يتطلب التنفيذ الناجح لقوالب الحقن البلاستيكية خبرة ومعرفة واسعة. تشمل العملية العديد من العناصر، بما في ذلك تصميم القالب، إعدادات الماكينة، عملية القولبة نفسها، وخصائص المادة. يمكن أن يؤدي التعامل غير السليم مع هذه الجوانب إلى حدوث عيوب مختلفة في قوالب الحقن.
يتطلب بدء مشروع قولبة بلاستيكية تواصلاً شاملاً مع صانع القالب الخاص بك. من الضروري تحديد عيوب قوالب الحقن المحتملة مسبقاً. قد يتجاهل صانعو القوالب العيوب الصغيرة أو يعتبرونها مقبولة، مما قد يؤدي إلى مشاكل أثناء تصنيع القالب.
يمكن أن يساعد الانخراط في تصميم قابلية التصنيع (DFM) وتحليل تدفق القالب في معالجة هذه التحديات بشكل فعال، مما يضمن عملية قولبة أكثر سلاسة.
الأنواع الرئيسية لعيوب حقن القوالب
الأنواع الرئيسية لعيوب قوالب الحقن هي:
1. علامات الانكماش, 2. الزوائد, 3. احمرار البوابة, 4. خط اللحام, 5. الفراغات والفقاعات, 6. الخط الفضي. 7. حقن غير مكتمل. 8. الألياف العائمة. 9. القذف.
علامات الغرق
علامات الانكماش هي انخفاضات غير مرغوب فيها على السطح للأجزاء المصبوبة بالحقن. تحدث لأن خلال عملية قوالب الحقن، يبرد السطح ويتصلب قبل الداخل، وفي الأقسام الأكثر سمكاً، يستمر الداخل في البرودة والانكماش بعد السطح، مما يتسبب في سحب وتمدد السطح للأسفل.
غالبًا ما تظهر في المناطق ذات المقاطع الجدارية الأكثر سماكة، أو الانتقالات السريعة جدًا في سمك الجدار، أو عند تقاطعات الأضلاع، والبروزات، والجدران الخارجية.
المشكلة الرئيسية التي تسببها علامات الانكماش هي التشويه الجمالي، ولكن في بعض الأحيان يمكن أن تؤدي أيضًا إلى مشاكل وظيفية، خاصةً عندما تكون هناك حاجة إلى دقة عالية واستواء.
إذا كان السطح يتطلب طلاءً عالي اللمعان، تصبح علامات الانكماش أكثر وضوحًا. في الصور أدناه، تُظهر المنتجات فرقًا كبيرًا في وضوح علامات الانكماش قبل وبعد الطلاء.
تنطبق هذه المشكلة أيضًا على المنتجات البلاستيكية ذات الأسطح المصقولة كالمرآة والمواد عالية اللمعان.
بالنسبة لبعض المنتجات ذات الجدران السميكة جدًا، قد لا يؤدي زيادة ضغط التعبئة ووقت التعبئة إلى حل مشكلة علامات الانكماش. في مثل هذه الحالات، الحل الوحيد هو اختيار مواد ذات معدلات انكماش أقل نسبيًا.
السبب:
تحدث علامات الانكماش لأنه أثناء عملية قولبة الحقن، يبرد السطح ويتصلب أولاً، بينما يستمر الداخل في التبريد والانكماش لاحقًا. خلال مرحلة التعبئة في قولبة الحقن، حيث يستمر الفوهة في تزويد البلاستيك المنصهر إلى تجويف القالب لتعويض انكماش البلاستيك.
ومع ذلك، لا يمكن لهذا البلاستيك الإضافي أن يعوض انكماشه بالكامل، مما يؤدي إلى سحب السطح للأسفل.
