Литьё пластмасс под давлением

         

Дефекты литьевых изделий


  Дефекты литьевых изделий и проблемы литья


 
Темные включения
 
   Международное название: black speck

 
Примеры
Темные включения в прозрачном материале /3/
Возможные причины и способы устранения

      Темные включения появляются вследствие деструкции и обугливания полимера из-за перегрева полимера в материальном цилиндре (см. также подгары), вследствие высокого содержания вторичного материала, наличия в цилиндре остатков предыдущего материала, а также при попадании посторонних примесей.
     Перегрев полимера в материальном цилиндре может происходить по следующим причинам:   

     - из-за высокой температуры по зонам цилиндра
     - при большой "подушке" - остатке материала в передней части цилиндра после окончания выдержки под давлением (подушка материла не должна превышать 5-7 мм)
     - из-за длительного пребывания при высокой температуре, например, если объем отливки намного меньше максимального объема впрыска машины (материал не должен находиться при высокой температуре дольше времени термостабильности, которое уменьшается при повышении температуры).
     - из-за высокой частоте вращения шнека при загрузке материала (при высокой частоте вращения шнека расплав может разогреваться из-за диссипативного тепловыделения на 30-35 оС /2/) 
     - при остановках процесса

     Износ литьевой машины часто приводит к образованию застойных зон в материальном  цилиндре. Застойные зоны могут  возникать в сопле и в горячеканальной литниковой системе при ошибках конструкции и дефектах изготовления. Материал, остающийся в застойных зонах, разлагается из-за длительного воздействия высоких температур.

Литература:

1. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. Л., Химия, 1983, 288 с.
2. Техника переработки пластмасс. Под ред. Н.И. Басова и В. Броя. М., Химия, 1985, с. 270.
3. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003

Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Газовые пузыри
 
   Международное название: bubble, entrapped air, pocket air

 
Примеры
Пузыри в прозрачном изделии /1/
Возможные причины и способы устранения

      Пузыри внутри изделия могут образовываться по следующим причинам:

     - некачественная пластикация материала (низкое противодавление)
     - попадание воздуха в материальный цилиндр при слишком большом разряжении, возникающем при отводе шнека назад без вращения
     - повышенное содержание влаги и летучих компонентов в материале
     - большое содержание вторичного материала
     - перегрев полимера в материальном цилиндре, в литниковой системе
     - захват воздуха из-за высокой скорости впрыска
     - "химическая" деструкция полимера 

     "Химическая" деструкция может происходить, например, при литье полиформальдегида на литьевой машине, где ранее перерабатывали ПВХ. Следовых количеств ПВХ достаточно для разложения полиформальдегида с выделением газообразного формальдегида.

Литература:

1. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Холодная капля
 
   Международное название: сold slug

 
Возможные причины и способы устранения

     В холодноканальной пресс-форме попадание так называемой холодной капли (куска застывшего на выходе из сопла машины материала) - результат неправильной конструкции литниковой системы (отсутствие или слишком маленькие размеры ловушки для холодной капли).
     Для материалов с высокой вязкостью (поликарбонат) холодная капля может "проскакивать" ловушки и попадать в изделие. В этом случае рекомендуется уменьшить скорость впрыска при прохождении расплавом литниковой системы (ступенчатый впрыск).
     В горячеканальной литниковой системе появление холодной капли может свидетельствовать о плохой тепловой изоляции горячеканального сопла, неравномерном нагреве и проблемах с "тепловым разделением" области впуска.
     См. также: непроплав. 

Литература:

1. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Подгары
 
   Международное название: burn mark, burned spot, degradation streak

 
Примеры
Запирание воздуха часто 
сопровождается подгаром /3/
Подгары из-за перегрева в 
материальном цилиндре /3/
Подгары (бурые пятна) -  из-за деструкции материала в 
застойных зонах /4/
Возможные причины и способы устранения

      Подгары - темные пятна (burn mark, burned spot), разводы (degradation streak) на поверхности изделия - появляются вследствие деструкции и обугливания полимера:

     - при запирании воздуха в полости формы (эффект дизеля) 
     - из-за перегрева полимера в материальном цилиндре, в литниковой системе
     - вследствие высокого содержания вторичного материала 
     - из-за наличия в цилиндре остатков предыдущего материала
     - длительная сушка (для некоторых материалов)

      Перегрев полимера в материальном цилиндре может быть также причиной появления темных включений на поверхности или внутри изделия.
     Перегрев полимера в материальном цилиндре может  происходить  по  следующим  причинам:   

     - из-за высокой температуры по зонам цилиндра
     - при большой "подушке" - остатке материала в передней части цилиндра после окончания выдержки под давлением (подушка материла не должна превышать 5-7 мм)
     - из-за длительного пребывания при высокой температуре, например, если объем отливки намного меньше максимального объема впрыска машины (материал не должен находиться при высокой температуре дольше времени термостабильности, которое уменьшается при повышении температуры).
     - из-за высокой частоте вращения шнека при загрузке материала (при высокой частоте вращения шнека расплав может разогреваться из-за диссипативного тепловыделения на 30-35 оС /2/) 
     - при остановках процесса

