Pogoste napake pri brizganju in kako jih odpraviti

Sledovi toka in krajši meti: vzroki in optimizacija procesa

Razumevanje sledi toka ter vplivov materiala, kalupa in procesa na njihovo nastanek

Sledovi toka so vidne brazgotine ali vzorci na oblikovanih delih, ki nastanejo zaradi neenakomernega pretoka materiala med postopkom postopek praženja . Glavni vzroki vključujejo:

• Neskladja viskoznosti materiala , zlasti pri polkrystaliničnih polimerih, ki se neenakomerno ohlajajo
• Neoptimalno oblikovanje kalupa , kot so ozke vratnice ali ostri vogali, ki motijo tok
• Različne procesne variacije , vključno s sunkovito hitrostjo vbrizgavanja ali temperaturami taline

Študija Instituta za tehnologijo polimerov iz leta 2023 je ugotovila, da 62 % napak zaradi sledov pretoka izhaja iz neustrezne velikosti vrat, kombinirane s temperaturnimi neskladnostmi v fazi taljenja.

Osnovni vzroki nepopolnega polnjenja: tlak, odzračevanje in upor pri toku

Nepopolno polnjenje nastane, ko se raztaljena plastika ne popolnoma zapolni v kalup. Glavni dejavniki so:

1. Nezadosten vbrizgalni tlak , da bi premagal upor v tankostenskih delih
2. Slabo odzračevanje , ki zaklene zrak in ustvarja protitlak
3. Viskozni materiali težave pri krmarjenju skozi kompleksne geometrije

Nepravilno postavljeni ventilacijski odprtini predstavljata 34 % primerov nepopolnega polnjenja pri visoko natančnih kalupih (Poročila o inženiringu polimerov, 2022).

Optimizacija parametrov vbrizganja za preprečevanje napak, povezanih s tokom

Izboljšanje ključnih parametrov lahko znatno zmanjša napake, povezane s tokom:

*Območja se razlikujejo glede na material in geometrijo dela
**Temperatura steklenja

Povečanje držnega tlaka za 20 % z dvosekundnim hlajenjem zmanjša intenzivnost sledov toka za 45 % pri delih iz polipropilena, kar kažejo podatki simulacije iz orodij za analizo tokokroga . Spremembe vedno preverite s sistematičnimi poskusi DOE (načrtovanje poskusov).

Sledi umika in upogibanje: Upravljanje hlajenja in ostankovnega napetosti

Kako debelina prereza in tlak pakiranja vplivata na nastanek sledi umika

Ti nadležni udori na površini se pojavijo kot majhne vdolbine, ko imajo deli debelejše dele, ki se ohlajajo s različnimi hitrostmi. Notranji deli običajno trdnejejo dlje kot zunanji, zato se med ohlajevanjem nekako vlečejo navznoter in tako nastanejo votline. Če med proizvodnjo v modelu ni dovolj visokega tlaka, se ti problemi še poslabšajo. Večina proizvajalcev ugotovi, da zmanjšanje globine udorov za približno 25 % do 40 % ponavadi pomeni povečanje pakirnega tlaka za okoli 10 % do 15 % ter podaljšanje faze držanja za še nekaj sekund. Seveda pa to natančno zelo odvisno od vrste materiala, saj nekateri materiali tečejo bolje od drugih.

Neenakomerna hitrost hlajenja in neenakomerno krčenje, ki vodi do upogibanja

Deli se pogosto upognjo, kadar pride do neenakomernega hlajenja, ki pusti notranje napetosti. Tudi majhne razlike v temperaturi na različnih območjih modela, morda okoli 15 do 20 stopinj Celzija, lahko povzročijo razlike v krčenju med 0,5 in 1,2 odstotka, kar povzroči zasukanje ali upogibanje dela. Določene plastične mase, kot so polipropilen in nilon 6/6, so še posebej problematične, ker tvorijo kristale med hlajenjem. Za boj proti temu problemu morajo proizvajalci ohranjati temperature skladne znotraj približno plus ali minus 3 stopinje po celotnem modelu. To se lahko doseže s previdnim načrtovanjem kanalov za hladilno tekočino ali z uporabo posebnih tehnik konformnega hlajenja za zapletene komponente. Te metode ponavadi zmanjšajo težave z upogibanjem za približno 30 do 50 odstotkov, zaradi česar dodatni trud velja za kakovostno kontrolo.

