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探究汽车注塑件常见缺陷及处理方法

  • 2024-05-13 20:09:24

黄富家 铁盛武 梁峻彬 唐山棚

摘 要:随着社会经济的不断发展,人们的生活水平不断提高,对私家车的需求也不断增加,这在一定程度上促进了汽车行业的发展。汽车在特定的制造工艺中,注塑件容易出现一些质量问题,影响汽车的性能和外观的实际使用。首先对汽车注塑件的典型缺陷进行了讨论和分析,并对如何解决这些缺陷问题进行了探索和研究。为了有效解决汽车制造过程中存在的注塑件缺陷问题,应该重视注塑件的整体质量,从而可以保证用户的驾驶体验。

關键词:汽车注塑;缺陷;处理

1 引言

汽车制造业的逐渐兴起,使得汽车上塑料零件的应用范围越来越广泛。注塑零件在汽车制造商中的应用,可以促进汽车的节能环保,还能够有效降低汽车的零件重量。汽车塑料零部件通常采用注塑成型的方法生产,所以生产时间短,生产效率高,生产成本低。但在实际的注塑工艺过程中,容易出现一些质量缺陷,如屈曲变形、焊缝、凹痕、表面复制不良等。这些问题的产生,容易影响汽车内外饰的整体质量。因此,相关人员对此高度重视。

2 汽车注塑件典型缺陷分析

2.1 发生翘曲变形

如果实际制造的塑件形状与设计的形状出现较大的差异,如凹或凸,我们称之为塑性屈曲变形。目前轿车在塑料注塑件的制造发展过程中,使用的PP材料与工程塑料相比,具有较低的弹性模量,所以在使用过程中抗变形能力较弱。一般来说,仪表板在边界处自动注入容易发生屈曲变形,其中矩形在翘曲变形中表现明显。如果汽车仪表板过长,且没有设计加固结构,容易出现屈曲变形问题。翘曲变形的四个主要原因:(1)产品壁厚不均匀,使在填充过程中内应力较大;(2)进胶点位置设计不合理,造成内应力不均;(3)出料不良,如冷却水设计不够科学,缺乏合理性,出料不良:(4)产品结构缺乏合理性。由于轿车注塑件使用的是PP材料,其弹性模量低于工程塑料,所以容易出现屈曲变形,而且,容易发生汽车仪表板前沿部位变形的情况。

2.2 注塑件容易发生缩痕

缩痕是汽车塑料在实际制造过程中出现的缺陷,缩痕中常见的问题很容易出现在注塑件的表面,往往表现在注塑件局部出现在凹陷的表面。造成汽车塑料收缩痕的原因大多是在注塑件的局部位置进行冷却,由于没有有效的压力进料措施,很容易造成汽车塑料收缩痕缺陷问题。汽车塑料收缩痕问题,通常出现在螺钉柱、加强筋突出物的背面,如局部位置的厚壁或注塑件。

所谓缩痕,是指注塑制品表面产生的凹陷,这一缺陷的发生,主要与以下原因:(1)控股的压力,注入压力是不够的,保压时间短,缺乏合理性,(2)产品结构等壁厚的变化,等等,(3)模具温度、熔体温度超过一定的标准,冷却不足。在汽车塑料零件中,最常见的缩痕位置是加强筋、螺丝柱的背面等。

2.3 存在表面复制不良问题

汽车塑料的另一个问题是仿形件的表面质量缺陷,我们会在注塑成型的过程中具体地制造出仿形件,模具型腔表面不精确,塑件表面光泽不均匀的问题被称为仿形不良。很多汽车在实际设计过程中对注塑件表面进行处理,会增加皮革的纹路,皮革的纹路效果越细腻,模塑件的复制难度具体就越高。此外,当注塑产品的表面形状有较多的规则,且彼此不相连时,就会因皮纹的空气滞留而出现在表面上的复制不良。这通常是,如果汽车模型上的前门板纹路较多,但当型腔连通性较差时,就会在塑料表面出现花斑的缺陷。

表面复制不良,是指在注塑成型时,无法准确地仿模腔表面,体现在表面光泽度不均匀。通常,汽车塑料的表面会形成各种皮纹,皮纹的细致程度决定了注塑复制的难度,越细致,复制就越困难。另外,如果皮革的形状很有规则,而且彼此之间没有连接,那么就容易出现因皮纹被困住而导致注塑件表面复制的现象。造成这一现象的原因有二:(1)空腔压力不够;(2)困气。

2.4 虎皮纹质量缺陷

虎皮纹通常在立柱、门板、仪表板、保险杠等较大面积汽车注塑件上出现,一般表现为表面缺陷,熔体流动方向和条纹互相垂直,进而会在汽车注塑件的表面形成老虎皮纹一样的印迹,印迹的光泽效果是不同的。经过仔细观察,我们可以发现,在流程较大,壁厚较薄的汽车注塑件上,容易产生虎皮纹缺陷。

2.5 熔接痕缺陷

所谓熔痕,是指熔融的塑料,分为两种以上流动,经过再相遇后,此时由于树脂流动前部分冷却氧化,进而很难完全融合的。熔接痕产生的原因主要有:(1)塑料流动性差,射出速度慢。(2)塑料产品的结构对橡胶的流动有一定的影响,如孔位过多。(3)缺少科学的浇口设计,模具温度过低。(4)一些异物如脱模剂、挥发物被卷入如塑料的汇流中,从而影响汇流,焊缝痕迹的出现不仅会对注塑件的美观产生一定的影响,还会对注塑件的抗冲击强度产生影响,因此,必须采取有效的清除措施。