     Износ литьевой машины часто приводит к образованию застойных зон в материальном  цилиндре. Застойные зоны могут  возникать в сопле и в горячеканальной литниковой системе при ошибках конструкции и дефектах изготовления. Материал, остающийся в застойных зонах, разлагается из-за длительного воздействия высоких температур.
     В горячеканальной литниковой системе перегрев материала может происходить из-за неравномерного нагрева  литниковых каналов, при неудачном расположении термодатчика (далеко от нагревателя), при слишком большом объеме горячеканальных литников по сравнению с объемом отливки.
     В холодноканальном литнике перегрев материала может быть следствием высокой скорости впрыска, малой толщины литниковых каналов (особенно впускного литника).




Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Низкая прочность спая
 

 
Возможные причины и способы устранения

     Существует 2 типа спаев (рисунок): "спай в стык" и "спай в касание", различающихся по механизму образования. При "спае в стык" потоки расплава останавливаются, тогда как при спае "в касание" потоки продолжают движение, выделяя тепло вязкого трения. При "спае в стык" происходит быстрое остывание расплава в области спая. По этой причине "спай в стык" иногда называют "холодным спаем", а "спай в касание" - горячим спаем. 
     Для спаев, образованных в начале процесса заполнения, прочность "спаев в стык" меньше прочности "спаев в касание", поэтому "спай в касание" является предпочтительным.

   
Рис. Механизмы образования спая: "спай в касание" и "спай в стык" 
   
     Прочность спая определяется несколькими факторами:

     - Взаимодиффузией потоков расплава
     - Глубиной воздушной канавки
     - Остаточными напряжениями в области спая
     - Эффектом "внутреннего течения" 

     Обычно области спая имеют меньшую прочность, чем другие области изделия. Снижение прочности связывают с рядом факторов и в первую очередь с нарушением в области спая структуры и изменением молекулярной ориентации материала.
     Воздушная канавка является концентратором напряжений и для аморфных материалов обычно с нее обычно начинается разрушение изделия. Для кристаллизующихся материалов изделие часто разрушается вблизи спая.
     При образовании спая после отверстия (рисунок) взаимодиффузия потоков расплава увеличивается по мере удаления от отверстия, поэтому и прочность спая повышается в том же направлении

   
Рис. Прочность спая увеличивается по мере удаления от отверстия /2/ 
   
     Повышение температуры фронта расплава способствует увеличению подвижности макромолекул, увеличивает взаимодиффузию и в общем повышает прочность спая /3/. Небольшое снижение прочности при высоких температурах объясняется ориентационными эффектами.
     Прочность спая в отливках из материалов, содержащих стекловолокно, может составлять 20 - 80% от прочности материала без спая /4-5/. Уменьшение прочности спаев для таких материалов настолько значительно, что прочность спаев может быть равна или даже меньше /6/ прочности базового полимера. Причина этого явления - неравномерная ориентация стекловолокна в области спая.
     При эффекте "внутреннего течения", называемого также "парусным потоком" происходит смещение внутренней части спая под действием потоков расплава в полости в направлении течения. Это может способствовать значительному увеличению прочности спая /6/  
Литература:

1. Кузнецов В.В., Ушакова Н.Б., Половинкина Т.П., Паничев В.Г. "Спаи" при литье под давлением изделий из термопластов. М., НИИТЭхим, 1991.
2. Guidelines for the design of moulding in engineering plastics. Hoechst AG, 1996.
3. Kim S.G, Suh N.P. "Perfomance Prediction of Weldline Structure in Amorphous Polymers". Polym. Eng. Sci., 1986, v. 26, N 17, p. 1200-1207.
4. Hasenauer J., Kueper D., Laumeyer J.E., Welsh I. Top ten design tips. Du Pont de Nemours.
5. Tutorial on polymer composite molding. Michigan State University, 1999.
6. Данные проф. Ю.В. Казанкова

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Нестабильность размеров
 
   Международное название: 

 
Возможные причины и способы устранения

     Причинами нестабильности размеров в процессе хранения или эксплуатации отлитого изделия могут быть:

     - высокие остаточные напряжения в изделии 
     - вторичная кристаллизация 
     - старение изделия под действием факторов среды

     Явление вторичной кристаллизации наблюдается для многих кристаллизующихся материалов (PP, POM, PET, PBT и т.д.). Оно заключается в том, что при недостаточно высокой температуре формы в отлитом изделии могут происходить процессы перестройки кристаллической структуры и увеличение степени кристалличности, которые приводят к изменению размеров и эксплуатационных характеристик изделия /2/.

