No processo de moldagem de moldes de injeção, vários defeitos podem ocorrer devido aos efeitos de acoplamento de múltiplos fatores, como estrutura do molde, propriedades do material e parâmetros do processo, que restringem diretamente a qualidade do produto e a eficiência da produção. Este artigo analisa sistematicamente as causas de defeitos típicos, como disparos curtos, encolhimento e pontos brilhantes superficiais, e propõe soluções direcionadas tanto para otimização de moldes quanto para controle de processo, fornecendo suporte teórico para controle de qualidade na produção de moldagem por injeção.
O tiro curto se manifesta quando o plástico fundido não consegue preencher completamente a cavidade, resultando em defeitos estruturais em pequenas características (como cantos, áreas de paredes finas) do produto ou em algumas cavidades em moldes com múltiplas cavidades. Casos típicos incluem falta de material nas bordas de peças de paredes finas e áreas não preenchidas ao redor de núcleos complexos. Sua característica microscópica é que existe uma interface clara entre as peças não preenchidas e preenchidas, e traços de material frio são frequentemente acompanhados na interface.
1. Limitações da estrutura do molde : Quando a seção transversal do canal é muito pequena (por exemplo, diâmetro <3 mm), o tamanho da porta é insuficiente (largura <1/3 da espessura da parede) ou a rugosidade da superfície Ra > 1,6 μm, a resistência ao fluxo de fusão aumenta acentuadamente, levando ao enchimento insuficiente da cavidade distal; A má ventilação do molde (profundidade da ranhura de ventilação < 0,02 mm) formará resistência ao ar, dificultando o avanço da frente de fusão.
2. Incompatibilidade de parâmetros do processo : Volume de injeção insuficiente (menos de 95% do volume da cavidade), pressão de retenção inferior à pressão de solidificação do fundido (geralmente ≥ 80MPa) ou velocidade de injeção muito lenta (<50 mm/s) fazem com que o fundido esfrie e solidifique antecipadamente durante o processo de enchimento.
3. Defeitos de material e projeto : Quando a espessura da parede local da peça é < 0,5 mm, a viscosidade do fundido aumenta devido ao resfriamento antes de atingir esta área (excedendo 1000Pa·s); o teor de impurezas no material > 5% agravará a resistência ao fluxo, e a fluidez diminui mais significativamente quando a proporção de materiais reciclados é > 30%.
1. Otimização de Moldes :
◦ Aumente os tamanhos do corredor e do portão (o diâmetro do corredor aumentou para 4-6 mm, a largura do portão é 1/2-2/3 da espessura da parede), reduza a rugosidade da superfície para Ra ≤ 0,8 μm;
◦ Abra as ranhuras de ventilação na extremidade da cavidade e ao redor do núcleo (profundidade 0,02-0,04 mm, largura 5-10 mm) para garantir que a taxa de descarga de gás ≥ 1,2 vezes a taxa de enchimento do fundido.
1. Controle de Processo :
◦ Ajustar o volume de injeção para 100%-105% do volume da cavidade, aumentar a pressão de retenção em 10%-20% (para produtos de paredes finas, pode ser aumentada para 90-110MPa);
◦ Aumente a velocidade de injeção para 60-100 mm/s para reduzir o tempo de residência do fundido no corredor (<5s).
O encolhimento se manifesta como depressões ou marcas de encolhimento em áreas de paredes espessas da peça (como a parte traseira das nervuras, a raiz das colunas BOSS), com uma profundidade geralmente de 0,1-0,5 mm, e a rugosidade da superfície é significativamente maior do que a da área circundante. Nas peças transparentes, a área de contração formará sombras visíveis devido às diferenças na refração da luz.
Durante o processo de resfriamento e solidificação do polímero fundido, a área de parede espessa (espessura da parede > 3 mm) sofre contração de volume de longo prazo (taxa de contração de até 2%-5%) devido à lenta dissipação de calor, enquanto a área de parede fina circundante solidificou antecipadamente e não pode compensar o encolhimento através da suplementação de fusão, resultando em depressões locais. Quando a espessura da nervura é> 2/3 da espessura da parede principal, essa diferença de encolhimento é mais óbvia - a alta taxa de encolhimento da nervura (30% -50% maior que a da parede principal) puxará a superfície para formar marcas de encolhimento.
1. Otimização de Moldes :
◦ Afine a área de paredes espessas (controle a espessura das nervuras para 1/2-2/3 da espessura da parede principal) e mantenha a resistência estrutural adicionando nervuras de reforço (altura ≤ 5 vezes a espessura da parede);
◦ Aumente o corredor principal (diâmetro ≥ 8 mm) e o corredor secundário (diâmetro ≥ 5 mm), expanda a porta (comprimento <1 mm) para aumentar a capacidade de alimentação e adicione ranhuras de ventilação na área de concentração de encolhimento.