Prilagoditve oblikovanja in procesa za dimenzionalno stabilnost

• Spremembe v dizajnu : Zamenjajte debele dele z rebri ali oklepnicami, da zmanjšate razlike v masi
• Prilagajanje procesa : Nastavite temperaturo plesni 10–15 °C nad prehodno točko stekla materiala, da upočasnite hlajenje tam, kjer je potrebno
• Izbor materiala : Uporabite aditive z nizkim skrčkom (npr. mineralno polnjene sorte), da zmanjšate različno krčenje

Uskladitev velikosti in položaja vrat z simulacijo tokovanja v plesni prepreči asimetrično polnjenje, ki okrepi napetost. Sodobni senzorji tlaka omogočajo dinamične prilagoditve med pakiranjem in zmanjšajo dimenzijska odstopanja za 18–22 % pri avtomobilskih komponentah.

Zvarne črte in brizganje: izzivi čela tokovanja pri litih delih

Oblikovanje in oslabitev zvarnih črt na združujočih se čelih tokovanja

Zvarne črte nastanejo, ko se talina polimera razdeli okoli ovir, kot so vstavki, in znova združi brez popolne fuzije. To oslabi mehansko trdnost do 70 % v primerjavi s sprednjim materialom (IMS Tex). Za razliko od estetskih sledi tokovanja, zvarne črte ogrozijo strukturno celovitost pri kritičnih aplikacijah, kot so medicinske naprave in avtomobilske konzole.

Strategije postavitve vrat in temperature taline za močnejše vežeče črte

Strateško pozicioniranje vrat zmanjša razcepljanje tokovne poti, saj vrata postavi tako, da se tokovi srečajo še preden pride do pomembnega ohlajevanja. Povečanje temperature taline za 15–25 °F (8–14 °C) podaljša čas fuzije v točkah srečanja. Orodja, kot tista iz raziskave Material Fusion Study iz leta 2024, simulirajo fronte tokovanja za optimizacijo postavitve vrat in termalnih profilov.

Napake zaradi brizganja: težave pri visokohitrostnem toku in oblikovanju šobe

Prihajanje plastične mase v obliko se kaže kot valovite črte na površinah, ko raztaljena plastika nekontrolirano vdira v votlino kalupa namesto da bi ustvarila gladko fronto. Ta težava se pogosto pojavlja pri vhodih, manjših od 0,04 palca oziroma 1 milimetra, še posebej kadar hitrost vbrizgavanja preseže približno 4 kubične palce na sekundo. Za reševanje tega problema proizvajalci običajno uporabljajo zožene nastavke ali sisteme vročih kanalov. Te rešitve pomagajo ustvariti gladki, slojevit tok, imenovan laminarni tok, ki je zelo pomemben za izdelavo sijajnih, prosojnih delov, ki jih želijo potrošniki za izdelke, kot so ohišja za telefone in drugi leskasti izdelki.

Preskok, praznine in površinske napake: celovitost kalupa in rokovanje z materialom

Nastanek preskoka zaradi napačnega poravnjanja ložišča in prijemne sile

Pojav plastičnega preliva se zgodi, ko vroča plastika izstopi skozi majhne reže v orodju, kar je ponavadi posledica napačno poravnanih ločilnih ploskev ali premajhne privijalne sile, ki drži vse skupaj. Po podatkih raziskave iz lanska leta okoli dve tretjini vseh težav s prelivom nastane zaradi starosti in obrabe orodja. Če privijalna sila pade pod približno 3 do 5 ton na kvadratni centimeter, plastika preprosto začne puščati. Proizvajalci so ugotovili, da redno ponovno poravnavanje orodij na vsakih približno petdeset tisoč proizvedenih kosov bistveno izboljša kakovost. Vgradnja senzorjev tlaka za nadzor dejanske napetosti je delavnicam v praksi omogočila zmanjšati težave s prelivom za skoraj devetdeset odstotkov.

Notranje votline, mehurčki in opekline zaradi vlage ali pregrevanja

Glavni krivci za praznine in mehurčke v naših materialih so ponavadi prekomerna vlaga, ki se spremeni v paro, ko vsebnost vode preseže približno 0,02 %, ali kadar se dele preveč segreje med obdelavo, kar preseže njihovo točko razpadanja. Ugotovili smo, da zamenjava vijakov z visokim strižnim učinkom zmanjša te nadležne mehurčke približno za 70–75 %, ker se talina bistveno bolje meša. Kako pa je s tistimi nadležnimi opeklinami, ki se pogosto pojavljajo? Te nastanejo običajno zaradi tega, ker material predolgo ostaja v sistemu vroče rozete. Za boj proti temu problemu morajo proizvajalci pozorno spremljati, kako dolgo material ostaja na mestu, ter zagotoviti, da hitrost hlajenja pri občutljivih plastikah ne preseže 25 stopinj Celzija na sekundo. Pravilna nastavitev teh parametrov naredi ogromno razliko pri izdelavi kakovostnih delov brez napak.

