Литье под давлением сополимеров стирола : дефекты и их предотвращение

Пластмассовые изделия, изготовленные методом литья под давлением, являются, как правило, товарами широкого потребления длительного пользования, пригодность которых для применения по соответствующему назначению зависит как от свойств готового изделия, так и, в большой мере, от качества поверхности.

Полная согласованность конструкции изделия и оснастки, условий переработки сырья и параметров процесса переработки требует большого опыта для оптимальных результатов, прежде всего в тех случаях, когда речь идет о быстром устранении дефектов при переработке. На основании единичного специфического случая должно быть принято решение о том, возможно ли простое и оперативное устранение дефекта (например, изменение параметров переработки), или требуется вмешательство в конструкцию изделия или, соответственно, в конструкцию оснастки и литника.

Ниже перечислены и описаны наиболее частые дефекты поверхности у сополимеров стирола, а также даны рекомендации по их устранению.

Дефекты во время литья под давлением

Свили

Причина возникновения свилей во многих случаях может быть выявлена лишь после трудоемких исследований, т.к. природа для возникновения видимых пригоревших свилей и свилей из-за избыточной влажности одинакова. Для устранения проблемы необходимы обширные знания в области полимеров, конструкции оснастки и переработки. Прежде чем начинать дорогие и длительные исследования, нужно проверить, а при необходимости оптимизировать следующие пункты в приведенной последовательности: температура расплава, скорость впрыска, время нахождения расплава в цилиндре, давление подпора, остаточная влажность гранулята, вентиляция формы, очистка узла пластификации, восстановление скорости шнека.

Свили из-за влаги/ вытянутые пятна


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Большей частью продолговатые, серебристые свили на поверхности в виде буквы U имеют место в направлении течения потока. Лепешка, выдавленная из цилиндра, вспенена и содержит вздутия. Слишком высокая остаточная влажность; во время плавления образуется водяной пар, что ведет к разрыву поверхности детали.

1. Использовать материал, предварительно просушенный до 0,1% остаточной влажности.

2. Повысить давление подпора.


Пригоревшие свили/ серебристые свили


Внешнеее проявление

Причина

Устранение

Серебристые или темные свили на поверхности, а в исключительных случаях черные пяна.

1. Повреждение расплава полимера по действием слишком высокой температуры или слишком длительного нахождения в цилиндре, вызвано газами в процессе распада продуктов.

2. Слишком высокий сдвиговый нагрев вследствие слишком маленького сечения литника или острого угла питателя в форме.

1. Понизить скорость впрыска.

2. Избегать слишком маленьких литников и острых углов питателя (мест сдвига) в форме.

3. Проверить датчики горячих каналов и материального цилиндра.

4. Понизить температуру расплава, скорость вращения шнека, время нахождения в цилиндре (если необходимо, использовать меньший узел пластикации) и давления подпора.


Темные свили


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Проявление свилей от темных до черных.

1. Переработка с помощью шнека, имеющего слишком высокий профиль в зоне загрузки (втягивание воздуха).

2. "Застойные зоны" в узле пластикации или в системе горячих каналов.

3. Повреждение обратного клапана.

4. Декомпрессия шнека слишком высокая или слишком быстрая.

1. Поднять температуру в зоне загрузеи для более раннего начала плавления; Использовать более подходящий шнек.

2.  Проверить узел пластикации и систему горячих каналов на наличие зон, препятствующих течению и при необходимости провести доработку.

3. Заменить поврежденный обратный клапан.

4. Сократить длину потока для декомпресии шнека или вести декомпрессию при пониженных значениях.


Свили краски


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Различия в цвете.

1. Плохая перемешиваемость цвета, сгусток цвета, неподходящий краситель, выстраивание / ориентация обычно неорганического пигмента вдоль потока течения, термальное разложение пигмента.

2. "Застойные зоны" в узле пластикации или в системе горячих каналов.

3. Загрязнение.

1. Использовать подходящие красители и суперконцентраты; гарантировать хорошую перемешиваемость и распределение; избегать чрезмерного нагрева.

2. Анулировать "завтойные зоны" на узле пластикации и в системе горячих каналов.

3. Убедится в хорошей очистке узла пластикации.


