Обсуждаем на форуме
Список тематических статей
Брак при литье
Причины образования брака при литье под давлением,рекомендации по его устранению
1. Спаи (холодные спаи, сварные швы, стыковые швы)
В период заполнения формы на поверхности изделия могут образовываться спаи, или их ещё называют другими терминами - холодные спаи, сварные швы, стыковые швы.
Спаи образуются в результате соединения двух (или нескольких) потоков расплава, образующихся при заполнении материалом формы.
Образование спая возможно в результате обтекания материалом вставки, находящейся в форме. Вставка разделяет поток расплава на два потока. После вставки два раздельных потока соединяются. В месте соединения потоков расплав сплавляется под действием давления литья и образуется монолит - спаи (стыковой шов). Часто подобный эффект получается при производстве технических деталей при литье под давлением полиамида.
В месте соединении потоков (в спае) скапливается воздух и влага, которые содержатся в расплаве. Приток новых порций расплава отодвигает образовавшийся спай (стыковой шов) к поверхности изделия. Спай касается холодной стенки формы и на поверхности изделия остается тонкая слабо видимая риска.
Спаи довольно сложно устранить. Технологические рекомендации по устранению спаев заключаются в том, чтобы добиться улучшения сваривания двух потоков расплава и уменьшить содержание влаги и посторонних загрязнений в расплаве.
Для улучшения сваривания температуру материала Тл и температуру формы Тф следует увеличивать, давление литья Рл повышать, скорость впрыска Q увеличивать. Заполнение формы необходимо проводить на первом режиме течения.
Для снижения влаги материал нужно тщательно сушить перед переработкой.
Важную роль в устранении спаев играет тщательная проработка расположения литников и вставок на стадии проектирования изделия.
Спай можно устранить декорированном поверхности изделия, если спай не удалось устранить при проектировании изделия. В месте возможного образования спая делают так называемую "шагреневую кожу". Для чего в форме делают определенные рифления.
Устранению спая способствует увеличение размеров поперечного сечения впусков.
2. Волнистая поверхность
"Волнистая" поверхность обычно образуется на изделии, если форма заполняется на двух режимах (см. раздел "Режимы заполнения формы").
Первый режим (I) - режим с постоянной объемной скоростью течения материала по форме. Он длится с момента начала заполнения и до момента достижения наибольшего (установленного) давления в гидроприводе Рmax. Заполнение формы в этом режиме обеспечивает хорошую внешнюю поверхность изделия.
Если установленного давления в гидроприводе не хватает для того, чтобы заполнить форму по всей длине на первом режиме, начинается второй режим убывающей скорости течения (II). При течении материала с убывающей скоростью на поверхности изделия становятся видны мелкие волны (следы течения), которые создают мутность и рябую поверхность. Это ухудшает внешний вид изделия.
Если внешний вид изделия имеет важное значение, заполнение формы необходимо осуществлять на первом режиме течения. Для этого нужно увеличить температуру материала Тл, повысить давление литья Рл, увеличить объемную скорость впрыска Q и повысить температуру формы Tф.
Увеличить текучесть материала и обеспечить заполнение формы на первом режиме можно добавлением к основному материалу модифицирующих добавок.
Если есть возможность, то для устранения рассматриваемого дефекта нужно перейти на более низковязкую марку полимера.
3. Серебристые полосы
При течении гигроскопичных полимеров, если они недостаточно хорошо высушены, на поверхности фронта потока или около его внутренней поверхности находятся пузырьки влаги.
После того, как пузырьки влаги достигли фронта потока, они начинают двигаться вместе с фронтом перпендикулярно основному потоку течения и доходят до стенок формы (см. раздел "Течение материала по форме"). На стенке формы пузырьки влаги расплющиваются и растягиваются по направлению течения материал. На поверхности изделия образуются характерные блески от влаги - серебристые полосы.
Для устранения серебристых полос на поверхности изделий материал перед переработкой нужно тщательно сушить для уменьшения в нем влаги.
Уменьшению "серебра" на поверхности изделий способствует понижение температуры материала Тл и снижение скорости заполнения формы Q.