1. Controle de Processo :
◦ Aumentar a temperatura de fusão (por exemplo, aumentar o material PP de 200°C para 220-230°C) para reduzir a viscosidade do fundido e promover a alimentação;
◦ Aumente a pressão de retenção para 80%-90% da pressão de injeção e estenda o tempo de retenção para 60% do tempo de resfriamento (por exemplo, quando o tempo de resfriamento é 20s, o tempo de retenção é definido para 12s).
Os pontos brilhantes da superfície são pontos locais de alto brilho ou marcas de pressão na superfície da peça, comumente encontrados na superfície de aparência correspondente a estruturas como colunas BOSS e costas de nervuras. O seu brilho (medido num ângulo de 60°) é 10%-30% superior ao da área circundante, o que é particularmente evidente em peças de plástico escuras.
Quando o núcleo ou pino ejetor é mais alto que a superfície da cavidade (desvio > 0,01 mm), ou a raiz da coluna BOSS é projetada com uma transição em ângulo reto, uma área local de alta pressão (20%-50% maior que a pressão circundante) será formada aqui durante o processo de enchimento por fusão, resultando em maior orientação molecular e diferenças significativas na cristalinidade nesta área, eventualmente formando pontos brilhantes. Esta diferença será ainda mais amplificada quando o acabamento superficial do molde mestre for muito alto (Ra < 0,02μm).
1. Otimização de Moldes :
◦ Projete a raiz da coluna BOSS como uma estrutura de cratera (profundidade 0,5-1mm, ângulo 120°), reduza a altura do núcleo/pino ejetor (controle o desvio da superfície da cavidade dentro de ±0,005mm);
◦ Jateie a superfície de aparência do molde mestre (ajuste a rugosidade Ra para 0,1-0,2μm) para enfraquecer a diferença de brilho.
1. Controle de Processo :
◦ Reduza a velocidade de injeção (de 80 mm/s para 50-60 mm/s) para reduzir a tensão de cisalhamento local;
◦ Reduza a pressão de injeção em 10%-15% para evitar orientação molecular irregular causada por alta pressão.
As marcas de gás são listras brancas prateadas que se estendem do portão até a extremidade distal, com largura de 0,5 a 2 mm, que são particularmente evidentes em peças plásticas transparentes ou de cor clara. Os traços de fluxo de fusão nas listras são claros e a orientação molecular é significativamente melhorada ao longo da direção da listra.
Quando o projeto da comporta não for razoável (por exemplo, diâmetro < 2 mm ou posição diretamente voltada para o núcleo), o fundido formará turbulência ao entrar na cavidade, arrastando ar ou componentes voláteis (umidade, substâncias de baixo peso molecular); temperatura do molde muito baixa (5-10°C inferior à temperatura de transição vítrea do material) fará com que a frente de fusão esfrie rapidamente e o gás arrastado não possa se difundir, eventualmente formando marcas de gás na superfície. Velocidade de injeção excessivamente alta (> 100 mm/s) exacerbará o efeito de turbulência, tornando as marcas de gás mais graves.
1. Otimização de Moldes :
◦ Mude a posição da comporta (evite a área diretamente voltada para o núcleo), expanda o diâmetro da comporta (para 3-5 mm) e faça o polimento do corredor para Ra ≤ 0,4 μm;
◦ Adicione um poço frio (volume 1,5 vezes o volume do portão) e adicione textura (tamanho de grão # 800- # 1200) em áreas propensas a marcas de gás.
1. Controle de Processo :
◦ Aumentar a temperatura do molde (por exemplo, aumentar o material ABS de 50°C para 60-70°C) e reduzir a velocidade de injeção (controle em 60-80mm/s);
◦ Reduza a pressão de injeção (em 10%-20%) para evitar turbulência excessiva do fundido.
Linhas de solda são defeitos lineares formados na confluência de duas ou mais correntes de fusão, com resistência à tração 10%-30% menor que a da área circundante. Eles aparecem como cores opacas (valor de luminosidade 5-10 menor) ou microfissuras na aparência e podem se tornar fontes de fratura em peças tensionadas.
Quando duas correntes de fusão convergem, a temperatura frontal caiu abaixo do ponto de fusão (diferença de temperatura > 10°C) e há gás (não descarregado a tempo) ou material frio na interface, resultando em difusão molecular insuficiente e força de ligação reduzida. As linhas de solda serão mais óbvias quando o projeto de múltiplas portas não for razoável (espaçamento < 50 mm) ou o bloqueio do núcleo fizer com que o fundido se desvie por muito tempo (> 100 mm).