Отслаивание/ расслоение


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Отслоившиеся в виде сланца поверхностные слои, например, вследствие решетчатого надреза. Обычно просто так незаметны, так как поверхность не имеет дефектов. Часто при надрезе поверхности ножом снимается "шкурка". Деталь покрывается пузырями после хранения в теплых условиях.

1. Высокие сдвиговые напряжения приводят к образованию слоев. Встречается и на совместимых многофазных системах.

2. Загрязнение несовместимым термопластом или суперконцентратом.

1. Повысить температуру расплава и понизить скорость впрыска.

2. Избегать загрязнения инородным материалом или непригодным суперконцентратом (особенно тара).


Линия стыка (спая)


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Надрез, волосяные линии.

Изменение видимого цвета, особенно когда при использовании неорганических декоративных пигментов линия стыка выглядит в виде темной линии. Бросается в глаза на темных, блестящих или прозрачных изделиях, имеющих гладкую отполированную до блеска поверхность.

Проявляется на многофазных системах, как например АБС, АСА. Фронты потока с уже остывшими кромками встречаются друг с другом и уже не допускают слияния без отметин.

Декоративные пигменты и, например, стекловолокно, имеют тенденцию к выстраиванию в зоне линии спая (неблагоприятное влияние на внешний вид, а также на механические свойства).

По возможности перенести линии стыка туда, где они оптически незаметны и нет механической нагрузки (добавки для улучшения и повышения текучести). Проверить конструкцию оснастки: при необходимости увеличить канал литника, питателя и диаметра сопла. Избегать перепадов толщины стенки и неравномерного заполнения формы. Предусмотреть эффективную вентиляцию формы.

Переработка: оптимизация температуры расплава и поверхности формы и скорости впрыска. Разработка новой рецептуры цвета (органические или неорганические пигменты, более высокая пигментация)ю

Применить материал с более низкой вязкостью.


Включения воздуха/ образование пузырьков


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Воздух, попавший в расплав при впрыске, виден как полость (пузырек воздуха) на отлитой детали. Включение воздуха происходит во время заполнения формы вследствие неоптимальной конструкции детали и при схлопывании в периферийной зоне вблизи поверхности, что приводит к образованию пузырей.

1. При необходимости оптимизировать геометрию детали.

2. Проверить конструкцию и условия вентиляции формы.


Впадины


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Углубление на поверхности отлитой детали. Впадины всегда возникаю в зоне концентрации материала в том случает, когда объемное сжатие, фозникающее во время фазы охлаждения, не может быть в достаточной мере компенсировано выдержкой под давлением.

Избегать больших перепадов толщин стенок и концентрации материала (например, ребра жесткости с большими радиусами, крепежные элементв и т.д.). Наиболее оптимальная толщина ребер составляет 0,5-0,7 толщины основной стенки.

Оптимизировать толщину расплава и формы; установить достаточную величину и время выдержки под давлением и подушки расплава адекватно размерам (увеличить значения).

Проводить впрыск по возможности на самой толстой части стенки. Рассчитывать сечение литника и питателя в соответствии с материалом и формой детали.

Проводить охлаждение толстостенных изделий в холодной воде (замораживание периферийного слоя), чтобы сократить время охлаждения.


Пустоты


Внешнее проявление

Причина

Устранение

В большинстве случаев внешне неразличимы, за исключением прозрачных материалов.

Детали, обычно толстостенные, у которых были выявлены полости путем разрезания.

Внешний слой достаточно толстый, чтобы абсорбировать усадочные напряжения.

Расплав во внутреннем слое тянется к внешнему слою (поверхности детали), таким образом, образуются вакуумные полости в тех местах, где раплав еще пластичен. Это происходит, если деталь охлаждается достаточно долго.

См. Впадины.

Избегать больших перепадов толщин стенок и концентрации материала (например, ребра жесткости с большими радиусами, крепежные элементы и т.д.).

Уделять внимание корректировке температур; устанавливать достаточную величину выдержки под давлением и подушки расплава адекватно размерам.

Проводить впрыск по возможности на самой толстой части стенки. Рассчитывать сечение литника и питателя в соответствии с материалом и формой детали.


Блестящие пятна или разница в блеске / матовые пятна


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Литьевые изделия, которые в целом имеют слишком низкую или слишком высокую степень блеска.

