汽車注塑件外觀缺陷分析及工藝優(yōu)化策略研究

苗玉慧 許秋海

（上海采埃孚轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（煙臺(tái)）有限公司，上海 265500）

汽車注塑件外觀缺陷分析及工藝優(yōu)化策略研究

苗玉慧 許秋海

（上海采埃孚轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（煙臺(tái)）有限公司，上海 265500）

塑料零部件是汽車常見部件之一，該類零部件整體占比日益提升。因此，汽車注塑工藝在整車制造中發(fā)揮了非常重要的作用。做好汽車注塑件加工工藝的改進(jìn)和優(yōu)化，有助于避免注塑件外觀缺陷等實(shí)際問題。本次研究圍繞汽車注塑件外觀缺陷展開分析，研究的實(shí)效性較為突出，具有一定現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

汽車；注塑件；外觀缺陷

隨著汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展和汽車生產(chǎn)制造技術(shù)的有效創(chuàng)新，更多高效能和輕質(zhì)量的產(chǎn)品被應(yīng)用到汽車生產(chǎn)工業(yè)中。塑料零部件在汽車整車上占比越來越高，應(yīng)用越發(fā)廣泛。常見的家用轎車中保險(xiǎn)杠、散熱器格柵、尾燈裝飾罩等部件，儀表盤面板、裝飾條等內(nèi)飾件都大量使用了塑料件，發(fā)動(dòng)機(jī)艙中引氣管、油箱等也逐漸開始使用塑料件。汽車塑料件的成型工藝較為復(fù)雜，其中有吹塑工藝、吸塑工藝，還有發(fā)泡工藝。在各類塑料件加工工藝中，注塑工藝最為常見，不論是保險(xiǎn)杠還是儀表板都是注塑的成品。在注塑件的實(shí)際制造過程中，因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不到位、模具不合格或者材料不達(dá)標(biāo)等問題影響，注塑件會(huì)出現(xiàn)各類的外觀缺陷，這些缺陷的存在直接影響到注塑件的外觀效果和質(zhì)量，甚至?xí)绊懞笃谑褂眯阅埽幸欢ò踩[患。汽車注塑件的外觀缺陷問題表現(xiàn)形式多種多樣，常見的有填充問題、水絲問題等。展開汽車注塑件外觀缺陷分析及工藝優(yōu)化策略研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義與價(jià)值。

1.汽車注塑件外觀缺陷分析

1.1填充問題

填充不足是指填充物難以填充整個(gè)模腔，進(jìn)而導(dǎo)致后期注塑件質(zhì)量下降的狀態(tài)。填充問題也被稱之為欠注或者注塑缺膠。注塑過程中因?yàn)樘畛洳坏轿豢赡軙?huì)導(dǎo)致汽車注塑件最終報(bào)廢，成為廢品，因此需要引起各方的廣泛注意。通常情況下，在注塑品的一些孔等位置容易出現(xiàn)填充不足現(xiàn)象。在模具內(nèi)部排氣不到位情況下，注塑品其他位置也可能出現(xiàn)填充不足問題。造成填充不足的主要原因有4方面：

一是模具結(jié)構(gòu)與實(shí)際成品的結(jié)構(gòu)不一致，局部存在澆筑缺陷。

二是注塑中投料不達(dá)標(biāo)，投料的數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致填充不到位問題的出現(xiàn)。

三是注塑工藝參數(shù)匹配度不高，如注塑溫度不達(dá)標(biāo)、注塑壓力不穩(wěn)、注塑速度過慢等，導(dǎo)致注塑不達(dá)標(biāo)。