4. Облой (подлив, грат)
Причины образования облоя могут быть разные.
Одна из причин заключается в том, что в процессе формования (в период заполнения или нарастания давления) в форме возникают высокие давления. Это особенно характерно для тонкостенных изделий и изделий с длинными путями течения. Усилие, возникающее в форме, может превысить усилие запирания формы.
В этом случае половинки формы приоткрываются и в образовавшийся зазор затекает материал. На изделии образуется облой. Его также называют подливом или гратом.
Такой вид брака приводит к дополнительной обработке изделий (зачистке) и перерасходу материала.
Эффективным способом устранения облоя является организация режима формования со сбросом давления (см. раздел "Режимы со сбросом давления"). Такой режим предотвращает развитие в форме чрезмерно высоких давлений.
Если это не удается реализовать, нужно подобрать машину с большим усилием запирания формы, уменьшить давление литья Рл и время выдержки под давлением tВПД.
Причиной образования облоя может быть чрезмерно низкая вязкость полимера, например при литье под давлением полиамида. В результате этого под действием давления литья полимер проникает в зазоры половинок формы. Это особенно характерно для таких низковязких материалов как полиэтилентерефталат, полиамиды (особенно полиамид 66).
Для устранения облоя в этом случае нужно уменьшить текучесть материала в форме. Для этого можно понизить температуру материала ТЛ и температуру формы Тф . Устранению облоя способствует понижение давления литья Рл и снижение объемной скорости впрыска Q.
5. Пригары
Пригары - вид брака, при котором в крайних от литниках областях изделия образуются обугленные точки или участки.
Этот вид брака связан с тем, что при впрыске в конце формы образуются замкнутые воздушные полости, в которых материал, затекающий в форму, запирает воздух.
При быстром затекании (большая скорость впрыска) сжатие воздуха происходит мгновенно. В результате этого воздух разогревается до 400 - 600°С. Этот раскаленный воздух сжигает фронтальные слои материала. На изделиях появляются черные обугленные участки.
Для устранения этого дефекта при проектировании формы требуется предусмотреть каналы для выхода воздуха.
В случае возникновения этого дефекта на уже изготовленных формах следует уменьшить объемную скорость впрыска Q. Уменьшению пригаров способствует также снижение давления литья Рл.
6. Увеличенная толщина изделий
Причин увеличения толщины изделий по сравнению с заданной может быть несколько.
Причиной увеличения толщины изделий может быть образование облоя (см. раздел "Облой"). Если образовался облой (подлив), половинки формы опираются на заусеницы и полость формы оказывается толще. Толщина изделия становится больше. Вес изделия увеличен.
Причиной увеличения толщины изделий может быть ошибка в расчетах глубины формы при
ее проектировании. Этот дефект возникает независимо от материала литья, он может появиться при литье под давлением полиамида, ПЭ, ПП, ПС и другого полимера.
Причиной увеличения толщины изделий может быть также значительное увеличение размеров формы (глубины) при формовании. Это происходит в результате недостаточной жесткости машины, высокой жесткости формы и высокого давления, развиваемого в форме при формовании (см. раздел "Изменение размеров формы при формовании").
Для устранения этого дефекта при проектировании формы необходимо правильно задать жесткость формы.
Для уменьшения эффекта изменения размеров изделий при литье целесообразно применять режимы формования со сбросом давления (см. раздел "Режимы со сбросом давления").
Если это не удается реализовать, снижают давление литья Рл.
7. Излишний вес изделий
В случае, если изделие имеет все удовлетворительные показатели (внешний вид, механические свойства и пр.), но есть стремление уменьшить вес изделий для экономии сырья, это можно достигнуть регулированием технологических параметров литья, которые влияют на подпитку материалом формы во время выдержки под давлением.
Для уменьшения веса изделий следует сократить давление формования Рф, если применяют режим формования со сбросом давления (см. раздел "Режимы со сбросом давления").
Если на машине нет режима со сбросом давления, уменьшают давление литья Рл. Сокращают время выдержки под давлением, уменьшают ход шнека Н и увеличивают на 5-7 0С температуру материала Тл.
