注塑缺陷基础要因分析及对策.ppt
赵鑫++高继奎++潘提英
[摘 要]在当今汽车制造工艺中，热塑性注塑成型零部件在汽车上的应用很多，而这种塑料制品一般都是采取注塑成型的方式所生产出来，其表面质量是产品质量的主要评判标准，是影响汽车外观质量的重要方面。注塑件在车身上应用的普及性使得塑料制品商不得不考虑其生产的塑料制品的质量，以确保自身的市场份额。为了向客户提供高档、精密、能够满足各种功能要求的优质塑料制品，现实生产中的相关技术研究极为重要。
[关键词]注塑缺陷；原因分析；改善对策
中图分类号：TQ320.66 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0046-01
1 引言
在塑料成型方法中，注塑成型是最重要的组成部分。由于注塑成型具有一次成型结构复杂制品的特点，因而受到供应商的青睐。当然，任何一种塑料成型方法都存在问题，注塑成型也不例外。注塑缺陷原因大体可以从材料、注塑工艺、模具设计和产品结构设计四个方面来进行分析。
汽车注塑件在成型、生产过程中，往往会因各种因素的影响，进而产生各种缺陷，最终对汽车的质量带来一定的影响。因此，加强对汽车注塑件缺陷的分析，并提出有效的处理方式，是极其必要的。
2 翘曲
2.1 原因分析
翘曲变形是指注塑件的形状偏离了模具型腔的形状。由于翘曲变形不仅影响产品装配和使用性能，而且影响产品外观质量。翘曲变形程度已成为评定产品质量的重要指标之一。汽车注塑件的设计常采用 PP 材料，与工程塑料相比，其弹性模量相对较低，因而抵抗变形的能力较弱。翘曲变形是汽车薄壳塑料成型中的常见缺陷之一，而在整个汽车塑料件中，最易出现变形的部位就是汽车仪表板前沿。
引起塑件翘曲变形的原因主要与塑件结构、模具设计以及成型工艺三方面有关：（1）外部应力导致的翘曲变形。此类翘曲变形主要为制件顶出变形，产生的原因为模具顶出机构设计不合理或成型工艺条件不合理；（2）模具顶出机构设计不合理。顶出机构设计不合理，顶出设计不平衡，或顶杆截面积过小，都有可能使塑料件局部受力过大，承受不住应力作用发生塑性形变而导致翘曲变形；（3）成型工艺参数设置不合理。
2.2 处理方法
2.2.1 模具设计方面
（1）浇口的位置和数量不仅影响流动的平衡，还将影响填充结束时的体积收缩。浇口位置分析的目的是要根据零件结构，找到为使流动达到平衡的最佳浇口位置，以尽可能减少制品缺陷，从而获得质量好的产品。（2）顶出位置不当或制品受力不均匀。
2.2.2 成型工艺方面
（1）模具、机筒温度太高。只提高温度会使翘曲变形增大，而同时提高注射速度，则可减小翘曲变形量。（2）保压压力太高或注射速度太快。提高注射速度可以使注射时间大大地缩短，但锁模力要有所增加；提高注射速度可以起到减小翘曲变形的作用。但增加注射速度会增加制品成型过程中表面剪切应力。（3）注射时间太长或冷却时间太短。
2.2.3 塑件结构方面
塑件的结构是决定其本身翘曲变形程度的关键。塑件壁厚不均，变化突然或壁厚过小。厚壁不均的塑件，不同区域温度、压力和流速的不同，会引起收缩率的差异，进而引起塑件的翘曲变形和参与内应力。
3 表面复制不良
3.1 原因分析
