前保險杠羊角在注塑成型中凹凸不良發(fā)生原因及解決方法（共享）

1、前保險杠羊角在注塑成型過程中出現(xiàn)凹凸不良問題的原因及解決方法 聚丙烯(pp)是一種原料來源廣泛、綜合性能較好、應用較普遍、價格相對低廉的通用塑料，改性后的pp廣泛用于汽車、醫(yī)療、食品、建材和家電等行業(yè)。注塑成型是塑料加工成型的一種重要方法，注塑成型過程中往往會出現(xiàn)諸如氣痕/氣泡、銀紋、凹凸、毛刺和飛邊等問題，影響制品的品質。下面對以橡膠和滑石粉等改性pp聚合物為原料的某前保險杠羊角部位在注塑成型中發(fā)生凹凸不良問題的原因及解決方法進行介紹。1注塑成型工藝簡介 注塑成型工藝過程如下。（1）注塑成型利用塑料的熱物理性質，把物料從料斗加入料筒中，料筒外有加熱圈加熱，使物料熔融。物料在旋轉螺桿的作用下，

2、沿著螺槽向前輸送并壓實。（2）物料在外加熱和螺桿剪切的雙重作用下，逐漸地塑化、熔融和均化。當螺桿旋轉時，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，被推到螺桿的頭部。（3）螺桿在物料的反作用下后退，使螺桿頭部形成儲料空間，完成塑化過程。（4）螺桿在注射油缸活塞推力的作用下，以高速、高壓將儲料室內的熔融料通過噴嘴注射到模具型腔中。（5）型腔中的熔料被保壓、冷卻、固化定型后，模具在合模機構的作用下，開啟模具，并通過頂出裝置把定型好的制品從模具中頂出落下。注塑機的注塑原理及工作程序見圖1和圖2。螺桿注射油缸鎖模油缸頂針油缸模具型腔預塑馬達料筒加熱器圖1 注塑機工作原理圖閉模注射座前進注射保壓冷卻開模制品頂出預

3、塑退回圖2 注塑機工作程序框圖2某前保險杠的成型工藝參數(shù)a.材料：改性pp，由三井化學復合塑料（中山）有限公司生產；b.設備：3 000 t液壓注塑機，由日本三菱公司生產。某前保險杠在注射成型過程中，羊角部位出現(xiàn)了較為嚴重的凹凸不良問題，影響了制品的外觀質量（見圖3）。圖4顯示了該制品的水口分布及發(fā)生凹凸不良的位置。調整前的注塑工藝參數(shù)見表1。表1 注塑工藝參數(shù)表工藝參數(shù)分段（mm）速度（%）壓力（%）注射分段注塑1段2905756注塑2段2406260注塑3段1156160注塑4段9030.558注塑5段451152注塑6段23849v-p轉換位置（mm）13保壓分段壓力（%）時間（s）梯度

4、（s）保壓壓力3960保壓壓力2740保壓壓力/冷卻時間（s）17溫度數(shù)值（oc）機頭噴嘴200機頭截流閥200機筒1/機筒2205/205機筒3/機筒4200/195機筒5190熱流道1 / 2200/200熱流道3 / 4190/190熱噴嘴1 / 2200/180熱噴嘴3 / 4160/170冷卻水溫(定模/動模)19/19注:該表中注射速度為百分比,代表設定速度與注塑機最大注射速度的比值；注射壓力也為百分比,表示設定壓力與注塑機最大注射壓力的比值。表1列出了某前保險杠注塑工藝參數(shù)，該前保險杠注射成型中螺桿的注射行程為290mm,分為六段控制注射過程，即290240 mm、240115

5、mm、11590 mm、9045 mm、4523 mm、2313 mm這6段，分別用不同的注射速度及壓力控制，這有利于較精確地控制熔體在不同分段的注射速度及壓力，使熔體的填充更加順利，保險杠的外觀品質更加完美。螺桿快速注射到保壓的轉換位置(v-p轉換位置)為13 mm處，即13mm-0mm為保壓階段。保壓壓力是指在注射完畢后，螺桿仍舊保持一定的壓力，以繼續(xù)向模具型腔補充塑料熔體 (由于塑料熔體冷卻收縮)及提高注塑產品的外觀品質。選擇適當?shù)谋簤毫εc保壓時間可以提高保險杠的外觀品質，保證產品尺寸符合設計要求。此保險杠保壓階段分為兩段，保壓壓力分別為39、27，保壓時間分別為6 s、4 s。 圖3

6、 保險杠羊角部位出現(xiàn)凹凸不良 圖4 制品水口分布圖3羊角部位出現(xiàn)凹凸不良問題的原因3.1 short-shot（分段注射）試驗為了更好地掌握熔體在模具型腔中填充流動的過程，分析仰角部位出現(xiàn)凹凸不良的根本原因，有必要進行short-shot分析。所謂short-shot分析是指通過分次逐漸增加注入模具型腔塑料熔體的量，做成從填充不滿量到填充完全滿量的多個工件，來觀察熔體在模具型腔中的流動狀態(tài)。通過分析發(fā)現(xiàn)，羊角成型的螺桿注射行程段為24090 mm（滿量為290 mm），羊角底部有困氣，羊角頂部補料不足的狀況比較嚴重，這是造成最終制品的羊角出現(xiàn)凹凸不良問題的重要原因。short-shot制品圖見

