579 KB
реклама
качество продукции Дефекты литьевых деталей и способы их устранения М. Бихлер, Demag Plastics Group Характерными дефектами литьевых деталей из полимерных материалов (ПМ) являются грат, утяжины, недоливы, коробление и отпечатки от выталкивателей. В статье рассматриваются наиболее вероятные причины возникновения подобных дефектов и способы их предупреждения. Грат Если у литьевых деталей наблюдается грат (перелив, наплыв) в плоскости разъема литьевой формы, то в большинстве случаев его причиной является недостаточное усилие запирания формы во время стадий впрыска и выдержки под давлением. Кроме того, слишком высокое давление формования может вызвать местный прогиб формы в области ее смыкания и также привести к образованию грата. Завышенная скорость впрыска и пониженная вязкость расплава вследствие высоких температур расплава и (или) формы также могут оказаться причинами возникновения этого характерного для литьевых деталей дефекта из-за того, что в конце пути течения расплава слишком высока его текучесть. Если у деталей постоянно появляется грат во вполне определенном месте, как это показано на рис. 1 и 2 (справа), то это свидетельствует о дефектности литьевой формы, которая недостаточно уплотнена в данном месте. Если же наблюдается грат по всему периметру детали в плоскости разъема формы (рис. 2, слева), то это, скорее всего, следствие недостаточного усилия запирания формы, повышение которого, однако, сверх определенного предела сопряжено с опасностью повреждения литьевой формы. Поэтому целесообразно более точно установить конкретную причину возникновения грата и лишь после этого принять соответствующие меры по его предупреждению (см. таблицу). Утяжины Утяжины (углубления, впадины) на поверхности литьевых деталей возникают главным образом в зонах скопления массы ПМ – там, где толщина стенки максимальна или находится переход от одной толщины к другой (рис. 3 – 6). Причиной появления подобных дефектов является неравномерная термическая усадка ПМ при охлаждении и затвердевании неравнотолщинной отливки, когда свободной усадке ее утолщенных мест препятствуют периферийные зоны меньшей толщины. В результате этого происходит втягивание наружной оболочки внутрь детали. Такое явление может наблюдаться и после извлечения из формы еще нагретой отливки. Предотвратить возникновение утяжин возможно с помощью как конструктивных, так и технологических мероприятий (см. таблицу). 42 1 3 а 2 1 1 б 4 5 6 7 Рис. 1. Деталь с местным гратом, причиной которого является неплотное локальное смыкание литьевой формы Рис. 2. Детали с местным гратом (справа) и ярко выраженным гратом по всей плоскости разъема оформляющей полости (слева) Рис. 3. Утяжины (1), возникающие преимущественно из-за увеличенной усадки в местах с большой толщиной стенки, как, например, при недостаточно глубоком резьбовом отверстии (а, слева) или в месте подкрепления пластины ребром жесткости (б, слева), можно предотвратить конструктивным путем – утоньшением соответствующих мест детали (а и б, справа) Рис. 4. Утяжины (справа), которые возникают из-за слишком кратковременной выдержки под давлением и (или) недостаточного давления формования, можно предотвратить путем оптимизации этих технологических параметров Рис. 5. Поверхность цапфы из полистирола имеет ярко выраженные утяжины (слева) в местах расположения штырьков на обратной стороне Рис. 6. Четко видимые утяжины на поверхности детали из АБСпластика из-за слишком большой толщины стенки Рис. 7. Деталь из полистирола со следами от выталкивателя, которые проявляются как белые изломы из-за слишком большого усилия выталкивания детали 2007/№ 09 качество продукции Причины возникновения и способы устранения дефектов литьевых деталей из ПМ Причина возникновения Способ устранения Грат Технологические причины Недостаточное усилие запирания литьевой формы Повысить усилие запирания Слишком высокая скорость впрыска расплава ПМ Уменьшить скорость впрыска; организовать ступенчатое изменение скорости впрыска: быстро (на начальной стадии) − медленно (на конечной стадии) Запоздалое переключение на выдержку под давлением Раньше переключать с давления впрыска на давление формования Слишком высокая температура расплава ПМ Понизить температуру материального цилиндра Слишком высокая температура формы Понизить температуру формы Слишком высокое давление формования Понизить давление формования Конструкторские причины Недостаточная деформационная устойчивость формы Недостаточное уплотнение формы в местах плоскости разъема и оформляющих знаков Сконструировать более жесткую форму Доработать литьевую форму Утяжины Технологические причины Слишком низкое давление формования Повысить давление формования Слишком короткое время выдержки под давлением Увеличить время выдержки под давлением Слишком высокая температура формы Понизить температуру формы Слишком высокая температура расплава ПМ Понизить температуру материального цилиндра Конструкторские причины Слишком мала площадь сечения литника Увеличить площадь сечения литника Слишком большая длина литниковых каналов Уменьшить длину литниковых каналов Слишком мала площадь