Defecte comune ale turnării prin injecție și cum să le remediați

Linii de Curgere și Umplere Incompletă: Cauze și Optimizarea Procesului

Înțelegerea Liniilor de Curgere și a Cauzelor Legate de Material, Moldă și Proces

Linii de curgere – dungi sau modele vizibile pe piesele turnate – apar din cauza unui flux neuniform al materialului în timpul procesului de procesul de formare prin injecție . Cauze principale includ:

• Diferențe de vâscozitate ale materialului , mai ales în polimeri semicristalini care se răcesc neuniform
• Proiectare suboptimală a matriței , cum ar fi porți înguste sau colțuri ascuțite care perturbă curgerea
• Variante ale procesului , inclusiv variațiile vitezelor de injectare sau ale temperaturilor de topire

Un studiu realizat de Institutul de Tehnologie a Plasticelor din 2023 a constatat că 62% din defectele liniilor de flux provin din dimensiunile inadecvate ale porților combinate cu incoerențele de temperatură în faza de topire.

Cauzele profunde ale accidentelor cu pistolul scurt: presiune, ventilaţie şi rezistenţă la curgerea apei

În cazul în care plasticul topit nu poate umple complet cavitatea mucegaiului, se produc lovituri scurte. Factorii principali includ:

1. Insuficiență a presiunii de injecție pentru a depăși rezistența în secțiunile cu pereți subțiri
2. Ventilaţie slabă , care capturează aerul şi creează presiune inversă
3. Materiale cu viscozitate ridicată dificultăți în navigarea geometriilor complexe

Orificiile plasate necorespunzător reprezintă 34% din cazurile de umplere incompletă în matrițele de înaltă precizie (Rapoarte de Inginerie Polimerică, 2022).

Optimizarea parametrilor de injectare pentru prevenirea defectelor legate de curgere

Refinarea parametrilor cheie poate reduce semnificativ defectele legate de curgere:

*Plajele variază în funcție de material și geometria piesei
**Temperatura de tranziție vitroasă

Creșterea presiunii de menținere cu 20%, împreună cu o perioadă de răcire de 2 secunde, reduce severitatea liniilor de curgere cu 45% în piesele din polipropilenă, conform datelor de simulare din instrumente de analiză a curgerii în matriță . Validați întotdeauna modificările prin încercări sistematice DOE (Design of Experiments).

Urmări ale scufundării și deformări: Gestionarea răcirii și a tensiunilor reziduale

Cum influențează secțiunile groase și presiunea de umplere formarea urmelor de scufundare

Aceste urme enervante de scufundare apar ca mici adâncituri pe suprafețe atunci când piesele au zone groase care se răcesc la viteze diferite. Materialul din interior tinde să se solidifice mai lent în comparație cu cel de la exterior, astfel că este parțial tras spre interior în timpul răcirii, lăsând aceste zone goale în urmă. Atunci când presiunea introdusă în formă în timpul producției nu este suficientă, aceste probleme devin și mai grave. Majoritatea producătorilor observă că reducerea adâncimii scufundărilor undeva între 25% și 40% înseamnă de obicei creșterea presiunii de umplere cu aproximativ 10% până la 15%, plus menținerea unui timp suplimentar de două-trei secunde în faza de reținere. Desigur, cantitatea exactă depinde în mare măsură de tipul de material utilizat, deoarece unele materiale curg mai bine decât altele.

Dezechilibrul ratei de răcire și contracția neuniformă care conduc la deformare

Părțile se deformează adesea atunci când există o răcire neuniformă care lasă tensiuni interne. Diferențe minore de temperatură în diferite zone ale unei matrițe, poate de aproximativ 15-20 de grade Celsius, pot duce la variații de contracție între 0,5 și 1,2 la sută, ceea ce provoacă răsucirea sau îndoirea piesei. Unele materiale plastice, cum ar fi polipropilena și nylonul 6/6, tind să fie deosebit de problematice deoarece formează cristale în timpul răcirii. Pentru a combate această problemă, producătorii trebuie să mențină temperaturile constante în limite de aproximativ plus sau minus 3 grade în întreaga matriță. Acest lucru poate fi realizat prin proiectarea atentă a canalelor de răcire sau prin utilizarea unor tehnici speciale de răcire conformale pentru componente complexe. Aceste metode reduc în mod tipic problemele de deformare cu aproximativ 30-50 la sută, justificând astfel efortul suplimentar din punct de vedere al controlului calității.