Литература:

1. Брагинский В.А. Точное литье изделий из пластмасс. Л., Химия, 1977, 111 с.
2. Wilkinson R., Poppe E.A., Leidig K., Schirmer K. "Engineering polymers: the 'top ten' moulding problems". Plastverarbeiter, 46, 1995.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Другие дефекты
Размерный брак
 
    Международное название: 

 
Возможные причины и способы устранения

     Причинами размерного брака могут быть:

     - неправильное задание усадки при расчете исполнительных размеров
     - слишком большой разброс усадки материала
     - деформации деталей пресс-формы при литье
     - раскрытие пресс-формы из-за недостаточного усилия замыкания литьевой машины 

     См. также: коробление

Литература:

1. Брагинский В.А. Точное литье изделий из пластмасс. Л., Химия, 1977, 111 с.
2. Точные пластмассовые детали и технология их получения. (Старжинский В.Е., Фарберов А.М., Песецкий С.С., Осипенко С.А., Брагинский В.А.). Минск. "Наука и техника", 1992.
3. Видгоф Н.Б. Основы конструирования литьевых форм для термопластов. М., Машиностроение. 1979.

  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Растрескивание
 
   Международное название: crack

 
Примеры
Трещины в изделии из POM, отливаемого 
с арматурой. Причины малая толщина 
слоя полимера /8/ 
Трещины в изделии из PA, наполненного 
стекловолокном. Причина - неравномерная 
ориентация стекловолокна /7/ 
Возможные причины и способы устранения

     Причинами появления трещин на поверхности изделия могут быть:

     - высокий уровень остаточных напряжений /1-4/
     - механические повреждения при выталкивании 

    Типичные причины остаточных напряжений:

      - Неравномерность усадочных процессов по толщине и длине изделия
      - Низкая температура формы 
      - Низкая температура расплава
      - Высокая скорость впрыска
      - Неустойчивое заполнение 
      - Неравномерное распределение наполнителя или пигмента по изделию
      - Неравномерная ориентация анизотропного наполнителя (стекловолокно, углеволокно)
      - Малая толщина слоя полимера при литье с металлической арматурой и т.д.

     Наибольшую склонность к растрескиванию имеют такие материалы как PC, ABS, HIPS, PMMA, PSU, смеси ABS/PC, ABS/PSU /5/. Для напряженных изделий из поликарбоната характерно растрескивание под действием автомобильного топлива.
     Арматура препятствует свободной усадке и при недостаточной толщине слоя полимера может происходить его растрескивание. Минимальная толщина слоя полимера вокруг арматуры колеблется от 0.5 до 5 мм и выбирается с учетом размера арматуры, ее конструкции, физико-механических характеристик полимера /4/. Небольшая толщина слоя полимера возможна при использовании материалов с малыми значениями усадок и небольшим коэффициентом линейного расширения.




Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Облой
 
   Другие названия: грат, перелив
   Международное название: flash, overflow

 
Возможные причины и способы устранения

     Возможные причины облоя:

     - недостаточное усилие замыкания литьевой машины при впрыске
     - большие деформации плит пресс-формы вследствие высокого давления на стадии впрыска, пикового давления (в конце стадии впрыска) или высокого давления выдержки
     - неравномерное заполнение
     - перекос формы
     - неплотно подогнанные плоскости смыкания
     - износ формы

   Недостаточное усилие замыкания литьевой машины при впрыске

     При появлении облоя вследствие недостаточного усилия замыкания необходимо либо снизить распорное усилие, либо использовать литьевую машину с большим усилием замыкания.
     Для  уменьшения  распорного  усилия  при  впрыске  рекомендуется:

     - увеличить температуру  расплава
     - увеличить температуру  формы
     - уменьшить число  гнезд
     - использовать более текучий материал

Литература:

1. Калинчев Э.Л., Калинчева Е.И., Саковцева М.Б. Оборудование для литья пластмасс под давлением: Расчет и конструирование. М., "Машиностроение" , 1985, 256 с.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Другие дефекты
Следы течения
 
   Международное название: flow lines, flow mark

 
Возможные причины и способы устранения

     Следы течения (видимые границы потоков) могут наблюдаться в любой области изделия, например, вблизи впуска или в самой дальней части полости. Причинами следов течения могут быть:

     - Быстрое остывание расплава (границы холодных потоков расплава) 
     - Струйное заполнение
     - Большое количество смазки на формообразующих поверхностях 
     - Наличие примесей другого материала

     Быстрое остывание расплава может быть обусловлено низкой температурой формы, малой толщиной впускного литника, низкой температурой расплава, низкой скоростью впрыска.

