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富恒汽车注塑件典范缺点阐发

2016-08-06 admin

跟着汽车产业迅猛成长,塑料整机在汽车上的操纵愈来愈普遍。从保险杠、裙边和挡泥板等外饰件,到仪表板、门板和立柱等外饰件,再到前端框架、罩盖和进气歧管等发念头周边整机,到处可见塑料的存在。据相干数据统计,在德国、美国和日本等发财国度,均匀每辆汽车塑料用量已到达汽车本身分量的10%-15%。汽车塑料件的操纵对降落汽车分量,节俭燃油,增进环保和可收受接管操纵等方面都有较着上风。汽车塑料件大大都接纳注塑成型,成型周期短,出产效力高,制作本钱低。但注塑成型能够会发生较多的缺点,皋比纹、外表复制不良、缩痕、熔接线和翘曲变形等,是汽车注塑件罕见的缺点,这些缺点不只与资料有关,还与布局设想、模具设想和成型工艺有很大干系。

1 皋比纹

皋比纹常常呈现在保险杠、仪表板、门板和立柱等面积较大的汽车注塑件上,是一种波浪形条纹的外表缺点,条纹约莫垂直于熔体活动标的目标,在制件外表上构成光芒差别的刻印,看起来就像老皋比上的斑纹一样,俗称皋比纹,如图1所示。

图1 汽车仪表板上的皋比纹景象

皋比纹轻易发生在壁厚较薄、流程较大的制件上,它具备以下特点:(1)注塑件外表呈现呈周期性变更的明暗瓜代的条纹;(2)条纹大抵垂直于熔体的活动标的目标;(3)条纹分为亮区和暗区,亮区的光芒度高,暗区的光芒度差;(4)若是制件的外外表是亮区,则反面是暗区,二者瓜代呈现,如图2所示。

 

图2 皋比纹的特点

资料中的增韧系统越多,皋比纹景象越轻易呈现[1]。增韧系统在注塑进程中遭到拉伸和剪切,发生微量形变,使得熔体发生不稳定活动,从而致使皋比纹发生。韧性差的资料就很少会呈现皋比纹景象,如增强资料、非增韧的尼龙、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等资料成型进程中很少有皋比纹发生。操纵于汽车注塑件的PP资料因为请求有较高的抗打击机能,增添了弹性体等增韧成份,很是轻易呈现皋比纹缺点。

制件的壁厚越薄,或充填活动间隔越远,流长比越大,熔体在充模进程中越轻易发生不稳定活动,是以越轻易发生皋比纹。恰当增添制件的壁厚,或延长单一浇口的充填间隔,能够降落熔体充模阻力,保证熔体活动的稳定性,有益于消弭皋比纹。但在汽车轻量化请求愈来愈高的明天,薄壁化是汽车注塑件的成长趋向,是以经由进程增添壁厚来消弭皋比纹不太实际。

在模具设想方面,增添流道直径,扩展浇口的厚度和宽度是消弭皋比纹的有用体例【2】。浇口厚度最好到达壁厚的0.7-0. 8倍。此举的目标是降落熔体在流道和浇口中的压力丧失,减小进入型腔时的出模缩短效应。某车型的副仪表板护板呈现皋比纹严峻,阐发是浇口的尺寸太小,加大浇口厚度和宽度后,胜利皋比纹消弭,如图3所示。别的,在模具设想上,应尽可能接纳突变过渡的直浇口、侧浇口和扇形浇口,避免利用截面积逐步削减的暗藏浇口和点浇口。理论证实,暗藏浇口、点浇口或很小侧浇口很轻易发生皋比纹。

                     

(a)改良前的皋比纹          (b)浇口设想               (c)改良后皋比纹消弭

图3 浇口尺寸对皋比纹的影响

在注塑工艺方面,熔体温度、模具温度和打针速度是影响皋比纹的几个首要参数。普通来讲,进步熔体温度和模具温度,调剂打针速度,有益于消弭皋比纹。普通环境下,接纳较低的射速有益于消弭皋比纹,因为低速下熔体活动加倍稳定。图4是某汽车整机差别射速下的制件外表,50%射速时皋比纹严峻,降落射速至15%,皋比纹消逝。

      

(a)接纳50%射速呈现皋比纹                  (b)接纳15%射速后皋比纹消逝

图4 射速对皋比纹的影响

2 外表复制不良

外表复制不良,指注塑件在成型进程中,不能切确复制模具型腔外表,表现为制件外表光芒不均。

良多汽车注塑件外表设想有皮纹,皮纹成果越细致,注塑成型时就越难复制。别的,皮纹外形很法则,彼此之间不连通时,很轻易因皮纹困气而致使外表复制不良。图5是某车型前门上型板的皮纹,皮纹很法则且型腔不连通,在成型进程中外表轻易呈现花斑缺点,实则是困气致使的外表复制不良。在产物设想时应稳重接纳这类范例的皮纹。

