En el proceso de moldeo de moldes de inyección, es probable que se produzcan diversos defectos debido a los efectos de acoplamiento de múltiples factores, como la estructura del molde, las propiedades del material y los parámetros del proceso, que restringen directamente la calidad del producto y la eficiencia de la producción. Este artículo analiza sistemáticamente las causas de defectos típicos, como disparos cortos, contracción y puntos brillantes en la superficie, y propone soluciones específicas tanto para la optimización del molde como para el control del proceso, brindando soporte teórico para el control de calidad en la producción de moldeo por inyección.
El disparo corto se manifiesta cuando el plástico fundido no logra llenar completamente la cavidad, lo que resulta en defectos estructurales en características pequeñas (como esquinas, áreas de paredes delgadas) del producto o algunas cavidades en moldes de múltiples cavidades. Los casos típicos incluyen escasez de material en los bordes de piezas de paredes delgadas y áreas sin rellenar alrededor de núcleos complejos. Su característica microscópica es que existe una interfaz clara entre las partes llenas y sin llenar, y a menudo se acompañan rastros de material frío en la interfaz.
1. Limitaciones de la estructura del molde : cuando la sección transversal del canal es demasiado pequeña (p. ej., diámetro < 3 mm), el tamaño de la compuerta es insuficiente (ancho < 1/3 del espesor de la pared) o la rugosidad de la superficie Ra > 1,6 μm, la resistencia al flujo de fusión aumenta bruscamente, lo que lleva a un llenado insuficiente de la cavidad distal; Una mala ventilación del molde (profundidad de la ranura de ventilación < 0,02 mm) generará resistencia al aire, lo que dificultará el avance del frente de fusión.
2. Discrepancia en los parámetros del proceso : un volumen de inyección insuficiente (menos del 95% del volumen de la cavidad), una presión de mantenimiento inferior a la presión de solidificación de la masa fundida (normalmente ≥ 80 MPa) o una velocidad de inyección demasiado lenta (< 50 mm/s) hacen que la masa fundida se enfríe y se solidifique antes durante el proceso de llenado.
3. Defectos de material y diseño : cuando el espesor de pared local de la pieza es <0,5 mm, la viscosidad de la masa fundida aumenta debido al enfriamiento antes de alcanzar esta área (superando los 1000 Pa·s); El contenido de impurezas en el material > 5% agravará la resistencia al flujo, y la fluidez disminuye más significativamente cuando la proporción de materiales reciclados es > 30%.
1. Optimización del molde :
◦ Aumente los tamaños del corredor y de la puerta (el diámetro del corredor aumentó a 4-6 mm, el ancho de la puerta es 1/2-2/3 del espesor de la pared), reduzca la rugosidad de la superficie a Ra ≤ 0,8 μm;
◦ Abra las ranuras de ventilación al final de la cavidad y alrededor del núcleo (profundidad 0,02-0,04 mm, ancho 5-10 mm) para garantizar que la tasa de descarga de gas sea ≥ 1,2 veces la tasa de llenado del material fundido.
1. Control de Procesos :
◦ Ajuste el volumen de inyección al 100%-105% del volumen de la cavidad, aumente la presión de mantenimiento entre un 10% y un 20% (para productos de paredes delgadas, se puede aumentar a 90-110MPa);
◦ Aumente la velocidad de inyección a 60-100 mm/s para acortar el tiempo de residencia de la masa fundida en el canal (< 5 s).
La contracción se manifiesta como depresiones o marcas de contracción en áreas de paredes gruesas de la pieza (como la parte posterior de las nervaduras, la raíz de las columnas BOSS), con una profundidad generalmente de 0,1 a 0,5 mm, y la rugosidad de la superficie es significativamente mayor que la del área circundante. En piezas transparentes, el área de contracción formará sombras visibles debido a diferencias en la refracción de la luz.
Durante el proceso de enfriamiento y solidificación de la masa fundida de polímero, el área de paredes gruesas (espesor de pared > 3 mm) sufre una contracción de volumen a largo plazo (tasa de contracción de hasta 2 %-5 %) debido a la lenta disipación de calor, mientras que el área circundante de paredes delgadas se ha solidificado de antemano y no puede compensar la contracción mediante la suplementación de la masa fundida, lo que resulta en depresiones locales. Cuando el espesor de la nervadura > 2/3 del espesor de la pared principal, esta diferencia de contracción es más obvia: la alta tasa de contracción de la nervadura (30%-50% mayor que la de la pared principal) tirará de la superficie para formar marcas de contracción.
1. Optimización del molde :
◦ Adelgace el área de paredes gruesas (controle el espesor de las nervaduras a 1/2-2/3 del espesor de la pared principal) y mantenga la resistencia estructural agregando nervaduras de refuerzo (altura ≤ 5 veces el espesor de la pared);
◦ Amplíe el canal principal (diámetro ≥ 8 mm) y el canal secundario (diámetro ≥ 5 mm), expanda la puerta (longitud < 1 mm) para mejorar la capacidad de alimentación y agregue ranuras de ventilación en el área de concentración de contracción.