Местами неоднородный блеск или цвет.

1. При концентрации массы, как, например, перепады толщины стенки, ребра и крепежные элементы, возникают впадины, которые на структурированных поверхностях приводят к образованию блестящих пятен.

2. Матовые пятна часто возникают на блестящих изделиях со сложной геометрией, когда в то же самое время процесс заполнения формы неудовлитворителен.

3. На линиях стыка вследствие, например, ориентации и изменения условий потока.

4. Слишком мелкие сечения литников и питателей.

5. Неоптимальные температура стенок формы, температура расплава и скорость впрыска.

6. Величина выдержки под давлением и времени выдержки под давлением слишком мала. 

1. Избегать концентрации материала и перепадов толщины стенок. Впрыск в самом толстом месте стенки.

2. Оптимизировать заполнение детали и формы, например, путем профиля впрыска (многоступенчатый впрыск). Полировка готового изделия.

3. По возможности перенести линии стыка туда, где они оптически незаметны.

4. Иметь адекватное поперечное сечение литников и питателей.

5. Подобрать оптимальные температуры переработки. Проверить охлаждение формы и контуры охлаждения.

6. Подобрать величину выдержки под давлением и время выдержки.


Микротрещины, волосные трещины, белесый излом


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Цвет мутный молочный до беловатого (падающий свет имеет диффузионное рассеивание)

Вследствие повышения допустимого предела растяжения, например, из-за:

1. Воздействия внешней силы, к примеру, при принудительном извлечении из формы (места наружных канавок).

2. Избыточная нагрузка на изделие.

3. Внутренние напряжения в изделии, возникшие вследствие неблагоприятных условий переработки.

4. Использование спреев для улучшения извлечения из формы, которые вызывают растрескивание.

1. Снизить силу, действующую на деталь извне или использовать термопласты с меньшей подверженностью образованию белесного излома. Оптимизировать дизайн формы.

2. Улучшить конструкцию детали.

3. Повысить температуру поверхности формы и температуру расплава, уменьшить выдержку под давлением и время и подобрать скорость впрыска. Стремиться к уменьшению напряжений в процессе промышленного производства деталей, в соответствии с требованиями для материала. Не извлекать деталь из формы при остаточном давлении. Подобрать систему выталкивателей и наклонных направляющих таким образом, чтобы обеспечить отличное извлечение из формы без приложения максимальных усилий. Изменение литников и питателей, а также геометрии изделия.

4. Применять пригодные средства для извлечения из формы.


Дизельный эффект


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Пригорание или почернение в конце пути потока расплава или в местах слияния потоков расплава (включения воздуха).

1. Плохая вентиляция формы в конце пути потока.

2. Слияние нескольких фронтов расплава.

3. В обоих случаях воздух, вытесняемый из полости формы, сильно сжимается и нагревается так сильно, что происходит локальное сгорание расплава полимера.

1. Обеспечить эффективную вентиляцию критических зон формы. Уменьшить скорость впрыска и температуру расплава.

2. Определить критические места еще на стадии проектирования, например, при помощи MoldFlow исправить места расположения литников и питателей и модифицировать распределение толщин стенок.

3. Понизить усилие смыкания. Обеспечивает временное решение.


Проблемы при извлечении из формы


Внешнее проявление

Причина

Устранение

1. На поверхности видны отметины от выталкивателей (разница в блеске, белесый излом и деформация).

2. Изделие повреждено (проломлено), разбито или раздавлено.

1. Система извлечения из формы: недостаточное количество или неправильное расположение штифтов выталкивателей или слишком малая эффективная площадь штифтов.

2. Подрезания, царапины или бороздки.

3. Неблагоприятная геометрия изделия, например, деталь с большим количеством ребер жесткости или их неоптимальным расположением.

4. Усадка по формообразующей поверхности во время литья / охлаждения. Температура извлекаемой детали слишком высокая. Скорость / давление выталкивания слишком высокая.

5. Чрезмерное уплотнение формы.

6. Наклоны для извлечения из формы не адаптированы под структуру поверхности изделия.

1. Оптимизировать систему извлечения из формы. Проверить достаточно ли количество штифтов выталкивателейю Штифты должны быть расположены в местах, где ожидается высокая сила извлечения из формы (например, ребра).

