Выходные данные 9-ое издание , г. Люденшайд, август 2007 г., авторское право K.I.M.W. NRW GmbH Это издание защищено авторским правом, включая право на перевод, перепечатку и тиражирование книги или ее частей. Без согласия Института пластмасс г. Люденшайда не разрешается делать фотокопии, микрофильмы и т.д. с материалов данного издания, а также использовать данные материалы для иных целей. Институт пластмасс г. Люденшайд K.I.M.W. NRW GmbH Каролиненштрассе, 8 58507 г. Люденшайд, Германия Распространение: Horschler Kommunikation GmbH Телефон: Факс: Е-mail: Интернет: Издательство: Издательское общество mediaPrint Фридрих-Эберт-Штрассе 19 59425 г. Унна Телефон: +49 (0) 23 03.2 54 22-0 +49 (0) 23 51.10 64-191 +49 (0) 23 51.10 64-190 [email protected] www.kunststoff-institut.de Научная разработка: Институт пластмасс NRW GmbH для средних предприятий. При подготовке данного издания использовались материалы партнеров-переработчиков пластмасс. Печать: Druck Verlag Kettler, г. Бёнен Международный стандартный книжный номер (ISBN): 978-3-9810961-9-4 2 Предисловие Новое издание «Справочник по устранению дефектов изделий, изготовляемых методом литья под давлением» является современной переработанной и дополненной версией первого издания справочника, вышедшего в 1972 г. С тех пор данный справочник неоднократно переиздавался и разошелся по миру на 6 языках в количестве 80000 экземпляров. Настоящее издание было основательно переработано и существенно дополнено, с точки зрения современного состояния оборудования для литья под давлением. Были добавлены актуальные разделы: литье многокомпонентных изделий, поточные аномалии, тигровые линии, лакирование пластмассовых деталей, а также отклонения размеров и веса. Настоящий справочник содержит анализ возможных причин появления дефектов отливок и предлагает простые и понятные пути и способы их устранения. Чтобы иметь возможность дать читателю практическую поддержку при возникающих проблемах, в новый справочник включены сведения, почерпнутые из многочисленных реализованных проектов, результатов лабораторных исследований, а также практического опыта многих экспертов. Справочник представляет собой удобное компактное пособие, которое может применяться как при практическом изготовлении изделий из пластмасс, так и при проведении проектных разработок в данной области. Авторы этого издания благодарят всех участников данного проекта, которые внесли посильный вклад в очередной выпуск справочника и желают всем читателям успехов в применении содержащихся в нем практических рекомендаций. Институт пластмасс г. Люденшайд август 2007 г. 1 2 Введение Структура справочника построена по аналогии с самим процессом поиска, распознавания и устранения причин появления дефектов изделий. После первоначального визуального контроля отлитой детали производится распознавание типа дефекта и его классификация. При этом используются известные основополагающие принципы для четкого и ясного систематического сопоставления дефектного изделия с образцом. В качестве вспомогательных данных используются характеристики применяемого материала, данные о технологии его переработки, сведения о текущих настройках машины, литьевой формы и периферии. Справочник содержит 5 разделов: Раздел 1: Классификация дефектов и их распознавание (стр. 5 – 46) Раздел 2: Физические причины и пути устранения дефектов (стр. 50 – 140) Раздел 3: Порядок работ по наладке литьевой машины (стр. 141 – 148) Раздел 4: Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией (стр. 149 – 155) Раздел 5: Проверка знаний Оглавление (стр.156) (стр. 157) 10 Введение Раздел 1: Классификация дефектов и их распознавание В этом разделе с помощью многочисленных рисунков и пояснений показаны и описаны различные типы дефектов. Таким образом, в разделе содержится относительно полный перечень наиболее часто встречающихся дефектов. Раздел 2: Физические причины и пути устранения дефектов В данном разделе представлены основные физические причины появления дефектов литья. Систематизированы основные факторы, определяющие появление дефекта того или иного вида. В виде схемы (алгоритма) представлен порядок действий, направленных на уменьшение дефекта, его устранения или предотвращения. Раздел 3: Порядок работ по наладке литьевой машины В схематическом виде представлен порядок действий по отработке технологии литья. Приведены достаточно полные пояснения. Раздел 4: Общие указания по переработке материала, управлению машиной, литьевой формой и периферией В этой главе приведены ориентировочные данные для выбора параметров переработки материала, таких как температур, противодавления (реактивного давления) и числа оборотов шнека. Кроме того, содержатся указания для управления и эксплуатации машины, литьевой формы и периферии. Раздел 5: Проверка знаний Оглавление 3 Раздел 1 • Классификация дефектов и их распознавание 1 5 6 10 Раздел 1 • Оглавление Номер Темы Страница Номер Темы Причины Устранение дефекта 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3 3.1 3.2 3.3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Утяжки Свили Пригарные свили Влажностные свили Воздушные свили Цветовые свили Стекловолоконные свили Образование пузырей Включения воздуха (образование пузырей) Усадочные раковины/ вакуоли Газообразные включения Соединительный шов 7 8 11 12 13 14 16 17 18 50 52 52 54 56 58 60 62 62 19 20 21 Глянец/ различия в глянце Образование свободной струи Эффект грампластинки Матовые места в зоне впускного литника Деталь с недоливом Дизельный эффект/ пригар 22 23 24 25 64 66 68 72 76 78 80 26 27 82 84 Детали с переливом (облой/ перепонки) Белый разрыв/ трещины вследствие внутренних напряжений 28 86 29 88 Страница Причины Устранение дефекта 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Видимые отпечатки выталкивателя Деформация при извлечении из формы Отметины извлечения (риски при выемке из формы) Отслаивание поверхностного слоя Холодная пробка Образование нити Темные точки Образование налета Дефекты на гальванизированных пластмассовых деталях Рваный/ надорванный пленочный шарнир Коробление Многокомпонентная техника Тигровые линии Дефекты на лакированных пластмассовых деталях Аномалии литьевого потока Отклонения размеров и массы 30 90 31 92 32 96 33 98 34 35 36 37 38 100 102 104 106 109 39 113 40 41 42 43 115 123 127 130 44 45 133 137 1.1 Утяжки Помощь Страница 50 r Утяжки появляются, например, в зоне утолщения материала в виде углубления на поверхности отлитой детали, если температурная усадка (сокращение объема) больше не может компенсироваться. Рис. 1.2. Утяжки в зоне крышеобразного выступа Рис. 1.1 Утяжки в зоне ребер Рис. 1.3 Утяжки на недостаточно темперированном цилиндрическом стержне 7 8 1.2 Свили Помощь Страница 52 r Рекомендации для классификации свилей: Картина появления свилей разного типа, в частности, пригоревших, влажностных и воздушных, как правило, одна и та же. В производстве это представляет собой особую проблему, так как визуальная классификация очень сложна и даже невозможна. Поэтому переработчик пластмасс по возможности должен использовать всю полноту информации о материале, особенностях его переработке и влиянии окружающей среды, чтобы иметь возможность получить суждение о типе свилей. В этом разделе приведены данные, которые могут помочь при установлении типа свилей. Не каждый из описанных признаков обязательно должен присутствовать при том или ином типе свилей. 10 1.2 Указание на свили Помощь Страница 52 r Пригарные свили f Свиль появляется периодически. f Свиль образуется за узкими поперечными сечениями (например, системы литника/ точки впрыска) или за местами с острыми краями в литьевой форме. f Температура впрыскиваемой массы находится на верхнем предельном значении. f Картина дефекта улучшается при более медленной скорости впрыскивания. f Картина дефекта улучшается при меньшей температуре массы. f Расплав долго остается в цилиндре пластикации, например, за счет прерывания цикла или небольшого объема впрыска. f Большая составляющая вторичного гранулата или часть материала уже обрабатывалась многократно. f Форма оборудована горячим каналом. f Машина для литья под давлением оборудована запорным соплом. f Гранулат слишком долго оставался в сушилке. 9 10 1.2 Указания на свили Влажностные свили f Пластмасса склонна к поглощению воды (например, ПА, АБС, АЦ, ПБТ(П), ПК, ПMMA, САН). f При медленном разбрызгивании «в пустоту» расплав становится пузыристым и/или испускающим пар из сопла. f Твердеющий фронт потока массы, заполняющей гнездо, образует похожую на кратер структуру. Помощь Страница 52 r f Содержание влаги в исходном материале очень высокое. f Содержание влаги в окружающем воздухе очень высокое. f Стенка литьевой формы очень холодная. f Оба названных предыдущих пункта в комбинации приводят к влажностным свилям. f Температура втягивания материала (температура фланца) очень низкая. f Потеря герметичности каналов охлаждения в литьевой форме. Воздушные свили f Дефект уменьшается со снижением декомпрессии. f Дефект уменьшается с более медленной скоростью впрыска. f В выпрыснутой массе видны пузыри. f Твердеющий фронт потока массы, заполняющей гнездо, образует похожую на кратер структуру. 10 1.2.1 Пригарные свили Если расплав пластмассы за счет слишком высокой температуры или слишком продолжительного времени обработки термически поврежден, то возникают газообразные продукты распада, которые будут видны на поверхности как коричневые или серебряные изменения цвета. Рис. 2.1.1 Пригарные свили за счет длительного пребывания в горячем канале/цилиндре пластикации Помощь Страница 52 r Рис. 2.1.2. Пригарные свили за счет высокого сдвигового нагрева в точке впрыска Рис. 2.1.3 Пригарные свили за счет слишком долгого времени обработки в цилиндре пластикации 11 12 1.2.2 Влажностные свили Влажностные свили появляются на поверхности отливки часто как U-образный, открытый против направления течения профиль. Деталь в зоне серебристого свиля имеет чаще всего шершавую, пористую поверхность. Влажностные свили, которые образовались за счет влаги на поверхности формы, появляются как обширные, матовые и полосовидные зоны. Рис. 2.2.1 Образование свилей за счет высокого содержания влаги гранулата. Помощь Страница 54 r Рис. 2.2.2. Слева: свили за счет влажного гранулата Справа: за счет влаги на форме Рис. 2.2.3 Свили за счет высокой остаточной влаги в гранулате 10 1.2.3 Воздушные свили Воздушные свили появляются чаще всего как матовые, серебристые или белые свили и встречаются в зоне куполообразных выпуклостей, ребер и скачков толщины стенки. В зоне литника это может приводить, исходя из его сечения, к полосовидным свилям. В зоне росчерков или углублений часто появляются так называемые воздушные наплывы или воздушные крюки. Рис.2.3.1 Воздушный свиль за счет воздушного включения Помощь Страница 56 r Рис. 2.3.2. Свиль (вблизи литника) за счет втянутого при декомпрессии воздуха Рис. 2.3.3. Воздушные крюки за переходом толщины стенки 13 14 1.2.4 Цветовые свили Цветовые свили возникают из-за неравномерного распределения применяемого красителя или за счет разной направленности красящих пигментов в потоке массы. Температурное повреждение или высокая деформация отливки, например, за счет слишком высоких усилий выемки из формы, также могут приводить к цветовым свилям. Рис. 2.4.1 Ориентация пигментов металлического эффекта за счет процесса течения Помощь Страница 58 r Рис. 2.4.2 Цветовые свили в зоне соединительного шва Рис. 2.4.3 Цветовые свили за счет несовместимости красителя Masterbatch с основным материалом 10 1.2.4 Цветовые свили Помощь Страница 60 r Вторичный соединительный шов Указания: При металлически пигментированных материалах этот дефект проявляется особенно сильно. Первичные соединительные швы Рис. 2.4.4. Образование свилей при первичных и вторичных соединительных швах 15 16 1.2.5 Стекловолоконные свили Помощь Страница 60 r Усиление пластмасс стекловолокном может приводить к матовой и шероховатой поверхности. Металлически отражающие стекловолокна видны в виде свилей на поверхности. Рис. 2.5.2 Стекловолоконные свили (явно виден соединительный шов) Рис. 2.5.1. Стекловолоконные свили за счет сильной ориентации вблизи литника Рис. 2.5.3 Отливка с шероховатой серебристой поверхностью 10 1.3 Образование пузырей Рекомендации для классификации (распознавания) пузырей на отливке: При рассмотрении пузырей на отлитой детали должно делаться различие между включениями воздуха (воздушными пузырями), вакуолями (усадочными раковинами), а также газообразными включениями. Включения воздуха возникают во время заполнения расплавом литьевой формы. Воздух может поступать из блока пластикации или из областей формы (например, там, где ребра или глухие отверстия). Вакуоли (усадочные раковины) являются безвоздушными полостями, которые возникают за счет усадки материала в Помощь Страница 62 r период охлаждения. Газообразные включения также могут приводить к образованию пузырей. Как правило, они возникают за счет разрушения молекулярных цепочек материала. Визуальное распознавание, обусловленное одинаковым проявлением, затруднительно. Помощь для распознавания должны дать следующие признаки: Воздушные включения (воздушные пузыри): f В выпрыскиваемой массе видны пузыри. f Дефект уменьшается, если работа проводится без декомпрессии. f Изменения давления подпитки и времени выдержки под давлением не оказывают существенного воздействия на размер полости. f Дефект виден даже при не полностью отлитой детали. Вакуоли (усадочные раковины): f Дефект находится в толстостенных зонах или скоплениях массы материала. f Изменения давления и времени подпитки влияют на размер полости. f Дефект возникает преимущественно на фазе подпитки. Газовые пузыри (газообразные включения): f Уменьшение скорости впрыска влияет на картину дефекта. f Изменение температуры массы влияет на дефект. f Уменьшение времени подпитки меняет картину дефекта. 17 18 1.3.1 Включения воздуха (образование пузырей) На отливке или внутри ее видны полости, которые можно объяснить либо воздухом, поступающим в форму снаружи, либо воздухом, не успевшим покинуть форму через выпоры. Образование пузырей может происходить также вблизи стенок формы. Рис. 3.1.1 Вздутие поверхности за счет образования пузырей Помощь Страница 62 r Рис. 3.1.2. Образование пузырей за счет впрыскиваемого воздуха Рис. 3.1.3 Воздушные пузыри за счет воздуха, не успевшего покинуть форму через выпоры 10 1.3.2 Усадочные раковины/ вакуоли Помощь Страница 64 r Вакуоли образуются, например, в области утолщений материала, если усадка не может больше компенсироваться. Рис. 3.2.2 Лунка вблизи литника Рис. 3.2.1 Вакуоли в толстостенной зоне отливки Рис. 3.2.3 Вакуоли в светопроводящей зоне отливки 19 20 1.3.3 Газообразные включения Помощь Страница 66 r Газообразные пузыри являются продуктом распада материала внутри отливки или на ее поверхности. Причина – в температурном повреждении материала. Рис. 3.3.2 Газообразные включения за счет деполимеризации (температурное разложение) Рис. 3.3.3 Пузыри на поверхности за счет температурного разложения материала 10 1.4 Соединительный шов Соединительный шов на пластмассовых деталях, как правило, является оптически и механически слабым местом. Может быть видна метка и/ или изменение цвета. Метка особенно видна на темных или прозрачных деталях с гладкими, полированными до высокого блеска поверхностями. Изменения цвета особенно бросаются в глаза при использовании красителей с металлическим эффектом. Рис. 4.1 Цветовые свили в области соединительного шва Помощь Страница 68 r Рис. 4.2 Стекловолоконные свили в области соединительного шва Рис. 4.3 Видимая метка на верхней и нижней стороне прозрачной отливки 21 22 1.5 Глянец/различия в глянце При оценке глянца различают отливки, которые в целом имеют незначительный или слишком высокий глянец, и детали, которые на поверхности не имеют однородного глянца (различие в глянце). Различия в глянце возникают, например, часто при различной толщине стенок и могут быть видны на поверхности детали. Рис. 5.1 Различия в глянце в области ребер Помощь Страница 72 r Рис. 5.2 Различие в глянце за счет различных толщин стенок Рис. 5.3 Различие в глянце на соединительных швах 10 1.6 Образование свободной струи Помощь Страница 76 r На поверхности детали можно видеть шероховатую или матовую линию в форме шланга. Часто свободная струя выделяется также за счет явного глянца или цветового различия. В некоторых случаях картина явления напоминает эффект грампластинки (см. стр. 24). Рис. 6.2 Образование свободной струи вблизи литника Рис. 6.1 Свободная струя, исходящая от литника по всей отливке Рис. 6.3 Свободная струя за счет неблагоприятного примыкания в области ребер 23 24 1.7 Эффект грампластинки 10 Помощь Страница 78 r На детали видна тонко рифленая поверхность, напоминающая бороздки грампластинки. В области точечных литников видны мелкие концентрические кольца, параллельно расходящиеся. Рис. 7.2 Концентрические канавки грампластинки Рис. 7.1 Концентрические канавки грампластинки Рис. 7.3 Канавки грампластинки, исходящие от литника через всю отливку 1.8 Матовые места в зоне впускного литника Помощь Страница 80 r Вокруг литника видны концентрические кольца, которые часто настолько малы, что различим только матовый ореол. Рис. 8.2 Матовое место (ореол) в области литника Рис. 8.1 Матовое место (ореол) в зоне литника Рис. 8.3 Матовое место (ореол) в зоне литника 25 26 1.9 Деталь с недоливом Литые детали, внешние контуры которых не полностью сформированы, называют детали с недоливом. Дефект появляется особенно часто вдали от литника на длинных путях течения или в области тонкостенных мест (например, ребер). При недостаточном удалении воздуха из литьевой формы может появиться дефект также на других местах. Рис. 9.1. Не полностью отлитая деталь за счет включения воздуха Помощь Страница 82 r Рис. 9.2 Не полностью отлитые ребра, вдали от литника Рис. 9.3 Не полностью отлитые ребра, вблизи от литника 10 1.10 Дизельный эффект/ пригар Помощь Страница 84 r На поверхности отливки видны концентрированные черные окрашивания (пригары). Во многих случаях детали на этих местах отлиты не полностью или имеют стыковочные швы и другие отметины. Рис. 10.2 Дизельный эффект за счет сжатия воздуха в конце пути протекания Рис. 10.1 Образование пригара (исследование заполнения) Рис. 10.3 Дизельный эффект за счет слияния нескольких фронтов течения (изучение заполнения) 27 28 1.11 Детали с переливом (облой/ перепонки) Образование облоя часто обнаруживают в зоне разделения уплотнительных поверхностей, каналов удаления воздуха или выталкивателей. Облой появляется в виде пленки по краю пластмассовой детали. Тонкий облой часто не виден с первого раза. Толстый облой имеет большую площадь, например, в виде перепонки, и часто выступает на несколько миллиметров за край детали. Рис. 11.1 Перелив за счет избыточного впрыскивания, имеет большую площадь (перепонки) Помощь Страница 86 r Рис. 11.2 Образование облоя по линии разъема литьевой формы Рис. 11.3 Образование облоя в зоне выпоров 10 1.12 Белый разрыв/ трещины вследствие внутренних напряжений Белые разрывы являются следствием внутренних напряжений или внешних нагрузок (например, больших растяжений). Нагруженная зона имеет беловатое изменение цвета. Трещины вследствие внутренних напряжений являются совокупностью плотно расположенных друг за другом микротрещин, которые часто появляются только спустя несколько дней или недель после изготовления. Рис. 12.1 Белый разрыв в зоне выталкивателей за счет нагрузки при извлечении из формы Помощь Страница 88 r Рис. 12.2 Трещины вследствие внутренних напряжений на ложках для салата (повреждение появляется неделю спустя) Рис. 12.3 Трещины изза внутренних напряжений и действия надрывов на острых краях металлической ручки 29 30 1.13 Видимые отпечатки выталкивателя При углубленных или выпуклых отпечатках выталкивателя имеются различия толщины стенки. Они могут вызывать на видимой поверхности детали различия в глянце и впадины. При высоких усилиях извлечения из формы это также может приводить к повреждению стенки детали. Рис. 13.1 Углубленные отпечатки выталкивателей Помощь Страница 90 r Рис. 13.2 Различия в глянце в области выталкивателя Рис. 13.3 Повреждение выталкивателем видимой поверхности детали 10 1.14 Деформация при извлечении из формы В зависимости от интенсивности повреждений различают трещины, разрывы, растянутые зоны и сильно вдавленные или продавленные выталкивателями места. Особенно критичны к такого рода повреждениям отливки, если они извлекаются из формы без подвижных деталей (например, шибера и тому подобного). Рис. 14.1 Сильная деформация отливки выталкивателем Помощь Страница 92 r Рис. 14.2 