7、圖5。 （a）290240 mm注射圖 （b）29090 mm注射圖圖5 short-shot圖3.2羊角底部有困氣的原因圖6為羊角部位熔體充填缺陷示意圖。圖6（a）中處的部位明顯有困氣存在，處壁厚約1 mm，處壁厚約3 mm。當來自主水口的高速、高壓的熔體流經、處時，由于處壁厚突然變薄，流速急劇增大，因此伴隨著激烈的剪切力；處壁厚較厚，熔體流速相對平緩。因此，在、交接處的區(qū)域形成很大的流速差，產生回旋流動，并且有激烈的剪切放熱，嚴重時導致該處聚合物（pp）分子裂解，產生氣體，且模具在此處沒有專門的排氣結構，從而造成該區(qū)域困氣。2 （a）羊角困氣r側示意圖 （b）羊角困氣l側示意圖圖6 羊角部

8、位熔體充填缺陷示意圖3.3羊角部位出現(xiàn)凹凸不良問題的原因及工藝調整方法如圖6所示，在注射階段，處壁厚很薄（約1 mm），盡管其直接處于1號主水口的末端，注射壓力大，來自1號主水口的高壓熔體直接沿著處往羊角部位填充，但處易形成熔體湍流等不穩(wěn)定流動，且填充到c處的熔體體積不足，導致該部位填充不良，使c區(qū)域存在明顯的凹陷，這個缺陷對最終制品的凹凸有直接影響。與處不同，處壁厚比較厚，而且熔體流動相對較為平穩(wěn)，因此通過處填充到a、d區(qū)域的物料相對充足，缺料現(xiàn)象不明顯。在保壓階段，由于處壁厚很薄，熔體冷卻較快，封閉了保壓補料的通道，使得c區(qū)域通過保壓消除因熔體量不足而引起的凹凸的可能性較小。而對a、d區(qū)域

9、來說，由于處壁厚較厚，易于通過保壓補充該區(qū)域的熔體，使a、d區(qū)域在保壓壓力下冷卻后凹凸不明顯。由此可以預見，保壓條件對a、d區(qū)域凹凸的影響更大，而注射速度的調節(jié)對b、c區(qū)域的凹凸影響更大。通過以上分析，可以看出，為解決羊角部位的凹凸不良問題，需要對工藝條件做以下調整。（1）應重新調整分段的注射速度及壓力分配，適當提高第一段的注射速度及壓力，有利于羊角熔體的填充，在羊角成型的末期（11590 mm分段），適當降低注射速度，使熔體填充流動盡量穩(wěn)定，減弱由于不穩(wěn)定流動導致的羊角凹凸不良。（2）為緩解因羊角補料不足而引起的凹凸，應適當提高注射速度，但高的注射速度會加重羊角底部困氣而造成的凹凸不良。因此

10、，為了保證羊角的外觀品質，需尋找最佳的參數(shù)平衡點，這需要進行多次調試。（3）升高熔體溫度可以加快熔體流動速度，對羊角的填充有利，但可能加重羊角底部的凹凸，也要通過多次調試來確定最佳的熔體溫度。（4）該保險杠制品在注射成型過程中熔體左、右流動不平衡，應適當調節(jié)兩側水口位置和流道溫度，以控制熔體的流動速度，盡量保證左、右流動平衡。（5）為了提高羊角的外觀品質，還應該對保壓壓力及保壓時間進行調整。適當減小第一段保壓的壓力，延長保壓時間，適當增大第二段保壓的壓力，兩段保壓都增加一個保壓壓力轉換的梯度時間（即從第一段保壓壓力轉換到第二段保壓壓力需要的時間），使兩段保壓的壓力變化更加平緩，可以改善羊角處的

11、凹凸不良問題。當然保壓壓力的最佳參數(shù)也要通過多次調試才能得到。3.4注塑工藝參數(shù)的調整 工藝參數(shù)經調整后，保險杠制品羊角部位的凹凸明顯變小，符合產品質量要求。調整后的工藝參數(shù)見表2。表2 調整后的工藝參數(shù)工藝參數(shù)分段（mm）速度（%）壓力（%）注射分段注塑1段2906558注塑2段2406260注塑3段1156060注塑4段9039.558注塑5段401050注塑6段25649v-p轉換位置（mm）15保壓分段壓力（%）時間（s）梯度(s)保壓壓力3771.5保壓壓力3441.5保壓壓力/冷卻時間（s）17溫度（oc）機頭噴嘴200機頭截流閥200機筒 1/機筒 2210/210機筒 3/機筒 4215/200機筒 5195熱流道1 / 2210/190熱流道3 / 4190/190熱噴嘴1 / 2210/170熱噴嘴3 / 4160/170冷卻水溫(定模/動模)19/194結論（1）該前保險杠的前三段注射速度不易過快或過慢。過快易導致羊角底部困氣嚴重,造成明顯的收縮痕；過慢則使得羊角補料不足，羊角凹凸更趨嚴重，要慢慢尋找一個最佳注射速度參數(shù)平衡點，通過反復調試，得出了這個平衡點的相關工藝參數(shù)，見表2。（2）升高