сечения отверстия сопла Увеличить площадь сечения отверстия сопла Место впрыска расположено на участке детали с малой толщиной стенки Организовать место впрыска на участке с большей толщиной стенки Слишком большая толщина стенок Уменьшить по возможности толщину стенки Неблагоприятное соотношение толщин стенки и ребра жесткости Оптимизировать соотношение толщин Недолив Технологические причины Слишком малое давление впрыска Повысить давление впрыска Слишком низкая скорость впрыска Повысить скорость впрыска Слишком низкое давление формования Повысить давление формования Слишком раннее переключение на выдержку под давлением Позже переключать с давления впрыска на давление формования Слишком низкая температура расплава ПМ Повысить температуру материального цилиндра; повысить противодавление на шнек Слишком низкая температура формы Повысить температуру формы Слишком короткое время выдержки под давлением Увеличить время выдержки под давлением Конструкторские причины Слишком мала площадь сечения литников Увеличить площадь сечения литников Недостаточно свободное удаление воздуха из оформляющей полости при литье Доработать литьевую форму Слишком мала площадь сечения отверстия сопла Увеличить площадь сечения отверстия сопла Повышенная тонкостенность детали Увеличить толщину стенок Коробление Технологические причины Слишком низкая температура формы Понизить давление формования; раньше переключать с давления впрыска на давление формования Повысить температуру формы Слишком низкая скорость впрыска Повысить скорость впрыска Слишком низкая температура расплава ПМ Повысить температуру материального цилиндра; повысить противодавление на шнек Слишком высокое давление формования Конструкторские причины Неравномерное охлаждение литьевой формы Доработать систему охлаждения литьевой формы Неравнотолщинность детали, скопления массы ПМ Оптимизировать геометрию детали Отпечатки от выталкивателя Технологические причины Слишком высокое давление формования Понизить давление формования Слишком большое время выдержки под давлением Сократить время выдержки под давлением Слишком позднее переключение на выдержку под давлением Раньше переключать с давления впрыска на давление формования Слишком мало время охлаждения под давлением Увеличить время охлаждения под давлением Конструкторские причины Слишком мала конусность оформляющей поверхности в направлении выталкивания детали Увеличить конусность оформляющей поверхности Слишком шероховатая оформляющая поверхность Дополнительно отполировать оформляющую поверхность 44 2007/№ 10 качество продукции Недоливы Если оформляющие полости в литьевой форме располагаются далеко от места впрыска расплава ПМ или имеются слишком тонкостенные участки деталей, то при невысоких значениях температур расплава и (или) формы, а также давления впрыска расплав не успевает до своего отвердевания полностью заполнить оформляющую полость, и в детали образуются недоливы. При высоком давлении впрыска причиной недоливов может быть недостаточное давление формования (давление выдержки), которое должно составлять около 50 % от средних значений и 70 – 80 % от высоких значений давления впрыска. Если не заполнены ПМ тонкостенные места деталей, расположенные близ литников, то, вероятнее всего, это следствие частичного отвердевания расплава ПМ в течение того периода времени, когда заполняются расплавом более толстостенные зоны, где его течение осуществляется более легко. Коробление Непосредственно после извлечения деталей из литьевой формы или спустя некоторое время может наблюдаться их коробление – недопустимое изменение формы по сравнению с заданной, при котором, например, плоские детали становятся волнообразными, а прямые кромки втягиваются внутрь, выгибаются наружу или скручиваются. Непосредственной причиной этого дефекта являются остаточные напряжения в литьевой детали, происхождение которых в свою очередь может быть обусловлено ориентационными явлениями и (или) неравномерной усадкой детали в результате ее неравнотолщинности и неравномерного охлаждения. При этом детали из частично кристаллических ПМ (полиэтилен, полипропилен, полиоксиметилен) с большей усадкой, чем у аморфных ПМ (полистирол, АБС-пластики, полиметилметакрилат, поликарбонат), склонны к более существенным деформациям. Отпечатки от выталкивателей Характерными внешними признаками этого дефекта являются белые изломы и наплывы точно в тех местах детали, где находились выталкиватели (рис. 7). Основной причиной этого является слишком большое контактное давление на поверхность детали в местах выталкивания из-за малой площади торцевой поверхности выталкивателей и больших усилий, требующихся для извлечения детали из литьевой формы. В зависимости от установленных конкретных причин описанных дефектов литьевой продукции из ПМ выбираются и соответствующие способы их предотвращения (см. таблицу). Перевод В. А. Гончаренко Polymer Molded Parts Defects and Their Elimination Methods М. Bichler Typical defects of polymer molded parts are discussed (fins, cavities, underfilling, buckling/warping and ejector pin prints) and methods to prevent them are presented. 2007/№ 10 45