Деформация нижней плоскости детали за счет высоких усилий на выталкивателе Рис. 14.3 Деформация отливки за счет принудительного извлечения из формы 31 32 1.15 Отметины извлечения (риски при выемке из формы) Помощь Страница 96 r Отметины извлечения возникают во время выемки из формы и представляют собой повреждение поверхности отливки. Они появляются преимущественно на структурированных поверхностях. Рис. 15.2 Риски извлечения из формы на структурированной поверхности Рис. 15.1 Риски извлечения из формы за счет пика давления в конце фазы врыска Рис. 15.3 Риски извлечения из формы за счет пика давления в конце фазы впрыска 10 1.16 Отслаивание поверхностного слоя В результате неоднородности слоев материала происходит их отслаивание друг от друга. Эти отслоения могут возникать и в зоне литника и на остальной поверхности отливки, и, в зависимости от интенсивности, могут встречаться как на большой, так и на малой площади детали. Рис. 16.1 Отслоение на центральном литнике и на отливке Помощь Страница 98 r Рис. 16.2 Отслоение на большой площади Рис. 16.3 Пример шелушения поверхности на изделии для косметики 33 34 1.17 Холодная пробка Охлажденная масса, которая из сопла (также горячего канала) попадает в форму, может приводить к отметинам, которые выглядят как хвост кометы и могут появляться рассеянными вблизи литника или на отлитой детали. Это также может приводить к соединительному шву, если холодная пробка закупоривает поперечное сечение потока и происходит разделение расплава. Помощь Страница 100 r Рис. 17.1 Соединительный шов за холодной пробкой Рис. 17.2 Холодная пробка (вблизи литника) 10 1.18 Образование нити Образование нитей может появляться на двух зонах формы для литья под давлением. При непосредственном впрыске из горячего канала в форму в зоне впускного литника могут оставаться висящие тонкие нити. Проявление может доходить от короткого остроконечного конуса до сантиметровых нитей. На границе холодного канала и машинного сопла также может возникать длинная нить на конусе литника, которая при открывании литьевой формы растягивается в длину. Рис. 18.1 Длинная нить в зоне горячего канала Помощь Страница 102 r Рис. 18.2 Короткий конус с образованием короткой нити в зоне горячего канала Рис. 18.3 Образование длинной нити на холодном канале в зоне машинного сопла 35 36 1.19 Темные точки Помощь Страница 104 r На поверхности появляются черные или темные точки, которые можно объяснить износом, термическим повреждением или загрязнением. Рис. 19.2 Темные точки после смены материала Рис. 19.1 Темные точки за счет термического повреждения Рис. 19.3 Темные точки за счет термического повреждения 10 1.20 Образование налета За счет низкомолекулярных выделений из пластмассы после нескольких тысяч циклов на соприкасающейся с пластмассой поверхности формы могут образовываться отложения, преимущественно вблизи литника и в зоне удаления воздуха, которые препятствуют точной формовке пластмассы на поверхности полостей. Следствием этого являются, например, топографические нарушения на поверхности отливки или различия в глянце. Помощь Страница 106 r Рис. 20.1 Шероховатая поверхность за счет образования налета в литьевой форме Рис. 20.2 Образование налета вблизи литника 37 38 1.21 Дефекты на гальванизированных пластмассовых деталях На качество поверхности гальванически обработанных деталей сильно влияют условия их изготовления. Часто возникает брак, который образуется за счет бугорков/прыщиков или пузырей и за счет недостаточного сцепления слоев. Причины этих явлений следует искать как в литье, так и в гальванизации. Рис. 21.1 Отслаивание гальванического покрытия 10 Помощь Страница 109 r Рис. 21.2 Бугорок на детали Рис. 21.3 Образование пузырей за счет присутствия воздуха (детали с гальваническим покрытием и без него) 1.22 Рваный/ надорванный пленочный шарнир Помощь Страница 113 r Выход из строя пленочных шарниров возникает главным образом за счет чрезмерной нагрузки пластмассы. Пленочный шарнир может разрываться частично или полностью. Чрезмерная нагрузка может проявляться также в форме белого надрыва. Рис. 22.2 Шарнир без нагрузки (рваный пленочный шарнир) Точки впрыска Рис. 22.1 Белый надрыв на пленочном шарнире Рис. 22.3 Соединительный шов в пленочном шарнире, обусловленный положением литника 39 40 1.23 Коробление Помощь Страница 115 r Под короблением понимают отклонение отлитой детали от заданной формы. Причиной коробления является неравномерность усадки. Рис. 23.2 Коробление за счет ориентации стекловолокна Рис. 23.1 Деформация короба Рис. 23.3 Коробление корпусной детали 10 1.24 Многокомпонентная техника Помощь Страница 123 r Качество пластмассовых многокомпонентных деталей зависит не только от качества отдельных компонент, но и от их влияния друг на друга. Например, коробление, сцепление и эрозия возникающие в зоне соединения компонент. Рис. 24.1 Оплавление одной из компонент Рис. 24.2 Причиной коробления является биметаллический эффект Рис. 24.3 Плохое сцепление между компонентами 41 42 1.25 Тигровые линии Тигровыми линиями называются чередующиеся различия в глянце (матовая – глянцевая). Они образуют различную шероховатость поверхности. Эти следы течения могут быть видны на обеих сторонах поверхности детали и характеризуются особой регулярностью, которая, как правило, начиная от точки впрыска, простирается по всей поверхности отливки в виде концентрических колец. Картина явления характеризуется тем, что на одной стороне детали появляется зона глянцевая, а на другой – противоположной – матовая зона. Помощь Страница 127 r Рис. 25.1 Чередующиеся тигровые линии 10 1.26 Дефекты на лакированных пластмассовых деталях В качестве наиболее частого дефекта на лакированных пластиковых деталях можно назвать кратеры, бугорки и пузыри, а также проблемы адгезии. Их причина может возникать как при литье, так и в процессе лакирования, а также на всех этапах транспортировки и обработки. Проблемы адгезии идентифицируются, как правило, просто проверкой изменением климата или проверками решетчатым надрезом. Кратеры можно идентифицировать путем микроскопических исследований в отраженном свете. Для идентификации бугорков, пузырей и их локальных источников необходимы более затратные микроскопические и аналитические исследования. Другой часто появляющийся дефект – образование трещин после лакирования. Помощь Страница 130 r Рис. 26.1 Отлитая деталь из поликарбоната (ПК): обрзование трещин в зоне соединительных швов Рис. 26.2 Отлитая деталь из акрилонитрилбутадиенстирола (АБС), лакированная тем же составом лака. Трещины отсутствуют 43 44 1.27 Аномалии литьевого потока Аномалии потока вызываются относительно большим или длительным по времени сдвигом материала. За счет этого может происходить частичное опережение фронта расплава, вследствие чего возникают, например, включения воздуха или вторичные соединительные швы. Естественный баланс (одинаковые по длине и в поперечном сечении пути течения расплава) системы горячего или холодного канала не является достаточным. Помощь Страница 133 r Рис. 27.1 Нетипичное прохождение фронта расплава с опережением (небольшая температура массы, быстрый впрыск) Рис. 27.2 Типичное прохождение фронта расплава (высокая температура массы, медленный впрыск) 10 1.28 Отклонения размеров и массы Отклонения размера и массы часто вызываются нестабильностью процесса литья под давлением. Причины могут быть разные, но наиболее частая причина – неоптимальные установки параметров литья (например, недостаточный уровень или малое время подпитки) или износ блока пластикации, который проявляется в колебаниях подушки расплава. Основные причины, вызывающие отклонения размера и массы: f Колебание подушки расплава f Подпитка f Температура стенки формы Помощь Страница 136 r Колебание подушки расплава Колебания подушки расплава могут вызываться следующими причинами: f Износ блокировки обратного потока (БОП) f Износ цилиндра пластикации (эрозии на стенке цилиндра) f Скорость закрывания блокировки обратного тока Подпитка Подпитка оказывает влияние на усадку и, таким образом, на постоянство размера и веса отливки. Поэтому для обеспечения качественной отливки, решающее значение имеет определение действующего времени выдержки или момента окончания заполнения формы. Выбор момента окончания заполнения формы зависит от геометрии отливки и ее литника и определяется моментом времени, когда материал больше не поступает в гнездо для компенсации усадки. Температура стенки литьевой формы Величина температуры стенки литьевой формы, среди прочего, также имеет большое влияние на общую усадку отливки. Стабильность геометрических размеров изделия зависит от времени охлаждения внутри формы, а также от последующей усадки после его извлечения. Более высокая усадка в форме, в конечном счете, приводит к меньшим отклонениям геометрических размеров готовой детали (см. главу 23 «Коробление»). 45 46 Hilfe Seite 116 r 10 Раздел 2 • Физические причины и пути устранения дефектов 2 47 48 10 Раздел 2 • Оглавление Номер Темы Страница Номер Тема Причины Устранение дефекта 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3 3.1 Утяжки Свили Пригарные свили Влажностные свили Воздушные свили Цветовые свили Стекловолоконные свили Образование пузырей Включения воздуха (образование пузырей) 7 8 11 12 13 14 16 17 18 50 52 52 54 56 58 60 62 62 3.2 3.3 4 5 6 7 8 Усадочные раковины/ вакуоли Газообразные включения Соединительный шов Глянец/ различия в глянце Образование свободной струи Эффект грампластинки Матовые места в зоне впускного литника Деталь с недоливом Дизельный эффект/ пригар Детали с переливом (облой/ перепонки) Белый разрыв/ трещины вследствие внутренних напряжений 19 20 21 22 23 24 25 64 66 68 72 76 78 80 26 27 28 82 27 84 28 86 29 88 9 10 11 12 Страница Причины Устранение дефекта 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Видимые отпечатки выталкивателя Деформация при извлечении из формы Отметины извлечения (риски при выемке из формы) Отслаивание поверхностного слоя Холодная пробка Образование нити Темные точки Образование налета Дефекты на гальванизированных пластмассовых деталях Рваный/ надорванный пленочный шарнир Коробление Многокомпонентная техника Тигровые линии Дефекты на лакированных пластмассовых деталях 30 31 90 92 32 96 33 34 35 36 37 38 98 100 102 104 106 109 39 113 40 41 42 43 115 123 127 130 Аномалии литьевого потока Отклонения размеров и массы 44 45 133 137 Пути устранения дефектов Устранение дефектов отливок, обусловленных различными физическими причинами, может вызвать затруднения. В настоящей главе представлены типовые решения по устранению дефектов. Конечной целью является достижение требуемого качества отливки путем оптимального подбора параметров литья. Для устранения дефекта на каждом шаге отработки процесса предусматривается изменение только одного параметра литья. После каждого такого изменения производятся несколько циклов литья для получения стабильного результата. Поиск решения облегчается, если задать направления (+) или (-) изменений. Если вариации параметров не дают улучшений, то надо снова обратиться к схеме принятия решения и проводить изменения по очереди. Следует обратить внимание на то, что эти схемы, хотя и содержат данные для практического расчета, все же должны служить только в качестве ориентира и не могут гарантировать стопроцентный результат. Кроме того, объем этих данных может быть дополнен за счет собственного опыта. Схемы облегчают переработчику пластмасс принятие решения, помогают найти ответ на вопрос, устраняется ли дефект отливки вообще и каким способом, с помощью изменения параметров работы машины или путем изменения конструкции формы или даже самой детали. 49 50 2.1 Утяжки Физические причины Утяжки возникают, если во время охлаждения термическое сокращение (усадка) пластмассы в каких-то местах происходит неравномерно. Если наружные стенки отливки вследствие недостаточного охлаждения более пластичны, чем внутренние, то наружный слой за счет возникающих напряжений втягивается внутрь. неблагоприятное расположение впускного литника Дефект Страница 7 n Различают три основных случая появления утяжек: f Отверждение слишком медленное f Время действия выдержки под давлением (подпитки) мало f Слабое действие подпитки из-за большого сопротивления течению материала в форме или узкие места в объеме детали или в системе литника затвердевший поверхностный слой Обратите внимание: Для оптимальной передачи подпитки литник должен находиться на самом толстом поперечном сечении отливки. Если это невозможно, то создать вспомогательный канал между впускным литником и скоплением массы, что обеспечит лучшую передачу подпитки. Выбор оптимальных размеров системы литника и системы впуска не допускает преждевременного застывания расплава. После устранения утяжек отлитая деталь обязательно проверяется на отсутствие усадочных раковин. Рис. 1.1 Отливка с утяжками (присоединение впускного литника на тонкой стенке) 10 2.1 Утяжки Дефекты Страница 7 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Подушка расплава (буфер массы) слишком мала (минимально 2-5 мм) или подушка расплава колеблется? *1 Да (1) увеличить ход дозирования (2) проконтролировать блокировку обратного потока и/ или цилиндр (3) проконтролировать подачу материала Да (1) (2) (3) (4) (5) оптимизировать время выдержки под давлением увеличить давление подпитки изменить температуру стенки литьевой формы (-) изменить температуру массы (-) изменить скорость впрыскивания (-) Да (1) (2) (3) (4) (5) оптимизировать время выдержки под давлением увеличить подпитку (возможна кратковременная перегрузка)*2 изменить скорость впрыскивания (+) изменить температуру массы (+) *3 изменить температуру стенки литьевой формы (+) *3 Да (1) (2) (3) (4) проконтролировать удаление воздуха проверить выбор размеров литника и его впускного сечения ввести вспомогательный канал проконтролировать состояние гранулата (например, остаточную влажность) устранить скопление массы обратить внимание на соотношение толщины стенки и ребер добавить вспенивающее средство применять пластмассу с небольшой усадкой Нет Утяжка вблизи литника или в толстостенных зонах отливки? Нет Утяжка далеко от литника или в тонкостенных зонах отливки? Нет Утяжка появляется непосредственно после выемки из формы? Нет (5) (6) (7) (8) (1) увеличить время охлаждения *1 Проверить подушку расплава массы, так как литьевая машина показывает не наименьшую позицию шнека, а его положение в конце времени подпитки. *2 *3 Опасность образования облоя, проблемы выемки из формы, повреждения формы, так как литьевая машина показывает не минимальную. Заново оптимизировать время подпитки. 51 52 2.2.1 Пригарные свили (коричневые или серебристые) Физические причины Пригарные шлиры возникают за счет термического повреждения расплава пластмассы. Повреждение выражается в деструкции длины молекулярной цепочки (серебристое изменение окраски) или в изменении макромолекул (коричневатое изменение окраски). Термическое повреждение может иметь различные причины: f Температура слишком высока или очень продолжительное время пребывания при предварительной сушке f Температура массы слишком высока f Сдвиг материала в цилиндре пластикации слишком высок (например, за счет слишком высокого числа оборотов шнеков) f Время выдержки в блоке пластикации слишком велико f Сдвиг материала в литьевой форме слишком велик (например, за счет слишком высокой скорости впрыскивания) f Термическое повреждение красителя Дефект Страница 11 n Обратите внимание: Для контроля температуры массы непременно впрыснуть расплав «в пустоту» и произвести измерение термометром в толще расплава. За счет термической деструкции пластмассы оказывается негативное влияние, например, на ее механические свойства. Это явление имеет место, даже если нельзя видеть никакого повреждения на поверхности. 10 2.2.1 Пригарные свили (коричневые или серебристые) Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Температура массы выше диапазона переработки? Дефект Страница 11 n Да (1) уменьшить температуру цилиндра (2) уменьшить число оборотов шнека (3) уменьшить противодавление (реактивное давление) Да (1) (2) (3) (4) Да (1) снизить скорость впрыскивания (профиль впрыска медленно/быстро) (2) проконтролировать систему горячего канала (3) избегать переходов с острыми краями в системе литника Нет Время пребывания расплава в критической зоне? уменьшить время цикла увеличить время дозирования установить меньший узел пластикации уменьшить составляющую вторичного гранулата Нет Пригарные свили появляются периодически или видны после впрыска в «пустоту»? Нет Пригарные свили вблизи литника? Да Нет *1 *2 Произвести реологический расчет формы. Термическое повреждение возможно за счет слишком длительного или слишком горячего процесса сушки. (1) избегать мертвых углов и неблагоприятных для течения зон в системе литника и в узле пластификации (2) проверить узел пластикации на износ (3) проконтролировать состояние гранулата и его подачу (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) снизить скорость впрыскивания избегать переходов с резкими краями избегать маленьких поперечных сечений течени проконтролировать системы литника и его входного сечения *1 проверить поперечное сечение сопла и его температуру проконтролировать функционирование запорного сопла проконтролировать предварительную сушку материала *2 уменьшить составляющую вторичного гранулата применять материал или краситель с более высокой термической стабильностью 53 54 2.2.2 Влажностные свили Дефект Страница 12 n Различные причины могут приводить к влажностным свилям: Физические причины При хранении или переработке материала находящиеся в окружающем воздухе пары воды конденсируются в гранулате или на гранулате и образуют в расплаве водяной пар. За счет профиля скорости на фронте течения газовые пузырьки переносятся на поверхность расплава. При выравнивании давлений пузырьки лопаются, деформируются за счет поступательного фронта течения и застывают на стенке литьевой формы. f Негерметичная система поддержания равномерной температуры формы f Конденсат на стенках формы Влага на поверхности формы f Недостаточная предварительная сушка материала f Неправильное хранение материала f Температура на фланце слишком низкая Влага в/на гранулате Затвердевший поверхностный слой p p Давление пара Атмосфера Рис. 2.2.1 Скопление пузырьков водяного пара в области фронта течения 10 2.2.2 Влажностные свили Дефект Страница 12 n Схема принятия решения Влага на поверхности литьевой формы? Нет Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) проверить охлаждение литьевой формы на герметичность (2) повысить температуру стенки литьевой формы (3) применить прибор сухой воздушной завесы *1 Уменьшить содержание влаги: (1) предварительно хорошо просушить материал *2 (2) проверить упаковку материала (3) проконтролировать хранение материала (4) уменьшить время пребывания в воронке для наполнения материала *3 (5) повысить температуру на подкачке материала (фланец) *4 *1 Применение рационально, если: f Достижимы более короткие времена охлаждения и цикла за счет более низкой температуры выдержки. f Невозможно поддерживать оптимальную температуру термостатирования по причине запотевания *2 Обратить внимание на указания производителя сырья по сушке. *3 По возможности подавать материал из сушильного агрегата непосредственно в герметичную емкость. *4 Обратить внимание на указания производителя сырья. 55 56 2.2.3 Воздушные крючки/ воздушные свили Физические причины Воздух, который не был своевременно удален, перемещается при заполнении формы вместе с расплавом и накапливается на ее поверхности в направлении течения. Особенно много воздуха скапливается в области росчерков, ребер, куполообразных выступов и углублений. Возникают воздушные свили, так называемые воздушные носы или воздушные крючки. Воздух, всасываемый в цилиндр пластикации при декомпрессии, проявляется, как правило, в воздушных свилях вблизи литника. Во время впрыска воздух с массой поступает на стенку литьевой формы и материал вокруг него застывает. Кроме того, воздух поступает во время процесса пластикации вместе с материалом. Дефект Страница 13 n Если этот воздух не может быть удален в направлении загрузочной воронки за счет слишком низкого давления подпора или за счет слишком высокой скорости пластикации, то это приводит к воздушным свилям, которые часто могут быть видны на всей отлитой детали. Фронт течения Устремляющийся воздух Литник Рис. 2.3.1 Образование воздушного крючка за гравировкой 10 2.2.3 Воздушные крючки/ воздушные свили Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Воздушный крючок? Да (1) подобрать скорость впрыска (-) (2) скруглить переходы с острыми краями (3) уменьшить глубину гравировки Да (1) уменьшить скорость движения шнека при декомпрессии (2) уменьшение декомпрессии (3) применить запорное сопло Да (1) повысить давление подпора *1 (2) проконтролировать подачу и загрузку гранулата (3) повысить мощность пластикации *2 Нет Воздушные свили вблизи литника? Нет Видны воздушные пузыри в выпрыснутой массе? Нет Дефект Страница 13 n (1) (2) (3) (4) *1 *2 подобрать скорость впрыска (-) предусмотреть удаление воздуха скруглить острые края на переходах переместить точку впускного литника проверить плотность прижима сопла Обратить внимание на указания производителя сырья и машины. Повышение мощности пластикации за счет изменения диаметра шнека, соотношение длины/диаметра, использование режущих и смешивающих насадок, применение оптимизированных для материала геометрий шнеков (например, барьерных шнеков). 