إذا كان الجزء البلاستيكي ذو سمك جدار رقيق ومتساوٍ، فإن الانكماش السطحي للأسفل يكون متسقًا، لذلك لن تكون هناك علامات واضحة للانهيار. ومع ذلك، إذا كانت هناك انتقالات غير متساوية في سمك الجدار أو إذا كان سمك الجدار سميكًا جدًا، مما يسبب انكماشًا غير متساوٍ وكبير، فستظهر علامات انهيار موضعية على السطح.
نصائح تصميمية لتجنب علامات الانخفاض
غالبًا ما تكون علامات الانكماش نتيجة لتصميم غير مناسب. فيما يلي 3 تصاميم نموذجية ستسبب علامات انكماش:
- الضلع سميك جدًا مقارنة بالجدران الخارجية.
تصميم غير سليم: يكون الضلع بنفس سمك الجدار، أو حتى أكثر سماكة.
تصميم محسن: جعل الضلع أصغر من 0.75x أو الأفضل أن يكون 0.6x من سمك الجدار، وهذا سيخفف من علامة الانكماش.
2. التغير في سمك الجدار يكون سريعًا جدًا
حاول تفريغ المنطقة السميكة (بحيث تصبح ذات جدران أرق أيضًا)، أو إذا لم يكن ذلك ممكنًا، أضف منحدرًا بين المنطقة السميكة والمنطقة الرقيقة، بحيث لا يكون الانكماش شديد الانحدار وواضحًا.
3. الجدار سميك جدًا.
حاول دائمًا تجنب الجدران السميكة في تصميم الأجزاء البلاستيكية إذا أمكن.
الإجراءات العلاجية:
- تحسين تصميم القطعة (يرجى الاطلاع أعلاه)؛;
- زيادة ضغط وزمن التعبئة؛;
- خفض درجة حرارة القالب والبلاستيك المنصهر؛;
- Put the gate in the thick-walled section and enlarge the gate size, so as to allow better material compensation in the cooling and solidifying process;
- Conduct mold flow analysis before starting making the mold.
- Change the material which is less sensitive to shrinkage.
الزائدة أو خط الفصل ملحوظ جدًا
الزائدة هي مادة زائدة غير منتظمة (عادةً على شكل غشاء رقيق) على الأجزاء البلاستيكية تخرج من تجويف القالب. عادةً ما تظهر على طول خط الفصل أو أي مكان آخر حيث توجد فجوة بين الأجزاء المتحركة داخل القالب.
للزائدة مظهر غير مقبول، فهي تجعل الحافة غير نظيفة.
السبب: يتكون قالب الحقن من قالب علوي و قالب سفلي عندما يتم ضغطهما معاً يشكلان التجويف المغلق. ومع ذلك، قد يكون هناك فجوة طفيفة بينهما بسبب عدم دقة التشغيل الآلي، أو لأن الضغط الداخلي يتغلب على قوة الإغلاق. في نفس الوقت، هناك مكونات متحركة مثل المنزلقات، دبابيس الإخراج في القالب، جميعها لديها فجوات طفيفة حولها. الفجوة مسموح بها تماماً وحتى مفيدة لتهوية الغاز. ومع ذلك، عندما تكون الفجوة أكبر من الحد الذي تسمح به لزوجة المادة المنصهرة، ستتسرب إلى الفجوة وتشكل الزوائد. تأثير الزوائد هو في الغالب جمالي.
الإجراءات العلاجية:
- Increase the precision of mold manufacturing to have smaller and consistent gaps in moving components;
- Use a bigger injection machine (with a higher tonnage) so as to get greater clamping force;
- Lower the packing pressure and temperature;
- Change to higher viscosity material (less flowability).
أحمر خدود البوابة
تورد البوابة، أو ما يسمى أحيانًا ببساطة بالتورد، هو تغير اللون الشبيه بالندبة أو الغائم بالقرب من منطقة البوابة. له مظهر غير متناسق مقارنة بالمنطقة الأخرى. كما يوحي الاسم، للعديد منها مظهر باهت، ومع ذلك، قد يختلط بعضها بمنطقة أكثر إشراقًا (أكثر لمعانًا)، وعادةً ما تظهر على شكل دائري أو مروحي، اعتمادًا على نوع البوابة واتجاه تدفق الراتنج المنصهر داخل التجويف.