 

 

                        (a)皮纹       (b)外表复制后的皮纹成果

图5 法则且不连通的皮纹外表复制成果

发生外表复制不良的缘由之一是型腔压力缺乏。此种环境下,注塑工艺的设置应能保证熔体在型腔中有充足的压力复制模具外表。普通来讲,低温、高速和高压(简称三高工艺)有益于减小熔体压力丧失,使制件外表更好复制模具外表。图6是某汽车的组合仪表罩,呈现外表光芒不均,如图6a)所示;工艺调剂时,将料温从210℃供给至240℃,并进步注塑压力和速度,终究消弭外表缺点,如图6b)所示。

  

                    (a)改良前的制件外表                 (b)改良后的制件外表

6 注塑工艺对外表复制成果的影响

发生外表复制不良的别的一个缘由是困气。当模具的排气成果不好,或皮纹深度较大时,或打针速度过快使得型腔内的气体来不迭排挤,就会发生困气,致使外表复制不良。图7是汽车的除霜格栅,在两侧呈现近似花斑的光芒不均,制件的皮纹深度较大,经由进程降落打针速度,胜利消弭外表缺点。

 

                    (a)制件                        (b)原始工艺外表复制成果

   

                        (c)原始工艺                   (d)改良工艺

(不适合的改良后图片,是以不给出,作者注!)

图7射速对外表复制的影响

3 缩痕

缩痕发生在制件的外表,指在制件外表构成的局部凸起。缩痕是制件局部地位在冷却进程中得不到有用的保压补缩构成的【3】。缩痕凡是发生在制件上局部厚壁的地位,或发生在增强筋、螺丝柱等崛起物的反面。在汽车制件上,螺丝柱、增强筋或卡扣等布局的反面轻易呈现缩痕。

对螺丝柱反面发生的缩痕,经常使用的改良体例是在螺丝柱根部增添火山口布局,如图8所示。火山口的增添使得螺丝柱根部的等效壁厚(即内切圆直径2R)变小,是以能有用改良缩痕,如图9所示。普通来讲,等效壁厚越小,制件外表就越不轻易发生缩痕,当螺丝柱根部的等效壁厚靠近制件壁厚T时,制件就根基不发生缩痕的危险。

8 典范的火山口设想

 

a)加火山口前的等效壁厚 (b)加火山口后的等效壁厚

9 火山口避免缩痕的道理

汽车注塑件良多时辰选用改性PP资料。与工程塑料比拟,改性PP模量较低,是以抵当变形的才能要低些,这更须要从布局设想上保证制件的强度。经常使用的体例是在产物设想中增添增强筋。增强筋的厚度挑选干系到制件外表是不是发生缩痕。对结晶聚合物,因为结晶会发生后缩短,增强筋根部的厚度要恰当薄些,倡议不跨越壁厚的1/3,不然轻易在反面构成缩痕;而对非晶聚合物,因为后缩短较小,增强筋根部的厚度可恰当厚些,但倡议不跨越壁厚的1/2。增强筋尺寸设想不公道时,轻易在反面构成缩痕,如图10a)所示。在许可的环境下,将增强筋设想在两个立体交代的过渡曲面面前,即便有轻细缩痕,因为护面的粉饰感化,也能够奇妙地将缩痕埋没,如图10b)所示。

        

a)原始的增强筋设想           (b)改良的增强筋设想      

10 经由进程设想埋没缩痕的体例

汽车保险杠对外表有严酷的请求,即便制件上有轻细的缩痕,在喷漆后也能够会很是较着,这就对布局的设想提出了很高的请求。图11a)是某汽车保险杠定位卡扣的设想,卡扣上的筋反面缩痕较着,不管若何调剂资料和注塑工艺,都没法完全处置缩痕题目;而图11b)则奇妙地将定位卡扣设想在两个面交代的地位,将缩痕埋没起来,留给资料和注塑工艺很宽的设想窗口。

 

                  (a)不公道的设想                          (b)公道的设想

11 保险杠定位卡扣设想

汽车注塑件因为拆卸的须要,常在外外表的面前设想较多的卡扣。卡扣的尺寸设想很首要,壁厚较薄则卡扣的强度缺乏,且在注塑时轻易发生缺胶;壁厚较厚则会发生缩痕。最好的处置体例是将卡扣根部壁厚减薄,如图12b)所示,既处置了卡扣的强度题目,又避免了缩痕,同时还保证顺遂注塑成型。而图12a)中的卡扣根部不停止减薄处置,注塑成型时轻易发生缩痕。

      