Необходимо учитывать, что каждый из перечисленных параметров независимо от других приводит к уменьшению веса изделий. Поэтому одновременное изменение всех параметров для понижения веса может привести к недоливам.
Приведенные параметры перечислены в последовательности их уменьшения влияния на изменение веса изделий. Для достижения желаемого результата следует последовательно изменять каждый технологический параметр в отдельности. При этом внимательно контролировать соответствие показателей качества изделия предъявляемым требованиям.
8. Колебание веса изделий
Колебание веса изделий - разница веса отливок, получаемых от цикла к циклу на одной и той же форме.
Причинами колебания веса могут быть следующие факторы: выбор машины сделан неверно, машина неправильно отрегулирована, неисправности в рабочих узлах машины.
Машина может быть выбрана неправильно по объему отливки. Если объем отливки составляет менее 30% от номинального объема впрыска, погрешность
на точность хода шнека, которая есть на машине, может влиять на отклонения веса изделий.
Машина может быть выбрана неправильно по усилию запирания формы. Если усилие запирания недостаточно, то в различных циклах форма может по-разному увеличивать свой объем. Это является причиной колебания веса изделий.
Такой же эффект возникает, если усилие запирания отрегулировано неправильно - на меньшую величину по сравнению с паспортной характеристикой.
Колебание веса изделий может происходить в результате неисправностей клапана давления в гидросистеме литьевой машины. Если масло засорено или в масле есть вода то может происходить ржавление и заедание клапана. Давление литья Рл от цикла к циклу может колебаться и в соответствии с этим будет колебаться вес изделия.
9. Плохой съем изделий
Плохой съем изделий из формы связан с повышенным прилипанием материала к внутренним стенкам полости формы.
Плохой съем может возникнуть как при литье под давлением полиамида, так и других материалов. Он приводит к деформированию, образованию сколов, растрескиванию изделий при их съеме из формы, а также возникновению коробления изделий.
Причинами плохого съема могут быть следующие факторы: литьевая форма неправильно сконструирована, наличие неровностей и поднутрений на форме, разница в температурах половинок формы.
Для устранения прилипания исправляют форму.
Эффективным способом улучшения съема изделий из формы является применение модифицирующих добавок, которые добавляют к основному материалу. Добавки создают адгезивный слой между полимером и внутренней поверхностью полости формы.
Облегчению съема изделий из формы способствует изменение технологических параметров литья. Технологические параметры литья корректируют таким образом, чтобы уменьшить прилипание материала к металлу формы и снизить затекание материала в различного рода неровности и шероховатости, которые имеются на поверхности формы.
Для этого понижают температуру материала Тл и температуру формы Тф, снижают давление литья Рл и время выдержки под давлением tвпд. Уменьшают продолжительность охлаждения tохл.
10. Недостаточный глянец
Глянец (блеск) - важный показатель внешнего вида изделий.
Глянец поверхности изделия зависит от природы (свойств) материала, качества обработки формы, а также от технологии литья.
К полимерным материалам, которые по своей природе имеют высокий показатель глянца относятся следующие: МСН - пластики, полиметилметакрилат ПММА, полистирол блочный общего назначения ПС, поликарбонат ПК, полисульфон ПСФ, АБС - пластики (особенно специальные марки с высоким показателем глянца), сополимеры формальдегида, полиамид - 6, полиамид - 66, полиамид - 610, полиэтилентерефталат ПЭТФ, полибутилентерефталат ПБТФ, полиамид- 12.
Для получения блестящей внешней (видовой) поверхности изделия нужно обеспечить хорошую обработку поверхности формы, оформляющую эту видовую поверхность.
Угол отражения (глянец) зависит от режима течения материала в форме при заполнении. Для получения хорошей глянцевой поверхности нужно обеспечить, чтобы заполнение формы проходило на первом режиме - режиме постоянной объемной скорости течения (см. раздел "Режимы заполнения формы"),
Если это не обеспечить, форма заполняется на втором режиме - режиме убывающей скорости течения. При таком режиме поверхность изделия становится волнистой и глянец исчезает.