2.6 毛刺

所谓毛刺是指在注塑成型过程中,模具合模线溢出,或者是一种脱模销等间隙处,且在注塑品上残留下来的剩余料边。这种情况出现的原因为公母模的结合处,其精度相对较差,回收量较多,且在注塑成型过程中密封部位漏气较弱,造成毛刺此外,在成型方面由于锁模力不足,压力和材料温度过高。

2.7 开裂

开裂,包括零件表面丝状裂纹、微裂纹、白色裂纹、龟裂以及由粘稠零件模具、浇道模具等引起的,根据开裂时间点脱模开裂和应用开裂。在产品表面形成大的裂纹称为开裂,一般有两种原因,一是魏氏型产品表面内应力引起的;二是强行顶出,顶出力不平衡,顶杆数较少。

3 消除汽车注塑件典型缺陷的对策

3.1 消除翘曲变形缺陷

为了消除典型缺陷中的自塑性屈曲变形,需要从以上结构设计中有效提高注塑件的强度。我们通常是在车上的仪表板上设计加强筋或其他加固结构,有效地控制好汽车仪表板的长度,最好在汽车仪表盘的背面设置相应的钢筋,并定期加固钢筋,从而避免了汽车的塑性屈曲变形现象。一般来说,在汽车仪表盘厚壁不增加的情况下,应用钢筋可以提高注塑件的强度,防止注塑件出现变形情况。

3.2 防止发生缩痕问题

在汽车塑料螺钉柱背面的缩痕缺陷问题上,需要在螺钉柱的根部增加凹坑结构。添加凹坑主要是为了减少螺钉柱根部的等效厚度,它可以从最大程度上避免凹坑出现的问题。一般来说,当量厚度越小,其表面出现缺陷的可能性就越大。当塑件的壁厚與螺钉柱根部的等效厚度相近时,汽车注塑件出现缩痕的可能性很小。由于汽车是PP塑料材料,它的弹性模量较低,所以会造成汽车缺乏抗变形能力和产生塑料收缩痕。因此,汽车塑料设计者需要从结构上不断提高塑料材料的强度。

3.3 避免出现表面质量不良

为避免汽车塑料表面重复出现不良缺陷的问题,需要在具体设计注塑件的过程中避免使用细腻的皮纹。由于缺乏型腔压力就会导致汽车注塑件出现表面质量不良,因此,我们在具体生产汽车注塑件的过程中,需要让熔融的塑料复制模具表面有较大的压力。通常情况下,采用高压、高速、高温的方法可以有效地避免熔体压力的损失,从而方便了注塑件复制模具表面。

3.4 减少虎皮纹情况

减少汽车模具零件在蒙皮上的颗粒情况,需要合理控制材料的良好韧性,应用聚对苯二甲酸丁二酯、增韧尼龙等,可以有效地虎皮纹现象的发生。另外,还可以合理控制汽车注塑件的壁厚,或者是单浇口填充缩短,可以有效降低熔体填充模具的阻力,从而使熔体流动趋于稳定,从而达到减少虎皮纹现象的效果。此外,还从模具设计上避免了虎皮纹现象,通过扩大浇口的宽度和厚度,增加浇口直径达到减少虎皮纹现象的效果,从而促进汽车制造整体质量的提高。

3.5 减少熔接痕缺陷

(1)对产品结构进行调整,调整到塑件的壁厚,然后对熔接点或位置进行优化,或者是对孔的部分进行第一次密封,后期再进行第二次加工。(2)模具结构,可适当减少浇口数量,采用热流道顺序阀控制进入胶料,增设溢料井于熔接痕处,优化融合角度。(3)在注塑成型过程中,在材料的选择上,应注意其流动性,同时应减少脱模剂的使用,增加注塑压力,加快填充速度,提高模具温度,树脂温度。

3.6 消除毛刺缺陷

(1)优化模具结构,首先,为了便于清洁处理,要巧妙设计擦穿位,再者,要注意塑料用料涉及的溢料数值要高于排气口深度。(2)优化注塑工艺,降低注射压力和保压压力,降低注射速度,控制模具和溶胶的温度。

3.7 消除开裂缺陷

(1)造型材料的选择上,注意选用分子量大,高强度的材料。(2)降低注射压力和保压压力,喷射速度控制和最后阶段的注射速度,延长冷却时间,(3)模具设计,优化设计模具结构,增加排气,增加浇口区域的顶杆数量。

4 总结

总之,汽车常见的注塑件缺陷主要包括翘曲变形,表面复制、毛刺和缩痕,这些缺陷的出现与很多因素有关,如注塑材料和流程、产品结构和模具的设计等等。因此,在生产汽车塑料零部件时,应不断优化生产工艺,改善产品结构,提高材料性能,提高汽车注塑件的质量,避免出现缺陷。

简而言之,材料、注塑工艺、模具设计和产品结构都会影响汽车注塑件的质量。因此,汽车塑料制造人员需要注意研究注射成型零件的一些典型缺陷,采取有效措施来解决这些问题,并对缺陷和汽车塑料材料及工艺进行调整,避免缺陷的发生。从而在实践中提高汽车制造水平,逐步为客户带来更高效、高品质的驾驶体验。

参考文献:

[1] 欧相麟,王大中,关安南,等.注塑件缩痕和缩孔的形成机理及其解决措施[J].塑料工业,2012,(7):9-13.

[2] 陈可.汽车内饰件注塑生产质量问题及解决措施[J].时代汽车,2017,(7):22,24.

[3] 薛世鲜.汽车门锁注塑工艺优化与模具设计[D].江苏大学,2017.

TAG: 缺陷汽车

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