57 58 2.2.4 Цветовые свили Дефект Страница 14 n Физические причины При окрашивании пластмасс пигментами, частички последнего за счет сжимания друг с другом (образование агломерата) изменяют свою концентрацию. Плохое распределение красителя в материале может вызываться различными причинами. Например, дефект может проявляться за счет неполного растворения частиц красителя в расплаве пластмассы. Как и термопласты, пигменты и красители чувствительны к повышению температуры и времени переработки. Если установлено, что термическое повреждение является причиной дефекта, то цветовые свили классифицируют как пригарные. Большое напряжение в отливке, возникающее за счет высоких усилий выемки из формы или перекоса, может явиться причиной неоднородностей в ее окраске. Предварительно окрашенные материалы могут иметь проблемы гомогенизации, которые приводят к цветовым свилям. Деформированные зоны преломляют свет другим образом, чем окружающие области. Обратите внимание: При окрашивании с помощью Мasterbatch должна быть гарантирована совместимость материала красителя с основным материалом изделия. Пигмент (агломерат) Направление течения Уменьшение различий в концентрации из-за высокого сдвига в материале 10 2.2.4 Цветовые свили Дефект Страница 14 n Схема принятия решения Допускает область обработки материала высокий сдвиг (опасность термического повреждения)? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да Улучшить механическую однородность расплава: (1) повысить противодавление и согласовать число оборотов (2) увеличить скорость впрыскивания (3) применить меньший литник с меньшим сечением Да Окрашивание пигментами: (1) применить более мелкий пигмент (2) применить пигментные пасты или Masterbatch *2 Окрашивание красителями: (1) применить более мелкие зерна красителя (2) проверить растворимость используемого красителя Да (1) использовать более мелкий гранулат *1 Нет Возможны модификации при окрашивании? Нет Применим другой гранулат пластмассы? Нет Выбрать другую машину или блок пластикации: *3 (1) увеличение соотношения длина/диаметр (2) применить режущие и смешивающие насадки применить блокировки обратного потока с интенсивными мешалками *1 *2 *3 Обратить внимание на указания производителя сырья. Значение ПТР материала красителя должно быть идентичным значению ПТР пластмассы. При выборе узла пластикации обратить внимание на достаточную однородность смеси (режущие и смешивающие насадки не должны повреждать пластмассу и красящее вещество). 59 60 2.2.5 Стекловолоконные свили Дефект Страница 16 n Физические причины Во время впрыска за счет своей геометрической формы стекловолокна ориентируются в направлении течения. Если расплав в момент прикосновения со стенкой формы мгновенно застывает, может случиться, что стекловолокна недостаточно плотно окружены расплавом. Далее за счет большого различия в усадке (стекловолокно : пластмасса = 1 : 200) может возникать шероховатая поверхность. Стекловолокна препятствуют усадке остывающей пластмассы, особенно, в продольном направлении волокна, за счет чего возникает неровная поверхность. Пластмасса перед усадкой Пластмасса после усадки Рис. 2.5.1 Возникновение шероховатой поверхности за счет различия в усадке в области соединительного шва стекловолокна 10 2.2.5 Стекловолоконные свили Дефект Страница 16 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Возможна технологическая оптимизация? Да (1) (2) (3) (4) (5) Да (1) применить более короткие стекловолокна (2) применить стеклянные шарики (3) применить сопоставимый материал из той же группы Да (1) переместить впускной литник (переместить соединительный шов в невидимую зону) (2) применить стеклянные шарики Нет Возможна модификация материала? Нет Свили в области соединительного шва? Нет повысить скорость впрыска повысить температуру стенок литьевой формы повысить температуру массы оптимизировать время подпитки увеличить подпитку *1 (1) проверить применение двухкомпонентного процесса («сандвич»-литье) *1 Возможно значительное улучшение картины дефекта; явное увеличение времени цикла. 61 62 2.3.1 Включения воздуха (образование пузырей) Физические причины При впрыске в расплаве находится воздух. Этот включенный воздух виден как полость (воздушный пузырь) в отливке или как вздутие на ней. Изначально возможны три причины появления данного дефекта: f Декомпрессия слишком большая или слишком быстрая f Слишком низкое противодавление f Есть проблема удаления воздуха из формы При большой или слишком быстрой декомпрессии может случиться, что за счет возникающего действия подсоса воздух втягивается в пространство перед шнеком. Этот воздух может при впрыске проникать в форму. Слишком низкая производительность пластикации может объясняться следующими причинами: f Слишком большой ход дозирования (не должен быть больше 3 диаметров шнека) f Трудности при втягивании материала За счет противодавления при пластикации вдоль рабочей длины шнека создается перепад давления. Давление впереди шнека очень высокое. Оно плавно понижается к воронке. За счет этого перепада давления втянутый при пластикации воздух выводится через загрузочное отверстие. Если перепад давления слишком мал, воздух при пластикации подается в пространство перед шнеком и затем впрыскивается. Дефект Страница 18 n При плохом удалении воздуха из формы может случиться, что в зонах, например, ребер или глухих отверстий воздух, включенный в расплав, после впрыска остается в материале. Обратите внимание: При рассмотрении полостей различают включения воздуха и усадочные раковины. Визуальное различение затруднено вследствие похожей картины явления. См. классификацию дефектов (распознавание дефектов), образование пузырей и главу 3.2 «Усадочные раковины/ вакуоли». Отлитые детали с полостями, как правило, имеют явно более низкие прочности. Если изделия не прозрачные, то для выборочной проверки их необходимо разрезать. 10 2.3.1 Включения воздуха (образование пузырей) *1 Схема принятия решения Может быть уменьшена декомпрессия? Дефект Страница 17 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) замедлить и/или уменьшить декомпрессию (обратный ход шнека) Да (1) проконтролировать подачу и загрузку гранулата (2) проконтролировать температуру фланца *3 Нет Появляется ли дефект внезапно в текущем процессе работы? Нет (1) повысить противодавление и согласовать число оборотов (2) применить больший агрегат пластикации *2 (3) проверить блок пластикации на функционирование, чистоту и износ (4) проконтролировать профиль температуры цилиндра *3 (5) проверить удаление воздуха из литьевой формы *1 *2 *3 *3 Непрозрачные детали при подозрении на включения воздуха выборочно разрезать. Ход дозирования должен составлять 1-3-кратный диаметр шнека. Обратить внимание на указания производителя сырья. 63 64 2.3.2 Усадочные раковины/ вакуоли Физические причины Обратите внимание: Усадочные раковины/вакуоли возникают, если во время охлаждения материала термическое сжатие (усадка) в соответствующих областях больше не может компенсироваться. Если наружные стенки этой области вследствие быстрого охлаждения или благоприятной геометрии уже очень стабильны, они за счет напряжений при охлаждении больше не могут втягиваться внутрь. Напряжения при охлаждении могут быть такими большими, что они разрывают не полностью охлажденный расплав во внутренней зоне детали. Возникают свободные от воздуха полости (вакуоли). Для оптимальной передачи подпитки деталь должна отливаться через самое толстое поперечное сечение. Если это невозможно, вспомогательный канал между впускным литником и скоплением массы может содействовать лучшей передаче подпитки. Чтобы система литника преждевременно не застывала, ее размеры должны быть достаточно велики. Дефект Страница 19 n 10 2.3.2 Усадочные раковины/ вакуоли Дефект Страница 19 n Схема принятия решения Подушка материала слишком мала (мин. 2-5 мм) или ее величина колеблется? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) (2) (3) (4) увеличить путь дозирования проверить блокировку обратного потока и/или цилиндр изменить противодавление (+) проконтролировать подачу материала Да (1) (2) (3) (4) (5) оптимизировать время выдержки под давлением повысить подпитку изменить скорость впрыска (+) изменить температуру массы (+) изменить температуру стенки литьевой формы (+) Да (1) (2) (3) (4) (5) оптимизировать время выдержки под давлением повысить подпитку изменить скорость впрыска (+) изменить температуру массы (+) изменить температуру стенки литьевой формы (+) (1) (2) (3) (4) проконтролировать размеры литника и литниковой системы ввести помощь течению *1 устранить скопления массы обратить внимание на соотношение толщин стенок/ ребер Нет Усадочная раковина вдали от литника или в тонкостенных зонах отливки? Нет Усадочные раковины вблизи литника или в толстостенных зонах отливки? Нет *1 Ввести вспомогательный канал между впускным литником и скоплением массы для лучшей передачи подпитки. 65 66 2.3.3 Газообразные включения Физические причины Образование газовых пузырей может объясняться термическим повреждением материала. Если материал повреждается термически за счет высокой температуры массы и/или долгого времени переработки, это может приводить к разрыву молекулярных цепочек материала и присадок. Продукты распада могут быть газообразными и появляться как Дефект Страница 20 n пузыри в отлитых деталях или на их поверхности. Этот эффект также может вызываться очень высоким и/или продолжительным сдвигом материала в форме. За счет дополнительной высокой температурной нагрузки (например, процесса плавления) прежде термически поврежденный материал может быть склонен к последующему образованию пузырей. Обратите внимание: При некоторых материалах (например, ЖКП, термопластичный эластомер ТПЭ) этот дефект также может вызываться слишком высокой влажностью. 10 2.3.3 Газообразные включения Дефект Страница 20 n Схема принятия решения Температура массы выше области переработки? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) уменьшить температуру массы (2) уменьшить число оборотов шнеков (3) уменьшить противодавление Да (1) (2) (3) (4) Нет Время пребывания в критической зоне? Нет уменьшить время цикла *1 увеличить время дозирования использовать узел пластикации меньшего объема уменьшить составляющую вторичного гранулата (1) (2) (3) (4) проверить агрегат на износ уменьшить скорость впрыска проконтролировать системы литника/впускного литника проконтролировать поперечное сечение сопла и температуру сопла (5) проконтролировать предварительную сушку материала *2 (6) уменьшить составляющую вторичного гранулата (7) использовать формовочную массу или краситель с более высокой термической стабильностью *1 *2 Колебания времени обработки за счет действий оператора; за счет этого возможно периодическое появление пузырей. Возможно термическое повреждение за счет слишком продолжительного или слишком горячего процесса сушки. 67 68 2.4 Соединительный шов (видимая канавка, изменение цвета или различие в глянце) Физические причины Соединительные швы возникают за счет сталкивания друг с другом двух или нескольких потоков расплава. Выпуклые фронты течения потоков расплава при касании сплющиваются и склеиваются друг с другом. Это явление возникает, когда фронты соприкасающихся течений имеют высокую вязкость. Если температура и давление недостаточны, угловые зоны фронтов течения образуются неполно. При ровных поверхностях возникает видимая канавка соединительного шва (см. рис. 4.2) или при структурных поверхностях различие в глянце в области соединительного шва. Кроме того, фронты течения больше не образуют однородную массу, и в этих местах может наблюдаться пониженная прочность. В рабочей массе с дополнительными материалами (например, цветные пигменты) это может приводить к явным изменениям цвета на соединительном шве. 10 Дефект страница 21 n Применение вышеуказанной рекомендации для устранения видимых канавок соединительного шва в различных изделиях может улучшать их качество без дополнительных затрат. Обратите внимание: Действенное устранение видимых канавок соединительного шва при гладких или полированных до высокого глянца поверхностей может достигаться только за счет высокой температуры стенки формы. Повышение температуры стенки формы на 10 °С увеличивает время охлаждения на 20% и может привести также к изменению размеров. Рис. 4.1 Фронты течения перед соприкосновением Рис. 4.2 Соединение выпуклых фронтов течения Канавка 2.4 Соединительный шов (технология устранения видимых канавок соединительного шва) Дефект Страница 21 n Чтобы эффективно устранять видимые канавки соединительного шва, необходимо повысить температуру стенок формы до значений температуры размягчения материала или температуры кристаллизации. Это означает повышение температуры стенки формы на 30 °С и больше. При этом конечно понижается производительность. Однако с помощью таких новых технологий нагрева, как индуктивный нагрев формы, появляются новые возможности для достижения более высоких температур поверхности литьевой формы. Динамичное темперирование дает возможность избежать появления канавок соединительного шва при полированных или полированных до высокого глянца поверхностей при невысоких затратах. Отдельные каналы поддержания температуры могут локально темперировать зону соединительного шва, так что канавка соединительного шва полностью выравнивается. За счет ограниченного по времени нагрева устраняется обогрев окрестных зон формы и предотвращается увеличение времени охлаждения. При структурированных поверхностях из-за опасности различий в глянце метод применяется ограниченно. Для успешного применения этой технологии решающим является правильное положение дополнительного канала поддержания равномерной температуры и наличие временного присоединения. На практике, в частности, с аморфными материалами, такими как АБС, ПС, ПММК и ПК, достигнуты хорошие результаты. Обратите внимание: С помощью описанной технологии не достигается существенного улучшения прочностных свойств в области соединительного шва. Кроме того, с помощью данной методики нельзя достичь полного выравнивания красящих пигментов или других наполнителей. Это зависит от процесса течения расплава и геометрии детали. 69 70 2.4 Соединительный шов (видимая канавка, изменение окраски или различие в глянце) Схема принятия решения Есть ли канавка или различие в глянце в области соединительного шва? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) повысить температуру стенки формы *1 изменить скорость впрыска повысить температуру массы оптимизировать время выдержки под давлением повысить подпитку улучшить удаление воздуха смещение впускного литника (переместить соединительный шов в невидимую зону) Да (1) (2) (3) (4) применить более мелкие пигменты применить шарики или шарикообразные пигменты применить более светлые материалы смещение впускного литника (переместить соединительный шов в невидимую зону) Да (1) применить стеклянные шарики (2) смещение впускного литника (переместить соединительный шов в невидимую зону) Да (1) применить другие методы (см. предыдущее описание) Нет Есть ли изменения цвета в зоне соединительного шва? Нет Есть ли стекловолоконные свили в зоне соединительного шва? Нет Применимы ли другие методы? Дефект Страница 21 n Нет см. следующую страницу *1 Высокие температуры стенки формы могут явно уменьшить дефект, но очень сильно увеличивают время охлаждения (повышение температуры стенки на 10 °С увеличивает время охлаждения на 20%). 10 2.4 Соединительный шов (прочность) Дефект Страница 21 n Схема принятия решения Слишком низкая прочность соединительного шва? *1 *2 *3 *4 Да (1) (2) (3) (4) (5) (6) повысить температуру массы и подпитку повысить температуру стенки формы *1 оптимизировать удаление воздуха из формы *2 дополнительно пройти соединительный шов потоком повысить толщину стенки *3 использовать материал с более высокой прочностью соединительного шва *4 (7) переместить впускной литник Минимальное влияние температуры стенки литьевой формы на прочность. Обратите внимание на увеличение времени охлаждения (повышение температуры стенки на 10 °С увеличивает время охлаждения на 20%). Важно: достаточное удаление воздуха в зоне соединительного шва при мягких компонентах. Увеличить площадь поперечного сечения в зоне соединительного шва. При применении пластмассы с короткими стекловолокнами прочность зоны соединительного шва часто получается еще ниже. 71 72 2.5 Глянец/ различия в глянце Физические причины Глянец предмета является отражающим свойством его поверхности в отношении падающего света. Если луч света падает на поверхность тела, то его направление изменяется. Луч света преломляется. Чем более гладкая поверхность формованной детали, тем меньше угол рассеяния отражающегося света. Чем шероховатее поверхность, тем больше угол рассеяния. Вид глянца максимален, если поверхность формованной детали максимально гладкая. Чтобы достичь этого, полированная стенка литьевой формы должна быть по возможности высокой. Структурированная стенка отражает хуже. Различия в глянце зависят от условий застывания пластмассы на стенке формы. Это может вызываться различными Дефект Страница 22 n режимами охлаждения или различиями усадки. Растяжение уже сильно охлажденных мест материала (например, за счет коробления) может быть другой причиной для различия в глянце. Узкое распределение интенсивности Рис. 5.1 Высокий уровень глянцевой поверхности за счет ее гладкости Широкое распределение интенсивности Рис. 5.2 Слабое впечатление от глянца за счет отражения на шероховатой поверхности и на наполнителях 10 2.5 Глянец/ различия глянца Дефект Страница 22 n Схема принятия решения Очень слабый глянец на полированной поверхности детали? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) (2) (3) (4) Да Улучшить термическую однородность расплава: (1) уменьшить подушку расплава (2) повысить противодавление и согласовать число оборотов шнеков (3) повысить температуру сопла (4) проверить, есть ли налет на поверхности формы (5) отполировать поверхность формы (6) проконтролировать блок пластикации (7) проконтролировать равномерность температуры стенки формы Нет Есть ли различия в глянце на полированных поверхностях? Нет Очень сильный глянец на структурированной поверхности? Нет Да (1) (2) (3) (4) (5) (6) повысить температуру стенки формы изменить температуру массы (+) *1 повысить скорость впрыска улучшить полировку стенки формы повысить температуру стенки формы изменить температуру массы (+) *1 повысить скорость впрыска оптимизировать время выдержки под давлением повысить подпитку увеличить шероховатость поверхности, улучшить термическую однородность расплава См. следующую страницу *1 Уменьшение рационально только в связи с аморфными термопластами и высокими скоростями впрыска. 73 74 2.5 Глянец/ различия в глянце Дефект Страница 22 n Схема принятия решения Различия в глянце на выталкивателях или шиберах? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да Избегать пиков давления в форме (1) оптимизировать точку переключения (2) уменьшить подпитку (3) уменьшить время выдержки под давлением (4) равномерное поддержание температуры формы (5) изменить форму/систему выталкивателя (слишком большая относительная деформация при сжатии) (6) изменить подпорку шибера Да (1) подобрать геометрию прорези (на геометрии края течения) (2) прокладка впускного литника Да (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Да Равномерно поддерживать температуру углов отливки (1) уменьшить со стороны стержня температуру стенки формы (2) изменить геометрию углов (например, скруглить) (3) произвести термический расчет формы Нет Различия в глянце на прорези? Нет Различия в глянце в зоне соединительного шва? Нет Различия в глянце на углу отлитой детали? Нет повысить температуру стенки литьевой формы *1 изменить скорость впрыска оптимизировать время выдержки под давлением повысить время выдержки под давлением улучшить удаление воздуха сместить впускной литник повысить шероховатость поверхности См. следующую страницу *1 Повышение температуры стенки формы на 10 °С увеличивает время охлаждения на 20%. 