1. Control de Procesos :
◦ Aumente la temperatura de la masa fundida (p. ej., aumente el material de PP de 200 °C a 220-230 °C) para reducir la viscosidad de la masa fundida y promover la alimentación;
◦ Aumente la presión de mantenimiento al 80%-90% de la presión de inyección y extienda el tiempo de mantenimiento al 60% del tiempo de enfriamiento (por ejemplo, cuando el tiempo de enfriamiento es de 20 segundos, el tiempo de mantenimiento se establece en 12 segundos).
Los puntos brillantes de la superficie son puntos locales de alto brillo o marcas de presión en la superficie de la pieza, que se encuentran comúnmente en la superficie de apariencia correspondiente a estructuras como columnas BOSS y respaldos de nervaduras. Su brillo (medido en un ángulo de 60°) es entre un 10% y un 30% mayor que el del área circundante, lo que es particularmente evidente en las piezas de plástico oscuro.
Cuando el núcleo o el pasador expulsor está más alto que la superficie de la cavidad (desviación > 0,01 mm), o la raíz de la columna BOSS está diseñada con una transición en ángulo recto, se formará aquí un área local de alta presión (20%-50% más alta que la presión circundante) durante el proceso de llenado de la masa fundida, lo que dará como resultado una mayor orientación molecular y diferencias significativas en la cristalinidad en esta área, lo que eventualmente formará puntos brillantes. Esta diferencia se amplificará aún más cuando el acabado de la superficie del molde maestro sea demasiado alto (Ra < 0,02 μm).
1. Optimización del molde :
◦ Diseñe la raíz de la columna BOSS como una estructura de cráter (profundidad 0,5-1 mm, ángulo 120°), reduzca la altura del núcleo/pasador eyector (controle la desviación de la superficie de la cavidad dentro de ±0,005 mm);
◦ Arenar la superficie de apariencia del molde maestro (ajustar la rugosidad Ra a 0,1-0,2 μm) para debilitar la diferencia de brillo.
1. Control de Procesos :
◦ Reducir la velocidad de inyección (de 80 mm/s a 50-60 mm/s) para reducir la tensión de corte local;
◦ Reduzca la presión de inyección entre un 10 % y un 15 % para evitar una orientación molecular desigual causada por la alta presión.
Las marcas de gas son franjas de color blanco plateado que se extienden desde la puerta hasta el extremo distal, con un ancho de 0,5 a 2 mm, que son particularmente obvias en piezas de plástico transparentes o de colores claros. Los rastros del flujo de fusión en las franjas son claros y la orientación molecular mejora significativamente a lo largo de la dirección de las franjas.
Cuando el diseño de la compuerta no es razonable (p. ej., diámetro < 2 mm o posición directamente frente al núcleo), la masa fundida formará turbulencias al entrar en la cavidad, arrastrando aire o componentes volátiles (humedad, sustancias de bajo peso molecular); Una temperatura del molde demasiado baja (5-10 °C más baja que la temperatura de transición vítrea del material) hará que el frente de fusión se enfríe rápidamente y el gas arrastrado no pueda difundirse, formando eventualmente marcas de gas en la superficie. Una velocidad de inyección excesivamente alta (> 100 mm/s) exacerbará el efecto de turbulencia, haciendo que las marcas de gas sean más graves.
1. Optimización del molde :
◦ Cambie la posición de la compuerta (evite el área que mira directamente al núcleo), expanda el diámetro de la compuerta (a 3-5 mm) y pula el corredor a Ra ≤ 0,4 μm;
◦ Agregue un pozo frío (volumen 1,5 veces el volumen de la compuerta) y agregue textura (tamaño de grano #800-#1200) en áreas propensas a marcas de gas.
1. Control de Procesos :
◦ Aumente la temperatura del molde (por ejemplo, aumente el material ABS de 50 °C a 60-70 °C) y reduzca la velocidad de inyección (controle a 60-80 mm/s);
◦ Reducir la presión de inyección (entre un 10% y un 20%) para evitar una turbulencia excesiva de la masa fundida.
Las líneas de soldadura son defectos lineales formados en la confluencia de dos o más corrientes de fusión, con una resistencia a la tracción entre un 10% y un 30% menor que la del área circundante. Aparecen como colores apagados (valor de luminosidad 5-10 menor) o microfisuras en la apariencia, y pueden convertirse en fuentes de fracturas en partes estresadas.
Cuando dos corrientes de masa fundida convergen, la temperatura frontal ha caído por debajo del punto de fusión (diferencia de temperatura > 10 °C) y hay gas (no descargado a tiempo) o material frío en la interfaz, lo que da como resultado una difusión molecular insuficiente y una fuerza de unión reducida. Las líneas de soldadura serán más obvias cuando el diseño de múltiples puertas no es razonable (espaciado < 50 mm) o el bloqueo del núcleo hace que la masa fundida se desvíe durante demasiado tiempo (> 100 mm).