1. Otimização de Moldes :
◦ Ajuste a posição da porta para que o ângulo de confluência do derretimento > 135° e encurte a distância de confluência (< 80mm);
◦ Abra as ranhuras de ventilação (profundidade 0,03-0,05 mm) na posição da linha de solda e adicione poços de lama fria (diâmetro 5-8 mm).
1. Controle de Processo :
◦ Aumentar a temperatura de fusão (por exemplo, aumentar o material de PC de 300°C para 310-320°C) e a temperatura do molde (de 80°C para 100-120°C) para promover a fusão da interface;
◦ Aumente a pressão de retenção (10% acima do normal) e prolongue o tempo de retenção (≥ 50% do tempo de resfriamento).
Flash é o excesso de material formado pelo transbordamento do fundido da superfície de separação do molde e das lacunas da inserção, com espessura de 0,01-0,1 mm e bordas serrilhadas irregulares, comumente encontradas na junção dos moldes macho e fêmea, na superfície de contato do controle deslizante e a cavidade, etc.
Quando a precisão de fixação do molde é insuficiente (folga da superfície de partição > 0,01 mm) ou a folga do encaixe da pastilha é muito grande (> 0,005 mm), quando a pressão de injeção excede a força de fixação (pressão por unidade de área > força de fixação/área projetada da cavidade), o fundido transbordará da folga. A temperatura excessivamente elevada do material (5-10°C superior à temperatura de decomposição do material) leva a uma diminuição na viscosidade do fundido, o que agravará este fenómeno.
1. Otimização de Moldes :
◦ Melhorar a precisão da usinagem da superfície de partição (planicidade ≤ 0,005 mm/m) e controlar a folga de encaixe da pastilha (≤ 0,003 mm);
◦ Defina uma torneira (largura 3-5 mm, altura 0,1-0,2 mm) em áreas propensas a rebarbas para aumentar o efeito de vedação.
1. Controle de Processo :
◦ Aumentar a força de fixação (calculada pela área projetada da cavidade, pressão da unidade ≥ 40MPa) e reduzir a pressão de injeção (5%-10% menor que o parâmetro original);
◦ Reduza a temperatura de fusão (por exemplo, reduza o material PA66 de 260°C para 240-250°C) para aumentar a viscosidade do fundido.
Trincas são microfissuras (profundidade <0,2 mm) na superfície ou no interior da peça, causadas por tensões internas que excedem o limite de escoamento do material.
• Causas : Posição inadequada da comporta, levando a orientação molecular irregular, tensão de compressão excessiva causada por tempo de retenção muito longo (> 70% do tempo de resfriamento) ou tenacidade insuficiente do material (resistência ao impacto < 5kJ/m²).
• Soluções : Utilize uma comporta em forma de leque (largura 1/3 da largura da peça) para reduzir a orientação; encurtar o tempo de espera (para 40%-50% do tempo de resfriamento); selecione materiais modificados temperados (como liga de PC/ABS com 10%-20% de elastômero adicionado).
As linhas de fluxo são listras claras e escuras alternadas ao longo da direção do fluxo de fusão na superfície da peça, causadas pelo arranjo molecular desigual devido às diferenças nas taxas de resfriamento.
• Causas : Velocidade de injeção muito lenta (< 30 mm/s) causa resfriamento irregular da frente de fusão e mudanças repentinas na espessura da parede (diferença > 50%) levam a flutuações na velocidade do fluxo.
• Soluções : Aumentar a velocidade de injeção (para 60-80mm/s); adotar um projeto gradual de espessura de parede (taxa de alteração ≤ 30%/mm); localize a comporta na espessura máxima da parede para reduzir diferenças nos caminhos do fluxo.
As marcas de afundamento são depressões anulares (profundidade 0,05-0,2 mm) próximas à porta do pino, causadas pela contração desigual por resfriamento do fundido na porta.
• Causas : Diâmetro muito pequeno da porta do pino (< 1 mm) leva a retenção e alimentação insuficientes e resfriamento muito rápido do molde (a temperatura na porta é 10-15°C menor que o ponto de solidificação do fundido).
• Soluções : Aumentar o diâmetro do pino (para 1,2-1,5 mm); reduzir a vazão do canal de água de resfriamento na comporta (em 30%-50%); reduzir a quantidade de agente desmoldante (quantidade de pulverização por molde <0,5mL).
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