10 2.5 Глянец/ различия в глянце Дефект Страница 22 n Схема принятия решения Различия в глянце расположены напротив ребер отливки? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) (2) (3) (4) оптимизировать время выдержки под давлением повысить подпитку изменить геометрию отлитой детали *1 произвести термический расчет формы Да (1) (2) (3) (4) оптимизировать время выдержки под давлением повысить подпитку согласовать профиль впрыска с геометрией добиться непрерывного изменения толщины стенки Нет Различия в глянце противоположно изменениям толщины стенки? Нет (1) уменьшить подушку расплава (2) проконтролировать поверхность литьевой формы на налет или износ (3) изменить краску материала (4) уменьшить составляющую стекловолокна (5) уменьшить составляющую наполнителя *1 Обратить внимание на допустимое соотношение толщин стенок и ребер. 75 76 2.6 Образование свободной струи Дефект Страница 23 n Физические причины Обратите внимание: Физической причиной для свободной струи является несформированный поток источника расплава в гнезде формы. При этом из массы образуется жгут, который от впускного литника вступает в неконтролируемые движения в полости. Во время этой фазы жгут массы по своей поверхности охладился настолько, что он в дальнейшей фазе наполнения больше не связан однородно с остальной формовочной массой. Особенно скачкообразно расширенные поперечные сечения формы экстремально подвержены угрозе в связи с высокими скоростями впрыска. Образование свободной струи также может находиться под влиянием положения литьевой формы. Для устранения дефекта полость по возможности не должна заполняться сверху вниз. Рис. 6.1 Процесс наполнения формы родниковым течением и с образованием свободной струи 10 2.6 Образование свободной струи Дефект Страница 23 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Можно ли уменьшить скорость впрыска? Да (1) уменьшить скорость впрыска или профиль впрыска (медленно-быстро) *1 Да (1) изменить температуру массы (+) Нет Можно ли изменить температуру массы? Нет (1) (2) (3) (4) (5) *1 проверить положение литьевой формы скруглить переход впускной литник/отливка увеличить впускной литник переместить впускной литник (создать сопротивление потоку) применить отбойный пуансон В отдельных случаях изменение картины дефекта за счет экстремально высокой скорости впрыска. 77 78 2.7 Эффект грампластинки Дефект Страница 24 n Физические причины f Температура массы слишком низкая f Скорость впрыска слишком мала f Слишком низкая температура стенки формы При впрыске расплавленной массы в холодную литьевую форму за счет высокой скорости охлаждения за фронтом течения немедленно образуется затвердевший поверхностный слой. Охлаждение поверхностного слоя влияет также на охлаждение зон фронта течения вблизи стенки. Если это охлаждение происходит очень быстро, особенно при низких скоростях впрыска, вязкотекучие или затвердевшие зоны фронта течения могут затруднять течение источника Высокая скорость охлаждения расплава пластмассы к стенке. Последующий горячий расплав поэтому не подается, как обычно, к стенке формы, а происходит расширение средней зоны фронта течения. С определенной величины давления фронт течения снова прикладывается к стенке формы. Сильно охлажденные краевые зоны фронта течения в этом случае больше не имеют полного контакта со стенкой формы. Рис. 7.1 Фронт течения сильно охлажден в краевой зоне Рис. 7.2 Сильно охлажденный краевой слой препятствует прямому течению материала к стенке формы Рис. 7.3 Фронт течения снова прикладывается к стенке формы 10 2.7 Эффект грампластинки Дефект Страница 24 n Схема принятия решения Можно ли увеличить скорость впрыска? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) повысить скорость впрыска Да (1) оптимизировать точку переключения Да (1) повысить ограничение давления впрыска (2) применить машину с более высоким давлением впрыска или более высокой скоростью впрыска Нет Слишком рано было переключено на подпитку? Нет Достигается ли ограничение давления впрыска? Нет (1) (2) (3) (4) *1 повысить температуру массы повысить температуру стенки литьевой формы *1 проконтролировать систему литника не применять небольших поперечных сечений течения Повышение температуры стенки формы на 10 °С увеличивает время охлаждения на 20%. 79 80 2.8 Матовые места в зоне впускного литника Физические причины Матовые места в зоне впускного литника первично вызываются за счет: f Маленького впускного литника f Высоких скоростей впрыска Высокие скорости впрыска, небольшие поперечные сечения впускного литника и повороты на пути течения массы за впускным литником при впрыске могут приводить к высоким ориентациям молекулярных цепочек. Так как непосредственно за впускным литником не остается достаточного времени для релаксации, поверхностные слои расплава застывают высоко ориентированными. Затвердевшие поверхностные слои не могут растягиваться Дефект Страница 25 n и под влиянием высоких напряжений сдвига они растрескиваются. Текущий внутри горячий расплав устремляется на стенку формы и образует мельчайшие канавки. Матовое место возникает за счет сильно рассеянного отражения в данной области. Микроканавки Рис. 8.1 Расплав течет в растрескавшуюся краевую зону (образование микротрещин) 10 2.8 Матовые места в зоне впускного литника Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Можно ли уменьшить скорость впрыска? Дефект Страница 25 n Да (1) уменьшить скорость впрыска или профиль впрыска (медленно-быстро) Да (1) скруглить переход впускного литника к гнезду формы (2) увеличить диаметр впускного литника (3) переместить впускной литник *1 нет Возможна ли модификация литника? нет (1) повысить температуру массы *2 (2) варьировать температуру стенки литьевой формы (-) *1 *2 *2 Изменить геометрию литника так, чтобы расплав не отклонялся под острыми углами. Эффективность этих изменений мала. 81 82 2.9 Деталь с недоливом Физические причины Недолив деталей происходит по следующим возможным причинам: f Мал объем впрыснутого материала (например, объем дозировки) f Уменьшен проток массы из-за сложности удаления воздуха f Недостаточно велико давление впрыска или скорость впрыска f Преждевременное застывание в поперечном сечении канала (например, слишком мала скорость впрыска, неправильная регулировка температуры в форме или неправильная позиция литника) В близких к литнику тонкостенных областях могут Дефект Страница 26 n возникнуть пробки, если расплав одновременно устремляется в толстостенные зоны. В неблагоприятных для течения областях расплав застывает и уменьшает вероятность заполнения формы. Неполное удаление воздуха в расплаве вызывает появление недолива. Обратите внимание: Недолив детали по причине наличия воздуха не всегда может приводить к дизельному эффекту. В этом случае причины дефекта определить затруднительно. Фронт течения Неполное удаление воздуха Впускной литник Рис. 9.1 Проблемы заполнения материалом в области тонких ребер 10 2.9 Деталь с недоливом Дефект Страница 26 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Шнек находится на переднем упоре? Да (1) увеличить дозирование (2) проконтролировать блокировку обратного потока и/или цилиндр (3) проконтролировать подачу материала и температуру фланца Да (1) повысить максимальное давление впрыска (2) повысить температуру массы (3) повысить температуру стенки формы *1 Да (1) оптимизировать точку переключения (позднее переключать на подпитку) Нет Есть ли ограничение по давлению впрыска? Нет «Провал» давления в форме в процессе впрыска (фаза заполнения)? Нет (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) *1 изменить скорость впрыска (+) повысить температуру массы повысить температуру стенки формы *1 проверить отверстие сопла и температуру улучшить отвод воздуха проконтролировать систему литника изменить позицию врезки впускного литника применить машину с более высоким давлением впрыска или более высокую скорость впрыска Повышение температуры стенки литьевой формы на 10 °С увеличивает время охлаждения до 20%. 83 84 2.10 Дизельный эффект/ пригар Физические причины Дефект Страница 27 n Обратите внимание: За счет горения пластмассы Дизельный эффект возникает образуются агрессивные из-за того, что не удается продукты распада, которые часто полностью удалить из формы разъедают поверхность литьевой весь воздух. Он может появиться формы или ее другие элементы и в зоне глухих отверстий, со временем их разрушают. Это перегородок, концов пути может проявиться в образовании течения, а также в местах налета (см. также главу 20, соединения нескольких стр. 106). фронтов течения. Если воздух в этих зонах не может быть удален достаточно быстро s = 4 мм через разделительные каналы, каналы удаления воздуха (т.н. выпоры) или имеющиеся зазоры выталкивателя, он к концу процесса впрыска за очень короткое время сжимается и за счет этого сильно нагревается. Это может привести к слишком s = 2 мм высоким температурам, которые вызывают на пластмассе Впускной локально ограниченные литник подгоревшие места. Элементы конструкции формы, служащие для удаления воздуха, могут засоряться за счет смазочных средств (смолообразований). Эти проблемы могут быть решены за счет современных технологий изготовления формы и ее покрытия. Включение воздуха (пригар) Рис. 10.1 Деталь в форме пластинки с дизельным эффектом (результат моделирования) 10 2.10 Дизельный эффект/ пригар Дефект Страница 27 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Есть ли удаление воздуха в зоне пригара? Да (1) обеспечить возможность удаления воздуха Да (1) проверить канал удаления воздуха на загрязнение Да (1) правильно выбрать позицию канала удаления воздуха Да (1) уменьшить усилие смыкания машины нет Внезапное появление дефекта в текущем производстве? нет Позиция для удаления воздуха выбрана неправильно? нет Можно ли уменьшить усилие смыкания? *1 нет (1) обеспечить достаточное удаление воздуха (2) уменьшить скорость впрыска (3) избегать подсоса воздуха через технические каналы *1 Усилие смыкания машины снизить до уровня, превышающего на 20% тот предел усилия, на котором форма начинает открываться при впрыске. 85 86 2.11 Детали с переливом (облой/ перепонки) Дефект Страница 28 n Обратите внимание: Физические причины Различные возможные причины могут сводиться к четырем основным случаям: f Превышение допустимой ширины зазора (Литьевая форма не имеет достаточной герметичности, допуски на изготовление слишком большие или существуют повреждения плоскостей разъема) f Усилие смыкания установлено на машине слишком низким или слишком высоким (Усилие смыкания не может удержать литьевую форму в закрытом состоянии из-за рабочих усилий или деформация крепежных плит и формы очень велика) f Внутренние давления литьевой формы слишком высокие (Формирующее давление в форме настолько велико, что расплав выдавливается наружу даже через самый малый зазор) f Вязкость расплава слишком низкая (Высокие внутренние давления в форме и небольшие сопротивления течению благоприятствуют образованию облоя) Образование облоя в пределах нескольких циклов может приводить к повреждению плоскостей разъема, так как за счет точечной нагрузки, вызываемой усилием смыкания, многократно превышается допустимая поверхностная нагрузка на сталь. Чтобы поддерживать давление во время заполнения формы по возможности низким, скорость продвижения шнека (скорость впрыска) должна изменятся ступенями (профиль впрыска: медленно-быстромедленно). Особенно негативные последствия влечет за собой ускорение фронта течения и нарастание давления к концу заполнения формы (при постоянном объемном потоке). 10 2.11 Детали с переливом (облой/ перепонки) Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Повреждены ли плоскости разъема (плоскости раздела)? да Нет Можно ли увеличить усилие смыкания? да да Нет Перелив вблизи литника? Нет *1 (1) повысить усилие смыкания Нет Высокая деформация литьевой формы? (1) отремонтировать плоскости разъема и устранить причины да Нет Неравномерное заполнение формы? Дефект Страница 28 n да (1) (2) (3) (4) подобрать скорость впрыска оптимизировать точку переключения переместить точку впрыска для формы с несколькими гнездами сбалансировать времена заполнения (например, балансировка литниковой системы) Избегать пиков давления в литьевой форме: *2 (1) оптимизировать точку переключения (2) уменьшить подпитку (3) изменить усилие смыкания (4) конструктивно увеличить жесткость формы (1) понизить скорость впрыска или (2) профиль впрыска медленно-быстро (1) раньше переключать на подпитку (2) снизить скорость впрыска или применить профиль впрыска медленно-быстро-медленно (3) понизить температуру массы (4) понизить температуру стенки формы *1 *2 Повреждение плоскостей разъема, в частности, за счет загрязнений (например, нитки литника) или ненадлежащего обслуживания. Особенно на регулируемых машинах обратить внимание на правильное ограничение давления впрыска и контроль времени впрыска. 87 88 2.12 Белый разрыв/ трещины вследствие внутренних напряжений Физические причины Белые разрывы или трещины за счет напряжения возникают при превышении определенной предельной деформации (например, за счет внешней нагрузки или коробления). Величина предельной деформации при этом зависит от типа материала, его молекулярной структуры, условий переработки, времени нагрузки и климатических условий эксплуатации детали. Устойчивость к внешним и внутренним напряжениям существенно падает из-за физических процессов, зависимых от времени и температуры. При увлажнении, диффузии и набухании снижаются связующие силы молекул. Это может способствовать образованию трещин за счет дополнительных напряжений. Кроме собственных напряжений за счет охлаждения и напряжений, обусловленных потоком, главными причинами для внутренних напряжений являются собственные напряжения за счет расширения. Расширения отливки возникают при ее извлечении под остаточным давлением. При съеме изделия происходит перепад от остаточного давления в форме до давления окружающей среды. Внутренние слои отливки распирают ее наружные слои. Основная причина остаточного давления в отливке обусловлена просчетами при выборе размеров литьевой формы, что влечет за собой появление высоких внутренних давлений в процессе литья. Дефект Страница 29 n Рис. 12.1 Ненагруженная, пространственная беспорядочная структура F1 Рис. 12.2 Молекулярная ориентация за счет роста усилия F1 F2 Обратите внимание: Под влиянием агрессивных сред (щелочей, консистентных смазок и т.д.) белые разрывы и трещины за счет напряжений могут появляться в течение короткого времени. Рис. 12.3 Разрыв цепочек за счет дополнительного силового воздействия F2 10 2.12 Белый разрыв/ трещины вследствие внутренних напряжений Схема принятия решения Белый разрыв за счет сильной деформации? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) снизить внешнюю нагрузку Да (1) раньше переключиться на подпитку (оптимизировать точку переключения) (2) уменьшить подпитку (3) уменьшить время подпитки (увеличить время охлаждения) (4) увеличить жесткость формы за счет доработки ее конструкции Нет Выемка из формы под остаточным давлением? Нет Частично кристаллизованный материал? *1 Да (1) (2) (3) (4) (5) (6) Да (1) выбор устойчивого к воздействию окружающей среды полимера (2) применить частично кристаллизованную пластмассу (3) использовать пластмассу с большим молекулярным весом или пластмассы с узким распределением молекулярного веса Нет Аморфный материал? Дефект Страница 29 n Нет изменить температуру стенки литьевой формы (+) изменить температуру массы (+) уменьшить время выдержки под давлением или работать со ступенчатым профилем подпитки уменьшить подпитку изменить скорость впрыска (+) *2 уменьшить время охлаждения *2 Можно ли использовать другой материал? Нет *1 *2 *3 Деформация (например, пленочные шарниры) в теплом состоянии. Только при выемке из формы без остаточного давления. Например, скруглить углы детали, избегать резких изменений толщин стенок. (1) обеспечить равномерную температуру литьевой формы (2) обеспечить более равномерный процесс заполнения (3) изменить геометрию отливки *3 89 90 2.13 Видимые отпечатки выталкивателя Дефект Страница 30 n Физические причины Различные возможные причины могут сводиться к четырем основным случаям: f Технологические причины (Например, преждевременное извлечение детали из формы или высокие усилия извлечения из формы за счет неправильно выбранных параметров работы машины) f Причины, обусловленные формой детали (Например, неправильно выбранные габариты и форма толкателя) f Причины, зависящие от механической прочности (Например, ошибка при выборе размеров и конструкции литьевой формы, геометрии детали или способа извлечения из формы) f Причины, обусловленные тепловым воздействием (Высокая разница температур внутри литьевой формы или между выталкивателем и стенкой формы) Рис. 13.1 Усадка в области перегретого и плохо подобранного выталкивателя 10 2.13 Видимые отпечатки выталкивателя Дефект Страница 30 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Есть ли различия в глянце? Да Избегать пиков давления в форме: (1) оптимизировать точку переключения (2) уменьшить подпитку (3) уменьшить время выдержки под давлением (4) равномерно поддерживать температуры формы (5) изменить конфигурацию/систему выталкивателя (изменение длины выталкивателя – сжатие при большом давлении впрыска) Да (1) заново подобрать выталкиватель по размеру (2) проверить форму головки выталкивателя и ее размеры Да (1) применить более длинный выталкиватель Да (1) увеличить время охлаждения Да (1) изменить конфигурацию системы выталкивателей Нет Выталкиватель не точно пригнан или осевой зазор? Нет Есть ли выпуклые отпечатки выталкивателя на изделии? Нет Преждевременное извлечение детали из формы? Нет Малая площадь выталкивателя? Нет Большая деформация формы? Да Нет Высокие усилия извлечения из формы? Нет Да Избегать пиков давления в форме: (1) оптимизировать точку переключения (2) уменьшить подпитку (3) конструктивно усилить прочностные свойства литьевой формы См. главу 14 «Деформация при извлечении из формы» (высокие усилия извлечения за счет усадки на стержне или в случае, если отливка имеет много ребер) (1) уменьшить подпитку (2) уменьшить время выдержки под давлением (3) уменьшить температуру стенки формы 91 92 2.14 Деформация при извлечении из формы Физические причины Деформации при извлечении из формы могут быть вызваны следующими причинами: f усилия, необходимые для извлечения отливки из формы, приводят к повреждению изделия; f при извлечении возникает мешающий фактор (например, перекос изделия при выемке из формы). Величина усилия для извлечения изделия в обоих случаях должна быть небольшой. Наряду с другими факторами усадка отливки сказывается на усилиях извлечения из формы. За счет изменения технологических параметров можно управлять усадкой изделия и менять усилие извлечения детали из формы. В любом случае при поиске способа уменьшения деформации детали должна учитываться ее геометрия. При литье изделий, имеющих цилиндрическую форму гильз и форму короба, нужно стремиться к минимизации усадки, так как эти изделия дают усадку на пуансоне (= увеличить подпитку или уменьшить время охлаждения). В зоне ребер большая усадка вызывает уменьшение усилия извлечения из формы, так как ребра отделяются от окружающих стенок формы (= уменьшить подпитку или увеличить время охлаждения). Дефект Страница 31 n Если деталь извлекается из формы с остаточным внутреннем давлении, то на ее поверхности возникают напряжения растяжения. Эти растягивающие усилия могут приводить к трещинам и к дальнейшей деформации изделий. За счет давления впрыска в литьевой форме возникает большая механическая нагрузка. Эта нагрузка приводит к деформации формы. Под нагрузкой увеличивается внутренний объем гнезд формы. Если затвердевающая в увеличенном гнезде отливка дает усадку меньше, чем деформация формы, то изделие заклинивает. 