Литература:

1. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



  Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
  Дефект, проблема  
 

Недолив, неполный впрыск
 
Причины и способы устранения

Облой Причины и способы устранения

Видимая линия спая Причины и способы устранения
Низкая прочность спая Причины и способы устранения

Воздушная ловушка, запирание воздуха Причины и способы устранения

Подгары Причины и способы устранения
Темные включения Причины и способы устранения

Струйное заполнение Причины и способы устранения

Матовые или мутные пятна на впуске  Причины и способы устранения

Следы течения

 

Причины и способы устранения

Серебристые линии (штрихи) Причины и способы устранения
 
Серебристость Причины и способы устранения
 
Холодная капля  Причины и способы устранения
  
Непроплав, опалесценция Причины и способы устранения
 
Эффект "мрамора" Причины и способы устранения
 
Газовые пузыри Причины и способы устранения
   
Игольчатые (волосяные) пузырьки Причины и способы устранения

Утяжины Причины и способы устранения

 Внутренние усадочные полости Причины и способы устранения

"Грампластинка" Причины и способы устранения
 
Залипание изделия в форме Причины и способы устранения
 
Потеря блеска, неравномерный блеск, неравномерность текстуры  Причины и способы устранения

Следы толкателей  Причины и способы устранения

Размерный брак  Причины и способы устранения

Коробление Причины и способы устранения

Растрескивание Причины и способы устранения

Нестабильность размеров при хранении и эксплуатации

 
Причины и способы устранения
 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Эффект "мрамора"
 
   Международное название: marbling

 
Возможные причины и способы устранения

     Причиной эффекта "мрамора" может быть смещение поверхностного слоя под действием высоких скоростей сдвига. 
     Для устранения данного эффекта рекомендуется:

     - Уменьшить скорость впрыска 
     - Изменить профиль скорости впрыска
     - Увеличить сечение впускного литника
     - Скруглить острые кромки изделия

Литература:

1. Wilkinson R., Poppe E.A., Leidig K., Schirmer K. Engineering polymers: the 'top ten' moulding problems. Plastverarbeiter, 46, 1995.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Игольчатые (волосяные) пузырьки
 
   Международное название: 

 
Примеры
Игольчатые воздушные включения в прозрачном 
изделии - результат недоуплотнения 
материала при пластикации /1/
Волосяные воздушные включения 
в прозрачном изделии - результат большой 
дозы впрыска /2/
Возможные причины и способы устранения

     Игольчатые воздушные включения могут быть результатом недостаточного уплотнения полимера при пластикации. Для устранения данного дефекта рекомендуется увеличить противодавление.
     Причиной появления обширных зон с волосяными воздушными включениями может быть большая доза впрыска (если ход шнека превышает 4 диаметра шнека /2/) 

Литература:

1. Recognition and prevention of processing errors. Bayer AG, 1996.
2. Kaminski A.J., Fambeck F.W. Relation between screw diameter, metering volume, density and shot weight. Bayer  AG., 1997.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Струйное заполнение
 
   Международное название: jetting, stall

 
Примеры

Струйное заполнение на детали 
из ABS /4/ 
Возможные причины и способы устранения

     Струйное заполнение - одна из форм неустойчивого (нерегулярного) заполнения /1-3/. Причина неустойчивого 
заполнения - проявление высокоэластического поведения расплава. Этот эффект проявляется при высоких скоростях впрыска, малых толщинах впускного литника, высокой вязкости расплава (очень характерен для поликарбоната). 
    Для устранения этого дефекта рекомендуется:

     - значительно уменьшить скорость впрыска при прохождении впускного литника (использовать профиль скорости впрыска)
     - увеличить толщину впускного литника и уменьшить его длину
     - увеличить температуры расплава и формы
     - сгладить область перехода от разводящего литника к впускному литнику и убрать "мертвые зоны"
     - использовать веерный литник
     - применить материал с большей текучестью
     - располагать впуск напротив стенки (струя может отражаться от стенок)
     - использовать впуск в прилив

Литература:

1. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. Л., Химия, 1983, 288 с.
2. Сабсай О.Ю., Чалая Н.М. Технологические свойства термопластов (обзор). Пласт. массы, 1992, № 1, с. 5-13.
3. Сабсай О.Ю., Дубинский М.Б., Барштейн  Г.Р. "Условия перехода к нерегулярному режиму течения расплавов термопластов". Пласт. массы, 1991, № 9, с. 40-41.
4. Hatch B. " The troubleshooter, part 51: Coping with gate jetting" Inj. Mold. Mag., 2001, Oct.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Следы толкателей
 
   Международное название: pin mark

 
Возможные причины и способы устранения

     Следы от толкателей на изделии появляются при недостаточном охлаждении изделия из-за малого времени  охлаждения или наличия "горячих пятен" (областей с повышенной температурой) на формообразующей поверхности пресс-формы.
     Для устранения этого дефекта рекомендуется:

     - увеличить время выдержки на охлаждение  
     - уменьшить температуру формы
     - улучшить отвод тепла от "горячих пятен" (повышением интенсивности охлаждения или путем изменения конструкции изделия)

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
"Грампластинка"
 
   Другие названия: 
   Международное название: record grooves

 
Возможные причины и способы устранения

      Этот дефект (мелкие концентрические канавки вблизи впуска или на значительном расстоянии от него) характерен для поликарбоната, ПММА. 
      Дефект возникает, если расплав быстро охлаждается в процессе впрыска (например при низкой скорости впрыска).