قد يشير البعض خطأً إلى “تورد البوابة” على أنه “ندبة البوابة” أو “علامات البوابة” إذا لم يكونوا على دراية بالمصطلحات الدقيقة. ومع ذلك، تشير “ندبة البوابة” في الواقع إلى البلاستيك المتبقي الذي لم يتم تنظيفه أو إزالته تمامًا في منطقة البوابة للجزء المصبوب بالحقن، مما يجعل “تورد البوابة” المصطلح الأكثر دقة للاستخدام.
الأسباب: يُسبب احمرار البوابة بشكل رئيسي من تصاميم غير صحيحة لنوع البوابة، حجمها، وموقعها. يجب تجنب تغيير حاد في اتجاه التدفق بالقرب من البوابة، لأن هذا سيولد إجهاد قص مفرط حول هذه المنطقة. ومع ذلك، تصميم البوابة عادة ما يكون حل وسط بين جميع الاعتبارات، هناك العديد من القيود الأخرى، ولكن تصميم القالب يجب أن يأخذ هذا في الاعتبار في تصميم القالب.
الأسباب الأخرى هي سرعة ملء الحقن العالية جدًا، ودرجة حرارة القالب غير المناسبة، وخصائص الراتنج المختار.
اللزوجة العالية جدًا للراتنج (أو قابلية التدفق الأضعف)، مما سيؤدي أيضًا إلى إجهاد قص أعلى.
الإجراءات العلاجية:
- إبطاء سرعة ملء الحقن.
- Adjust the mold temperature and nozzle/cylinder temperature/pressure.
- توسيع فتحة الحقن قليلاً.
- Change the material to lower viscosity and higher shearing strength.
- Change the gate type and location. The gate should be located in a thick-walled area instead of the thin-walled area. Try to avoid a drastic change of flow direction inside the mold.
أمثلة على تصاميم البوابات لمنع احمرار البوابة
الأجزاء الشفافة حساسة بشكل خاص لتورد البوابة، وحتى كمية صغيرة جدًا من تورد البوابة غير مقبولة. في المثال الأول، هناك وجود واضح لتورد البوابة، وحتى بعد تحسين معاملات قولبة الحقن، لم يمكن القضاء عليه تمامًا.
في المثالين التاليين، تم تسوية المناطق القريبة من البوابات، مما منع تورد البوابة بشكل فعال.
خط اللحام
خطوط اللحام، أو خطوط الحياكة، هي خطوط رقيقة تشبه الشعر (أحياناً تأتي مع تغير في اللون) على الأجزاء البلاستيكية، عادة على جانب واحد من الثقوب (أو ميزات مماثلة). يمكن أن تكون مستقيمة أو منحنية، لكنها متسقة إلى حد كبير في الشكل لنفس المنتج طوال عمليات الإنتاج.
بعض خطوط اللحام ملحوظة جدًا.
بعض العيوب طفيفة جدًا ولا يمكن رؤيتها إلا من زوايا انعكاس معينة.
في بعض الأحيان يمكن تغطية خطوط اللحام بالطلاء أو الطلاء الكهربائي.
خطوط اللحام شائعة جدًا في الأجزاء البلاستيكية ولا يمكن تجنبها تمامًا بشكلٍ شبه مستحيل. يمكن قبولها إذا تم التحكم بها عند الحد الأدنى. نحتاج فقط إلى تحديد المستوى الذي يمكن قبول خطوط اللحام عنده للجزء البلاستيكي.