四是模具流道不合格，模具排氣不足，模具的實(shí)際溫度過低。

另外從注塑設(shè)備方面來看，注塑設(shè)備的塑化量不足或者加熱不到位、螺桿等設(shè)備磨損也會(huì)造成回料出現(xiàn)充模量不足。熱電器、發(fā)熱器等加熱設(shè)備或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障也容易導(dǎo)致料筒溫度降低，進(jìn)而影響填充效果。注射油缸當(dāng)中的密封元件如果出現(xiàn)滲漏等問題也容易降低注塑壓力，同時(shí)射嘴內(nèi)孔不合規(guī)或者角度不當(dāng)也容易造成阻力過大，進(jìn)而使注塑制品填充不足?？傮w上來看，填充不足是很常見的一類注塑件加工問題，而汽車注塑件的品質(zhì)要求較高，從工藝優(yōu)化角度出發(fā)，對(duì)相關(guān)工藝加以優(yōu)化，進(jìn)而提升注塑件的整體質(zhì)量成為關(guān)鍵措施。

1.2收縮痕問題

注塑件的收縮痕通常和表面痕跡有一定關(guān)系，而且是塑料從模具表面收縮脫離形成的一類注塑問題。收縮痕一般情況下都產(chǎn)生于壁厚突出位置，也常見于突起物區(qū)域。在塑料溶體狀態(tài)下充模流動(dòng)是造成收縮痕的主要原因。正常情況下，注塑工藝流程為，填充物填充到模具型腔中后，在填充的狀態(tài)下，表層的溶體容易直接接觸到模壁進(jìn)而形成相應(yīng)的固化層，中間的部分則處于熔融的一種狀態(tài)，模具填充工藝完成后，表層開始冷卻，而中間層則冷卻速度較慢，這個(gè)過程如果沒有做好壓力的保障操作，那么中間層的冷卻收縮會(huì)直接反映到表層，進(jìn)而出現(xiàn)收縮痕。產(chǎn)生注塑件收縮痕的原因很多，主要有9類原因：

一是塑料收縮率有所偏大；二是塑料流動(dòng)性差，補(bǔ)塑及時(shí)性不強(qiáng)；三是注塑速度慢，注塑壓力較低，冷卻時(shí)間較短，造成制品表面不平；四是流道不合理，補(bǔ)塑到位率不高；五是作業(yè)澆口位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，無法滿足于補(bǔ)塑工藝要求；六是模腔內(nèi)塑料量不足；七是冷卻階段接觸面過熱，影響工藝質(zhì)量；八是模具溫度與塑料特性之間不相適應(yīng)；九是注塑冷卻效果不佳，產(chǎn)品產(chǎn)生收縮現(xiàn)象?？傮w來看，產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，在產(chǎn)品局部投料較厚的位置或者存有加強(qiáng)筋的部位，其中加強(qiáng)筋過高、過厚，存在明顯的薄厚不一致情況，進(jìn)而也就容易由此產(chǎn)生收縮痕。

圖1為收縮痕產(chǎn)生的基本過程。其中，淺色為流體，深色則為固化層。收縮痕的存在一定程度上直接影響著注塑件的品質(zhì)和質(zhì)量，使注塑件存有明顯的外觀缺陷，對(duì)于后期注塑件的長期使用造成一定影響。針對(duì)注塑件收縮痕問題，有針對(duì)性地對(duì)工藝加以改造和優(yōu)化成為必然之舉和當(dāng)務(wù)之急。

1.3水絲問題

水絲是注塑件表面的一道很長的針狀銀白色細(xì)紋，開口方向沿著料流方向。在塑件沒有完全填滿的時(shí)候，在模具部分區(qū)域流體前段粗糙，這一現(xiàn)象稱之為銀絲紋。水絲的形成可以基本排除注塑機(jī)本身問題、模具問題和成型工藝參數(shù)因素問題，造成水絲的實(shí)際原因主要是材料中含水量較高，原材料受到高溫影響或者碳化物影響產(chǎn)生氣體后，氣體沒有及時(shí)得到排除。流體一旦在模具內(nèi)流動(dòng)，則流體與模具之間應(yīng)力加大，溫度增高，產(chǎn)生的困氣增多，水絲就越發(fā)明顯。