10 2.14 Деформация при извлечении из формы В отлитой детали есть остаточное давление. При извлечении детали это давление спонтанно снижается и деталь невозможно извлечь из формы. Изделия, которые удаляются из формы путем принудительного «стягивания» с пуансона (например, пластиковая пробка для емкости), должны быть настолько эластичными, чтобы не быть поврежденными при извлечении. Чтобы избежать деформации таких изделий, растяжение материала отливки не должно превышать допустимых значений. В целом, все вязкоэластичные пластмассы более пригодны для извлечения из формы подобным образом, чем жесткие и хрупкие. В некоторых случаях принудительное «стягивание» изделия при высокой скорости выталкивания может давать лучшее извлечение из формы, чем когда это делается любым другим способом (например, вывинчивание знаков). При литье деталей с высоким качеством поверхности зачастую удается снизить необходимое усилие извлечения из формы. Следует отметить, что при литье некоторых деталей из ПП, ПС или ТПУ с зеркальной поверхностью необходимое усилие извлечения из формы может возрастать. Дефект Страница 31 n Из практического опыта известно, что некоторые типы пластмасс имеют выраженную предрасположенность к сцеплению на стальных поверхностях. С этим нередко связаны значительные сложности выемки из формы и, как следствие, перерывы в производстве. Материалами, которые обнаруживают усиленную предрасположенность к сцеплению, также частично в комбинации с образованием налета, являются, например, TПЭУ, ПУР и СЭБС. При этом подходящие покрытия литьевой формы могут дать существенное улучшение. 93 94 2.14 Деформация при извлечении из формы Схема принятия решения Выемка из формы под остаточным давлением? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) переключить раньше на подпитку (оптимизировать точку переключения) (2) уменьшить подпитку (3) уменьшить время выдержки под давлением (распределенный по ступеням профиль подпитки) (4) увеличить время охлаждения (5) доработать литьевую форму для увеличения ее жесткости Да (1) увеличить время охлаждения (2) проконтролировать размер выталкивателя Да (1) уменьшить время охлаждения (2) повысить скорость выталкивателя (3) проконтролировать систему или процесс извлечения из формы (4) проконтролировать допустимое растяжение материала Да (1) (2) (3) (4) (5) Нет Прорывающие выталкиватели? Дефект Страница 31 n Нет Деформация изделия из-за способа извлечения стягиванием? Нет Высокие усилия выемки из формы за счет усадки на стержне? Нет уменьшить время охлаждения повысить подпитку оптимизировать время выдержки под давлением варьировать скорость выталкивателя использовать скользящие покрытия стенок формы для уменьшения усилий извлечения *2 10 Высокие усилия извлечения из-за малой усадки на ребрах? Да (1) уменьшить подпитку (распределенный по ступеням профиль подпитки) (2) уменьшить время подпитки (3) увеличить время охлаждения (4) варьировать скорость выталкивателя (5) повысить температуру стенки формы в зоне ребер *3 Да (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Да (1) направление полировки должно совпадать с направлением выемки из формы (2) изменить шероховатость поверхности *1 (3) применить скользящие покрытия для уменьшения усилий извлечения *2 нет Высокие усилия извлечения за счет структуры поверхности? нет Высокие усилия извлечения за счет адгезии пластмассы на поверхности формы? нет варьировать температуру стенки литьевой формы варьировать скорость выталкивателя проверить удаление воздуха проверить работу механизма извлечения из формы проконтролировать перекосы извлечения из формы применить антифрикционные покрытия смазать поверхность формы (1) образование налета на поверхности литьевой формы (см. главу 20 «Образование налета», стр. 37/ стр. 106) (2) проконтролировать, нет ли примесей в исходном сырье (3) применить сжатый воздух для удаления из формы (4) изменить шероховатость поверхности *1 (5) применить покрытия для снижения склеивания *2 *1 *2 *3 Класс чистоты обработки поверхности формы зависит от материала изделия (обратить внимание на данные изготовителя сырья) и от проблем, связанных с извлечением отливки. Важно правильно выбрать материал для покрытия стенок формы, так как неправильный выбор может привести к слишком высоким усилиям выемки. Повышение температуры стенки формы на 10 °С увеличивает время охлаждения на 20%. 95 96 2.15 Отметины извлечения (риски при выемке из формы) Между структурой поверхности детали, наклоном этой поверхности к направлению извлечения из формы, а также толщиной ее стенки существует взаимосвязь, которая оказывает влияние на выемку из формы изделий со структурированными поверхностями. Действительно, изделия с более шероховатыми поверхностями должны извлекаться с большим углом наклона к направлению извлечения для того, чтобы не повредить поверхность. Действительно также, что при одинаковой структуре поверхности с большими толщинами стенок на основании большего потенциала усадки могут иметь меньший угол наклона к направлению извлечения. При этом преобладает влияние усадки над наклоном поверхности к направлению выемки из формы. Если неправильно выбрана геометрия детали, то изменением технологических параметров литья нельзя добиться значительного улучшения качества наклонной поверхности. Если же конструктивно существует возможность перед извлечением детали из формы еще и вытягивать шиберы, формирующие наклонную поверхность этой детали, то могут достигаться небольшие соотношения толщины стенок и наклона поверхности детали к направлению извлечения. Нижний рисунок показывает принципиальную взаимосвязь между толщиной стенки и усадкой. Из-за меньшей толщины стенки в нижней краевой зоне могут возникать отметины извлечения при одинаковом наклоне выемки из формы. При больших деформациях формы за счет высоких внутренних давлений (возможно пиков давления) Отметины извлечения в тонкостенной зоне Рис. 15.1 Принципиальная взаимосвязь между толщиной стенки и усадкой Дефект Страница 32 n также могут возникать на боковых поверхностях отметины извлечения. Причина находится в недостаточно больших поперечных относительно направления замыкания размерах литьевой формы. В этом случае говорят о недопустимо большом боковом расширении пуансона. Детали с большими боковыми поверхностями (см. рис. 15.2) или шиберами при слишком слабой боковой опоре в форме заведомо будут иметь проблемы отметин на боковых поверхностях. Во многих случаях решить эту проблему возможно только за счет утолщения боковых стенок, то есть увеличения жесткости формы. Боковое утолщение стенок формы Рис. 15.2 Боковое утолщение стенок формы 10 2.15 Отметины извлечения (риски при выемке из формы) Схема принятия решения Отметины извлечения на структурированной наружной поверхности? Дефект Страница 32 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) проконтролировать точку переключения *1 (2) уменьшить время подпитки (распределенный по ступеням профиль подпитки) (3) уменьшить подпитку *2 (4) увеличить время охлаждения (5) увеличить толщину стенки (6) увеличить наклоны выемки из формы (7) уменьшить шероховатость поверхности (8) доработать литьевую форму с целью увеличения ее жесткости *1 Пики давления, которые возникают в форме за счет слишком позднего переключения на подпитку, могут приводить к отметинам извлечения на отлитой детали вдали от литника. Этот эффект может появиться тогда, когда отливка переуплотняется и давление в дальних от литника областях уже нельзя сбросить при переключении на подпитку. *2 С уменьшающейся подпиткой может изменяться степень глянца поверхности. 97 98 2.16 Отслаивание поверхностного слоя Физические причины Отслаивания поверхностного слоя могут объясняться недостаточным соединением расположенных рядом друг с другом слоев отлитой детали. Различные слои образуются за счет различных эффектов течения и условий охлаждения по поперечному сечению. Преимущественно за счет высокого напряжения сдвига, термического повреждения или неоднородностей сцепление этих слоев может снижаться настолько, что поверхностные слои отделяются. Неоднородности могут вызываться причинами: f наличие загрязнения или постороннего материала в грануляте f использование несовместимого красителя Masterbatch f повышенная влажность в/на грануляте f недостаточно расплавлена масса материала Высокие напряжения сдвига и термические повреждения вызываются за счет: f высоких скоростей впрыска f очень высоких или очень низких температур расплавленной массы Дефект Страница 33 n Рис. 16.1 Отслаивания на поперечном сечении формованной детали с различным образованием структуры 10 2.16 Отслаивание поверхностного слоя Дефект Страница 33 n Схема принятия решения Дефект появляется после смены материала или краски? Нет Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) проконтролировать гранулат на наличие посторонних включений или загрязнение (2) проверить совместимость красящего средства с материалом (3) определить содержание влаги в гранулате (4) проконтролировать однородность расплава и мощность пластикации (1) уменьшить скорость впрыска (2) варьировать температуру массы (3) повысить температуру стенки формы 99 100 2.17 Холодная пробка Дефект Страница 34 n Физические причины Холодная пробка возникает, если перед заполнением формы расплав пластмассы остыл в системе литника или в сопле и с последующим впрыском попал в форму. Если эти части материала снова не расплавляются, это часто приводит к отметинам, которые выглядят, как хвост кометы, и могут быть рассеяны по всей отлитой детали. Холодная пробка при этом может перекрыть поперечное сечение течения, так что расплав должен разделиться. Это приводит к дефекту поверхности, подобному соединительному шву. Возникающая за счет интенсивного охлаждения пробка появляется часто при неправильно выбранной температуре или большой задержке отвода сопла. Недостаточно большие поперечные сечения сопел также могут оказывать негативное влияние. Холодная пробка в литниковом канале Рис. 17.1 Холодная пробка переносится фронтом течения в литьевую форму 10 2.17 Холодная пробка Дефект Страница 34 n Схема принятия решения Изготовление с декомпрессией? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) оптимизировать декомпрессию Да (1) отвести назад раньше узел пластикации Нет Узел пластикации отводим назад раньше? Нет (1) проконтролировать постоянство температуры сопла (например, установить нагреватели) (2) повысить температуру сопла (3) увеличить поперечное сечение сопла (4) установить удлиненный литниковый отросток (5) применить запорное сопло 101 102 2.18 Образование нити Физические причины Во время охлаждения на отливке затвердевает поверхностный слой. В зоне впускного литника у горячего канала или при переходе от машинного сопла к системе литника затвердевание проявляется меньше. Здесь имеет место постоянное внесение тепла, которое способствует тому, что образуется очень тонкая затвердевшая краевая зона. Дефект Страница 35 n За счет преждевременного открывания литьевой формы или за счет отвода агрегата происходит разрыв тонкого слоя, и материал из еще пластичной зоны вытягивается в нити. Во время движения эти нити растягиваются по длине, охлаждаются и остаются висеть на отлитой детали или на литнике. Нить может накладываться на отливку и вызывать поверхностный дефект или оставаться в форме и при следующем впрыске оказывать влияние на качество отлитой детали. Часто образование нити происходит на таких материалах, как ПП или ПЭ, или на материалах с узкой областью переработки (ПА, ПБТ, ПОМ). 10 2.18 Образование нити Дефект Страница 35 n Схема принятия решения Образование нити в области литник – машинное сопло? Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Да (1) варьировать температуру сопла (2) после дозирования отвести назад агрегат впрыска немедленно или с задержкой (3) увеличить время выдержки под давлением (4) понизить температуру массы (5) варьировать подпор и число оборотов шнека (-) (6) оптимизировать охлаждение в зоне стержня литника (7) увеличить время охлаждения Да (1) снизить температуру сопла горячего канала (2) повысить время выдержки под давлением (3) проверить позицию сопла и позицию сопельной форкамеры *1 (4) проверить поперечное сечение впускного литника *2 (5) оптимизировать охлаждение формы в зоне врезки впускного литника (6) проконтролировать функционирование датчика температуры и при несоответствии заменить (7) проверить сопло на износ и, в случае необходимости, заменить (8) увеличить время охлаждения Нет Образование нити в области горячий канал – отливка? *1 *2 Большой подвод тепла к отливке, если сопло слишком далеко погружено в форму. Поперечное сечение впускного литника у находящейся позади вершины сопла слишком велико. Нет четкого среза расплава при слишком большом впускном сечении литника. 103 104 2.19 Темные точки Дефект Страница 36 n Физические причины Обратите внимание: Различные причины могут приводить к образованию темных точек или пятен на поверхности отливок: f Технологические причины (Для термически чувствительных материалов:) f При запуске термопластавтомата не должно превышаться допустимое время обработки расплава f Даже при коротких перерывах в работе снижать температуры нагрева f При более длительных перерывах в производстве при необходимости следует очистить цилиндр пластикации (см. указания производителя сырья) (Например, за счет слишком высоких температур расплава или слишком долгого времени пребывания материала в узле пластикации, а также при перегреве горячего канала) f Технические проблемы литьевой формы (Например, за счет загрязнений литника или при наличии в горячем канале застойных зон) f Технические проблемы литьевой машины (Например, за счет загрязнения узла пластикации или износа шнека или цилиндра) f Свойства полимера или красителя (Например, за счет загрязнений первичного материала, большого содержания вторичного материала или загрязнений красителя Masterbatch) 10 2.19 Темные точки Дефект Страница 36 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Есть ли загрязнение гранулата? Да (1) исключить загрязнение гранулата (2) очистить блок пластикации (3) уменьшить добавление вторичного материала Да (1) очистить блок пластикации Да Уменьшить температуру массы: (1) варьировать температуру цилиндра (-) (2) варьировать число оборотов шнеков (-) (3) уменьшить противодавление Да (1) уменьшить время цикла (2) увеличить задержку времени дозировки (3) использовать узел пластикации меньшего объема Нет Есть ли темные точки после смены материала? *1 Нет Температура массы выше допустимого уровня? Нет Время пребывания расплава при верхней предельной температуре? Нет (1) проконтролировать температуру горячего канала (2) уменьшить составляющую вторичного материала (3) проверить краситель на совместимость с основным материалом (4) проконтролировать узел пластикации, литниковую систему и горячий канал на загрязнение, износ и наличие застойных зон *1 Очистка блока пластикации струей под небольшим давлениям с использованием подходящих чистящих средств (применение песка или стальных щеток недопустимо). Не использовать всякого рода горелки для выжигания пластмассы, так как возможно образование окисного слоя, при котором в дальнейшем возникает повышенная адгезия расплава, также возможно повреждение шнека за счет термической нагрузки (напряжения, коробление или различия в структуре/ жесткости). 105 106 2.20 Образование налета Физические причины Часто встречающийся при переработке термопластов дефект – образование налета. Этот дефект характерен при использовании следующих материалов: ПОМ, ПП, ПЭТ, АБС, ПК, ПСУ, ПБТ и ПЭ. Дефект проявляется при переработке материалов с такими добавками как: поглотитель УФ, защита от возгорания, присадка для лучшего скольжения, краситель. Если на поверхность формы осаждается краситель, то это может быть из-за несовместимости присадки скольжения и красителя. Краситель переносится на присадку скольжения как на «направляющую» и откладывается на поверхности формы. Этот процесс называется «Plate-out». При белых пигментах появляется осадок «меление», который можно объяснить окислительным Дефект Страница 37 n разложением пластмассы. Материалы, содержащие добавку от возгорания, могут химически реагировать при высоком давлении. При этом высвободившиеся продукты разложения осаждаются на поверхности формы и в зависимости от структуры могут вызывать даже коррозию. Образование налета вызывается следующими причинами: f Слишком высокая температура расплава, большие напряжения и скорости сдвига f Разрушение материала в цилиндре пластикации за счет слишком высокого числа оборотов шнека f Слишком долгое время переработки f Разрушение материала в форме, например, за счет высоких скоростей впрыска f Недостаточная вентиляция формы f Переработка материалов со слишком высокой остаточной влагой f Неправильный выбор смазки для литьевой формы или использование чрезмерного количества смазки f Несовместимость между основным материалом и красителем/ присадкой f Переработка пересушенного материала Обратите внимание: Для контроля температуры расплава его нужно впрыснуть «в свободное пространство» и измерить термометром его температуру. При применении смазочных средств следует обратить внимание на их термические и химические свойства. 10 2.20 Образование налета Дефект Страница 37 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Температура расплава выше допустимой величины? Да Нет Время обработки расплава слишком длительное? Да Нет Материал слишком влажный? Да Нет Удален ли воздух из формы? Да Нет Неправильная смазка или ее слишком много? Да Нет Есть ли краситель или добавки? Нет Да Уменьшить температуру массы: (1) варьировать температуру цилиндра (-) (2) варьировать число оборотов шнека (-) (3) уменьшить противодавление (1) уменьшить время цикла (2) увеличить задержку дозировки (3) применить меньший узел пластикации Уменьшить содержание влаги: (1) просушить материал в соответствии с данными изготовителя (2) проконтролировать его упаковку и режим хранения (3) уменьшить время пребывания материала в загрузочной воронке (4) повысить температуру материала в загрузочном отверстии (фланец) Обеспечить достаточное удаление воздуха из формы: (1) проверить каналы удаления воздуха на загрязнение (2) если возможно, уменьшить усилие смыкания (3) уменьшить скорость впрыска (4) доработать каналы удаления воздуха (положение и размер) (1) применить подходящую смазку (2) проконтролировать дозировку смазочного средства (3) при необходимости применить антифрикционные покрытия для подвижных элементов формы (1) проверить совместимость материала/красящего средства/ присадки (2) проконтролировать термическую стабильность присадок (3) проконтролировать соотношение материала и красителя См. следующую страницу («Общие указания») 107 108 2.20 Образование налета Дефект Страница 37 n Общие указания 1. Варьировать скорость впрыска (-). 2. Литниковый канал формы не должен иметь переходов с острыми краями, а его поперечные сечения имеют достаточно большую площадь. 3. Не превышать допустимые времена сушки. 4. Исключить попадание воздуха в гнездо формы из ее технических каналов. 5. Контролировать систему литника и область врезки впускного литника. 6. Контролировать поперечное сечение сопел. 7. Контролировать систему горячего канала. 8. Проверить, возможно ли применить технологию по нанесению покрытий в форме. 10 2.21 Дефекты на гальванизированных пластмассовых деталях Физические причины В процессе производства деталей с гальваническим покрытием на их изначально ровной поверхности могут появляться всякого рода бугорки, пузыри и прочие неровности. Причина такого явления кроется в плохом сцеплении гальванического покрытия с поверхностью пластмассы. Распознать эту причину, прежде всего, можно по картине дефекта: распределение бугорков и пузырей на поверхности происходит неравномерно. Ясно, что все дефекты, которые имеются на заготовке, также будут видны и на гальванизированной детали. Однако случается и так, что внешний вид заготовки соответствует требованиям по качеству, а дефект обнаруживает себя только после гальванической обработки. Для минимизации такого явления все острые края и переходы в литьевой форме должны быть скруглены, насколько это возможно. Так же следует избегать резких изменений – скачков толщин стенок. По возможности следует производить детали с низкими поверхностными напряжениями. Сцепление гальванического слоя получается по большей части из механического захвата в кавернах (микрополостях), которые оставили после себя вытравленные бутадиеновые частички. Они должны быть одинаковой формы, именно в них оседает палладиум. Травильный раствор разъедает Дефект Страница 38 n места с более высокими напряжениями медленнее, поэтому там каверны образуются не так интенсивно, отчего механический захват гальванического слоя снижается. Более того, на отливках с зонами различных напряжений каверны вытягиваются в направлении зон с более высокими напряжениями, так что только за счет формы каверн затрудняется фиксация гальванического слоя, вплоть до полной ее невозможности. Контроль отливок на наличие поверхностных напряжений может проводиться в соответствии со стандартом ASTM-D 1039-62T с использованием концентрированной уксусной кислоты. С таким же успехом применяется разработанный в Институте пластмасс г. Люденшайд Crack Knacker-тест или TnP-тест. 109 110 2.21 Дефекты на гальванизированных пластмассовых деталях Следует уделять особое внимание правильному выбору материала (подходящего для гальванизации типа), а также его правильной сушке. Хранение, упаковка материала, а также транспортировка отлитых из него заготовок могут быть причиной дефектов, которые выявляются только лишь после гальванизации. Наиболее частыми причинами дефектов на гальванизированных деталях являются f Воздушные крюки и свили за счет переходов с резкими краями, гравюр или плохого удаления воздуха. f Пересушенный или недосушенный материал f Высокие собственные напряжения/ориентации в конструкционной детали f Загрязнения и повреждения за счет неправильной обработки, хранения или транспортировки детали f Технологические ошибки в процессе гальванизации Дефект Страница 38 n Обратите внимание: Чтобы точнее идентифицировать дефекты, обусловленные процессом литья, контрольные детали на пробных циклах следует проливать не полностью, а частично. Проверка сцепления слоев определяется изменением температуры по DIN 53496 и методом нанесения сетки надрезов по DIN EN ISO 2409. Не применять в производстве содержащие силикон смазки. 