時,由於樹脂粒堵在成形機之進轉口處,則些許樹脂材料無法落入成形機之內,將產生樹脂供給不足之情形。

另一種可能的原因是,漏斗下部過熱或樹脂粒因具備潤滑性而押送螺桿無法完全將樹脂粒往前推送之結果。

對策上,除了選用正確之成形條件之外,應選用適度潤滑性之樹脂粒,以減低押送不足之現象。

模具傷痕及拖痕

模具因表面受損傷而導致成形品表面顯現模具的傷痕,此時除了趕快修理模具之外,別無他法。

但是,當成形後,在頂出成形品時,由於模窩或模芯因具備逆推拔時,則在頂出成形品後,在成形品表面將產生拖粒之痕跡。簡單的對策,可以採取提高加熱汽缸溫度及模具溫度,並且降低射出壓力,以減少成形品之成形收縮量;這種方法只可能減少拖痕之程度而無法完全去除之,最主要還是要能夠確實加以修改模具的推拔度。

也就是因為模具推拔度之不足,在模具分離時,成形品之一部分被固定模具側卡住,被勉強斜斜地被頂出之時,便產生拖拉摩擦之現象,而導致拖痕,這種不良除了推拔度不足,亦可能是推拔度不均或是由於頂出銷前端面傾斜所致,這些原因所導致之拖痕,基本上之對策,只有將模具予以修改。特別是經過電鍍後的模具,因角隅部分容易增厚之故,將產生推拔度不足之現象。另外還有如果在模具面上施以紋面加工時,因凹凸之互相咬合亦將產生推拔度不足。

因此,上述這些原因之基本對策,只好加大模窩及模芯間之推拔度了。

如果是頂出作用點不適當的理由時,則因傾斜頂出而導致的拖痕對策,一方面除了校準頂出銷之精度之外,還可以追加頂出銷之數目,並且選擇正確的頂出銷設定之位置。

成形品毛頭過多

成形品毛頭(bur)過多之現象,是在模具接合面上或是嵌入模仁時,因接合面不夠密接,而導致成形時,產生膜片生成之結果。一旦發生毛頭時,則因槓桿作用又使毛頭更容易由該處增長而冒出,然後再由於增加成形投影面積之故又因此助長毛頭生成部分模具面上之凹陷磨損,綜合結果有惡性助長毛頭之生成的現象。因此,如果在發生毛頭現象之時,應該趕快將模具予以修理,以免快速惡化。

鎖模力不足的情形

成形品之投影面積所計算得到的最低限鎖模力,若超出成形時所設定之真正鎖模力之時,則由於射出壓力太大,將模具可動部分向外頂出,則在合模面上產生非常小的間隙,成形時,即在此接合面上產生毛頭;毛頭產生之後更增加投影面積,相對的又提高頂開之總合推力,更增長鎖模力不足之惡果。

特別是當**部具有孔穴之成形品,利用側面澆口(side gata)來加以成形時,澆道部亦將增加射出壓力的負擔,容易更增長毛頭的發生。解決之方法除了提高鎖模力之外,亦可以降低射出壓力。

該鎖模力及投影面積之關係,亦適用於側模芯之情形。

還有,在射出成形機中,使用肘節式機構時,如果四支導桿(tie-bar)無法均等地延伸時,則無法得到額定的鎖模力,亦可能產生不均衡之鎖模力。此外模具承板兩平面間之平行度若有所偏差時,亦將影響鎖模力之大小。

模具之密合不良、變形而產生的情形

模具在合模面上之密合不良,當然也是發生毛頭的原因之一。尤其是埋植件的接觸面或側模芯之密著不良,更容易產生毛頭的不良。

即使密著性良好,模具密著面上若留有異物,亦將產生毛頭之不良,這種情形,當然是要清掃模具之密著面即可。

如果模板本身厚度不足,在射出壓力之負擔下,將產生變形,特別是在模具**部分,如果具備孔穴時,則在孔穴之周圍便容易產生毛頭之現象。這種毛頭的發生,通常可以利用降低射出壓力,及提高樹脂溫度的方法來減輕毛頭發生的程度,但是如果再無法解決時,則必然是模具設計上的嚴重不良,只利用變更成形條件的方法是無法予以解決的。

樹脂流動性太好的情形

當然,單只是樹脂之流動性太好時,理論上不可能是產生毛頭的原因。但是實際上,如因流動性太好時,則任何些微的間隙都會因樹脂流入之故而產生毛頭。對策的方法是降低樹脂溫度及射出壓力,或者是降低模具溫度及降低射出速度都同樣具備相同的效果。

收縮收縮(俗稱縮水)是成形品表面上凹陷不良情況,是成形品中發生頻度最高的不良現象。 收縮凹陷是樹脂成形收縮而產生,是非常難以消除之不良現象。

當進行射出成形時,系將融溶之熱樹脂注入低溫的模具之內,因此成形時其固化之動作系由表面向內漸漸凝固的,但是由於樹脂之熱傳導性非常差,而且傳導之過程亦相當複雜之故,因此在成形固化時,很可能在模具的熱傳導較佳之側先行凝固,然後在其對面熱傳導性較差之部分,再行凝固,因此在熱傳導性較差之面上發生收縮凹陷之現象。

因此在成形品及模具設計之階段,應該在設計時先行考慮防止收縮凹陷之方法才是。考慮時應連同考慮內部之收縮現象,一併予以處理。

收縮不足的情形

與成形品之肉厚或容積比較起來,如果主澆道、澆道、澆口太過於細小之時,則注入模窩內之樹脂,則很難維持十足的射出壓力,而無法達到保壓之目的,造成增大成形品收縮率的結果,縮水凹陷亦隨之增加。特別是在採用針點澆口,側面澆口、潛入澆口等限制形澆口的情況下,即使十分給於保壓的時間,由於澆口本身容易固化之故,模具(窩)內其實並無法保持這個射出壓力,於是收縮凹陷的情形,當然更加嚴重了。

此外,樹脂材料本身的成形收縮率之值較大,而且融點溫度非常明顯的結晶性樹脂,亦比非結晶性樹脂更容易產生收縮凹縮。通常成形收縮率較低的非結晶性樹脂中的含玻璃纖維的強化樹脂(frtp),都具備較少收縮凹陷的特性。

對策上,採取直接的方法,一方面提高射出壓力並降低加熱汽缸溫度,另一方面維持十足的保壓。如果再無法克服或減輕收縮凹陷之情形時,則只好加大主澆道、澆道及澆口之口徑了。

如果收縮凹陷是發生在模流的末端部分時,則必須增加射出速度,同時為了減少在末端部之壓力損失過大,應加厚收縮凹陷部分,則此種情形所引起的收縮凹陷情況,大部分都能加以控制。在多針點澆口之情形下,移動澆口至容易出現收縮凹陷部分,特別顯得有效。

計量調整不適當的情形

使用螺桿式射出成形機時,每一次射出的樹脂容量,是由累積停留在加熱汽缸先端之樹脂量所決定的。因此在射出完了,轉為保壓並且螺桿前進到最末端為止的這個期間,實際上只是單純施壓之保壓期,保壓時並不再度對於在模窩內的樹脂施加額外之造成壓縮的壓力。因此在計量時,應考慮在射出完了時,螺桿仍然會前進若干mm的距離,而必須調整同樣的螺桿後退量,用以決定計量的基準位置。

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