基本介紹
- 中文名：表面缺陷
- 外文名：defect
- 分類：金屬表面、橡膠製品表面
- 釋義：局部有缺陷
簡介,檢查工藝,設計缺陷,降解問題,再生與著色,其他,
簡介
表面缺陷是製品應力感生的結果，不同的表面缺陷形態有著不同的形成原因，探尋這些原因並加以避免是獲得高品質產品的必經之路。 對於注塑製品而言，表面缺陷是常見的質量問題。一般，可見的表面缺陷包括開裂、銀紋、紋道、波紋、波痕和脆化等。這些缺陷不只會影響製品的外觀，更主要的，它們還表明製品的成型過程是失敗的。通常，這些表面缺陷是由製品的內外應力超過製品本身的強度而引起的。這種應力感生的缺陷與生產環境、加工工藝及聚合物材料本身有關，有時還涉及到模具或製品的設計。因此，近距離地觀察一下製品缺陷的樣子，能夠幫助我們找到解決問題的方法。 常見的表面缺陷各有其自身的特點。例如，紋道（或者波紋、波痕）通常出現在流體的前緣。當流峰出現停頓、壓力聚集，接著再向前流動一小段距離，然後再停頓時，就會形成紋道。這種缺陷與流峰壓力不足或者注射速度減緩有關。脆化則是由過度充模或充模不足引起的。此外，聚合物的污染或降解，或者接觸了環境應力開裂介質等，也會引發脆化問題。開裂既可出現在制品的局部，也可在整個部件上出現。銀紋則是由細線或小裂紋引起的發白現象，通常局限在一個小區域上。
檢查工藝
通常情況下，表面波紋可能是由以下3種加工問題之一而引起的，包括：壓力或體積問題、位置或轉移問題，少數情況下也可能是溫度問題。 一般，對第一階段充模壓力的限制或者對速度控制的不到位是波紋產生的根源。因此需要仔細檢查第一階段的最高壓力，這個值應該比第一階段的限定壓力值低200~400psi（14~28kg/
）。此外，如果第二階段的保壓壓力、速度或熔體體積降低，也會引起波紋的產生，此時應儘可能地提高保壓壓力和速度。
由第一注射階段向第二注射階段轉換的過程中，不正確的定位也會引起可見缺陷。比如，當第二階段的保壓壓力被降低了300psi（21kg/
），並將其轉化為塑化壓力時，或者，如果在機器不能完成這一轉化的情況下，將第二階段的保壓時間減為0時，都會導致製品只有95%~99%的充滿。對於薄壁製品而言，其表現就是在澆口附近出現輕微的充模不足。
顯然，在第一注射階段到第二注射階段的轉換過程中，不恰當的充模會導致可見缺陷的產生。要彌補這一點，關鍵在於改善液壓轉換的回響性能。在轉換時，應將壓力提高到轉換點，然後使其迅速下降到第二階段的設定壓力值。如果壓力降到低於第二階段的設定值，流峰就可能出現停頓，黏度提高。當出現這種情況時，就意味著需要修理設備了。
過低的熔體溫度或模具溫度是導致缺陷的另一個根源。利用熱探針技術或合適的紅外感測器可檢查熔體的溫度，以確保熔體溫度處於材料供應商推薦的範圍內。 對於開裂、銀紋或者脆化問題，應尋找與加工相關的應力原因，如注射太快或太慢。注射過快會使分子取向度過高，這對於薄壁製品而言尤其如此。因此，要考慮澆口分布的合理性，以此提供合適的分子取向以及熔接線分布。可以嘗試快速和慢速注射製品，從中來觀察取向結果。 如果製品恰好在脫模後發生開裂或產生銀紋，那么最好在制品頂出前對其進行檢查，然後徹底減慢頂出速度，看問題是否繼續發生。如果問題出在頂出方面，就應看看模具的脫模倒角是否合理。通常，在頂出方向上不恰當的拋光、太高的頂出速度以及頂出區域不夠大等，都會引起這類問題。 過度充模或充模不足會引起製品的脆化。這是因為，這兩種情況都會導致製品內應力過高，特別是在澆口附近。一般，在澆口處的過度充模會引起聚合物鏈之間被壓縮得太緊密。 在室溫下，過度充模製品的分子鏈仍會做一點自由移動，但是在低溫下，製品收縮則使分子鏈間擠壓過度而導致開裂。通常，堆積過緊的分子鏈會產生殘餘壓縮應力，使得製品變脆。此外，當澆口附近充模不足時，會引起聚合物分子鏈在冷卻時太鬆散，導致拉伸應力的產生，從而削弱澆口附近的強度。