10 2.21.1 Гальваника: бугорки и крапинки Дефект Страница 38 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Появляются ли бугорки и крапинки по всей поверхности отливки? Да (1) проверить сушку материала, см. главу 2.2 «Влажностные свили» (2) проконтролировать наличие воздушных свилей, см. главу 2.3 «Воздушные свили» (3) использовать другой тип материала (4) проверить гальванизацию (электролитическое осаждение металла) (5) проконтролировать наличие загрязнений (6) отказаться от применения вторичного материала Да (1) проверка литьевой формы на наличие структурных дефектов и, при необходимости, проведение ее доработки *1 (2) в случае возможности, использовать для изготовления формы сталь, полученную методом варки в вакууме *1 Нет Появляются ли бугорки и крапинки на тех же местах детали? Нет (1) проверить на наличие механических повреждений (2) см. главу 2.3 «Воздушные свили» и главу 3 «Образование пузырей» (3) не применять смазку *1 Такие недостатки литьевой формы, как визуально невидимый дефект структуры поверхности или ее микроскопические повреждения, могут приводить к образованию бугорков после гальванизации. 111 112 2.21.2 Гальваника: проблемы сцепления гальванического слоя Дефект Страница 38 n Схема принятия решения Проблемы сцепления появляются в областях с высокими внутренними напряжениями/ориентациями? (например, углы, края и плоскости разделения) Да (1) варьировать скорость впрыска (-) (2) при аморфных пластмассах повысить температуру стенки литьевой формы (3) повысить температуру расплава (4) оптимизировать точку переключения (5) уменьшить время выдержки под давлением (6) уменьшить подпитку (ступенчатый профиль подпитки) (7) избегать скачков толщины стенки Да (1) проверить состояние захватов на роботе (2) проверить образование налета (см. главу 20 «Образование налета») (3) проконтролировать удаление воздуха Да (1) см. главу 8 «Матовые места в зоне врезки впускного литника» Да (1) проконтролировать гальванический процесс (параметры травления) (2) проверить закладную деталь на загрязнение Нет Проблемы сцепления появляются всегда в одних и тех же областях детали? Нет Проблемы сцепления появляются в зоне литника? Нет Проблемы сцепления появляются на всей поверхности отливки? Нет Да Трещины? Нет (1) избегать деформации при транспортировке/при приеме корпусной детали (2) избегать собственных напряжений, см. выше (3) проверить, не испытывает ли деталь чрезмерные механические нагрузки на последующих этапах обработки (4) проконтролировать толщину гальванического слоя (1) проверить агрегат/материал на загрязнение, см. главу 19 «Темные точки» (2) не применять смазочное средство (3) проконтролировать пластмассу в отношении термического повреждения (см. главу 2.1 «Пригарные свили») (4) при частично кристаллических пластмассах уменьшить температуру стенки формы (5) использовать другой материал (6) проконтролировать гальванический процесс (толщина слоя) 10 2.22 Рваный/ надорванный пленочный шарнир Пленочные шарниры являются подвижными и неразъемными соединениями. Их функция основывается на эластичных характеристиках пластмасс. В соответствии с их функциональным требованием пленочные шарниры рассчитываются по следующим критериям: f f f f угол изгиба число изменений нагрузки частота нагрузки воспринимаемые усилия Максимальная механическая нагрузка появляется при больших углах (180о) и большом числе изгибов. Для безупречного функционирования пленочного шарнира наряду с характеристиками материала и конструктивным оформлением большое значение имеют также параметры литья. Важным является положение впускного литника, оно должно Дефект Страница 39 n обеспечивать надежное протекание расплава в литьевой форме через щель, которая образует шарнирное соединение. При выборе позиции впускного литника следует обратить внимание на то, чтобы не образовывался соединительный шов, не происходила остановка или частичное затвердевание расплава в пленочном шарнире. Фронт расплава по возможности должен протекать параллельно пленочному сочленению (см. рисунок). Обратите внимание: Чтобы избежать остановок или затвердевания расплава в пленочном шарнире, позиция впускного литника должна выбираться так, что сначала заполняется зона большого объема детали, прежде чем фронт течения достигает пленочного шарнира. Точное определение благоприятной позиции впускного литника следует получить методом компьютерного моделирования. Отвердевшая Пленочный шарнир формовочная масса Пленочный шарнир Рис. 22.1 Впускной литник находится далеко от пленки (полностью заполненный) Рис. 22.2 Впускной литник вблизи пленки (недолив) 113 114 2.22 Рваный/ надорванный пленочный шарнир Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Пленочный шарнир не пролит? Да (1) (2) (3) (3) (4) (5) Да (1) уменьшить толщину стенки в пленочном шарнире (2) применить материал с меньшим Е-модулем (модуль твердости) (3) проверить конструктивный расчет пленочного шарнира Нет Требуется большое усилие при изгибе шарнира? Нет Пленочный шарнир разрушается либо сразу, либо после нескольких изгибов? Да Нет Белый разрыв на пленочном шарнире? *1 *2 Дефект Страница 39 n Да повысить скорость впрыска повысить температуру расплава повысить температуру стенок формы увеличить толщину стенки пленочного шарнира *1 применить материал с лучшей текучестью удалить позицию врезки впускного литника от пленочного шарнира *2 (1) переместить соединительный шов из зоны пленочного шарнира (2) повысить скорость впрыска (3) изменить температуру стенки формы (-) *3 (4) растянуть пленку шарнира сразу после впрыска (5) применить материал с более высокой вязкостью (6) отлить пленочный шарнир параллельным фронтом течения (7) проконтролировать конструктивно пленочный шарнир *4 (1) создать условия для теплого состояния пленочного шарнира Обратить внимание на максимальное растяжение материала. Остановки или затвердевания расплава за счет позиций впускного литника вблизи пленочного шарнира. Возможно проявление эластичных свойств при использовании частично кристаллических материалов в пленочном шарнире за счет уменьшения температуры стенки формы. *4 Функциональное разрушение пленочного шарнира за счет его неправильной конструкции и слишком высоких растяжений в материале. *3 10 2.23 Коробление Коробление отлитых деталей на практике является большой проблемой, так как его причины не могут быть заранее точно известны. Литьевые формы дорабатывают, из-за чего часто возникают непредвиденные затраты и задержки во времени. Коробление всегда является следствием различия усадок в материале отлитой детали. Усадка Под усадкой понимают уменьшение объема отливки в результате охлаждения. Когда расплав материала (рис. 23.1а) охлаждается, то его объем уменьшается за счет сближения молекулярных цепочек (рис. 23.1б). Для частично кристаллических материалов усадка менее выражена из-за процесса Дефект Страница 40 n кристаллизации, при котором молекулярные цепочки располагаются с очень высокой плотностью (23.1в), большей, чем в аморфных. Усадка подразделяется на: f усадку за счет переработки (изменение размеров спустя 16 часов после литья, см. DIN 16901) f дополнительную усадку (изменение размеров за период времени от 16 часов и по истечении длительного отрезка времени) f общую усадку (усадка за счет переработки плюс дополнительная усадка) Частично кристаллические зоны Аморфные зоны Структура пластмассы: Рис. 23.1а Текучая фаза расплава Рис. 23.1б Твердая фаза, аморфная Рис. 23.1в Твердая фаза, частично кристаллическая 115 116 2.23 Коробление Дефект Страница 40 n В противоположность этому охлаждение внутренних зон отливки происходит значительно медленнее (рис. 23.2), так как Основные факторы влияния на усадку 1. Температура стенки литьевой формы Т массы температура При быстром охлаждении массы материала вблизи стенок формы, (рис. 23.2), ее молекулярные цепочки не успевают расположиться так, чтобы принять состояние высокой плотности. При частично кристаллических термопластах образование кристаллической структуры в краевых слоях дополнительно подавляется. Структура таких слоев может оставаться практически аморфной, как представлено на рис. 23.3. Эти аморфные краевые области обозначаются как «слой шпика». Усадка в этих областях вблизи стенок небольшая. стенка литьевой формы они изолируются наружными зонами. При переработке частично кристаллических термопластов, может образоваться кристаллическая структура (см. рис. 23.3), которая приводит к большей усадке, чем в областях вблизи стенки. спустя 0,5 с спустя 2 с спустя 8 с Т стенки температура стенки формы поперечное сечение отливки Рис. 23.2 Профиль температуры по поперечному сечению отлитой детали (примерно) «Аморфный» поверхностный слой (слой шпика) «Частично кристаллическая» структура Рис. 23.3 Представление структуры частично кристаллических термопластов 10 2.23 Коробление Температура стенок литьевой формы, таким образом, имеет большое влияние на усадку, как это представлено на рис. 23.4 f Низкая температура стенок формы приводит к быстрому охлаждению отливки. За счет этой быстроты подавляется образование уплотнений молекулярных цепочек. Отливка проявляет незначительную усадку переработки (УП). Дополнительная усадка (ДУ) – большая. Особенно это проявляется при использовании частично кристаллических материалов. Дефект Страница 40 n имеют достаточно времени для образования уплотнений. Отливка проявляет значительную усадку переработки (УП). Дополнительная усадка ( ДУ) – незначительная. Общая усадка при высокой температуре стенок формы всегда больше, чем при низкой температуре, так как температура извлечения поддерживается постоянной. Рис. 23.4 Влияние нагрева стенок формы на усадку ПА f Высокая температура стенок формы приводит к медленному охлаждению отливки. В этом случае молекулярные цепочки 117 118 2.23 Коробление Дефект Страница 40 n 2. Толщина стенки Усадка Толстые стенки охлаждаются медленнее, чем тонкие. За счет этого увеличивается усадка (рис. 23.5). Толщина стенки Рис. 23.5. Значения усадки в зависимости от толщины стенки (схематически) 10 2.23 Коробление Рис. 23.6 Усадка Нужно различать аморфные (например, АБС, ПК, ПММА, ПС, САН) и частично кристаллические (например, ПП, ПОМ, ПА, ПЭ) полимеры. Аморфные пластмассы, как правило, имеют меньший потенциал усадки, чем частично кристаллические. В материалах с наполнителями и в армированных термопластах усадка снижается в направлении ориентации частиц добавок. Ориентация образуется за счет направления течения материала в форме. Усадочное соотношение между частично кристаллической пластмассой и стекловолокном составляет примерно 200:1. За счет применения стекловолокон в формованной детали также могут появляться очень большие различия усадки в зависимости от положения и количества врезок впускного литника, толщин стенки, геометрии детали и так далее. Наполненные минералами или стеклянными шариками пластмассы на основании их геометрической конфигурации приводят к меньшим различиям в усадке. Они применяются часто в комбинации со стекловолокнами, чтобы уменьшить различия в усадке и одновременно коробление. Время подпитки Рис. 23.7 4. Параметры переработки За счет процесса переработки также более или менее сильно оказывается влияние на характеристику усадки (в зависимости от применяемого термопласта). Ниже качественно описываются некоторые зависимости крайне важных параметров переработки и их влияние на усадку. Усадка 3. Материал Дефект Страница 40 n Величина подпитки 119 120 2.23 Коробление Дефект Страница 40 n Усадка Рис. 23.8 Температура стенок формы Температура массы и скорость впрыска для каждой детали могут иметь различное влияние на усадку, тогда как за счет повышения этих параметров, с одной стороны, улучшаются текучесть и одновременно передача давления и, с другой стороны, возрастает риск усадки за счет более высокой температуры. Рис. 23.10 Усадка Усадка Рис. 23.9 Температура расплава Скорость впрыска Помощь: f Для отливок с большим соотношением путь течения/ толщина стенки (тонкостенных деталей) эти параметры должны устанавливаться высокими (1). f Для отливок с небольшим соотношением путь течения/ толщина стенок (толстостенных деталей) эти параметры должны устанавливаться низкими, чтобы усадка и, таким образом, коробление были небольшими (2). 10 2.23 Коробление Дефект Страница 40 n Взаимосвязь между усадкой и короблением Рис. 23.11 Форма гнезда В принципе, коробление возникает за счет большого различия значений усадки в различных местах детали. Если толстостенное основание детали, Рис. 23.12 Отливка после извлечения из формы изображенной на рисунке слева, имеет усадку больше, чем на тонкостенном ребре, то деталь деформируется, как это показано на правом изображении. 121 122 2.23 Коробление Меры по устранению недостатков: Для уменьшения эффекта коробления могут быть предложены следующие рекомендации. Взгляд на конструкцию f По возможности стараться работать с изделиями, имеющими одинаковую толщину стенок f Толщины стенок и ребер должны проектироваться одинаковыми (возможность утяжек, различий в глянце и т.д.) f Избегать скоплений расплава массы и разных толщин стенок f Закруглить угловые зоны и увеличить внутренние поверхности, чтобы достичь равномерного отвода тепла Дефект Страница 40 n f Опорные поверхности или поверхности прилегания по возможности выполнять не плоскими, а сводчатыми или профилированными f Отдавать предпочтение симметричному дизайну изделия f Врезку впускного литника по возможности закладывать в самой толстой зоне (принцип клина) f Диаметр врезки литника не выбирать слишком маленьким (передача подпитки) f За счет положения врезки впускного литника и количества впускных литников создавать равномерное направление течения (ориентация стекловолокна) в изделии и избегать соединительных швов Выбор материала для литья f Применять материал, который не вызывает большого коробления f Обращать внимание на наполнитель, его количество и качество Конструкция литьевой формы f Обеспечить равномерное поддержание температуры формы f Гарантировать хорошее термическое разделение сопла горячего канала и отливки f Снабдить форму раздельными контурами поддержания равномерной температуры f Проверить, возможно ли дополнительно применение теплопроводящих материалов, если невозможно равномерное поддержание температуры обычным способом 10 2.24 Многокомпонентная техника Физические причины Под многокомпонентной технологией литья понимается использование различных материалов при литье изделий. При этом может идти речь об одинаковых материалах различных цветов или о разных материалах. Расплавы используемых материалов должны иметь достаточное сцепление друг с другом. Сцепление достигается за счет оплавления предшествующих компонент последующими компонентами и, в общем, может объясняться диффузионной теорией. Далее необходимо учитывать механическую и термическую совместимость в отношении имеющихся различий в усадке и коэффициентов температурного расширения, чтобы сцепление также не Дефект Страница 41 n переставало действовать при термомеханической нагрузке. На основании многообразных факторов влияния на сцепление (таких, как, например, геометрическое исполнение контактной поверхности, параметры обработки и множество модификаций материала в пределах одной группы материалов) следует рассматривать указанную на стр. 124 таблицу, очень дифференцировано. В любом случае всегда должны проводиться консультации с производителями сырья. Далее приводится пример двухкомпонентной технологии литья. Из первой компоненты предварительно отливается заготовка, вторая формирует готовое изделие. Литьевые формы для многокомпонентного литья конструктивно подразделяются на поворотные и не поворотные системы: f Поворотная литьевая форма f Индексная плита (поворотная крестовина) f Этажная (ярусная) техника f Техника перемещения или вкладывания f Техника Сore – Back – Technik (шиберная техника) В общем, отдельные компоненты впрыскиваются друг за другом. После затвердевания 1-ой компоненты за счет движения формы деблокируется зона для заливки 2-й компоненты. Указание: При первом шаге по устранению ошибок литья каждый материал рассматривается с учетом указанных в этом справочнике рекомендаций по переработке. 123 124 Вторичный впрыск/готовая деталь АСА CA ЭВА ПА6 ПА 6.6 + + + + + + + + – + + + + Термопласты Предварительный впрыск ПК/АБС ПК/ПБТ ПК/ПЭТ ПЭ-НД ПЭ-ВД ПЭТФ ПММА ПОМ ПП ППЭ + + + + + + + + o o + + + + + + + + + + + o o + o o – + + + + + – – + + + + + + + + o – – + o o o – – + o o + + o – – – – + + – – – o + + + + + + + + – + + – – – – – – – – + o o – – – o – o + – – – – o o САН + + + + – o + o o o o – – + + + + + + + – – – – o – – – o – o o + + o o o o + o + o – – – – – – – – – o o – – o + – + – – – + + + – + + o o o o o o o – o – + – o o + + + + – – + o + – – – – – – – – – ТПЭ ХM ТПТ – ТПУ – ТПЭР ТППЭ-ПП ТППЭ САН ПВХ-м o + + – + + – – + + – – – – + – + + + + + + + + + + + + – – + + + + – + + + + + + + + o o + + o o – + + + + + – – + + o – – + – – – + – o – – o – + + + + + o o + o o o – – – – + – – o – – + + + + + + o o + o + + + o o o – – + + o – – + + o – o – – – – + + – – – o – – – – + + o o + o o o o o o o – – o + o – – + o o – – – – o + + o o + o – o + – + + o – + – – – – – o o o – o o + + + o + + + = хорошее сцепление + + – – = слабое сцепление + + + + o + – – + + + + – – – – o o + – ПВХ-т ПВХ-м ПВХ-т ПВАЦ ПСУ ПС ПФС ППЭ ПП ПОМ ПММА ПЭТФ ПЭ-ВД ПЭ-НД ПК/ПЭТ ПК/ПБТ + + ПСУ ПВАЦ ПК/АБС + + + ПФС ПС ПК ПБТ + + ПА 12 ПК ПА 12 + + ПА 6.12 ПБТ ПА 6.6 ПА 6.6 ПА6 ЭВА CA + + + o ТПЭС + + + Мягкие компоненты СКЕПТ АБС АСА АБС Термопласты + + + o o o = нет сцепления o o + + + o – – – o o o + + 10 2.24 Многокомпонентная техника При литье поочередно, друг за другом, различных расплавов могут появляться новые дефекты литья, такие как: f Прочность соединения (сцепление) между компонентами f Оплавление первой компоненты f Коробление отливки Прочность соединения (сцепление) между первой и второй компонентами Если при впрыске в форме прозрачная/ просвечивающая компонента разбрызгивается, то плохое сцепление, из-за преломления света, имеет вид трещины. Часто плохое сцепление материалов вызывается маслами и консистентными смазками, которые за счет температуры формы и механической нагрузки проникают в полость. Дефект Страница 41 n Оплавление первой компоненты Если впускной литник второй компоненты расположен так, что расплав поступает сверху отвесно на первую компоненту, то возможно не только оплавление первой компоненты в зоне впускного литника, но и ее «вымывание», когда материал второй компоненты захватывает и уносит с собой частицы материала первой компоненты. Это вымывание произойдет, если превышается температура плавления первой компоненты, Литник и, при различно окрашенных прозрачных/просвечивающих материалах, может выглядеть, как изменение толщины стенки или как цветовые свили. Коробление отлитой детали (эффект биметалла твердый/ твердый) За счет смещенного по времени впрыска вторая компонента имеет более высокий потенциал усадки, чем первая компонента. Эти различные усадки, в частности, при соединениях твердый/ твердый, приводят к короблению. «вымытый» материал, свили Компонента 1 Компонента 2 Вымывание Рис. 24.1 Оплавление первой компоненты 125 126 2.24 Многокомпонентная техника Дефект Страница 41 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Плохое сцепление? Да (1) проконтролировать контактную поверхность на загрязнение (масло/консистентная смазка) и, при необходимости, промыть форму (2) уменьшить время цикла (3) повысить температуру формы 1-ой компоненты (4) варьировать температуру массы 2-ой компоненты (+) (5) варьировать время выдержки под давлением термопласта (+) TPE (-) (6) уменьшить температуру формы 2-ой компоненты при ТРЕ (7) лучше подготовить контактную поверхность *1 Да (1) уменьшить скорость впрыска 2-ой компоненты или профиль впрыска (быстро – медленно) (2) уменьшить температуру формы для 1-ой компоненты (3) применить материал с более высокой теплостойкостью для 1-ой компоненты (4) применить щелевой или экранный литник (5) оптимизировать охлаждение формы в области врезки впускного литника и/или оптимизировать позицию врезки впускного литника 2-ой компоненты *2 Да 1-ая компонента: (1) уменьшить величину давления подпитки (2) уменьшить время выдержки под давлением (распределенный по ступеням профиль подпитки) (3) повысить температуру формы (4) При необходимости, предварительно нагреть вкладываемую деталь 2-ая компонента (1) повысить величину подпитки (2) оптимизировать время выдержки под давлением (3) уменьшить температуру формы (4) при необходимости, дополнительный впускной литник для компенсации усадки Нет Оплавляется ли 1-ая компонента? Нет Имеется коробление формованной детали? *1 Увеличить контактную поверхность при соединении твердый/ твердый (соединять на скос и т.