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1、汽车注塑件典型外观缺陷分析精品资料 汽车注塑件典型外观缺陷分析湖北汽车工业学院学报2015年第一期1收缩痕1.1产生原因及改善方法注塑件的收缩痕通常和表面的痕迹有关，而且是塑料从模具表面收缩脱离形成的，经常产生在局部壁厚较大的区域、筋或突起物的背面。缩痕的形成与塑料熔体充模时的流动状态有关，在正常情况下塑料熔体以“喷泉流”方式填充模具型腔。在这种充模状态下，表层的熔体因接触较冷的模壁形成固化层，而芯层处于熔融状态。充模结束后，表层已经冷却固化，而芯层才开始冷却，如果此时没有得到足够的保压补偿，芯层的冷却收缩会拉扯表层，导致表面下凹而形成缩痕。收缩痕产生的原因如下：1）塑料收缩率偏大；2）塑料流

2、动性不好，不能及时补塑；3）注塑速度太慢、注塑压力太低，虽然料流充满型腔但制品表面不平整；料温太高、冷却时间太短、制品未能充分冷却就已脱模，也会造成制品表面不平整；4）流道不合理、浇口截面过小，无法完成补塑过程；5）浇口位置设计不当，浇口应设计在型厚壁处，否则前端料流无法完成补塑过程；6）模腔内塑料不足；7）冷却阶段时接触塑料的面过热；8）模温与塑料特性不相适应；9）冷却效果不好，产品脱模后继续收缩。产品结构不合理，在产品局部料厚加厚或是有加强筋结构的部位（加强筋过高、过厚，明显厚薄不一），也容易产生收缩痕，如图2所示，浅色为流体，深色为固化层。固化层逐渐加厚，液态部分变少，液态向固态转变过程

3、中，体积变小，薄壁的固化层被拉进去，形成收缩痕。收缩痕的位置，可以通过做内切圆的方式找出，以零件外边缘做内切圆，直径最大部位就是缩痕产生的位置，见图3。局部加厚与加强筋的结构普遍存在，因此，在产品设计之初，要尽量保证产品的料厚变化控制在合理的范围内，并尽量做到均匀过渡，加强筋与产品名义壁厚比例的选择也至关重要。改善收缩痕的常见方法如下：1）调整射料缸温度；2）调整螺杆速度以获得正确的螺杆表面速度；3）增加注塑量；4）保证使用正确的塑料；增加螺杆向前时间，提高注塑压力和注塑速度；5）检查止流阀是否安装正确，因为非正常运行会引致压力流失；6）降低模具表面温度；7）适当改进浇口位置，矫正流道避免压力

4、损失过大，根据实际需要，适当扩大截面尺寸；8）根据所用塑料的特性及产品结构适当控制模温；9）在允许的情况下改善产品结构；10）设法让产品有足够的冷却。1.2实例分析与改进某种日产雷诺商用车扰流外板有多处焊接柱，在有焊接柱的部位会产生一定程度的缩痕，但有一处收缩痕较为明显，不被日产检查员接受。通过增加填充料和增加注塑压力的方式生产，结果收缩痕不但没有得到改善，反而导致产生严重的飞边。破坏零件焊接柱以后，发现该点模具焊接柱销子长度偏短，导致该处料厚高于其他焊接柱，因此缩痕明显。为了改善该处缩痕，在生产厂家模具供应商的配合下，加长塑料模具对应此处的焊接柱销子长度至1mm后再调试，缩痕调整到日产可接受

5、范围，如图4所示。图4a为焊接柱处表现的收缩痕；图4b为改进前结构，实物砸破后焊接柱内为实心，料厚明显，缩痕也相对明显；图4c为改进后结构，实物砸破后焊接柱内有明显凹槽。由此说明，在模具上去除多余料厚即可减轻缩痕。某国产轻型商用车新法规后视镜系列中，补盲镜后盖安装卡座原始设计结构不合理，零件成型后在A面产生明显收缩痕，为此更改产品结构，对卡座底部进行掏空设计，在原卡座（长6mm，宽3mm）的底部形成一个长4mm、宽1.5mm、高5mm的凹槽。产品结构变更后，卡座加强筋的厚度就减少为1mm与1.5mm，不大于名义厚度的0.6倍，缩痕消除，如图5所示。图5a为原始结构实物，补盲镜后盖名义厚度2.5

6、mm，设计安装卡座长为6mm，宽为3mm；图5b为改进结构后的实物，是掏空设计，卡座底部有1个长4mm、宽1.5mm、高5mm的凹槽。2水丝水丝，也称银纹或白花，注塑件表面的很长的、针状银白色如霜一般的细纹，开口方向沿着料流方向，在塑件未完全充满的地方，流体前端较粗糙，称为银丝纹（银纹）。其表现为随着流体流动方向在产品表面呈现发射状花纹。水丝排除注塑机、模具及成型工艺参数的因素，主要原因是材料水分过高、原料受高温降解或碳化物气化所产生气体且未完全排尽所致。碳化物是高分子链物质，在流体流动过程中，受剪切应力的作用，降解成小分子链后的产物。流体在模具内流动的过程中，流体与模具之间、流体与流体之间剪

7、切应力越大，则摩擦力越大，散热越多，导致温度越高，产生困气越多，水丝越明显。为了减少水丝，可以采取如下措施：1）减少原材料水分；2）增大浇口，降低流体的剪切速率与剪切应力，降低模具温度；3）改良模具的排气系统。3流痕流痕是指在产品表面呈波浪状的成型缺陷，该缺陷是由于熔胶流动缓慢引起的一种蛙跳痕迹，常用有效的解决方案是增加熔胶流动速度和注塑压力。如果通过增加注塑速度和注塑压力均无法改善或消除流痕，则需要增加原材料熔融指数。熔融指数是指在一定条件下（温度为230C），某个时间范围内（10min）流过某一孔洞（直径2.1mm）的塑料质量。熔融指数越高，材料的加工流动性好，流痕现象越轻。日产某种车型的