要檢查充模是否過度或不足，可進行澆口密封分析，以此來確定製品冷卻或澆口封閉需要多長時間，同時測試澆口密封和不密封情況下的製品性能（根據套用需要確定）是否有所不同。
此外，熱循環檢測對於避免製品的翹曲缺陷是十分重要的，因為翹曲缺陷是製品在由熱變冷、然後再變熱的過程中引發的。因為分子在受力下會試圖消除應力，因此熱循環會告訴你分子是處於應力狀態還是鬆弛狀態。
設計缺陷
有時，發生在熔接線處的開裂可能是由澆口位置不合適引起的。通常，合適的澆口位置是使熔接線處於應力最低的區域，如果可能，應該將澆口設計在與流峰交匯處有一定距離的地方，這能夠提高熔接線強度。 此外，局部缺陷也可能與模具或者製品的設計有關，如尖銳的轉角等。尖銳的轉角會引起應力集中，這就像是一個切口，產生應力然後向四周擴散，而轉角半徑能將負荷擴散出去。由於一些樹脂具有很敏感的切口效應，例如聚碳酸酯比ABS具有更敏感的切口效應，因此很多製品會選擇使用PC/ABS共混物。
降解問題
當開裂或者脆化發生在整個製品上時，可能是由聚合物在加工過程中的某些加工條件引起的。最大的可能是加工溫度過高或者發生水解而引起分子鏈的降解。通常，降解會使分子鏈變短，熔體流動性提高，但材料性能則明顯降低。 利用科學的成型理論和黏度控制方法，加工商需要檢查從第一注射階段到第二注射階段轉換時的熔體壓力，看看是否比通常狀態下低。一般，過低的熔體黏度可能是降解發生的信號。 如果想要了解降解問題是否是由溫度引起的，可以採用熱探針或者IR感測器來檢查熔體溫度，必要時應對溫度進行調節。此外，還應檢查整個機筒的加熱情況和占空比，看看控制器的PID迴路是否正常？加熱器是否需要周期性供電？是否需要持續開啟或關閉加熱器？ 同時，樹脂在機筒內的停留時間也非常重要。一般，樹脂在高溫下停留時間過長，也會引起降解問題。當機筒和螺桿受損時，容易導致樹脂停留時間變長。因此，要經常檢查機筒和螺桿的狀態，以及擋圈或者止回閥，看看它們是否有破裂或缺口。 如果是水解引起的降解，應檢查聚合物是否為耐水解類型，及其在機筒內與水反應的最低含量是多少。通常，水能夠將長分子鏈剪斷變成短鏈（聚酯、聚碳酸酯、縮醛、尼龍和TPU都易水解，但是聚苯乙烯、聚烯烴和丙烯酸酯類不易水解）。為了避免這類問題，應隨時檢查乾燥機是否運行良好，乾樹脂在加入到注射機前是否重新吸收了水分。
再生與著色
如果再生料降解或受到污染，製品可能會產生開裂或者脆化現象。因此，需要檢查一下再生料的用量和品質，並與100%生料的製品做一下比較。通常，局部著色不佳或含有異物，或者再生料與生料不匹配，都會導致上述問題的發生。 此外，還需要確定聚合物的熔融指數(MFR)。為此，應與粒料供應商聯繫，看看聚合物的MFR是否與供應商提供的MFR相符。當樹脂中加有填料（如玻纖）時，其加工前後的MFR會有很大的差距，因為螺桿會打碎玻纖。 如果錯誤地使用了著色劑的類型或添加量，也會引起開裂問題。因此，檢測色母粒的稀釋比例以及色母粒載體樹脂的類型也非常必要。另外，局部開裂或者整體開裂可能是由於溶劑、表面活性劑或者化學添加劑引起的，對此，應檢查模具或者製品的清潔和處理操作規程，找到可能的影響因素，如皂類、油或者表面活性劑等。
其他
鍛件的缺陷包括表面缺陷和內部缺陷。有的鍛件缺陷會影響後續工序的加工質量，有的則嚴重影響鍛件的性能，降低所製成品件的使用壽命，甚至危及安全。因此，為提高鍛件質量，避免鍛件缺陷的產生，應採取相應的工藝對策，同時還應加強生產全過程的質量控制。