Modificări ale proiectării și procesului pentru stabilitate dimensională

• Modificări de design : Înlocuiți secțiunile groase cu nervuri sau bride pentru a minimiza diferențele de masă
• Reglarea procesului : Setați temperatura matriței cu 10–15°C peste punctul de tranziție sticloasă al materialului pentru a încetini răcirea acolo unde este necesar
• Selectarea materialelor : Utilizați aditivi cu scădere redusă la contracție (de exemplu, materiale umplute cu minerale) pentru a reduce contracția diferențială

Echilibrarea dimensiunii și poziției porții cu simularea fluxului în matriță previne umplerea asimetrică care amplifică tensiunile. Senzorii de presiune în timp real permit acum ajustări dinamice în timpul compactării, reducând abaterile dimensionale cu 18–22% în componentele auto.

Linii de sudură și jetare: provocări ale frontului de curgere în piesele turnate

Formarea și slăbiciunea liniilor de sudură la fronturile de curgere convergente

Liniile de sudură apar atunci când polimerul topit se divide în jurul unor obstacole, cum ar fi inserțiile, și se reunește fără o fuziune completă. Aceasta reduce rezistența mecanică cu până la 70% comparativ cu materialul înconjurător (IMS Tex). Spre deosebire de liniile de curgere cosmetice, liniile de sudură compromit integritatea structurală în aplicații critice, cum ar fi dispozitivele medicale și suporturile auto.

Strategii de plasare a porții și temperatură a topiturii pentru linii de îmbinare mai puternice

Poziționarea strategică a reperelor minimizează divizarea traseului de curgere, plasând în mod ideal reperelor astfel încât fluxurile să se unească înainte ca răcirea semnificativă să aibă loc. Creșterea temperaturii de topire cu 15–25°F (8–14°C) prelungește timpul de fuziune în punctele de întâlnire. Instrumente precum cele utilizate în Studiul Fuziunii Materialelor din 2024 simulează fronturile de curgere pentru a optimiza amplasarea reperelor și profilele termice.

Defecte de jetuire: probleme legate de curgerea la viteză mare și proiectarea duzei

Jetting apare sub forma acelor linii ondulate pe suprafețe atunci când plasticul topit intră în cavitatea matriței în mod necontrolat, în loc să creeze un front uniform. Această problemă apare destul de des la porți mai mici de 0,04 inch sau 1 milimetru, mai ales atunci când vitezele de injectare depășesc aproximativ 4 inci cubi pe secundă. Pentru a remedia această problemă, producătorii apelează în mod obișnuit la duze tronconice sau sisteme cu canale calde. Aceste soluții ajută la crearea unui flux uniform stratificat, numit flux laminar, care este esențial pentru realizarea pieselor lucioase și transparente pe care consumatorii le doresc pentru produse precum carcasele de telefon și alte articole lucioase.

Suprapresiune, goluri și defecte de suprafață: Integritatea matriței și manipularea materialului

Formarea suprapresiunii datorită dezalierii liniei de separație și forței de strângere

Flash-ul apare atunci când plasticul fierbinte iese prin aceste spații mici din formă, de obicei pentru că liniile de separație nu sunt aliniate corect sau nu există suficientă forță de strângere care să mențină totul unit. Conform unor cercetări efectuate anul trecut, aproximativ două treimi din toate aceste probleme de flash se datorează utilajelor vechi și uzate. Și dacă forța de strângere scade sub aproximativ 3-5 tone pe centimetru pătrat, plasticul tinde să iasă în afara formei. Producătorii au constatat că realinierea formelor la fiecare aproximativ cincizeci de mii de cicluri de producție face o diferență majoră. Adăugarea senzorilor de presiune pentru a verifica cât de strânse sunt componentele a ajutat unitățile să reducă problemele de flash cu aproape nouăzeci la sută în practică.