所谓的表面复制不良，指的就是在注塑件成型时，无法对模具型腔表面进行精确的复制，具体表现为制件表面光泽不均。通常，汽车注塑件的表面都会有形式各种各样的皮纹，皮纹的细致程度决定了注塑成型的复制难度，越是细致，越难复制。另外，倘若皮纹的形状极为规则，且彼此间不连通，那么就极易出现由于皮纹困气而造成注塑件表面复制不良。出现这种情况的原因有两个：型腔压力不够；困气。
3.2 处理方法
（1）产生表面复制不良的原因之一是型腔压力不足。此种情况下，设置的注塑工艺应能保证熔体在型腔中有足够的压力复制模具表面。一般来说，高温、高速和高压（简称三高工艺），有利于减小熔体压力损失，使注塑件表面更好地复制模具表面。（2）针对困气这一情况，可以通过减缓注射速度，来达到去除注塑件表面缺陷的目的。
4 虎皮纹
4.1 原因分析
在注塑成型时，当塑料熔体通过较小的浇口时，会在浇口处受到较大的剪切应力而使塑料在分流道和浇口处发生较大的体积收缩和弹性变形，一旦通过浇口进入空旷的型腔后，就会由于流动阻力突然变小而导致塑料熔体发生弹性回复而体积膨胀，从而导致熔体压力和流速产生较大的波动，并导致流动前沿发生膨胀跳跃现象，表观上就会形成虎皮纹。虎皮纹经常出现在保险杠、仪表板、门板和立柱等面积较大的汽车注塑件上，是一种波浪形条纹的表面缺陷，条纹大约垂直于熔体流动方向，在注塑件表面上形成光泽不同的刻印，看起来就像老虎皮上的花纹一样，俗称虎皮纹。
4.2 处理方法
4.2.1 注塑工艺方面
（1）降低射速：目的是为了让熔体中的橡胶弹性体成分有更多的时间来实现弹性回复，避免形成突然的出模膨胀而导致压力波动和流动前沿的流速变化。（2）提高塑料加工温度和模具温度：目的是为了减小塑料冻结层的厚度，减小流动阻力，并能提高熔体与模具表面的复制效果。
4.2.2 塑料材料方面
减小橡胶弹性体成分的含量；提高材料的流动性；采用分子量分布较宽的材料可以有效减少虎皮纹现象出现的几率。
5 缩痕
5.1 原因分析
所谓的缩痕，指的就是注塑品表面产生了凹陷情况。这一缺陷的出现，主要與以下原因有关，（1）保压压力、注塑压力不够，且保压的时间较短；（2）产品结构缺乏合理性，比如壁厚突变等等；（3）模具的温度、熔解的温度超过一定的标准，但是冷却却不够。在汽车注塑件上，螺丝柱、加强筋或卡扣等结构的背面容易出现缩痕。如果注塑件在注塑成型后要求喷漆，则对缩痕的要求更严格。
5.2 处理方法
（1）对于螺丝柱背面产生的缩痕，常用的改善措施是在螺丝柱根部添加火山口结构；（2）汽车注塑件一般选用改性PP材料，抵抗变形的能力相比工程塑料也低，这更需要从结构设计上保证注塑件的强度。常用的办法是在产品设计中添加加强筋。加强筋的厚度选择关系到注塑件表面是否产生缩痕；（3）汽车注塑件由于装配的需要，常在外观面的背后设计较多的卡扣。卡扣的尺寸设计很重要，壁厚较薄则卡扣的强度不足，且在注塑时容易产生缺胶；壁厚较厚则会产生缩痕。最佳的解决措施是将卡扣根部壁厚减薄。
6 结语
汽车注塑件中较为常见的缺陷主要有翘曲变形、表面复制不良、虎皮纹、熔接痕以及缩痕等，这些缺陷的出现与诸多因素有关系，例如注塑的材料与工艺、产品的结构以及模具的设计等等。因此，在生产汽车塑料件时，应当不断优化生产工艺，改进产品结构，改善材料性能，以此提高汽车注塑件的质量，避免缺陷的出现。
参考文献
[1] 邱志文.注塑制品常见缺陷分析及改善措施[J].装备制造技术，2010（3）.
[2] 欧相麟，王大中，宁凯军，等.汽车注塑件典型缺陷分析及其解决措施[J].工程塑料应用，2014（1）.