                  (a)不公道的卡扣设想               (b)公道的卡扣设想

12 卡扣设想

若是制件在注塑成型后请求喷漆,则对缩痕的请求更严酷,即便有轻细的缩痕,喷漆后也会很较着。图13是某车型的裙边卡扣设想,固然接纳了卡扣根部减薄的设想,可是在垂直于活动标的目标的边反面仍是发生缩痕,喷漆后较较着,客户不能接管。而图14另外一款车型的裙边卡扣则接纳了较奇妙的设想,在垂直活动标的目标的边根部接纳中断式的点打仗,因为打仗面积不大,制件的正面上很丢脸到有缩痕;为了保证卡扣的强度,又将该边的打仗局部设想成平行活动标的目标的较短的增强筋。如许的卡扣设想,既处置了缩痕题目,又保证了强度。

       

13 不公道的卡扣设想

  

                         (a)左视图                          (b)右视图

14 公道的裙边卡扣设想

4 熔接线

两股料流相遇时,制件上就会构成熔接线。此时,熔体前沿的切线有一个夹角,这便是熔接线的会合角,如图15所示。会合角的巨细对熔接线的强度和清楚度有首要影响4。按照Moldflow的阐发原则,当会合角>135°时,熔接线肉眼看不到,并且强度很高;当会合角<135°时,但大于75°,熔接线比拟清楚,但强度仍很高,经由进程处置,喷漆能够粉饰住;当会合角<75°时,熔接线即便颠末处置,喷漆仍没法粉饰,并且强度较差。

15 熔接线的会合角

对汽车保险杠、仪表板、门板、裙边等体积较大的注塑件,凡是接纳含有挨次阀的热流道来消弭熔接线,普通是中间的针阀先翻开,当熔体先锋流过下一个针阀时,该针阀开启,如许就能够避免添补时在制件上构成较多的熔接线。

但即便接纳针阀式热流道,孔四周的熔接线也难以消弭,但布局设想上也有体例去弱化。凡是在在孔的四周增添凹槽等布局,侵扰熔接线的天生,从而起到淡化熔接线的成果。图17是某款保险杠的设想,在雾灯处因为孔的存在会发生熔接线,在设想上奇妙地设置了一个凹槽,既能够当作装潢,又能够侵扰熔接线的天生,有用地淡化了熔接线。

    

17 弱化熔接线的凹槽设想

在模具设想时,应避免浇口面临着孔,不然构成的熔接线难以调剂。图18是某款车的前保险杠,人字形标识中间有良多碰穿孔,而浇口开设在标识的两侧,熔体流经碰穿孔时,构成了较着的熔接线,熔接线结尾轻易分叉,严峻时熔接线呈现褶皱,用砂纸打磨仍看到陈迹,不良率较高。在注塑工艺上,该段接纳较低的打针速度能够弱化熔接线,但加工温度或资料熔体活动速度稍有动摇时,注塑工艺就须要调剂,这给出产构成了必然的坚苦。比拟之下,另外一款近似车型的前保险杠在该地位的设想就奇妙良多,如图19所示,浇口设想在人字形标识的中间,并削减碰穿孔,留给注塑工艺的窗口很宽,不须要接纳特定的射速来共同,熔接线的外表很好。

  

18 熔接线外表较差的浇口设想

 

19 改良熔接线外表的浇口设想

5 翘曲变形

翘曲变形指制件的外形与设想的外形呈现比拟大的差别,凡是为凸出或凸起。汽车制件的设想常接纳PP资料,与工程塑料比拟,其模量绝对较低,因此抵当变形的才能要弱些,这就须要从布局设想上保证制件的强度。

汽车仪表板前沿也是轻易变形的部位。图20是某款车型上的仪表板,(a)图是标识处是呈现变形的部位,其反面不增强筋或别的加固的布局,而全部仪表板很长,如许的布局式很难保证稳定形的,屡次测验考试改换资料配方,照旧没法处置变形题目。而图21的仪表板前沿设想较为公道,其反面每一个必然间隔都设置了增强筋布局停止加固避免变形。

      

a)仪表板前沿全体布局      (b)变形部位的反面布局

20 不公道的仪表板前沿设想

  

a)仪表板前沿全体布局               (b)反面布局

21 公道的仪表板前沿设想

在不增添壁厚的环境下,增强筋凡是能够增添制件的强度,改良制件的变形。可是,当增强筋设想不公道时,反而会增添制件的变形。图22是某汽车的前立柱上体,制件的中部外凸变形,变形部位恰好安排有较多的增强筋。从Moldflow的体积温度阐发成果来看,筋的壁厚较主体厚度薄,体积温度降落较快,冷却定型后束缚侧边向内自在变形,致使制件在该部位外凸变形,如图23所示。

  

22 前立柱上体的变形状况

 

23 前立柱上体变形缘由阐发

6 结语

经由进程以上阐发,产物布局、模具设想、注塑工艺和资料(触及资料了吗?皋比纹中触及了一些资料方面的,别的不,作者注)都对汽车注塑件缺点有着首要影响。在碰到题目时,要综合斟酌这几个方面提出改良体例,但产物布局和模具设想是首要缘由,须要重点阐发,其次再从注塑工艺和资料上去共同调剂,完全处置题目。

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