2.汽車注塑件外觀缺陷工藝優(yōu)化策略

2.1填充不足問題相關(guān)工藝優(yōu)化策略

填充不足的問題較為突出，切實(shí)解決填充不足問題是提升注塑件加工效果的關(guān)鍵。有效解決填充不足的實(shí)際問題，在排除了注塑機(jī)自身問題外，要從注塑工藝本身的參數(shù)設(shè)置入手，通過有效的參數(shù)設(shè)置才能提升注塑工藝的整體水平，進(jìn)而避免填充不足問題的出現(xiàn)。通常情況下，可以采取3方面措施加以應(yīng)對(duì)：

其一是材料選取。一旦在汽車注塑件加工中出現(xiàn)了填充不足情況，應(yīng)著手進(jìn)行材料的檢測，更換流動(dòng)性更強(qiáng)的材料，繼而滿足于生產(chǎn)作業(yè)的實(shí)際需要，提升填充效果，確保注塑達(dá)標(biāo)。

其二是優(yōu)化模具。模具設(shè)計(jì)不到位也容易導(dǎo)致填充不足問題的出現(xiàn)，因此積極解決填充不足問題要從優(yōu)化閘口開設(shè)位置、塑料件壁厚入手，必要時(shí)要實(shí)行特殊設(shè)計(jì)，提升模具應(yīng)用性。同時(shí)，要及時(shí)有效調(diào)整排氣道，適當(dāng)增加排氣道，避免模具內(nèi)溫度失控。

其三是注塑工藝的完善。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，增加射膠容量，控制注塑熔融溫度，調(diào)整注射速度、控制注射時(shí)間等一系列工藝完善措施都能避免注塑件的填充不足等實(shí)際問題。

2.2收縮痕問題相關(guān)工藝優(yōu)化策略

收縮痕的出現(xiàn)直接影響汽車注塑件的使用安全性，影響整車外觀水平。改善收縮痕的常見措施和方法有以下幾點(diǎn)：

一是調(diào)整射缸溫度，確保溫度能夠符合加工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

二是調(diào)整螺桿速度進(jìn)而保持正確的螺桿表面速度。

三是增加注塑量，確保注塑的作用能夠達(dá)到預(yù)期的實(shí)際要求。

四是正確投料，注意注塑壓力和速度的控制。

五是檢查止流閥是否安裝正確，避免壓力非正常流失。

六是有效降低并控制模具表面溫度，確保產(chǎn)品有足夠冷卻時(shí)間。

七是適當(dāng)改進(jìn)澆口位置，調(diào)整流道部位，避免壓力過度損失。

其八是結(jié)合實(shí)際材料特性及部件結(jié)構(gòu)要求，適當(dāng)控制模具溫度。

其九是適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2.3水絲問題相關(guān)工藝優(yōu)化策略

水絲也是非常常見的一類注塑件加工問題。處理和減少水絲問題可以采取以下幾方面措施：

一是降低和減少原材料含水量及水分，進(jìn)而保證加工質(zhì)量。

二是增大澆口或調(diào)整位置，降低流體剪切速度與剪切應(yīng)力，適當(dāng)降低模具溫度。

三是有針對(duì)性都改良模具排氣系統(tǒng)，提升其散熱水平。

四是優(yōu)化注塑工藝。增加注射速度和注射壓力，增加塑料熔料的溫度和模具溫度，增加螺桿背壓和保壓。

結(jié)語

汽車注塑件缺陷問題直接影響著整車外觀和使用效能。本次研究圍繞汽車注塑件外觀缺陷展開，針對(duì)填充不足、收縮痕及水絲等實(shí)際問題展開分析并結(jié)合實(shí)際問題產(chǎn)生的原因提出了相應(yīng)的工藝優(yōu)化策略，繼而使研究的針對(duì)性和實(shí)效性得到保證，研究成果具有一定的借鑒意義。

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