2. Проверить оснастку на предмет безупречного качества поверхности, при необходимости доработать.

3. Адаптировать конструкцию детали в соответствии с природой пластика.

4. Более интенсивно охлаждать формообразующую поверхность. Увеличить время охлаждения, уменьшить скорость / давление выталкивания.

5. Увеличить время, проверить точку переключения с давления впрыска на выдержку под давлением (избегать чрезмерного уплотнения) и уменьшить давления подпора. Увеличить наклоны.

6. Уменьшить давление в полости формы путем скорости впрыска и температуры расплава.


Следы сдвига («тигровые свили/ полосатость»)


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Исходящие от литника через равные промежутки концентрические круги, которые проявляются попеременно то светлыми, то темными вследствие различной шероховатости поверхности.

Термопластичные многофазные системы могут проводить заполнение формы пульсирующим способом.

1. Слишком маленькое сечение литника и питателя.

2. Слишком большие потери давления в сопле машины и сопле горячего канала.

3. Слишком тонкие стенки.

4. Недостаточная текучесть материала.

5. Неблагоприятные условия переработки являются причиной только в единичных случаях.

1. Увеличить сечение литника и/или каналов.

2. Снизить потери давления в машине и в сопле горячего канала.

3. Увеличить толщину стенок на плоских тонкостенных изделиях.

4. Использовать более текучий материал.

5. Оптимизировать параметры переработки (повысить температуру расплава и поверхности формы, сделать среднюю скорость впрыска и увеличить давление подпора).


Эффект грампластинки


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Поверхность с бороздками, которые большей частью образуются в соответствии с направлением течения фронта расплава. На вид, канал при таком поверхностном дефекте имеют сходство с канавками грампластинки. Преимущественно в самом конце течения расплава.

Слишком низкая температура расплава и поверхности формы, а также слишком низкая скорость впрыска и слишком маленькое сечение потока.

Объяснение:

Быстрое охлаждение поверхностного слоя фронта потока (застывший периферийный слой) повышает сопротивление течению в полости формы и приводит к слоистому прерывистому растеканию расплава по стенкам формы. Расплав не получает полного контакта со стенками формы.

Повысить температуру расплава, температуру поверхности формы и скорость поступательного движения шнека.

Увеличить сечение потока и доработать конструкцию детали.

Сократить длину пути потока посредством дополнительных литников.


Недоливы


Внешнее проявление

Причина

Устранение

После впрыска деталь получилась недолитой.

1. Темпервтура расплава, поверхности формы и скорость впрыска слишком низкие.

2. Объем дозы слишком мал, недостаточное количество расплава, отсутствует подушка расплава.

3. Давление впрыска недостаточное. Машина слишком маленькая.

4. Недостаточная вентиляция формы.

5. Недостаточная текучесть расплава полимера.

6. Форма сконструирована со слишком тонкими стенками или длинными тонкостенными ребрами. Длина потока слишком длинная.

7.  Неоптимальное отверстие сопла и геометрия литника.

1. Повысить температуру расплава и поверхности формы, а также увеличить скорость впрыска.

2. Увеличить дозу впрыска и проверить обратный клапан. (Объем дозы слишком мал; нет подушки расплава). Увеличить давление подпора.

3. Подобрать мощность машины для изготовления данной детали.

4. Улучшить вентиляцию оснастки.

5. Подобрать марку с лучшими показателями текучести.

6. Сконструеровать или модернизировать оснастку под данный материал.

7. Увеличить отверстие сопла, канала и поперечного сечения литника.


Переливы (облой)


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Отлитые детали имеют переливы (облой), например, форма сомкнута не до конца.

1. Просадочный допуск обеих половинок изделия слишком боольшой или линия зазора формы повреждена.

2. Усилие смыкание машины недостаточно (большие подъемные силы) или установлено слишком низкое значение.

3. Температура расплава, скорость впрыска или внутреннее давление в форме слишком высоки.

1. Доработать оснастку до допустимых посадочных допусков и устранить дефекты соприкасаемых поверхностей оснастки.

2. Установить более высокое усилие смыкания или сменить автомат на более мощный.

3. Понизить скорость впрыска и выдержку под давлением или установить раньше переход с давление впрыска на выдержку под давлением.

