汽車尾燈燈罩多為亞克力或PC料雙色注塑成型,由透明色部分與紅色部分組成,透光性良好。良好的外觀質量對整車精致感知有明顯提升,由于塑件透光性良好,針閥式熱流道注塑缺陷表現極為明顯,對于質量要求較高的整車,微小的質量缺陷會造成塑件批量報廢。為得到合格塑件,需要反復調整熱流道注射參數,多次熱流道試模整改,造成熱流道注塑模具生產成本提高。
圖1 熱流道大水口熱咀側澆口澆注
為了得到注塑件良好的外觀品質,降低人工除去澆口凝料的工作量,尾燈燈罩一般不采用側澆口形式(見圖1),而是采用針閥式熱流道,將澆口設計在塑件外觀面,針閥式澆口閥針在保壓結束后將澆口關閉,不會產生澆口痕跡,但留下一個難以察覺的圓環,注塑件外觀質量良好且不需要人工去除澆口料頭(見圖2),降低了工人勞動強度。但該熱流道的澆口容易出現注射缺陷,現針對使用針閥式澆口的汽車尾燈燈罩常見注射缺陷進行分析,闡述其產生原理,并提出相應解決方案。
圖2 閥針澆口澆注
汽車尾燈燈罩注射缺陷主要集中在進膠口位置,常見熱流道維修注射缺陷有澆口白點、飛邊、混色以及熔接痕。
澆口白點
1
熱流道澆口白點表現為澆口留下的圓環中心位置出現白色圓點(見圖3),十分明顯。
圖3 澆口白點
形成熱流道澆口白點的原因
01
保壓不足,產生縮孔
熔料充滿型腔,進入保壓狀態,在保壓壓力作用下,進行補縮。隨后閥針封閉,保壓階段結束,開始冷卻,由于進料處溫度較高,冷卻較慢,如果保壓不足,該處會在冷卻過程中產生縮水。閥針在整個型腔內溫度最高,縮水主要集中在閥針端部正中心,由于沒有熔料補縮,會形成真空氣泡(表現為縮孔形式),開模時,氣泡上表面薄壁粘在閥針端部,在塑件澆口中間留下白色圓點。
解決方案
①增加保壓時間;
②增加澆口部位冷卻回路。
02
熱流道閥針處困氣
開模時,當熱流道閥針向上移動時,型腔內的空氣會隨閥針向上移動;熔體充填過程中,熔料沿閥針充填型腔,熔料將空氣困在閥針底部(見圖4),不能排出;閥針向下移動封口時,閥針底部的氣泡留在塑件上,形成澆口白點。
圖4 閥針底部困氣
解決方案
①減小閥針直徑或減小澆口尺寸(見圖5),閥針底部氣泡的尺寸也會減小,白點隨之減輕或消除;
(a)減小閥針直徑
(b)減小澆口尺寸
圖5 減小尺寸
圖6 閥針前端加工成球面
②熱流道閥針前端做成球面形狀(見圖6)以減小氣泡尺寸;
③降低注射速度,熔料會更多地包裹閥針,使氣泡尺寸減小。
熱流道澆口飛邊
2
熱流道澆口飛邊缺陷表現為澆口周邊出現多余塑料(見圖7),嚴重時會造成塑件報廢,輕微時需要人工去除,增加人工工作量。
圖7 澆口飛邊
形成澆口飛邊的原因
①閥針倒角過大,閥口與澆口處出現空隙(見圖8),導致澆口產生飛邊;
圖8 閥針倒角過大
②澆口處溫度低,凝料會積聚在閥針封膠面,使閥針不能封膠到位,澆口產生飛邊;
③澆口進料不足,熔體剪切速率降低,剪切熱量不足,造成閥針處封膠溫度降低。
圖9 澆口處溫度變化曲線
澆口處溫度隨時間變化曲線如圖9所示,溫度會因為剪切熱量而上升,然后隨著時間的推移,溫度逐漸降低,此時不利于封膠;在充填開始12s左右時,溫度最高,此時封膠效果更好。
解決方案
①閥針倒角過大需重新加工閥針錐面;
②封膠溫度較低,結合澆口溫度曲線發現在12s左右關閉閥針封膠溫度較高。同時需要考慮澆口處的溫度(PMMA推薦溫度為85～105℃,≤115℃;PC推薦溫度為100～110℃,≤125℃);
③澆口進料不足造成的剪切熱量不足,需要調整澆口的冷卻水路溫度,利用冷卻液溫度提高封膠溫度。
澆口混色
3
澆口混色缺陷表現為澆口四周出現霧狀痕跡, 顏色明顯與材料本體顏色有差異,如圖10所示。
圖10 熱流道發黃及澆口混色
形成澆口混色的原因
①熱流道系統內部存在燒焦料,注射時被熔體帶出;②閥針部位拋光殘留研磨膏,組裝模具時未清理干凈,注射時被熔料帶出;③澆口處間隙過大引起凝料沖擊到塑件導致澆口混色。
澆口與模具的避空間隙m為0.3mm最宜。當m<0.3mm時,熱膨脹會導致間隙減小,澆口與模具接觸造成熱量散失;當m>0.3mm時,間隙處會積聚凝料,充填時凝料沖出,會在澆口周邊(見圖11Ⅰ處)出現澆口混色等缺陷。
圖11 缺陷位置示意圖
缺陷位置距離澆口越遠,則產生缺陷的源頭位置也距離澆口越遠。圖11中Ⅰ處混色缺陷會出現在澆口周邊,Ⅱ處混色缺陷會出現在澆口的背面,Ⅲ外可能出現塌角,導致澆口周邊出現發霧等問題。
解決方案
①清理熱流道;
②清理模具澆口部位;
③在缺陷出現的位置調整澆口與模具之間的避空間隙。
熔接痕
4
澆口附近有熔接痕產生,經過注射成型發現,熔料在澆口附近流動出現異常,形成缺口,類似蘋果形狀(見圖12)。
圖12 熔接痕
形成熔接痕的原因
熔接痕形成原因是閥針偏心,由于熱流道或模具零件加工問題,造成閥針與模具不同心,假設a>b,由于剪切熱量的原因,vb>va,產生熔接痕,熔料的流動趨勢如圖13所示。
圖13 料流趨勢
解決方案
減小閥針直徑以平衡兩邊進料通道,減小剪切熱量差異。
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