خطوط اللحام على الأجزاء الشفافة
تكتسب قضايا خطوط اللحام أهمية خاصة بالنسبة للأجزاء الشفافة نظرًا لأنها غالبًا ما تتطلب مواصفات جمالية أعلى. تميل وضوح خطوط الحياكة إلى أن يكون أكثر بروزًا على المكونات الشفافة. على سبيل المثال، في الصورة أدناه، تكون خطوط الحياكة على الجزء الشفاف أكثر وضوحًا من زوايا انعكاس معينة ولكن أقل ملاحظة من منظورات أخرى، مثل المنطقة المشار إليها بالسهم على اليسار.
علاوة على ذلك، من الصعب التخلص تمامًا من خطوط الحياكة على الأجزاء الشفافة عن طريق ضبط معاملات حقن القوالب، مثل زيادة درجة حرارة القالب أو سرعة الحقن. لذلك، خلال مرحلة التصميم، من الضروري أن تكون على دراية بهذا عند تضمين ثقوب أو فتحات نافذة في مثل هذه المكونات.
الأسباب: عندما يتم حقن البلاستيك المنصهر في تجويف القالب، سيتم إجباره على الانقسام إلى تدفقين عند مواجهة عائق مثل ثقب (وهو عمود داخل القالب)، ثم ستلتقي التدفقات المنفصلة في مجراها السفلي، أو على الطرف الآخر من الثقب. خلال هذه العملية، يتصلب البلاستيك المنصهر جزئياً، مما يتسبب في عدم قدرة التدفقات على الاندماج بشكل جيد معاً.
عندما يصبح هذا التصلب الجزئي أسوأ، سيحدث تغير في اللون.
رسم متحرك يوضح شكل خطوط اللحام:
الإجراءات العلاجية:
- Increase the mold temperature, use a mold heater (there will be a bit of cost increase).
- Increase the mold and cylinder temperature.
- زيادة سرعة الملء.
- Change the plastic material that is less sensitive to weld lines.
- تحسين تصميم القالب.
فراغات التفريغ وفقاعات الهواء
تتشابه الفراغات الهوائية والفقاعات في المظهر ويمكن الخلط بينهما في كثير من الأحيان. كلاهما عبارة عن فقاعات داخل جزء مصبوب بالحقن البلاستيكي.
بالنسبة للأجزاء الشفافة، تشكل الفقاعات مشكلة جمالية أو وظيفية، على سبيل المثال، بالنسبة لعدسات LED، حتى أصغر الفقاعات غير مقبولة. في الوقت نفسه، يمكن للفقاعات أحيانًا إضعاف القوة الميكانيكية، وبالتالي نحتاج أيضًا إلى التحقق مما إذا كان هذا الإضعاف سيسبب أي مشكلة للتطبيق المحدد لها.
ومع ذلك، في بعض الأحيان عندما لا تكون القوة مصدر قلق، لا تشكل الفراغات والفقاعات مشكلة كبيرة للأجزاء البلاستيكية غير الشفافة.
يمكننا إجراء اختبار حراري للتحقق من نوع الفقاعات، باستخدام مسدس هواء ساخن لتسخين البلاستيك وتليينه، إذا كبرت الفقاعات، فهي فقاعات هواء، وإذا انهارت (أو أصبحت أصغر)، فهي فراغات هوائية.
على الرغم من تشابههما الكبير، إلا أن الأسباب والإجراءات المضادة مختلفة:
1. فراغات تفريغ
الأسباب: آلية تكوين الفراغات المفرغة مشابهة جداً للعلامات الغائرة. يبرد المادة الخارجية ويتصلب أولاً، بينما تستمر المادة الداخلية في التبريد والانكماش، في البداية يتم تعويض ذلك بتدفق مادة جديدة من البوابة. بعد تجمد البوابة، لن يكون هناك تعويض للمادة بعد الآن، وإذا كانت المادة الخارجية صلبة جداً بحيث لا يمكن سحبها للداخل، فإن الفراغات ستتشكل.
الإجراءات العلاجية:
- Optimize part design, make the walls thinner if possible
- زيادة ضغط وزمن التعبئة؛;
- خفض درجة حرارة القالب والبلاستيك المنصهر؛;
- Widen the gate. Locate the gate in the thick-walled section so as to allow better material compensation;
- Change the material which is less sensitive to shrinkage.
