Каковы явления плавающего волокна при анализе дефектов литья под давлением?

При испытании формы различные механизмы в основном работали нормально, но продукт имел серьезные проблемы с качеством внешнего вида, с радиальными белыми отметинами на поверхности, и эта белая отметка стала более серьезной с увеличением содержания стекловолокна. Это явление широко известно как «плавающее волокно» - это вид изделий из стеклопластика, склонных к дефектам поверхности, что неприемлемо для автомобильных пластиковых деталей с высокими требованиями к внешнему виду.

Анализ причин:

Явление «плавающего волокна» вызвано обнажением стекловолокна. Белое стекловолокно обнажается на поверхности в процессе заполнения и растекания пластикового расплава. После конденсации и формования на поверхности пластиковой детали образуются радиальные белые отметины. Когда пластиковая деталь черная Когда разница в цвете увеличивается, это становится более очевидным. Основные причины его образования следующие.

Прежде всего, в процессе течения пластикового расплава из-за разницы в текучести стекловолокна и смолы, а также разной массовой плотности они имеют тенденцию разделяться. Стекловолокно низкой плотности всплывает на поверхность, а более плотная смола тонет. Внутри обнажено стекловолокно;

Во-вторых, поскольку расплав пластика подвергается трению и сдвигу со стороны винта, сопла, рабочего колеса и затвора во время процесса потока, это вызовет разницу в локальной вязкости и в то же время разрушит интерфейсный слой на поверхности. поверхность стекловолокна, и вязкость расплава будет меньше. , Чем серьезнее повреждение межфазного слоя, тем меньше сила сцепления между стекловолокном и смолой. Когда сила сцепления мала до определенного уровня, стекловолокно освобождается от связывания полимерной матрицы и постепенно накапливается на поверхности и обнажается;

Кроме того, когда расплав пластика вводится в полость, он образует эффект «фонтана», то есть стекловолокно течет изнутри наружу и контактирует с поверхностью полости. Поскольку температура поверхности формы низкая, стекловолокно с легким весом и быстрой конденсацией будет мгновенно замерзать, и, если не удается вовремя полностью окружить его расплавом, оно обнажается и образует «плавающие волокна».

Следовательно, образование явления «плавающего волокна» связано не только с составом и характеристиками пластических материалов, но также с процессом формования, который имеет большую сложность и неопределенность.

В реальном производстве существуют различные меры для улучшения явления «плавающего волокна». Более традиционный метод заключается в добавлении в формовочные материалы агентов совместимости, диспергаторов и смазок, включая силановые связующие агенты, агенты, улучшающие совместимость привитого малеинового ангидрида, силиконовый порошок, смазочные материалы на основе жирных кислот и некоторые отечественные или импортные. Используйте эти добавки для улучшения межфазной совместимости между стекловолокном. и смола, улучшают однородность дисперсной фазы и непрерывной фазы, увеличивают прочность связи на границе раздела и уменьшают разделение стекловолокна и смолы. Улучшите экспонирование стекловолокна.

Некоторые из них обладают хорошими эффектами, но большинство из них дороги, увеличивают производственные затраты, а также влияют на механические свойства материалов. Например, более часто используемые жидкие силановые связующие агенты трудно диспергировать после добавления, а пластмассы легко формовать. Проблема образования комков вызовет неравномерную подачу оборудования, неравномерное распределение содержания стекловолокна и неодинаковые механические свойства продуктов.

В последние годы также был принят метод добавления коротких волокон или полых стеклянных микросфер. Короткие волокна небольшого размера или полые стеклянные микросферы обладают характеристиками хорошей текучести и диспергируемости, а также легко образуют стабильную поверхность раздела, совместимую со смолой. Для достижения цели улучшения «плавающего волокна», особенно полых стеклянных шариков, можно также снизить скорость деформации усадки, избежать деформации продукта после деформации, повысить твердость и модуль упругости материала, а цена будет ниже, но недостаток в том, что материал ударопрочный. Характеристики падают.

Решение:

A. Регулировка системы литья в формы

Система литья в формы тесно связана с формированием феномена «плавающего волокна». Ввиду плохой текучести армированных стекловолокном пластиков и непостоянной текучести двух компонентов стекловолокна и смолы расстояние потока не должно быть слишком большим, а расплав должен быстро заполнять полость, чтобы обеспечить равномерное диспергирование стекловолокна. без интеграции осадка. Слой для образования «плавающего волокна».

Поэтому основной принцип конструкции литниковой системы заключается в том, что поперечное сечение желоба должно быть большим, а поток - прямым и коротким. Следует использовать короткие направляющие, направляющие и толстые ворота. Затворы могут быть тонкими, веерообразными или кольцевыми, а также могут быть многозатворными, чтобы сделать поток материала хаотичным, рассеять стекловолокно и уменьшить ориентацию. Это также требует хорошей вытяжной функции, которая может быстро выпускать газ, образующийся при испарении средства для обработки поверхности из стекловолокна, чтобы избежать таких дефектов, как плохая сварка, отсутствие материала и ожоги.

Для литниковой системы пресс-формы крышки ручки более длинный канал потока является фактором, вызывающим серьезное явление «плавающего волокна», но это необходимо для конструкции пресс-формы и не может быть сокращено, поэтому только размер поперечного сечения канала потока. и Форма и размер ворот регулируются. Шибер заменяется вентиляторным шибером, а размер шибера и бегунка постепенно увеличивается во время процесса испытания пресс-формы.