Nedokončane površine: brazgotine, sprememba barve in nadzor onesnaženja

Splay (srebrni trakovi) izhaja iz kontaminiranega smolnega materiala ali pregrevanja zaradi strižnih sil pri hitrostih vbrizgavanja nad 120 mm/s. Zmanjšanje temperature šobe za 8–12 °C in namestitev filtrov na zbiralniku z velikostjo 10 µm zmanjša pojav splay za 68 %. Za preprečevanje sprememb barve ohranite enotnost barve z uporabo čistilnih spojin na osnovi policarbonata med zamenjavami materialov znotraj tolerance ĨE<1,5.

Preventivne strategije in simulacijska orodja za brezhibno litje

Izraba analize tokokroga za napovedovanje in preprečevanje napak

Programje za simulacijo tokov oblikovanja, kot sta Autodesk Mold Flow in SolidWorks Plastics, omogočajo inženirjem, da vidijo, kaj se dogaja znotraj procesa oblikovanja že preden se izdelajo prvi dejanski deli. Glede na nedavno anketo revije Modern Machine Tools iz leta 2023, je približno osem od desetih proizvajalcev, ki so začeli uporabljati te napovedne orodja, doživelo zmanjšanje odpadkov za približno tretjino v primerjavi s tradicionalnimi metodami poskušanja in napak. Programi so precej dobri tudi pri odkrivanju težav – zaznajo stvari, kot so nastanek brazgotin, nepravilno odpiranje vrat in tiste zoprne zračne mehurčke, ki povzročajo napake. To dosežejo tako, da zaznajo spremembe temperature že od 5 stopinj Celzija (kar je približno 180 stopinj Fahrenheita). Vzemimo na primer tanke stenske komponente ohišij za elektroniko. Z ustrezno simulacijo lahko proizvajalci natančno določijo, kje naj postavijo ventilacijske odprtine, da se med proizvodnjo plini ne ujeti, kar prihrani denar in zmanjša odpadke.

Najboljše prakse pri načrtovanju: enotne stene, ustrezna vrata in prezračevanje

Ohranjanje enotne debeline stene (1–3 mm idealno za ABS in PP) pomaga preprečiti upenjanje zaradi neenakomernega krčenja. Radialni vhodi zmanjšajo strižno napetost za 40 % v primerjavi s stranskimi vhodi pri stekleni nylonski polnjeni masi, kot kažejo raziskave polimernega toka iz leta 2022. Načela oblikovanja za izdelovanje priporočajo:

• Izvlečni koti ≥1°C na stran za gladko iztisnitev
• Dolžina prezraševalnih rež 0,015–0,03 mm za omogočanje izpuščanja zraka brez preskoka
• Razmerje med debelino rebra in steno pod 60 %, da se izognemo ugrezninam

Spremljanje procesa in vzdrževanje za dosledno kakovost

Kombinacija senzorjev tlaka v realnem času skupaj s pametnimi krmilniki IoT pomaga ohraniti hitrost vbrizgavanja zelo blizu ciljnih vrednosti, običajno znotraj okoli 2 % v obe smeri. To je zelo pomembno, kadar želimo izogniti neprijetnim kratkim polnjenjem pri modelih z več votlinami. Za redovno vzdrževanje lahko mesečni pregledi z profilometri zaznajo, kdaj se površine kalibrov začnejo preveč obrabiti, kar se običajno zgodi ob mejni vrednosti 5 mikrometrov in je tudi trenutek, ko se začnejo pojavljati težave s presahom. Podatki iz nedavne raziskave MMT iz leta 2023 kažejo še nekaj zanimivega. Ugotovili so, da se skoraj 8 od 10 nepričakovanih zaustavitev proizvodnje zgodi zaradi obrabljenih obročkov vijakov. To še enkrat poudarja, zakaj je smiselno menjati te ranljive dele vsakih tri mesece, da bi zagotovili gladko delovanje procesa.

stebli ustvarijo gladko, plastično tokovno vzorec, imenovan laminarni tok.