Для перехода от второго режима течения к первому и получения глянца нужно повысить температуру материала Тл и температуру формы Тф, а также увеличить давление литья Рл и объемную скорость впрыска Q.
Поверхность изделия становится более глянцевой, если она в большей мере копирует поверхность формы (при условии высокого качества обработки поверхности формы). Для обеспечения этого время выдержки под давлением tвпд следует увеличивать.
Поэтому увеличение времени выдержки под давлением tвпд способствует получению глянцевой поверхности.
Для повышения глянца кристаллических материалов требуется получить при формовании аморфизированную структуру поверхностного слоя изделия. Это достигается понижением температуры материала Тл и температуры формы Тф, а также увеличением скорости впрыска Q и давления литья Рл.
11. Недоливы
Недоливами называют неполное заполнение формы.
Первая причина образования недоливов может заключаться в том, что неправильно подобрана марка полимера по вязкости, это встречается литье под давлением полиамида и других материалов. Для формования изделия требуется более низковязкая марка полимера с более высокой текучестью. В этом случае, если есть возможность, нужно перейти на более низковязкую марку полимера.
Вторая причина - высокое гидравлическое сопротивление затеканию материала в форму, например при литье под давлением полиамида. Для улучшения формуемости материала в форме используют регулирование технологических параметров литья. Повышают температуру материала Тл, т.к. вязкость материала уменьшается и текучесть повышается. Улучшению формуемости материала способствует повышение температуры формы Тф. но в меньшей мере, чем повышение температуры материала Тл. Недоливы устраняют увеличением скорости впрыска Q, повышением давления литья Рл, увеличением хода шнека Н.
Третья причина образования недоливов - неисправности в литьевой машине, приводящие к недостаточной порции материала для полного оформления изделия. Например, недоливы могут быть при износе клапана наконечника шнека. В этом случае материал при перемещении шнека вперед при впрыске поступает не только в форму, но и течет по виткам шнека в обратном направлении.
Для устранения этого нужно заменить клапан наконечника шнека. Методика проверки клапана шнека дана в разделе "Рекомендации по организации процесса пластикации" .
Эффективным средством улучшения формуемости материала и устранения недоливов является применение модифицирующих концентратов.
12. Коробление
Коробление представляет собой отклонение поверхности изделия от базовой плоскости.
Коробление возникает по нескольким причинам.
Во-первых, коробление возникает в результате релаксации ориентации, возникающей при заполнении формы. Неравномерное охлаждение отдельных участков формы еще более увеличивает коробление изделий, т.к. степень снижения ориентации в этих участках различна.
Причиной коробления может быть разная скорость кристаллизации на различных участках изделия. Разная скорость кристаллизации при охлаждении возникает из-за разницы в скоростях охлаждения разных участков изделия.
Причиной коробления так же может быть разница в термическом изменении размеров отдельных участков изделия при охлаждении из-за разной скорости охлаждения этих участков.
Коробление недопустимо при выпуске технических деталей и автомобильных компонентов при литье под давлением полиамида. Для уменьшения коробления изделия следует стремиться обеспечить температурную однородность охлаждения. Для этого должно быть обеспечено равенство температур обеих половинок формы и однородность температурного поля по всей поверхности половинок формы.
Коробление зависит от следующих технологических параметров: температуры литья Тл, температуры формы Тф, давления литья Рл, продолжительности операций цикла (время выдержки под давлением tвпд, общая продолжительность цикла tц). Коробление зависит от расположения впуска.
Снижению коробления способствует увеличение времени выдержки материала в форме под давлением tвпд и времени охлаждения tохл (общей продолжительности цикла tц), т.к. в форме (где конфигурация изделия зафиксирована) полнее протекает кристаллизация и в большей степени снижается ориентация.
Коробление уменьшается с понижением температуры материала Тл и температуры формы Тф.
Снижению коробления способствует уменьшение давления литья Рл и увеличение объемной скорости впрыска Q, т.к. уменьшается ориентация, возникающая при заполнении формы (см. раздел "Ориентация и внутренние напряжения").
Снижению коробления способствует применение режимов формования со сбросом давления (см. раздел "Режимы со сбросом давления").