4. Понизить температуру расплава и формы.


Образование свободной струи


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Как правило, змеевидный факел расплава, видимый на поверхности изделия.

Часто нить полимера шершавая, матовая и отличается по блеску и цвету от остальной части детали.

Струя расплава без контакта со стенками попадает напрямую в пустую полость (не слоистый поток). Так как верхний слой охлаждается, то не происходит однородного соединения с остальной массой расплава. Следствием этого являются линии спая, неоднородность, холодное оформление детали и локальные внутрениие напряжения.

1. Вследствие неправильного выбора места расположения и конструкции литника.

 

1. Подобрать достаточный размер литника и исполнить его таким образом, чтобы струя расплава попадала на стенку формы или на экран. Сделать литник достаточно большим. Полезным будет соединение радиусов на пепеходе от литника к изделию.

2. Использовать более вязкий материал.

3. Скорость профиля впрыска (от медленного к нормальному) может дать временное решение.


Холодная пробка


Внешнее проявление

Причина

Устанение

Внешняя отметина часто выглядит как хвост кометы.

Хорошо видима на тонкостенных или прозрачных изделиях.

На толстостенных деталях (видима не всегда) холодная пробка приводит к внутреннему дефекту или к снижению механических свойств.

1. При застывании расплава в литниковой системе и попадании в форм со следующей дозой впрыскаю Так как уже остывшый материал больше не может расплавиться, то холодная пробка можед закрыть канал течения. В результате этого происходит распределение расплава, которое может привести к дефектам на поверхности, сравнимым с дефектами линии спая.

2. Сопло машины не нагрето или с неправильным нагревом.

3. Когда, например, обрабатывается кончик туннельного литника и со следующей дозой впрыска попадает в полость формы (только на хрупких материалах, таких как САН).

1. и 2. Обратить внимание на правильную и достаточно высокую температуру сопла. Выполнять отверстие сопла достаточно большим. Возвратное движение шнека должно быть согласовано по времени и выверено по длине хода и давление подпора уменьшить таким образом, чтобы можно было предотвратить вытекание материала из сопла.

3. В канале течения предусмотреть глухой канал для приема холодной пробки. По возможности осуществлять впрыск не через туннельный литник, а по горячему каналу (для хрупких материалов).


Коробления


Внешнее проявление

Причина

Устранение

Готовое изделие имеет коробление и скручено (отклонение от заданной формы)

В следствие своей малой усадки в 0,3-0,7%, коробление у сополимеров стирола выражено значительно меньше, чем у частично кристаллических материалов (усадка 1-3%). На армированных стекловолокном САН, АБС и АСА усадка снижена настолько, что разница продольная/поперечная составляет примерно 0,1%. Тем самым эффект практически не проявляется. Исключением является Terblend N. Благодаря свое составляющей ПА6, имеет соответственно более высокое значение усадки и несколько больше подвержен короблению.

1. Неоптимальная форма изделия, а также различная толщина стенок, приводящие к различным внутренним давлениям в форме и к различной усадке.

2. Неправильное место расположения литников и их конструкция.

3. Вследствие неправильно установленной температуры формы и скорости впрыска, а также из-за неоптимального расположения зон контроля температуры формы.

1. Избегать внутренних напряжений и ориентаций материала путем правильного подбора материала и геометри изделия (уравнения толщин стенок). Оптимизация изделия с помощью компьютерных программ (например, MoldFlow).

2. Проверить место расположения литника.

3. Оптимизировать условия переработки.


Акционерное общество БАСФ
67056 Людвигсхафен Германия

Смотрите также по теме «Литье под давлением сополимеров стирола : дефекты и их предотвращение»:


Новости

2019-04-06

Ложементы и полимеры в упаковочной индустрии: от идеи к реализации

2019-03-27

Полимерная индустрия и интернет: проверка на прочность

2019-03-14

Мастер класс по пайке ППР труб

2019-01-12

Промагросоюз: промышленное и агротехническое оборудование с доставкой по всей России

2018-08-05

Промышленное оборудование для торцевания и резки: движение в сторону эффективности

2018-06-09

Полимеры, лазеры и микрохирургия при помощи роботов: клиники Швейцарии идут вперед

Все новости RSS / Atom