д.), делать без острых краев. При соединении твердый/мягкий отдавать предпочтение полированной без блеска контактной поверхности. *2 Позиция литника 2-ой компоненты не должна покрываться материалом от 1-ой компоненты. Целевое «холодное темперирование» 1-ой компоненты в зоне литника 2-ой компоненты. 10 2.25 Тигровые линии Дефект Страница 42 n Физические причины и мероприятия по устранению дефекта Сопло 1 Сопло 2 до Х Фаза 1 Игла открыта Игла закрыта Отливка (толщина стенки s) Давление Тигровыми линиями называется дефект, проявляющийся в чередующихся полосах с различными глянцевыми свойствами (матовый – глянцевый) на поверхности отливок. Этот поверхностный дефект появляется только при использовании определенных материалов. При этом речь идет о смесях (например, ПА/АБС, ПК/ПЭТ) или термопластичных многофазных системах, как, например, ПП+СКЭПТ. Течение расплава Путь течения Течение расплава (сбалансировано) Сопло 1 Сопло 2 до Х Фаза 2 Игла открывается под давлением (сброс давления) Фаза 1 Игла открыта Отливка (толщина стенки s) Давление Исходят из того, что при литье может возникать чередующийся глянцевый след за счет частичной кристаллизации поверхностного слоя. Причина такого рода кристаллизации – Рис. 25.1. Прохождение давления при открытом сопле Путь течения Рис. 25.2. Прохождение давления при открывании другого сопла 127 128 2.25 Тигровые линии Дефект Страница 42 n высокие напряжения сдвига при впрыске. Другое влияние также следует искать в эластичности расплава. Установлено, что первоначальная причина этого дефекта заключается в свойствах материала. На процесс можно влиять путем изменения технологических параметров литья. блестящий матовый матовый блестящий Через снижение скорости впрыска можно существенно изменить картину дефекта. Окажет помощь повышение температуры массы или температуры стенок формы, что также позволит снизить скорость впрыска. В отдельных случаях, наоборот, повышение скорости впрыска дает положительный результат. блестящий матовый Рис. 25.3 Чередующаяся или пульсирующая сердцевина расплава Каскадное литье изменяет соотношение давления, так как открывается следующее сопло (см. рис. 25.1 и 25.2). Таким образом, можно увеличить скорость прохождения фронта и тем самым вызвать появление тигровых линий, которые можно увидеть на отдельных участках отливки. Обратите внимание: Подобную видимую картину дефекта может вызывать неоднородность расплава. Как правило, процесс можно оптимизировать изменением параметров пластикации, применением других геометрий шнеков и смешивающих насадок. 10 2.25 Тигровые линии Дефект Страница 42 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Тигровые линии по всей поверхности отливки? Да (1) проверить, имеются ли возможные неоднородности расплава (2) уменьшить скорость впрыска (3) повысить температуру массы (4) повысить температуру стенки формы *3 (5) увеличить поперечное сечение литника и/или распределителя (6) увеличить толщину стенки (7) применить другой материал *2 Да (1) изменить соотношение давления так, чтобы скорость фронта течения в зоне ошибочной врезки впускного литника уменьшилась (2) уменьшить скорость впрыска через каждое сопло (3) повысить температуру массы (4) повысить температуру стенки литьевой формы *3 (5) увеличить поперечное сечение литника и/или распределителя (6) увеличить толщину стенки (7) применить другой материал *2 Да (1) (2) (3) (4) (5) Нет Тигровые линии частично на поверхности отливки? Нет Применяется ли каскадное переключение? *1 уменьшить скорость впрыска/ подобрать профиль впрыска повысить температуру массы проверить, имеются ли возможные неоднородности расплава *1 повысить температуру литьевой формы применить другой материал *2 *1 См. главу 2.4 «Цветовые свили». *2 Максимально большой индекс течения расплава, по возможности небольшое распределение молекулярного веса, максимально высокая составляющая мягкой фазы, как, например, при ПП-СКЭПТ. *3 Повышение температуры стенки литьевой формы на 10 °С увеличивает время охлаждения до 20%. 129 130 2.26 Дефекты на лакированных пластмассовых деталях Физические причины Нарушения технологии литья деталей зачастую могут быть причинами проблем сцепления лака или видимых дефектов на поверхности. Современные, щадящие окружающую среду технологии лакирования всегда требуют тщательного контроля параметров литья. Принципиально все дефекты, которые имеются на заготовке, также будут видны и на лакированной детали. Скрытие дефектов за счет лакировки происходит не всегда успешно и часто бывает наоборот, – проявление дефектов усиливается. Даже едва различимый на заготовке дефект становится очевидным только за счет процесса лакирования. Наиболее частыми причинами появления бугорков, пузырей или проблем сцепления лака являются загрязнения через: f f f пыль, смазочные средства для отделения отливок, смазку шиберов/ выталкивателей, выделение газов из присадок в отливке или упаковочного материала, неправильно адаптированный робот. В качестве другой причины появления поверхностных дефектов особенно выделяется проблема «собственных напряжений». Технология лакировки всегда подбирается для конкретного типа окрашиваемой поверхности и состояния ее напряжения. Изменения состояния напряженности за счет изменений процесса литья могут приводить при лакировании к неудовлетворительному сцеплению лакового слоя или также к трещинам за счет напряжений. Этот факт должен быть известен переработчику пластмасс. Дефект Страница 43 n Технология лакировки водными лаками из-за небольшой составляющей растворителя требуют особой внимательности. Детали, обработанные по такой технологии, имеют очень высокое поверхностное напряжение по сравнению с технологиями лакирования, основанными на растворителях. На деталях, обработанных таким образом, быстрее возникает проблема впитывания влаги и за счет этого – проблема сцепления поверхностного слоя. При конструировании детали, которая будет лакироваться, должно обращаться внимание на то, чтобы все кромки и переходы, насколько возможно, были бы скруглены, а также должны избегаться резкие переходы в толщинах стенок. Кроме того, должна быть гарантирована доступность подлежащих лакированию поверхностей детали, чтобы можно было производить работу лакировочным пистолетом на соответствующем расстоянии. 10 2.26 Дефекты на лакированных пластмассовых деталях Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Кратеры? Да (1) проверить на загрязнение поверхность под лакировку (а) проверить образование пены на поверхности детали при лакировании (б) проконтролировать толщину лакового слоя (в) проверить времена работы вытяжной вентиляции и сушки Да (1) см. главу 12 «Белый разрыв/ трещины вследствие внутренних напряжений» (а) наносить тонкие слои лака (б) состав лака перевести на более мягкий растворитель (в) применить впитывание лака без напряжения поверхности (г) предварительно нанести грунтовку Да (1) проверить заготовку на содержание влаги, контролировать длительность хранения перед лакированием (2) проверить конструкцию детали (большие радиусы) (а) активировать поверхность детали перед нанесением лака (б) оптимизировать состав лака/вязкость лака Да (1) (а) проконтролировать весь процесс на отсутствие пыли (2) проверить заготовку на наличие загрязнений (3) см. главу 19 «Темные точки» (б) очистить деталь от грязи и перед лакированием обработать антистатиком (4) см. главу 2.5 «Стекловолоконные свили» (в) проконтролировать состояние грунтового покрытия (г) вентиляция/проверить снижение скорости воздушного потока внутри кабины для лакирования (д) фильтрация лака/проконтролировать состояние фильтра (е) проконтролировать температуру и влажность воздуха в кабине для лакирования (ж) обратить внимание на чистоту стеллажа для лакирования Нет Трещины в лаке/в детали? Нет Скопление лака в зоне краев «жирные края»? Нет Образование бугорков по всей конструктивной детали или в неопределенных зонах детали? Дефект Страница 43 n Нет См. следующую страницу (1) - (8): на машине для литья под давлением (a) - (ж): на установке для лакирования 131 132 Образование бугорков в зонах детали? Да (1) обратить внимание на воздушные крючки/воздушные пузыри на заготовке (см. главу 3 «Образование пузырей») (2) проверить отливку на повреждение и загрязнение, например, при транспортировке, укладке роботом, упаковке (3) при применении литья с технологией газового раздува Git, проконтролировать на отсутствие газа Да (1) см. главу 8 «Матовые места в зоне впускного литника» Да (1) не применять технологические смазки, как с содержанием силикона, так и без него (2) обеспечить производство деталей без применения технологических смазок, хорошее извлечение отливок за счет специального покрытия в литьевой форме (3) извлекать заготовку из формы с помощью не содержащих силикон присосок или перчаток (4) применять специальные подходящие для лакирования перчатки на всех этапах работы (5) проконтролировать, образуется ли в литьевой форме налет за счет дизельного эффекта (см. главу 20 «Образование налета») (6) проверить упаковочный материал на соприкосновение с деталями (не выделяют ли присадки газ) (7) проверить, выделяется ли газ из присадок субстрата/ применить другой материал (8) проконтролировать расслоение (см. главу 16 «Отслаивание поверхностного слоя») Да (1) (a) активировать поверхность детали, обработав ее, например, мелким порошком, коронным разрядом, плазмой (б) применить грунтовку/ усилитель сцепления (2) заменить материал окрашиваемой поверхности (в) подобрать состав лака Нет Проблемы сцепления лакового слоя в зоне литника? Нет Проблемы сцепления/Образование пузырей в зонах детали? Нет Проблемы сцепления лакового слоя по всей детали? (1) - (8): на машине для литья под давлением (а) – (ж): на установке для лакирования 10 2.27 Аномалии литьевого потока Физические причины Аномалии течения могут вызываться продолжительным по времени сдвигом (общий поток расплава в форме разделяется на несколько параллельных, но текущих с разной скоростью слоев материала). За счет этого одна часть фронта расплава начинает опережать другую часть, что в свою очередь приводит, например, к появлению или воздушных включений или линий вторичного холодного спая. Такое опережение, как в гнезде формы, так и между несколькими гнездами, является проблемой балансировки. Обычная балансировка (равные по длине пути течения с равными поперечными сечениями) системы горячего или холодного канала здесь недостаточна. Дефект Страница 44 n Сдвиг в потоке материала возникает по следующим причинам: f Температура массы слишком низкая f «Холодная» зона в системе горячего канала f Малые поперечные сечения течения f Слишком высокая скорость впрыска f Продолжительное время действия сдвиговой нагрузки В литниковых каналах при впрыске наружные слои расплава сильно нагружаются термически и механически. Особенно там, где поперечное сечение потока уменьшается, снижаются время впрыска и температура массы, возникает сдвиг, при котором в процессе заполнения формы выделяется фрикционное тепло и снижается вязкость расплава. Если эти зоны расплава с низкой вязкостью текут в форме концентрированно, может появиться частичное опережение фронта течения. Рис. 27. 1-4 показывает взаимосвязь между характеристикой скорости, скорости сдвига, температуры и вязкости на одной половине поперечного сечения потока. Очень часто ошибочно считают, что термопластичная масса во время процесса впрыска обладает только одной определенной вязкостью. Однако за счет процесса течения образуется профиль скорости сдвига по соответствующему поперечному сечению, который влияет не только на температуру расплава, но и на вязкость внешних 133 134 2.27 Аномалии литьевого потока текущих слоев (рис. 27.1-4). Эти различия в вязкости в маленьких поперечных сечениях течения могут превышать 100кратную величину. Также при каждом процессе течения в отношении вязкости имеется очень неоднородный расплав. Состоится ли и в какой форме гомогенизация вязкости расплава при слиянии потоков в полости, зависит от геометрических форм литниковой системы и позиции впускного литника на отливке (рис. 27.5). Другое влияние на однородность вязкости оказывает температура расплава в узле пластикации и горячем канале. На рис. 27.6 представлены зависимости вязкости материала при различных температурах массы стандартного полимера от скорости сдвига. Разность вязкости между Дефект Страница 44 n застывший краевой слой Профиль скорости Профиль скорости сдвига Профиль температуры Профиль вязкости Рис. 27.1-4 Изменения скорости, скорости сдвига, температуры и вязкости по половине поперечного сечения течения (качественно) 10 2.27 Аномалии литьевого потока Рис. 27.5 Недостаточная гомогенизация вязкости расплава в полости. Аномалии течения могут появляться в виде эффектов опережения. Выделенные красным краевые зоны обозначают расплавы с низкой вязкостью. фактор 14 фактор 33 нагрузки сдвига (длительность сдвига) следует уменьшать, чтобы снизить аномалии течения. вязкость наружным и средним слоями в обычной зоне скоростного сдвига при низких температурах массы явно больше. Принципиально время действия Дефект Страница 44 n скорость сдвига Рис. 27.6 Кривые вязкости стандартной пластмассы 135 136 2.27 Аномалии литьевого потока Дефект Страница 44 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Может ли быть уменьшена скорость впрыска? Да (1) уменьшить скорость впрыска Да (1) повысить температуру массы Да (1) проконтролировать площадь поперечного сечения впускного литника (2) проконтролировать поперечное сечение отверстий для протекания расплава (3) проконтролировать однородность температуры (измерение в рабочем состоянии литьевой формы) (4) применять только равномерные (обычно 90°) распределения расплава Нет Может ли быть повышена температура массы? Нет Имеется ли горячий канал? Нет Имеется ли холодный канал? Да Нет Имеется ли присоединение впускного литника холодного канала через вспомогательный канал? (1) проверить поперечное сечение каналов протекания расплава на выбор достаточного размера (2) выбрать круглую (благоприятную для течения) геометрию поперечного сечения литниковых каналов (3) разработать минимально короткую длину каналов течения расплава (4) применять только равномерные (обычно 90°) распределения расплава Да (1) выбрать скругленную (благоприятную для течения) геометрию каналов течения расплава Да (1) выбрать скругленную (благоприятную для течения) геометрию каналов течения расплава Нет Имеется присоединение впускного литника холодного канала? 10 2.28 Отклонения размеров и массы Физические причины Колебания подушки расплава (буфер массы) Клапан блокировки обратного потока (БОП) является конструктивным элементом в передней зоне шнека, БОП предотвращает обратное течение пластифицированной массы материала во время фазы впрыска и подпитки. Эту задачу он может выполнять лучше всего, когда закрывается быстро. При этом запорное кольцо смещается по оси шнека против направления его движения. Во время дозирования смещение запорного кольца происходит в обратном направлении. Функциональная проверка агрегата на износ может проводиться тем, что устанавливается очень Дефект Страница 45 n продолжительная и постоянная подпитка и наблюдается положение шнека. Если шнек во время выдержки под давлением не останавливается, то имеется износ либо цилиндра, либо блокировки обратного потока. Для дальнейшего контроля ход дозирования перемещают в другую зону, вне обычного рабочего положения, и снова повторяют вышеназванный процесс проверки. Если шнек во время выдержки под давлением также не останавливается, блокировка обратного потока неисправна. Перед этим надо изменить точку переключения в сторону увеличения. Кроме конструктивных характеристик и различных принципов функционирования на запирающие характеристики блокировки обратного потока также влияют технологические и материально-технические аспекты. Здесь, прежде всего, могут быть названы следующие их них: f Первая ступень скорости впрыска f Объем декомпрессии f Имеющийся в распоряжении ход впрыска f Вязкость материала Небольшие скорости впрыска могут приводить к различным скоростям закрывания блокировки обратного тока. В течение нескольких циклов литья под давлением обратный поток материала при впрыске имеет непостоянный объем. Это явление проявляется колебаниями остаточной подушки расплава. 137 138 2.28 Отклонения размеров и массы При небольшой декомпрессии существует опасность того, что блокировка обратного потока за счет давления в зоне перед шнеком перемещается назад не всегда стабильно по месту. Достаточная декомпрессия поэтому важна для характеристики открывания блокировки обратного потока. При очень коротких ходах впрыска и дозирования, когда получается неблагоприятное соотношение массы впрыска к диаметру шнека, также может проявляться нестабильность в процессе закрывания и открывания блокировки обратного потока. Дефект Страница 45 n Высокая вязкость расплава пластмассы приводит к более быстрому закрыванию блокировки обратного потока и, наоборот, при более низких вязкостях расплава увеличивается утечка материала через обратный клапан и, таким образом, отрицательно сказывается на процессе его запирания. Подпитка Время выдержки под давлением может определяться измерением веса отливок, которые изготавливались с возрастающим временем выдержки под давлением. Величина подпитки при этом должна поддерживаться постоянной. Как только больше не происходит существенного увеличения массы отливки, достигнуто эффективное время выдержки под давлением. При этом обеспечивается, что масса не течет бесконтрольно обратно из отлитой детали в систему литника или в пространство перед шнеком, что может приводить к колебаниям массы и размеров. 10 2.28 Отклонения размеров и массы Дефект Страница 45 n Изменить или проконтролировать рабочие параметры литьевой машины, заменить форму или материал, начать новый цикл и снова обратиться к схеме принятия решения. Схема принятия решения Остаточная подушка расплава слишком мала (мин. 2-5 мм)? *1 Да Нет Колеблется ли остаточная подушка расплава? Да Нет Правильно ли установлена подпитка? (1) проверить блокировку обратного потока и цилиндр на износ (2) проверить процесс запирания клапана блокировки обратного тока *2 (3) проконтролировать декомпрессию (4) проконтролировать подачу материала (5) проконтролировать отношение масса впрыска/диаметр шнека *3 (6) применить блокировку обратного потока с другим принципом работы Да (1) определить точку полной заливки (время выдержки под давлением) (2) определить величину подпитки Да (1) проверить температуру стенки формы (2) проконтролировать время охлаждения Да (1) проконтролировать время охлаждения Нет Изменилась ли температура стенки формы? (1) увеличить ход дозирования *4 Нет Изменилось время охлаждения? Нет (2) См. следующую страницу 139 140 Изменилось ли время впрыска? Да (1) определить точку полной заливки (время выдержки под давлением) (2) определить параметры подпитки (3) провести контроль массы Да (1) определить точку полной заливки (время выдержки под давлением) (2) определить параметры подпитки Да (1) проконтролировать точку переключения (2) проконтролировать давление и время подпитки Нет Изменилась ли температура массы? Нет Можно ли сменить материал и/или краситель? Нет (1) проконтролировать систему литника на правильный выбор размера (2) проверить литье с частичным уменьшением толщины стенки (3) проверить стабильность температуры литьевой формы *1 *2 *3 *4 При необходимости проверить остаточную подушку расплава на агрегате, так как на некоторых типах литьевых машинах показывается не минимальное положение шнека, а его положение в конце времени выдержки под давлением. Повысить первую скорость впрыска. При очень коротких ходах шнека процесс запирания клапана блокировки обратного потока становится нестабильным. Увеличение времени охлаждения приводит к большей усадке => более стабильные размеры. 