Cavități interne, bule și urme de ars datorate umidității sau suprataxării termice

Principalele cauze ale golurilor și bulelor din materialele noastre sunt de obicei umiditatea în exces care se transformă în abur atunci când conținutul de apă depășește aproximativ 0,02%, sau atunci când piesele devin prea calde în timpul procesării, depășind punctul lor de rupere. Am constatat că trecerea la proiecte de șurub cu forfecare ridicată reduce aceste bube nedorite cu aproximativ 70-75%, deoarece amestecă mult mai bine materialul topit. Cât despre urmele de arsuri deranjante care apar atât de des? Acestea provin în mod tipic din materialul care staționează prea mult timp în sistemul de canal cald. Pentru a combate această problemă, producătorii trebuie să monitorizeze atent durata de retenție a materialului și să se asigure că ratele de răcire nu depășesc 25 de grade Celsius pe secundă pentru plásticurile sensibile. Stabilirea corectă a acestor parametri face toată diferența în producerea pieselor de calitate, fără defecte.

Imperfecțiuni de suprafață: pete de umiditate, decolorare și controlul contaminării

Splay (dungi argintii) provine din rășină contaminată sau supraîncălzire cauzată de forfecare la viteze de injectare peste 120 mm/s. Scăderea temperaturii duzei cu 8–12°C și instalarea filtrelor de 10µm la buncăr reduc splay cu 68%. Pentru decolorare, compușii de curățare pe bază de policarbonat între schimbările de material mențin consistența culorii în limitele de toleranță ĨE<1,5.

Strategii preventive și instrumente de simulare pentru turnare fără defecte

Utilizarea analizei fluxului în matriță pentru a prevedea și evita defectele

Software-ul pentru simularea curgerii în matrițe, precum Autodesk Mold Flow și SolidWorks Plastics, permite inginerilor să vizualizeze ce se întâmplă în interiorul matriței în timpul procesului de turnare, mult înainte ca piesele reale să fie fabricate. Conform unui sondaj recent realizat de Modern Machine Tools în 2023, aproximativ 8 din 10 producători care au început să folosească aceste instrumente predictive au observat o scădere a ratei rebuturilor cu aproximativ o treime, comparativ cu metodele tradiționale bazate pe încercare și eroare. Programele sunt destul de eficiente în detectarea problemelor – identifică aspecte precum formarea liniilor de sudură, porți care nu se deschid corespunzător sau acele incomode buzunare de aer care provoacă defecte. Acestea realizează acest lucru prin detectarea schimbărilor de temperatură de doar 5 grade Celsius (aproximativ 41 grade Fahrenheit). Spre exemplu, în cazul componentelor carcaserelor electronice cu pereți subțiri. Prin simulare adecvată, producătorii pot determina exact unde trebuie plasate orificiile de ventilație pentru a evita blocarea gazelor în timpul producției, ceea ce reduce costurile și limitarea deșeurilor.

Practici recomandate în proiectare: pereți uniformi, porți corespunzătoare și ventilație

Menținerea unei grosimi constante a pereților (1–3 mm ideal pentru ABS și PP) ajută la prevenirea deformărilor datorate contracției neuniforme. Conform studiilor din 2022 privind curgerea polimerilor, canalele radiale reduc stresul de forfecare cu 40% în comparație cu canalele laterale în nylon umplut cu sticlă. Principiile proiectării pentru facilitarea fabricației recomandă:

• Unghiuri de extracție ≥1° pe parte pentru o ejectare ușoară
• Adâncimea canalurilor de ventilație între 0,015–0,03 mm pentru a permite evacuarea aerului fără formarea de reburs
• Raporturi între grosimea nervurilor și cea a pereților sub 60% pentru a evita scufundările

Supravegherea procesului și întreținerea pentru o calitate constantă

Combinarea senzorilor de presiune în timp real cu acești controlere inteligente IoT ajută la menținerea vitezei de injectare foarte aproape de valorile dorite, de obicei într-un interval de aproximativ 2%. Acest lucru este foarte important atunci când se încearcă evitarea defectelor de umplere incompletă în matrițele cu mai multe cavitați. Pentru întreținerea curentă, verificările lunare efectuate cu profilometre pot detecta momentul în care suprafețele matriței încep să se uzeze peste pragul de 5 microni, care este de regulă momentul în care apar problemele de degajare a materialului. Analizând datele dintr-un studiu recent MMT din 2023, se observă și un aspect interesant. S-a constatat că aproape 8 din 10 opriri neașteptate ale producției s-au produs din cauza uzurii inelului de reținere al șnecului. Acest lucru subliniază cu tărie importanța înlocuirii acestor componente vulnerabile la fiecare trei luni, pentru a asigura o funcționare continuă și fără probleme.

tije pentru a crea un model de curgere lin și stratificat numit curgere laminară.