车灯常见注塑成型缺陷的机制分析及解决方法

收稿日期：２０１８－０５－０２
作者简介：庄丽娟（１９９０ ），女，硕士，工程师，主要从事车灯注塑成型相关研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈｕａｎｇｌｉｊｕａｎ＠ｘｙｌ ｃｎ㊂
ＤＯＩ：１０ １９４６６／ｊ ｃｎｋｉ １６７４－１９８６ ２０１８ ０９ ０１８
车灯常见注塑成型缺陷的机制分析及解决方法
庄丽娟，冯殿莲，李杰
（常州星宇车灯股份有限公司，江苏常州２１３００１）
摘要：着重介绍了注塑成型车灯产品时最常见的缺陷问题，通过分析其成因和机制，提出相应的整改方案，包括改变工艺参数和设计优化等，将理论应用到实际生产中㊂
关键词：注塑成型；缺陷；机制分析；解决措施；设计；工艺
中图分类号：Ｕ４６３ ６５㊀㊀文献标志码：Ｂ㊀㊀文章编号：１６７４－１９８６（２０１８）０９－０７８－０２
ＭｅｃｈａｎｉｓｍＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＳｏｌｕｔｉｏｎｏｆＣｏｍｍｏｎＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇＤｅｆｅｃｔｓｏｆｌａｍｐｓ
ＺＨＵＡＮＧＬｉｊｕａｎ，ＦＥＮＧＤｉａｎｌｉａｎ，ＬＩｊｉｅ
（ＣｈａｎｇｚｈｏｕＸｉｎｇｙｕＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＬｉｇｈｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＣｈａｎｇｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１３００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｄｅｆｅｃｔｓｉｎｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｏｆｔｈｅｌａｍｐｐｒｏｄｕｃｔｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｉｔｓｃａｕｓｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｌａｎｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｈａｎｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ；Ｄｅｆｅｃｔ；Ｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎａｌｙｓｉｓ；Ｓｏｌｕｔｉｏｎ；Ｄｅｓｉｇｎ；Ｐｒｏｃｅｓｓ
０㊀引言
注塑成型是一个涉及多方面因素，包括产品及模具设计合理性㊁模具加工精度㊁材料特性㊁成型工艺等，并与环境㊁冷却时间等密切相关的复杂加工流程㊂塑料产品的外观质量受多方面因素的影响：
（１）材料：需选择流动性较好的材料；
（２）注塑模具：模具结构合理，包括合理的浇口尺寸及位置㊁顺畅的排气方式㊁整体加工精度及合理的水路布置等；
（３）成型设备：合适吨位的机台，配套的辅助设备；（４）注塑成型工艺：工艺条件包括五大要素，即温度㊁压力㊁时间㊁位置和速度㊂
①与温度有关的是：模具温度㊁料筒温度㊁螺杆转速引起的温度㊁油温等；
②与压力有关的是：注射压力㊁保压压力㊁背压等；
③与时间有关的是：注射时间㊁模具开合模时间㊁螺杆转速㊁材料干燥时间㊁冷却时间等；
④与位置有关的是：注射位置㊁螺杆位置等；
⑤与速度有关的是：注射速度㊁螺杆转速等㊂
在如此众多的影响因子约束之下，产品出现缺陷在所难免㊂下面将主要从产品及模具设计和注塑成型工艺设计来探讨常见成型缺陷的产生机制及解决方法㊂
１㊀缩痕
缩痕［１］
是由于浇口冻结后或缺料注射引起的局部内收缩而造成制品表面的局部塌陷㊂当注塑件厚度不均匀时，在冷却过程中有些部分会因为收缩过大而产生缩痕㊂缩痕易出现在远离浇口位置及外部尖角或者壁厚突变处，如产品厚壁㊁筋位处
等㊂车灯用塑料件外观要求较高，特别是灯罩㊁饰圈类，目前，认为产品上凹坑深度ȡ０ ０３ｍｍ时，缩痕会明显可见㊂
设计产品时应注意避免筋位壁厚过厚，导致产品收缩不均（产品设计阶段可用模流分析软件进行分析，在灯具行业，认为当缩痕估算值ȡ０ ０３ｍｍ时，缩痕会明显可见）㊂即图１筋位根部的厚度要合理㊂通常要求设计筋位壁厚（图１中的ｂ）至少不大于主壁厚的０ ６倍可有效避免缩痕
㊂
图１㊀缩痕示意图
在工艺现场，可通过优化成型条件改善缩痕㊂增加注射压力或保压压力，延长注射时间和保压时间，增加熔融塑料的密度，补偿收缩不均，调整过程中要注意产品的脱模情况，防止过保压造成产品粘模出现顶白甚至顶裂的缺陷；也可通过调整温度来消除缩痕，但温度对缩痕的影响是相对的，如若条件允许，可降低产生缩痕位置处的模具温度，以减小该处的收缩，若缩痕处在充填末端，可能是因为模具温度或料温较低，熔融塑料的流动性降低，产品表面过早冷却，使得保压补缩的通道