     Для устранения этого дефекта рекомендуется:

     - повысить скорость впрыска (использовать профиль скорости впрыска)
     - повысить температуру расплава
     - повысить температуру формы
     - увеличить толщину впускного литника
     - использовать более текучий материал

Литература:

 

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Серебристость
 
   Международное название: silvering, moisture splay

 
Примеры
Серебристость на прозрачном изделии 
из-за плохой сушки /2/
Серебристость на прозрачном изделии 
из-за плохой сушки /3/
Возможные причины и способы устранения

     Серебристость - серебристые (серые) разводы или большие зоны на  поверхности  изделия  могут  появиться  вследствие  следующих  причин:

    - высокая влажность материала  (плохая сушка - одна из обычных причин)
    - разнородность материала
    - перегрев материала 

Литература:

1. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. Л., Химия, 1983, 288 с.
2. Recognition and prevention of processing errors. Bayer AG, 1996.
3. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Серебристые линии
 
   Международное название: silver streak, shear streck

 
Примеры
Серебристые линии, связанные с высокими скоростями сдвига 
на прозрачном изделии /1/
Возможные причины и способы устранения

      Серебристые или серые штрихи или линии (отдельные, или радиально расходящиеся серии от места впуска) могут появляться по следующим причинам:

     - высокие скорости сдвига и напряжения сдвига, вызывающие "механическую" деструкцию материала
     - разнородность материала
     - перегрев материала 

      Часто этот дефект сочетается со струйным заполнением.
      Если причиной дефекта являются высокие скорости или напряжения сдвига,  рекомендуется:

     - уменьшить скорость впрыска  
     - увеличить температуру расплава
     - увеличить толщину впускного литника
     - использовать материал с большей текучестью

См. также: серебристость

Литература:

1. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Утяжины
 
   Другие названия: усадочные раковины, утяжки
   Международное название: sink, sink mark

 
Примеры
Утяжина в толстостенной области на прозрачном изделии /2/
Возможные причины и способы устранения

     Утяжины - углубления на поверхности изделия напротив ребер (бобышек) и в толстостенных частях - возникают из-за  недоуплотнения материала на стадии выдержки под давлением. 
     Если толщина слоя полимера в месте присоединения ребра или бобышки больше толщины соседних областей, поэтому это место охлаждается медленнее, что затрудняет уплотнение расплава и приводит к повышенной объемной усадке в месте присоединения.
     Если толстостенные области заполняются расплавом через более тонкие, быстрое застывание тонких областей препятствует хорошему уплотнению толстостенных. 
     Для устранения утяжек необходимо улучшить уплотнение материала следующими способами:

     - увеличить давление выдержки и время выдержки под давлением
     - увеличить толщину литниковых каналов
     - повысить температуру расплава
     - улучшить охлаждение области с утяжками
     - уменьшить интенсивность охлаждения области между впуском и толстостенным участком
     - повысить скорость впрыска (при необходимости использовать профиль скорости впрыска)
     - перенести (добавить) места впуска в самые толстые части изделия / приблизить места впуска к самым толстым частям изделия
     - повысить толщины изделия на путях от места впуска к толстостенным участкам
   - уменьшить толщину ребер и толстых участков
     - использовать материал с большей текучестью

    Для устранения утяжек напротив ребер и бобышек можно также применять специальные конструкции (канавки вдоль ребра или вокруг бобышки, заглубление знака, формующего отверстие бобышки и т.д.), уменьшающие толщину слоя полимера. Эффективны также способы маскировки утяжек (мелкими ребрами на лицевой поверхности, специальными текстурами и т.д.).  

Смотрите также:
Влияние конструкции изделия и пресс-формы на процесс уплотнения при литье термопластов




Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Внутренние усадочные полости
 
   Международное название: void

 
Примеры
Внутренняя усадочная полость 
в толстостенном изделии /3/
Внутренняя усадочная полость 
в толстостенном изделии /2/
Возможные причины и способы устранения

     Пустоты неправильной формы в толстостенных частях - возникают, как и утяжины, из-за  недоуплотнения материала на стадии выдержки под давлением. В отличие от случая с утяжинами, здесь поверхностная корка полимера обладает высокой жесткостью и сохраняет геометрию поверхности.
      Если толстостенные области заполняются расплавом через более тонкие, быстрое застывание тонких областей препятствует хорошему уплотнению толстостенных. 
     Для устранения внутренних усадочных полостей необходимо улучшить уплотнение материала следующими способами:

     - увеличить давление выдержки и время выдержки под давлением
     - увеличить толщину литниковых каналов
     - повысить температуру расплава
     - повысить температуру формы
     - повысить скорость впрыска (при необходимости использовать профиль скорости впрыска)
     - перенести (добавить) места впуска в самые толстые части изделия
     - повысить толщины изделия на путях от места впуска к толстостенным участкам
     - уменьшить толщину толстых участков
     - использовать материал с большей текучестью 

Литература:

1. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. Л., Химия, 1983, 288 с.
2. Recognition and prevention of processing errors. Bayer AG, 1996
3. Hatch  B. "The troubleshooter, part 14: Voids in thick parts". Inj. Mold. Mag., 1997, May.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Недолив
 
   Другие названия: неполный впрыск, неполная заливка
   Международное название: short shot

 
Примеры:
Недолив на решетке динамика 
Анализ причин брака
Возможные причины и способы устранения

     Причинами недолива могут быть:

     - Перестывание материала при впрыске из-за низкой скорости впрыска
     - Низкая температура расплава 
     - Низкая температура формы
     - Преждевременное переключение на выдержку под давлением 
     - Заниженная толщина изделия / неправильный выбор мест впуска / низкая  текучесть  материала
     - Заниженная толщина литниковых каналов
     - Эффект замедления
     - Запирание воздуха ("воздушная ловушка")
     - Влияние разветвлений и профиля температуры по сечению канала (для многогнездных отливок) 
     - Недостаток материала в цилиндре из-за неправильно установленной дозы

   

Перестывание материала при впрыске из-за низкой скорости впрыска

     При низкой скорости впрыска диссипативное тепловыделение в расплаве недостаточно, чтобы компенсировать потери тепла через формообразующие поверхности. Охлаждение расплава приводит к недоливу.

    

Преждевременное переключение на выдержку под давлением 

     При переключении на выдержку под давлением режим заполнения при управлении скоростью впрыска заменяется режимом заполнения при управлении давлением. Скорость впрыска при этом падает, что приводит к снижению температуры фронта расплава. Если температура расплава опускается до температуры, при которой расплав теряет текучесть, наблюдается недолив.
    Преждевременное переключение на режим управления давлением может происходить, например, если потери давления расплава в процессе впрыска достигают установленного давления впрыска. В этом случае проблему можно решить путем уменьшения потерь давления при впрыске (увеличить толщину изделия и/или литников, применить горячий канал, использовать более текучую марку материала) или при использовании литьевой машины с большим давлением впрыска.  

  

Эффект замедления

    Эффект замедления /3/ проявляется в изделиях, имеющих тонкие ребра, бобышки, локальные участки пониженной толщины рядом с местом впуска. Эффект замедления вызывает резкое охлаждение фронта расплава и часто приводит к недоливу тонких областей, расположенных вблизи впуска.
     При попадании расплава в разветвление канала на толстый и тонкий, расплав начинает охлаждаться быстрее в тонкой стенке, замедляя течение. Снижение скорости течения ведет к уменьшению тепловыделения в расплаве от трения. Уменьшенное тепловыделение уже не может компенсировать потери тепла за счет теплопроводности более холодных (относительно температуры расплава) стенок пресс-формы, температура фронта расплава в тонкой части потока начинает быстро понижаться, следствием чего является застывание фронта расплава. В то же время течение расплава в толстом канале сопровождается достаточным выделением тепла. Повышение давления расплава в конце стадии впрыска не позволяет устранить недолив, так как пробка из холодного полимера, образовавшаяся тонком канале, препятствует течению расплава.

  

Влияние разветвлений и профиля температуры по сечению канала

     Этот эффект может наблюдаться в многоместных пресс-формах и связан с характером распределения температуры расплава по сечению канала. При оптимальной скорости впрыска и равномерном охлаждении профиль температуры близок к параболическому с максимумом в центре канала. После разветвления литникового канала профиль температуры становится несимметричным (рисунок). После следующего разветвления, если оно находится достаточно близко к первому, наблюдается большое различие в температурах расплава для одинаковых литниковых каналов: в одном канале расплав имеет более высокую температуру, а в другом - более низкую. Это различие температур может оказывать большое влияние на длину затекания расплава в полости и быть причиной недолива на гнезде с низкой температурой расплава. 
     При высокой скорости впрыска, профиль температуры расплава изменяется - появляются два максимума в пристенных слоях. В этом случае, эффект также может проявляться, но гнезда, но недолив возникает уже на другом гнезде.  




Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Залипание изделия в форме
 
   Международное название: sticking

 
Возможные причины и способы устранения

     Причинами залипания изделия  в форме могут быть:

      - задержка переключения на выдержку под давлением
      - переуплотнение материала (при высоком давлении выдержки)
      - маленький литьевой уклон
      - проблемы в системе выталкивания
      - дефекты полировки (особенно в области поднутрений)
      - отсутствие вентиляции пуансона (разряжение)
      - "горячие пятна" в форме (области с повышенной температурой)

Литература:

 

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Матовые или мутные пятна на впуске
 
   Международное название: gate smear, dull spots, gate blush

 
Примеры
Мутные пятна на впуске 
для прозрачного изделия /4/
Возможные причины и способы устранения

     Матовые или мутные пятна на впуске - одна из форм неустойчивого (нерегулярного) заполнения /1-3/. Причина неустойчивого заполнения - проявление высокоэластического поведения расплава. Этот эффект проявляется при высоких скоростях впрыска, малых толщинах впускного литника, высокой вязкости расплава (очень характерен для поликарбоната). 
    Для устранения этого дефекта рекомендуется:

     - значительно уменьшить скорость впрыска при прохождении впускного литника (использовать профиль скорости впрыска)
     - увеличить толщину впускного литника и уменьшить его длину
     - увеличить температуры расплава и формы
     - сгладить область перехода от разводящего литника к впускному литнику и убрать "мертвые зоны"
     - использовать веерный литник
     - применить материал с большей текучестью
     - располагать впуск напротив стенки (струя может отражаться от стенок)
     - использовать впуск в прилив

     Для некоторых материалов (например, для PET) мутные пятна на впуске могут появляться вследствие кристаллизации). 

Литература:

1. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. Л., Химия, 1983, 288 с.
2. Сабсай О.Ю., Чалая Н.М. Технологические свойства термопластов (обзор). Пласт. массы, 1992, № 1, с. 5-13.
3. Сабсай О.Ю., Дубинский М.Б., Барштейн  Г.Р. "Условия перехода к нерегулярному режиму течения расплавов термопластов". Пласт. массы, 1991, № 9, с. 40-41.
4. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Воздушная ловушка
 
   Другие названия: запирание воздуха
   Международное название: air trap

 
Примеры
Запирание воздуха часто сопровождается подгаром /4/
Возможные причины и способы устранения

     Воздушные  ловушки образуются  при  запирании  воздуха  в полости формы при  отсутствии  воздухоотвода  или  плохой  вентиляции (рекомендации по размерам вентиляционных каналов см. в /1-2/.  Воздушные  ловушки  могут  возникать  вследствие  ускоренного  течения  расплава  по  более  толстым  стенкам  изделия.
     Если  в  месте  запирания  воздуха  вентиляция  уже  существует  для  лучшего  вытеснения  воздуха  из  полости  можно снизить  скорость  впрыска  в  конце  процесса  заполнения, а также увеличить  толщину  вентиляционных  каналов. Для предотвращения попадания воздуха из литниковой системы рекомендуется также предусмотреть воздухоотводы на всех поворотах литниковых каналов (это особенно важно при тонкостенном литье) /3/.  
     Резкое сжатие воздуха в полости формы при отсутствии воздухоотводов или при плохой вентиляции может привести к повышению температуры до 500-600  оС /4/ и обугливанию полимера в области воздушной  ловушки (эффект дизеля).

Литература:

1. Пантелеев А.П., Шевцов Ю.М., Горячев И.А. Справочник по проектированию оснастки для переработки пластмасс. М., Машиностроение. 1986, 400 с.
2. Видгоф Н.Б. Основы конструирования литьевых форм для термопластов. М., Машиностроение. 1979.
3. Nypro mold design standards". Nypro Inc., 1997.
4. Recognition and prevention of processing errors". Bayer AG, 1996.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Непроплав, опалесценция
 
   Международное название: unmelt, opalescence

 
Примеры
Непроплав на прозрачном 
изделии /2/
Возможные причины и способы устранения

     Непроплав может проявляется в каком-нибудь одном месте (см. также холодная капля), или же крупные частицы нерасплавленного полимера могут быть распределены по всему изделию. Опалесценция  - оптический эффект, иногда возникающий в прозрачных изделиях из-за большого количества мелких частиц нерасплавленного полимера.  
     Для устранения этих дефектов рекомендуется:

     - повысить температуру зон материального цилиндра, горячего канала
     - увеличить скорость вращения шнека при загрузке
     - увеличить противодавление

     Причиной непроплава может также быть слишком большой объем впрыска, превышающий возможности машины /2/.

Литература:

1. Wilkinson R., Poppe E.A., Leidig K., Schirmer K. Engineering polymers: the 'top ten' moulding problems. Plastverarbeiter, 46, 1995.
2. Injection molding troubleshooting guide for Eastar Copolyesters". Eastman Chemical Co., 2000

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Коробление
 
   Международное название: warpage, deflection, distortion

 
Примеры
Коробление диска из POM /3 / Коробление крупногабаритного изделия 
из полиэтилена (фото - "АБ Универсал")
Анализ причин коробления

Коробление бачка радиатора из стеклонаполненного PP
Анализ причин коробления
Возможные причины и способы устранения

    Коробление - искажение формы изделия. Общей причиной коробления является неравномерность усадочных деформаций (усадок) по изделию. Причинами неравномерности усадок могут быть:

     - Несбалансированное  заполнение изделия расплавом
     - Снижение температуры расплава при впрыске
     - Неустойчивое заполнение 
     - Неравномерная ориентация полимера и анизотропного наполнителя (стекловолокно, углеволокно)
     - Неравномерное охлаждение изделия (например, при разнице температур матрицы и пуансона, при "угловом эффекте" )
     - Неравномерное содержание наполнителя (отжим)
     - Неравномерное уплотнение изделия, недоуплотнение, переуплотнение и т.д.