10 Раздел 3 • Порядок работ по наладке литьевой машины 115o [C] 110o 100o 105o 100o 95o 90o 120 240 360 3 480 600 [с] 141 142 3. Порядок работ по наладке литьевой машины f Цель сравнения с эталоном f Установочные размеры литьевой формы f Функциональная схема извлечения из формы f Схема движения стержней сопла с игольчатым затвором f Расположение горячего канала f Схема поддержания равномерной температуры f Данные обработки f Чертеж изделия f Проверка протекания расплава f и т.д. f Подключить гидравлические, электрические и пневматические соединения f Подключить оборудование для поддержания равномерной температуры и проконтролировать протекание теплоносителя f Установить температуры горячих каналов f Установить параметры движения узла смыкания Старт Установить параметры впрыска Установить контроль литьевой формы Нет Установить температуры пластикации Монтаж формы с контролем функционирования Установить усилие запирания, параметры движения и защиты формы 1 Установить скорость/ скорости впрыска и ограничение давления литья Информация Подбор объема впрыска Наладить машину Примерно 98 %-е заполнение формы (обратить внимание на качество отливки). Да Начать с измеряемого давления подпитки Задать время выдержки под давлением (время подпитки) Задать оптимальную величину давления подпитки 10 Проконтролировать подушку расплава Задать параметры движения узла впрыска Определить реальное время охлаждения Установить параметры пластикации Установить число оборотов шнека, противодавление, декомпрессию, скорость отвода шнека и ход дозировки Изменить температуру расплава и/или стенки литьевой формы? Нет Необходимое качество детали достигнуто? (при необходимости доработать литьевую форму) Да Установить контрольные времена Оптимизировать вспомогательные времена Выбрать точку переключения и ход дозирования Оптимизировать время остаточного охлаждения и обратить внимание на качество отлитой детали 1 Первая установка 143 144 3. Порядок работ по наладке литьевой машины В этой главе объясняется порядок сравнивания пробной отливки с эталоном, чтобы оптимально устранить недостатки литья. друга объем заполнения. При этом должно быть обеспечено, чтобы материал во время фазы подпитки не поступал в полость формы. Информация Для сравнения с эталоном необходимо иметь всю информацию о литьевой форме, материале пластмассы, детали и цели осмотра. Установленная точка переключения также должна контролироваться визуально. В данном случае следует задать очень малые параметры подпитки для того, чтобы шнек не пересекал точку переключения. Порядок действий Сравнение с эталоном должно проводиться в соответствии с представленной блок-схемой. Заполнение детали При каждом анализе причин дефектов крайне важно получение комплекта частично заполненных отливок. Все отливки в этом комплекте имеют разный относительно друг Чтобы во время процесса дозирования расплав не мог попасть в полость формы, необходима, например, достаточно длительная задержка дозировки. Разбивка процесса заполнения детали на ступени должна проводиться с учетом профиля изменений ее поперечного сечения и поверхностных дефектов. Интервалы между ступенями выбираются тем меньше, чем точнее требуется получить картину течения расплава. Далее все стадии заполнения детали с соответствующими точками переключения или ходами дозирования должны записываться, чтобы иметь возможность воспроизвести картину протекания расплава. При подготовке к литью комплекта частично заполненных отливок, обращать внимание на их достаточное наполнение, чтобы было возможно, если требуется, их извлечение с помощью выталкивателя. 10 3. Порядок работ по наладке литьевой машины Фаза впрыска Чтобы получить качественную однородную поверхность, необходимо обеспечить постоянство скорости течения фронта. Под скоростью течения фронта понимают путь, который проходит фронт течения за единицу времени во время заполнения формы. При постоянной скорости шнека расплав впрыскивается с постоянным объемным потоком. Там, где поперечное сечение «меньше», в областях вблизи и вдали от литника (рис. 3.1), скорость течения фронта возрастает по сравнению со средней зоной. Чтобы получить более постоянную скорость, профиль впрыска должен быть установлен «медленно – быстро – медленно». По «размеру» и положению соответствующих поперечных сечений скорость движения шнека при впрыске подбирается так, чтобы получить приблизительно равномерную скорость фронта течения. Точка переключения Рис. 3.1 Заполнение детали имеющей форму плиты точке переключения. Чтобы не перелить деталь или чтобы избежать возможных повреждений литьевой формы, переключение должно происходить примерно в точке 98%-го заполнения формы. Точка переключения, между тем, всегда должна контролироваться тогда, когда за счет изменения параметров оказывается влияние на дозируемый объем расплава: f Противодавление (давление в расплаве при дозировке) f Декомпрессия (изменение объема занимаемого пластмассой в зоне перед шнеком) Первая ступень впрыска f (процесс закрывания клапана блокировки обратного потока) Переход от фазы впрыска к фазе подпитки происходит в 145 146 3. Порядок работ по наладке литьевой машины Время выдержки под давлением Вес, гр Время, необходимое для выдержки под давлением при литье конкретной детали, определяется посредством взвешивания отливок, полученных при литье с возрастающим от цикла к циклу временем подпитки (рис. 3.2). Величина давления подпитки при этом должна выдерживаться постоянной. Как только больше не отмечается значительного прироста веса, то время выдержки под давлением, достаточное для получения качественной отливки, достигнуто. При этом обеспечивается, что расплав не течет из гнезда формы обратно в литниковую систему или в цилиндр пластикации, что может приводить к колебаниям массы и размера. Время охлаждения действующее время подпитки Время подпитки, с Рис. 3.2. Определение времени выдержки под давлением (подпитки) Время охлаждения по экономическим соображениям должно устанавливаться настолько коротким, насколько возможно. Заданные значения получают путем расчета (например, с помощью программы WinCooL Института пластмасс в Люденшейде) или из справочных данных для данного материала пластмассы. Решающее влияние имеют толщины стенок, температура стенки литьевой формы и температура извлечения детали из формы. Следует обратить внимание на то, что температуры стенок формы (подразумевается температура стенок формы, которая устанавливается при достижении теплового баланса) сильно влияют на время охлаждения. Изменение температуры в 10 °С изменяет время охлаждения примерно на 20%. Далее, температура извлечения из формы и температура стенки формы оказывают влияние на усадку. При анализе качества полученных отливок могут проводиться корректировки параметров литья. 10 3. Порядок работ по наладке литьевой машины Технологическое окно Качество отлитой детали сохраняется при изменении управляемых параметров литьевой машины только в рамках определенного «диапазона изменений». Этот «диапазон изменений» параметров называется технологическим окном. Если заданные параметры работы литьевой машины находятся в «середине» технологического окна, гарантировано, что доля производственного брака будет в допустимых пределах. Причем этот брак вызывается за счет допусков материала, машины, периферии и так далее. В этом случае может быть разрешен технологический «диапазон изменений», в пределах которого оператор может изменять машинные установки. Если в ходе производства появляются различия в качестве изделий, тогда, прежде всего, надо проверить безошибочную работу всех узлов оборудования. Также следует измерить температуры переработки материала, проконтролировать работу сушилки материала и сравнить друг с другом заданные и фактические значения параметров работы термопластавтомата. Порядок действий при изменении параметров Если в случае необходимости предпринимается шаг по оптимизации процесса литья, то всегда должен изменяться и при этом документироваться только один параметр. Особенно при изменении температуры расплава и температуры стенки литьевой формы качество отливки можно оценивать только тогда, когда достигнуто термическое равновесие. Только после проведенного контроля можно корректировать параметры работы литьевой машины для того, чтобы установить причины изменения качества отливок. 147 148 3. Порядок работ по наладке литьевой машины Взаимодействие между несколькими параметрами определяется их взаимное влияние на качество отливок. Если взаимодействие нескольких параметров между собой и их влияние на качество отлитой детали не может быть определено, следует провести исследование по следующей методике. Количество попыток составляет: n 2 Необходимо выбрать несколько существенно влияющих на качество изделия параметров литья (время впрыска, величина подпитки и так далее), создать из них все возможные комбинации в виде таблицы. Фактически такая таблица является планом поиска. При системном изменении каждой комбинации параметров Пример: Для следующих трех изменяемых параметров: 1. Время впрыска te 2. Величина подпитки tn 3. Температура стенки формы Tw Количество комбинаций составит 2n = 23 = 8 te te tn tn + – + – впрыскивание быстрое впрыскивание медленное подпитка высокая подпитка низкая Tw + температура стенки формы высокая Tw – температура стенки формы низкая 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. te + + + – – – – + tn + + – – – + + – Tw + – – – + + – + Поскольку затраты времени на изучение влияния каждой из комбинаций параметров желательно снижать, то очередность комбинационных испытаний должна зависеть от температуры. Для нашего примера: 2, 3, 4, 7, 1, 5, 6, 8 10 Раздел 4 • Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией 4 149 150 4. Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией Чтобы добиться безупречного процесса производства, кроме технологических факторов влияния (глава 2) следует обратить внимание на другие аспекты. Ниже приведены возможные причины появления дефектов. 1. Литьевая форма Перед запуском производства должны проводиться следующие проверки, если они уже не выполнены за счет заранее оговоренного контроля формы. Визуальный контроль литьевой формы: f Выполнены ли необходимые ремонтные работы на литьевой форме? f Проведены ли нивелировка литьевой машины и центрирование ее крепежных плит, сопрягается ли втулка литника с соплом (радиус) и муфта выталкивателя? f Имеются ли термоизоляционные пластины? f Проконтролированы ли видимые поверхности и плоскости разъема на повреждение? f Находятся ли каналы для удаления воздуха в чистом состоянии? f Правильно ли вставлен штамп даты? f Смазаны ли подвижные элементы формы? Проверить функции формы: f Оптимально ли установлена защита формы (хода, давления)? f Не подклинивает ли система толкателей? f Находятся ли шиберы (блокировки) в правильном положении? f Проконтролировано ли функционирование концевого выключателя? f Проконтролирована ли форма на герметичность (водная среда поддержания температуры, гидравлика)? f Проконтролирован ли процесс извлечения из формы? f Приняты ли во внимание режим нагрева (характеристика нагрева) горячего канала, а также температура в период выдержки при нагревании? f В правильном ли порядке подключены каналы охлаждения? f Достаточно ли мощный поток теплоносителя для поддержания температуры? f Проведен ли контроль первого впрыска (сравнение с последним впрыском)? Уход за формой после завершения производства: f Очистить форму, защитить от коррозии и смазать f Проконтролировать форму на повреждение f При необходимости направить форму для обслуживания f Слить теплоноситель или закрыть герметично для воздуха каналы охлаждения f Повесить как образец отливку последнего впрыска на форму 10 4. Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией 2. Материал За счет недостаточной чистоты в зоне машины для литья под давлением и в зоне подготовки материала может происходить загрязнение гранулата и/или готовых деталей. f При замене материала тщательно очистить сушильный бункер, фильтр и загрузочную воронку f Установить крышку на загрузочную воронку f Применить магниты в воронке f Защитить открытые мешки с гранулатом от загрязнения f Сильно гигроскопичные материалы после процесса сушки не хранить слишком долго в открытом состоянии и защищать от воздействия влаги окружающей среды f Обратить внимание на режим сушки материала (времена выдержки) f При небольших массах впрыска отрегулировать загрузчик так, чтобы объем материала в воронке не успевал поглощать влагу из воздуха 3. Машина Регулярное техническое обслуживание машин для литья под давлением, литьевых форм и необходимой периферии уменьшает производственные простои. f Регулярно проводить все относящиеся к безопасности и функционированию контроли (например, защитные двери, концевые выключатели, ходовые датчики) f Контролировать температуру, уровень и качество масла f Проверить систему централизованной смазки f Проверить температуру зоны загрузки f Проконтролировать функционирование и правильную установку датчиков температуры f Обратить внимание на правильную посадку нагревателей f Проконтролировать функционирование блокировки обратного потока f Проконтролировать износ цилиндра пластикации f Проверить машину на утечки f Проверить, достигается ли максимальное усилие смыкания 4. Периферия f Правильные ли температуры установлены на термостатах и холодильном оборудовании? f Достаточный ли поток теплоносителя? f Достаточная ли мощность термостатов? f Проконтролирована ли подача материала? 151 152 4. Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией 5. Нестабильность процесса Изменения времени цикла и качества могут вызываться следующими моментами: f Есть ли отклонения остаточной подушки расплава? f Проверить блокировку обратного потока и цилиндры пластикации на износ f Правильно ли установлена декомпрессия? f Проконтролировать условия пластикации f Повысить первую скорость профиля впрыска (характеристика запирания блокировки обратного потока) f Правильно ли установлено противодавление (реактивное давление)? f Находится ли подушка расплава в оптимальном диапазоне (или слишком мала, слишком большая)? f Есть ли колебания времени дозирования? f Укладывается ли время дозирования в пределах времени остаточного охлаждения? f При очень коротких временах дозирования могут возникать термические и механические неоднородности материала (проверить производительность пластикации машины) f Соответствует ли соотношение объема дозирования с диаметром шнека? f Есть ли большие колебания давления впрыска? f Проходит ли шнек точку переключения или не доходит до нее? f Есть ли отскок шнека назад при достижении точки переключения? f Проверить температуру зоны загрузки f Хорошо ли шнек подает гранулат? f Достигает ли машина ограничения давления впрыска? f Находится ли измеренная температура массы в рекомендованном диапазоне переработки? f Надо выпрыснуть расплав с установленным профилем впрыска f Измерить температуру в толще расплава (не оставлять расплав на станине машины!) f Появляются ли отклонения температуры стенки формы во время процесса производства? 10 4. Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией Максимальная окружная скорость (м/мин) Диаграмма числа оборотов шнека Число оборотов шнека ns, 1/мин м/мин м/мин м/мин м/мин м/мин м/с м/с м/с м/с м/с ПС АБС ПММА ПК ПА ПЭ-ВД ПЭ-НД ПП ПОМ 60 18 18 18 36 60 60 60 36 ПС-У САН ПЭТФ ПБТФ 36 18 12 12 Максимальная окружная скорость (м/с) Диаметр шнека Ds, мм ПС АБС ПММА ПК ПА ПЭ-ВД ПЭ-НД ПП ПОМ 1 0,3 0,3 0,3 0,6 1 1 1 0,6 ПС-У САН ПЭТФ ПБТФ 0,6 0,3 0,2 0,2 153 154 4. Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией Аморфные термопласты Материал Температура Температура Температура Противодавление Окружная удельное бар массы °C формы °C зоны скорость загрузки °C м/мин Окружная Температура Время скорость м/с сушки °C * сушки ч * АБС 220 – 260 40 – 80 30 – 50 70 – 150 18 0,3 80 2–3 АЦ 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 18 0,3 60 – 65 2–3 АБЦ 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 36 0,6 60 2–3 ПЦ 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 36 0,6 60 2–3 аморф. ПА 260 – 300 70 – 100 60 – 80 50 – 100 36 0,6 100 – 120 6 – 12 ПК 280 – 320 80 – 120 70 – 90 50 – 150 18 0,3 120 2–3 ПК/АБС 250 – 290 60 – 90 60 – 80 50 – 150 12 0,2 90 – 110 2–4 ПЭИ 340 – 425 140 – 180 100 – 120 40 – 80 30 0,5 150 4–6 ПЭС 330 – 370 100 – 150 100 – 120 30 – 80 36 0,6 190 3 PMMA 220 – 260 50 – 80 50 – 60 30 – 90 18 0,3 80 3 ПФО 270 – 310 70 – 120 40 60 – 80 18 0,3 110 2 ПС 190 – 280 20 – 80 20 – 30 150 – 300 60 1 80 1–2 ПСН 310 – 390 95 – 115 100 – 120 80 – 120 36 0,6 120 – 135 2–3 ПВХ – Т 170 – 210 20 – 60 30 – 50 70 – 200 12 0,2 70 1 ПВХ – м 140 – 200 20 – 60 40 70 – 200 18 0,3 70 1 САН 220 – 260 20 – 80 40 30 – 90 18 0,3 80 2–3 ПС-У 180 – 280 20 – 80 20 – 30 50 – 100 30 0,6 80 1–2 * Указываются ориентировочные значения для сушки сухим воздухом. 10 4. Общие указания по переработке, управлению машиной, литьевой формой и периферией Частично кристаллические термопласты Материал Температура Температура Температура Давление Окружная массы °C формы °C зоны скорость м/ подпора загрузки °C удельное бар мин ПЭ–НД 180 – 300 Okt 60 20 – 30 ПЭ–ВД ПА 6 15 – 45 60 180 – 260 Okt 60 240 – 270 40 – 90 20 – 30 15 – 45 60 – 80 70 – 120 ПА 6.6 270 – 320 ПА 6.10 230 – 280 40 – 90 60 – 80 30 – 60 60 – 80 Температура Время Окружная сушки ч * скорость м/с сушки °C * 1 ** 60 1 ** 36 0,6 80 3–5 50 – 150 36 0,6 80 3–5 50 – 150 36 0,6 80 3–5 ПА 11 200 – 250 20 – 100 60 – 80 50 – 150 36 0,6 85 4–6 ПА 12 200 – 250 20 – 100 60 – 80 50 – 200 36 0,6 85 4–6 ПЭЭК 350 – 380 150 – 180 100 – 120 2,0 – 50 12 0,2 150 2–3 ЖКП 295 – 385 80 – 120 60 – 80 0 – 30 12 0,2 150 4–6 ЖКП+стекло 320 – 350 80 – 120 60 – 80 0 – 30 12 0,2 170 4–6 ПБТ 250 – 280 60 – 120 80 70 – 120 12 0,2 120 2–3 ПК/ПВТ 255 – 270 40 – 80 40 – 60 50 – 120 24 0,4 110 – 120 2–4 ПОМ 180 – 225 40 – 120 30 – 40 30 – 90 36 0,6 100 2–3 ПП 200 – 260 10 – 60 20 – 30 150 – 450 54 0,9 ** ПФС 310 – 320 140 – 160 100 – 120 15 – 30 24 0,4 110 – 120 2–4 ПФС+стекло 330 – 350 140 – 160 100 – 120 15 – 30 24 0,4 130 – 150 2–4 * ** Ориентировочные значения сушки сухим воздухом. Если материалы наполнены тальком, Вы должны просушивать их согласно данным производителя. Указываются ориентировочные значения сушки сухим воздухом). 155 156 5. Проверка знаний Проверка знаний: Какие дефекты изображены на рисунках? (Ответы см. внизу стр. 157). 1 3 5 2 4 6 10 5. Оглавление Номер Темы Страница Номер Темы Причины Устранение дефекта 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Утяжки Цветные свили Пригарные свили Влажностные свили Воздушные свили Цветные свили Стекловолоконные свили 7 8 11 12 13 14 16 50 52 52 54 56 58 60 3 3.1 Образование пузырей Включения воздуха (образование пузырей) Усадочные раковины/ вакуоли Газообразные включения Соединительный шов Глянец/ различия в глянце Образование свободной струи Эффект грампластинки Матовые места в зоне впускного литника Деталь с недоливом Дизельный эффект/ пригар Детали с переливом (облой/ перепонки) 17 18 62 62 19 20 21 22 23 24 25 64 66 68 72 76 78 80 26 27 28 82 84 86 Белый разрыв/ трещины вследствие внутренних напряжений 29 88 3.2 3.3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Страница Причины Устранение дефекта 13 30 90 31 92 32 96 33 98 34 35 36 37 38 100 102 104 106 109 39 113 40 41 42 43 115 123 127 130 27 Видимые отпечатки выталкивателя Деформация при выемке из формы Отметины извлечения (риски при выемке) Отслаивание поверхностного слоя Холодная пробка Образование нити Темные точки Образование налета Дефекты на гальванизированных пластмассовых деталях Разорванный/ надорванный пленочный шарнир Коробление Многокомпонентная техника Тигровые линии Дефекты на лакированных пластмассовых деталях Аномалии литьевого потока 44 133 28 Отклонения размеров и массы 45 137 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Ответы к странице 156: (1) облой, (2) утяжка, (3) деформация, (4) цветные свили, (5) дефект на гальванизированной детали, (6) коробление. 157