13. Утяжины
Утяжины представляют собой местные углубления на поверхности изделия, связанные с неравномерным охлаждением отдельных участков изделия. Утяжины образуются за счет местных утолщений на обратной стороне изделия (ребра жесткости, бабышки, изменение толщины стенок).
Основной способ устранения утяжин - это правильное проектирование форм. Не рекомендуется размещать утолщения (ребра жесткости, бабышки и пр.) на обратной стороне видовых наружных поверхностях изделия.
Чистота обработки формы подчеркивает утяжины. Чем выше чистота обработки формы, тем яснее проявляются все световые эффекты и все мельчайшие неровности (углубления) поверхности.
Поэтому, если расположение утолщений избежать невозможно, то их отрицательное влияние может быть сглажено созданием матовой поверхности или, так называемой, "шагреневой кожи". Для этого делают специальные рифления на поверхности формы, которые при формовании отпечатываются на поверхности изделия.
Регулирование технологических параметров так же способствует уменьшению утяжин. Для уменьшения утяжин понижают температуру материала Тл и температуру формы Тф. Уменьшению утяжин способствует повышение давления литья Рл и времени выдержки под давлением tвпд, т.к. увеличивается подпитка материалом формы и компенсируется усадка материала в результате охлаждения. С целью уменьшения утяжин повышают объемную скорость впрыска Q.
Для выбора наиболее эффективного параметра (Тл или Рл) для уменьшения утяжин необходимо оценить расположение утяжин по отношению к впуску.
Утолщение может быть близко расположено к впуску. В этом случае целесообразно устранить утяжину снижением температуры материала Тл, т.к. давление, возникающее в этой точке в период подпитки достаточно велико, чтобы сформировать качественную поверхность изделия.
Если утолщение расположено достаточно далеко от впуска, то давления в точке Б может не хватить, чтобы компенсировать температурную усадку материала. Давление в т.Б меньше, чем давление в точке А в результате возникающего перепада давления по длине формы. В этом случае целесообразно увеличить давление литья
Рл.
Увеличение размеров впуска способствует уменьшению утяжин, т.к. в большей мере компенсируется усадка материала при охлаждении.
14. Пустоты
Пустоты представляют собой каверны и пузыри внутри изделия.
При образовании пустот необходимо проверить объем впрыска (ход шнека Н). Если Vвпр {Н} окажется недостаточным, его следует увеличить.
Нужно также проверить работу клапана наконечника шнека. При впрыске материала в форму не должно быть утечек в обратном направлении (см. раздел "Рекомендации по организации процесса пластикации").
На образование пустот оказывают влияние технологические параметры литья.
Для уменьшения пустот нужно увеличить подпитку материалом формы при охлаждении для компенсации усадки. Для этого повышают давление литья Рл или давление формования Рф, если применяют режим формования со сбросом давления (см. раздел "Режимы со сбросом давления"), увеличивают время выдержки под давлением tвпд повышают температуру формы Тф.
Уменьшению пустот способствует снижение теплового сжатия материала при охлаждении в форме. Для этого уменьшают температуру материала Тл.
Увеличение размеров впуска улучшает подпитку материалом формы при охлаждении и уменьшает пустоты.
15. Дырки
Причиной образования дырки в одной из стенок изделия может быть нарушение соосности деталей формы.
Рассмотрим это на примере простейшего изделия - стакан с центральным литником.
Если соосность деталей формы не нарушена, то заполнение формы происходит равномерно по уровням, равноудаленым от литника. Образование брака типа "дырки" в этом случае исключено.
Если соосность деталей формы нарушена, то заполнение такой простейшей формы происходит сложно. По той стенке формы (А), толщина которой меньше (в результате несоосности), затекание будет замедленным. Все другие стенки будут оформляться раньше, чем стенка А. Поэтому заполнение стенки А пойдет с боковых сторон. Если давление литья Рл недостаточно, то на стенке А образуется дырка. Если давление литья Рл достаточно, то на стенке А образуется спай.
Для устранения таких видов брака нужно проверить соосность деталей формы и устранить нарушение соосности.