    На равномерность усадок большое влияние оказывают толщина изделия, особенности конструкции изделия и литниковой системы, особенности материала, технологический режим и др. факторы. 

Литература:

1. Брагинский В.А. Точное литье изделий из пластмасс. Л., Химия, 1977, 111 с.
2. Austin C. Warpage Design Principles.  Moldflow Pty. Ltd., Kilsyth,  Australia,  1991
3. Guidelines for the design of moulding in engineering plastics. Hoechst AG, 1996.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003



Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Потеря блеска, неравномерный блеск, неравномерность текстуры
 
   Международное название: tarnishing (потеря блеска)

 
Примеры
Отливки из АБС-пластика, полученные при использовании различных материалов формообразующих при одинаковой текстуре поверхности
(слева - сталь 1.2713 , справа: сталь 1.2311) /1/
Возможные причины и способы устранения

     Потеря блеска, неравномерный блеск, а также низкое качество воспроизведения текстуры  - могут могут быть связаны с:

     - неравномерным уплотнением
     - недостаточным уплотнением 
     - неравномерностью охлаждения изделия в полости
     - перегревом  материала   

      Характер влияния технологических параметров на блеск поверхности отливки зависит от типа текстуры и материала отливки.  
      Авторы работы /1/ наблюдали пятна с повышенным блеском на матовой поверхности изделия из АБС пластика при низких температуре формы и давлении выдержки. Повышение температуры формы, скорости впрыска и давления выдержки создавало лучшие условия уплотнения и устраняло блеск.   
     На равномерность блеска и воспроизведение текстуры может значительно влиять неравномерность толщины (утоньшения или утолщения), ребра и другие особенности конструкции изделия.  
     Блеск и качество воспроизведения текстуры очень сильно зависят от условий охлаждения отливки. Использование различных материалов (имеющих различные теплофизические характеристики) для вставок может быть причиной неравномерного блеска. 
     Для устранения данных дефектов, вызванных проблемами с уплотнением, рекомендуется предпринять следующие действия:

     - увеличить давление выдержки
     - повысить температуру расплава и формы 
     - увеличить скорость впрыска
     - увеличить толщину литниковых каналов
     - использовать материал с меньшей вязкостью




Дефекты литьевых изделий и проблемы литья
 
Видимая линия спая
 
   Международное название: weld line, weld mark

 
Возможные причины и способы устранения

     Спай возникает при стыковке двух потоков. Образуемая при этом воздушная канавка на поверхности изделия - видимая линия спая - может ухудшать внешний вид изделия. Внешний вид линии спая определяется глубиной воздушной V-образной канавки, образуемой при стыке потоков расплава, особенностями марки материала изделия, текстурой поверхности изделия. 
     Глубина канавки зависит от условий охлаждения и уплотнения области спая. Все факторы, способствующие медленному охлаждению и лучшему уплотнению области спая, приводят к уменьшению глубины воздушной канавки (а значит и улучшению внешнего вида спая):

     - Повышение толщины изделия
     - Уменьшение теплопроводности материала пресс-формы в области спая (использование легированных сталей)
     - Повышение температуры расплава в области спая
     - Повышение температуры формы
     - Использование материала изделия с повышенной текучестью
     - Повышение давления выдержки

     Запирание воздуха в месте спая ("воздушная ловушка") приводит к ухудшению внешнего вида спая. Поэтому в области спаев рекомендуется предусматривать воздухоотводы.
     В работе /2/ было установлено, что направление механической обработки формообразующих поверхностей также имеет влияние на внешний вид линии спая. Следы механической обработки, параллельные направлению течения расплава в области спая, способствуют ухудшению внешнего вида линии спая. Следы механической обработки, перпендикулярные направлению течения расплава, приводят к улучшению внешнего вида линии спая.
     Особенно четко линия спая выделяется на поверхности изделия из пластмасс, содержащих стекловолокно и перламутровые пигменты (частички слюды) из-за резкой смены ориентации частиц волокна и пластинок слюды в области  спая.

Литература:

1. Кузнецов В.В., Ушакова Н.Б., Половинкина Т.П., Паничев В.Г. "Спаи" при литье под давлением изделий из термопластов. М., НИИТЭхим, 1991.
2. Picarollo S., Rallis A., Titomanlio G. Plast. and Rubber Process and Appl. 1987, v.8, N 3, p.181-184.

 
 
  (С) И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская, 2002-2003


Содержание раздела