变窄，造成产品末端产生缩痕；或者，在补缩通道冻结之前进行有效的保压，可提高注射速度等㊂
当工艺无法优化时，可通过优化模具结构来调整缩痕㊂如，通过扩大浇口或流道截面尺寸以减小压力降；或者更改浇口位置，将浇口靠近缩痕处进行补缩㊂
２㊀困气
困气是指合模注射时，熔融塑料在型腔内流动挤压并压缩型腔内的空气，因无有效排气系统，导致气体困在熔融塑料内的现象㊂产品拐角处，因壁厚设计不合理易出现该缺陷，如图
２（ａ）所示㊂
工艺上可通过提高料温和注射压力，降低缺陷处注射速度
的方法来改善该缺陷，旨在能将拐角的气体 溶解 到熔融塑料中㊂注塑生产不能完全指望通过工艺稳定产品质量，易造成报废较多㊁不能稳定生产且调试窗口较小㊂所以在前期设计时，应注意将产品拐角处的壁厚调整至与主壁厚相等，使得熔融材料可顺利通过拐角，避免将气体滞留在拐角处，优化方案如图２（ｂ）所示㊂也可通过改变浇口数量或位置，改变熔体流动方向，避免流动 死角
㊂
图２㊀困气示意图及整改方案
３㊀窜色
窜色是指多色成型时，产品出现颜色不均匀的现象㊂如图３所示，第一射成型红片，第二射覆盖成型白片时，白片料流经过时会融化一部分红片带入白片之中，造成白片外观颜色不均匀
㊂
图３㊀窜色示意图
工艺上可通过降低成型红片模具定模的温度来临时改善该缺陷；模具上，可通过减小非覆盖区域白片的厚度（即白片模具加铁）来改善（车灯透明灯罩通常建议减小０ ５ｍｍ），如图４所示㊂另外，也可以更改浇口位置，如将浇口位置置于非覆盖区域，或者改变成型顺序，如先成型红片后成型白片来改善此类缺陷
㊂
图４㊀窜色整改方案示意图
４㊀黑点
黑点主要是由于塑料材料过热分解引起的㊂一方面可能是因为料筒温度异常导致材料过热分解，另外，螺杆转速太快㊁背压过高㊁注塑速率太快均可能造成材料过热分解，这需要工艺上按材料的物性要求去设定温度㊂另一方面，产品较小，但料管选择过大，原料或色母停留在料管中的时间过长，被储料时的高剪切作用降解，也会形成黑点，这要求产品克重为料管的最大计量容量的２０％ ８０％（２５％ ７５％更佳）㊂在设备方面，还要考虑 设备死角 问题，如若工艺参数均在合理范围之内，对空注射材料就有变色现象，即需找出 设备死角 ，如螺杆死角㊁热流道喷嘴死角等，需要通过清洗㊁修补㊁抛光 死角 加以解决㊂若一开机就有黑点，则考虑与料管存料有关，须注意操作方法㊂如果是因为加工过程中，因维修或其他原因暂时停机，时间较久导致料过热分解，下次生产仍为同一种原料，要用新料在低于成型温度２０ħ下对空注射３－４次，直至无黑料㊂为避免上述情况，若临
时中止生产，需按照保温规定对料筒进行设定，对ＰＰ㊁ＰＢＴ㊁ＡＢＳ㊁ＰＭＭＡ设定材料设置１５０ħ，ＰＣ㊁ＰＣ＋ＡＢＳ㊁ＰＣ⁃ＨＴ㊁ＰＥＩ材料设定１７０ħ对料筒进行保温（注：透明材料需保持满料筒保温）㊂如果所存料为其他料，可用所存料的回料在成型温度下先清洗一遍，再将未烘干的新料原料在低于成型温度２０ħ下清洗，最后用新料在成型温度下彻底清洗一遍，即可正常进行加工㊂另外，还要注意环境的清洁，保证模具和材料不被污染［２］㊂
５㊀结论
塑料成型是一个涵盖多方面因素的复杂加工过程，因此，塑料产品的外观质量受多方面因素的制约㊂文中主要从注塑成型工艺及模具设计方面来探讨产品成型缺陷的产生机制及解决办法，具有一定的实践指导意义㊂
参考文献：
［１］饶启琛，黄建军．注塑成型异常分析及处理（二）［Ｊ］．橡塑技术
与装备，２００６，３２（４）：５７．
ＲＡＯＱＣ，ＨＵＡＮＧＪＪ．ＵｎｎｏｒｍａｌＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ（ＰａｒｔⅡ）［Ｊ］．ＣｈｉｎａＲｕｂｂｅｒ／ＰｌａｓｔｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００６，３２（４）：５７．
［２］董钜潮，周颖南，黄建军，等．ＰＣ注塑制品常见缺陷分析及解决
方法［Ｊ］．工程塑料应用，２００３，３１（９）：２３－２７．
ＤＯＮＧＪＣ，ＺＨＯＵＹＮ，ＨＵＡＮＧＪＪ，ｅｔａｌ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｍｍｏｎＤｅｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅＩｎｊｅｃｔｅｄＰＣＰｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｔｈｅｉｒＳｏｌｖｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｌａｓｔｉｃｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２００３，３１（９）：２３－２７．。