Кроме того, следует отметить, что «плавающее волокно» имеет тенденцию появляться в части с большой толщиной стенок пластиковой части. Это связано с тем, что градиент скорости потока расплава там велик, а центральная скорость расплава высока, когда расплав течет, и она близка к стенке полости. Низкая скорость в этом месте усиливает тенденцию стекловолокна всплывать, а относительная скорость меньше, что приводит к застою и накоплению с образованием «плавающих волокон». Следовательно, толщина стенок пластмассовых деталей должна быть как можно более равномерной, а острых углов и зазоров следует избегать, чтобы обеспечить плавное течение расплава.

Б. Оптимизация условий процесса литья под давлением

Формулировка подходящих условий процесса формования важна для улучшения явления «плавающего волокна». Различные элементы процесса литья под давлением по-разному влияют на пластмассовые изделия, армированные стекловолокном. Вот несколько основных правил, которым можно следовать.

C, температура

Во-первых, это температура ствола. Поскольку индекс расплава пластика, армированного стекловолокном, на 30–70% ниже, чем у неармированного пластика, а его текучесть низкая, температура цилиндра должна быть на 10–30 ° C выше нормальной. Повышение температуры цилиндра может снизить вязкость расплава, улучшить текучесть, избежать плохого наполнения и сварки, а также помочь увеличить дисперсию стекловолокна и уменьшить ориентацию, что приводит к снижению шероховатости поверхности продукта.

Но температура ствола не такая высокая. Слишком высокая температура увеличит склонность нейлонового полимера к окислению и разложению, и цвет изменится, если он будет незначительным, и вызовет закоксовывание и почернение, если оно будет сильным. При установке температуры цилиндра температура секции подачи должна быть немного выше, чем обычные требования, и немного ниже, чем в секции сжатия, чтобы использовать эффект предварительного нагрева для уменьшения срезающего воздействия винта на стекловолокно и уменьшения местная вязкость. Различие и повреждение поверхности стекловолокна обеспечивают прочность сцепления между стекловолокном и смолой. Температура плавления PA66 33% GF составляет 275 ~ 280 ℃, максимальная температура не должна превышать 300 ℃, и температура цилиндра может быть выбрана в этом диапазоне.

Второй - это температура формы. Разница температур между формой и расплавом не должна быть слишком большой, чтобы предотвратить заиливание стекловолокна на поверхности, когда расплав холодный, с образованием «плавающих волокон». Следовательно, требуется более высокая температура формы, что полезно для улучшения характеристик заполнения расплава и увеличения. Также полезно для прочности линии сварки, улучшения качества поверхности продукта и уменьшения ориентации и деформации.

Однако чем выше температура формы, тем больше время охлаждения, дольше цикл формования, ниже производительность и выше усадка при формовании, поэтому чем выше, тем лучше. При установке температуры формы также следует учитывать разновидность смолы, структуру формы, содержание стекловолокна и т. Д. Если полость сложная, содержание стекловолокна велико, а заполнение формы затруднено, температуру формы следует соответствующим образом повысить. Для крышки ручки автомобиля, изготовленной из PA66 33% GF, температура формы, которую мы выбираем, составляет 110 ° C.

D, давление

Давление впрыска оказывает большое влияние на формование пластмасс, армированных стекловолокном. Более высокое давление впрыска способствует наполнению, улучшению диспергирования стекловолокна и уменьшению усадки продукта, но оно увеличивает напряжение сдвига и ориентацию, легко вызывая коробление и деформацию, а также затрудняя извлечение из формы, даже приводя к проблемам с переполнением, чтобы улучшить «плавающее волокно» явления, необходимо увеличить давление впрыска немного выше, чем давление впрыска неармированных пластиков в соответствии с конкретной ситуацией. Выбор давления впрыска зависит не только от толщины стенки продукта, размера затвора и других факторов, но также от содержания и формы стекловолокна. Как правило, чем выше содержание стекловолокна, тем больше длина стекловолокна, тем выше должно быть давление впрыска.

Величина противодавления шнека оказывает важное влияние на равномерное диспергирование стекловолокна в расплаве, текучесть расплава, плотность расплава, внешний вид продукта, а также механические и физические свойства. Обычно выгодно использовать более высокое противодавление, помогающее улучшить явление «плавающего волокна». Однако чрезмерно высокое противодавление будет иметь больший сдвигающий эффект на длинные волокна, в результате чего расплав легко разлагается из-за перегрева, что приводит к обесцвечиванию и ухудшению механических свойств. Поэтому противодавление можно установить немного выше, чем у неармированного пластика.

E. Скорость впрыска

Использование более высокой скорости впрыска может улучшить явление «плавающего волокна». Увеличьте скорость впрыска, чтобы армированный стекловолокном пластик быстро заполнял полость формы, а стекловолокно совершало быстрое осевое движение вдоль направления потока, что способствует увеличению дисперсии стекловолокна, уменьшению ориентации, повышению прочности линии сварного шва и чистоты поверхности продукта, но следует обращать внимание на то, чтобы избежать «разбрызгивания» на сопло или заслонку из-за слишком высокой скорости впрыска, образования змеевидных дефектов и ухудшения внешнего вида пластмассовой детали.

F. Скорость шнека

При пластификации пластиков, армированных стекловолокном, скорость шнека не должна быть слишком высокой, чтобы избежать чрезмерного трения и силы сдвига, которые могут повредить стекловолокно, нарушить границу раздела поверхности стекловолокна, снизить прочность связи между стекловолокном и смолой. , и усугубить «плавающую фибру». «Явления, особенно когда стекловолокно длиннее, будет неравномерная длина из-за части разрушения стекловолокна, что приведет к неодинаковой прочности пластмассовых деталей и нестабильным механическим свойствам продукта.

Из приведенного выше анализа можно увидеть, что использование высокой температуры материала, высокой температуры пресс-формы, высокого давления, высокой скорости и низкой скорости вращения шнека является полезным для улучшения явления «плавающего волокна». Подробнее: Горизонтальная литьевая машина