8、冷凝器下导风板，材料为EVA，在注塑成型后出现明显的流痕，通过调整注塑压力都未得到明显改善，且出现很严重飞边，最后调整材料配方，选择熔融指数高的材料，将材料从熔融指数为16.2g/10min的材料更换到熔融指数为22g/10min的材料，流痕消除。各阶段零件外观对比如图8所示。4熔接线4.1产生原因及解决方法在塑料熔料填充型腔时，模具温度低于熔体温度，熔融塑料在型腔中流速不连贯，充模料流被阻断或以多股料流汇合，料流前沿部分先于其它部分冷却，不能完全融合，便在汇合处产生线性凹槽，形成熔接线。熔接线是注塑件机械强度较为薄弱的位置，熔接线上可能出现缺口或者是变色现象，缺口特别在深色或光滑透明的注塑件

9、或光亮度高的注塑件上更为明显。在产品存在孔结构、多个浇口注塑或是产品壁厚不均时，注塑过程中，两股胶料的前沿相遇熔接，前沿热量损失，且气体未排尽而产生的表面缺陷。严格来说，熔接线并不仅仅是注塑缺陷，而是产品结构设计、模具和生产的综合问题。遇到注塑件有通孔或者多个浇口注塑时，熔接线容易产生。在注塑过程中，每多一个浇口，就会有多产生一条熔接线的可能，所以在保证模具能填满的情况下，应尽量减少浇口的数量。解决熔接线的方法有增加模具温度和流体温度、提高注塑压力和速度、更改模具排气系统、优化产品结构、减少浇口的数量等。在不产生收缩痕的前提下，适当增加熔接痕部位产品壁厚，在注塑过程中料温随之增加，熔接线可以得

10、到改善。同时产品壁厚也对胶料流动速度有影响，因此改变产品壁厚也对产品胶料前沿的角度有影响，前沿角度越小，熔接线越明显，当熔接线呈180时，熔接线消失。在产品熔接线产生部位，因为2股熔胶结合不紧，导致该处结构强度稍弱，容易发生断裂。4.2实际案例分析研究与改进某种轻型商用车仪表板仪表装饰盖，与高锰钢卡爪装配后，再安装在仪表板本体上，但该卡接结构经过数次拆装后发生断裂。为解决该质量问题，先从工艺参数调整着手，通过增加注塑温度，熔接线部位强度加强，未再发生断裂现象，产品结构如图9所示。图9a中，零件背面有4个与仪表板本体装配的卡座，卡座处外表面（圆圈处）有熔接线；图9b中，圈出部位有熔接线，强度较弱

11、，折装后出现断裂。因产品结构限制，熔接线无法完全消除时，可以通过修改浇口大小和位置，将熔接线位置转移至主机厂可以接受的部位。某种日产雷诺商用车格栅采用5点进胶注塑，熔接线在两侧纹理区域。经分析，采用将上面两侧2个浇口由15mm加大到30mm，且下面2个浇口向中靠拢155mm的对策。CAE分析显示，熔接线下移至转角位置，且通过控制排气和模具温度，熔接线可以减轻。经过调试验证，两侧熔接线消失，见图10。如图10b所示，采用5点进胶，在皮纹区域产生明显的熔接线。修改浇口后熔接线位置如图10c所示，将上面两侧的浇口加大，下面2个浇口向中间移动，熔接线位置下移，通过控制好排气和模具温度，熔接线消除。某种

12、日产雷诺商用车控制面板旋钮最初采用产品内侧3点进胶注塑，零件成型后在外表面产生多处熔接线，经过调整进胶量与修改浇口位置与数量2种方案的验证，最终找到有效解决措施，将内侧原有3个1点浇口改为外边缘1个长3mm、宽1mm浇口，如图11所示。图11a为原浇口方案注塑零件，在外表面产生多处熔接线。5迟滞现象在产品壁厚薄弱的部位出现短射或是强度不足，即为注塑的迟滞现象。熔胶在注塑过程中容易在阻力较小的型腔内流动，当遇到突然减薄的结构时，熔胶会短暂停留，待壁厚部位填充完成时，迟滞区周围熔胶已经开始固化，此时就容易发生短射，阻力大引起一定程度的压力降，薄壁结构的强度也受到影响。迟滞现象可以通过更改浇口位置进

13、行缓解，将浇口位置放在产品离迟滞区域最远的部位，减少迟滞发生的时间，从而起到缓解的作用。在汽车零件中，存在迟滞现象的零件有仪表板右下护板。因为结构需要，产品有一处需要翻折的盖板，此处容易出现迟滞现象，盖板经过多次翻折，薄壁的连接处出现一条白色的痕迹，该痕迹为迟滞部位材料撕裂的痕迹，是强度不够的表现。迟滞部位如图12所示。椭圆内的线为迟滞痕，零件经过多次翻折会产生一条白线。合理的浇口位置见图1314，圈内是卡扣，根部是薄壁结构，为避免发生迟滞现象，减轻卡扣根部断裂的风险，零件浇注口应选在箭头所示部位。6结语在汽车塑料件的实际制造中，根据经验和常见的品质缺陷，依照一定的顺序有规则地排查，就能较方便地找出缺陷产生的真正原因，确定克服缺陷的具体方案和措施。本文中提到的各种改进对策都只能做为定性分析，具体整改能收到多大成效，还需要通过有效的软件分析或实际的调试进行验证。同时利用CAE技术能预测模具设计和工艺条件对制品的影响，预测可能发生的缺陷，减少失误，提高成功率。