1. Optimización del molde :
◦ Ajuste la posición de la puerta de modo que el ángulo de confluencia del fundido > 135° y acorte la distancia de confluencia (< 80 mm);
◦ Abra las ranuras de ventilación (profundidad 0,03-0,05 mm) en la posición de la línea de soldadura y agregue pozos fríos (diámetro 5-8 mm).
1. Control de Procesos :
◦ Aumentar la temperatura de fusión (p. ej., aumentar el material de PC de 300 °C a 310-320 °C) y la temperatura del molde (de 80 °C a 100-120 °C) para promover la fusión de la interfaz;
◦ Aumente la presión de mantenimiento (10% más de lo normal) y extienda el tiempo de mantenimiento (≥ 50% del tiempo de enfriamiento).
La rebaba es un exceso de material formado por la masa fundida que se desborda de la superficie de separación del molde y los espacios de inserción, con un espesor de 0,01 a 0,1 mm y bordes dentados irregulares, que se encuentran comúnmente en la unión de los moldes macho y hembra, la superficie de contacto del deslizador y la cavidad, etc.
Cuando la precisión de sujeción del molde es insuficiente (espacio en la superficie de separación > 0,01 mm) o el espacio de ajuste del inserto es demasiado grande (> 0,005 mm), cuando la presión de inyección excede la fuerza de sujeción (presión por unidad de área > fuerza de sujeción/área proyectada de la cavidad), la masa fundida se desbordará del espacio. Una temperatura del material excesivamente alta (5-10°C más alta que la temperatura de descomposición del material) conduce a una disminución en la viscosidad del material fundido, lo que exacerbará este fenómeno.
1. Optimización del molde :
◦ Mejore la precisión del mecanizado de la superficie de separación (planicidad ≤ 0,005 mm/m) y controle el espacio de ajuste de la plaquita (≤ 0,003 mm);
◦ Coloque una espita (ancho 3-5 mm, alto 0,1-0,2 mm) en áreas propensas a destellar para mejorar el efecto de sellado.
1. Control de Procesos :
◦ Aumente la fuerza de sujeción (calculada por el área proyectada de la cavidad, presión unitaria ≥ 40 MPa) y reduzca la presión de inyección (5% -10% menos que el parámetro original);
◦ Reduzca la temperatura de la masa fundida (por ejemplo, reduzca el material PA66 de 260 °C a 240-250 °C) para aumentar la viscosidad de la masa fundida.
El agrietamiento son microgrietas (profundidad <0,2 mm) en la superficie o dentro de la pieza, causadas por una tensión interna que excede el límite elástico del material.
• Causas : Posición irrazonable de la puerta que conduce a una orientación molecular desigual, tensión de compresión excesiva causada por un tiempo de retención demasiado prolongado (> 70 % del tiempo de enfriamiento) o dureza insuficiente del material (resistencia al impacto < 5 kJ/m²).
• Soluciones : Utilice una puerta en forma de abanico (ancho 1/3 del ancho de la pieza) para reducir la orientación; acortar el tiempo de mantenimiento (al 40%-50% del tiempo de enfriamiento); seleccione materiales modificados endurecidos (como aleación de PC/ABS con un 10 % -20 % de elastómero añadido).
Las líneas de flujo son franjas claras y oscuras que se alternan a lo largo de la dirección del flujo de fusión en la superficie de la pieza, causadas por una disposición molecular desigual debido a diferencias en las velocidades de enfriamiento.
• Causas : Una velocidad de inyección demasiado lenta (< 30 mm/s) provoca un enfriamiento desigual del frente de fusión y los cambios repentinos en el espesor de la pared (diferencia > 50 %) provocan fluctuaciones en la velocidad del flujo.
• Soluciones : aumentar la velocidad de inyección (a 60-80 mm/s); adoptar un diseño de espesor de pared gradual (tasa de cambio ≤ 30%/mm); Ubique la compuerta en el espesor máximo de pared para reducir las diferencias en las rutas de flujo.
Las marcas de hundimiento son depresiones anulares (profundidad de 0,05 a 0,2 mm) cerca de la compuerta del pasador, causadas por una contracción por enfriamiento desigual de la masa fundida en la compuerta.
• Causas : Un diámetro de compuerta de pasador demasiado pequeño (< 1 mm) provoca una sujeción y alimentación insuficientes y un enfriamiento demasiado rápido del molde (la temperatura en la compuerta es 10-15°C menor que el punto de solidificación de la masa fundida).
• Soluciones : aumentar el diámetro de la compuerta del pasador (a 1,2-1,5 mm); reducir el caudal del canal de agua de refrigeración en la compuerta (entre un 30 % y un 50 %); Reduzca la cantidad de agente desmoldante (cantidad de pulverización por molde <0,5 ml).
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