2. فقاعات هواء
الأسباب: عندما تكون سرعة ملء الحقن عالية جداً، أو عندما يكون الجزء البلاستيكي ذو جدران رقيقة جداً، أو في بعض الأحيان عندما يكون تهوية القالب غير كافية، فإن ذلك سيسبب احتجاز الهواء داخل الجزء البلاستيكي وتكوين فقاعات الهواء.
الإجراءات العلاجية:
- Slow down the filling speed，so as to avoid air trap in the mold;
- تحسين تهوية القالب.
- Dry the material completely before injection molding;
- Make sure the cylinder screw work properly not to mix air in the molten plastic;
- Do not overheat the plastic in the tank or stay too long, this may cause decomposition of resin and form gas.
شرائط فضية / رش
الخطوط الفضية أو البقع الفضية هي مجموعات من الخطوط الفضية على سطح الأجزاء البلاستيكية، عادة ما تكون الخطوط مرتبة في اتجاه التدفق.
ستؤثر الخطوط الفضية على أداء المادة وكذلك المظهر، لذا يجب الانتباه إليها.
الأسباب:
- Moisture in the material can turn into steam during injection molding, forming silver streaks or splay on the material surface. Some materials are more sensitive to moisture (e.g., PC, ABS), while others are less so (e.g., PP, PE).
- The presence of air in the material and poor venting in the mold.
- Too fast injection speed, causing high shear stress, which can lead to localized discoloration, similar to the formation of gate blush.
على سبيل المثال، على هذا الجزء، يمكنك رؤية عدة خطوط فضية خافتة على سطحه. سببها عدة أضلاع أفقية على الجانب الخلفي، والتي تغير اتجاه وتناسق تدفق البلاستيك. إذا كانت سرعة الحقن عالية، يمكن أن تؤدي إلى إجهاد قص أعلى موضعيًا، مما يسبب خطوطًا فضية.
- Too high temperatures in the nozzel and the barrel, which can cause plastic decomposition (generating gas) or denaturation.
- Too low mold temperature, affecting the plastic’s flowability.
الإجراءات العلاجية:
- Dry the material according to the instructions from the material manufacturer.
- زيادة درجة حرارة القالب.
- Improve cooling of the entire mold to prevent partial overheating.
- تحسين تهوية القالب.
- Lower the nozzle and barrel temperatures to an appropriate range.
- تقليل سرعة وضغط الحقن.
- Increase the size of the nozzle to reduce injection shear stress.
طلقات قصيرة
الحقن القصير هو الملء غير الكافي للمادة المنصهرة لتجويف القالب. عند إخراج الجزء من القالب، يكون به بعض القطع الناقصة، غالبًا في الطرف البعيد من بوابة الحقن.
الأسباب:
- The wall or rib is too thin and too tall compared to the overall part dimensions, which results in high flowing resistance for the molten material;
- المادة لزجة أو كثيفة جدًا؛;
- Inadequate venting, causing the air to be trapped in the mold;
- ضغط الحقن منخفض جدًا؛;
- The mold temperature is too low, which caused the material to solidify before it fills;
The gate is too small or it is not in the proper position.
الإجراءات العلاجية:
- Redesign the part to increase the wall thickness and reduce the height or ribs;
- Change the material with lower viscosity;
- تحسين تهوية القالب؛;
- Increase the injection pressure, but there is a side effect if the pressure is too high;
- استخدم سخان قالب.
ألياف عائمة
عند حقن البلاستيك المقوى بألياف الزجاج، فإن مشكلة متكررة هي حدوث “الألياف العائمة”، والتي تخلق مناطق خشنة وغير منتظمة على السطح. تنشأ هذه المناطق من تجمع ألياف الزجاج على السطح، مسببة بشكل رئيسي عيوبًا جمالية.
هذه المشكلة أكثر وضوحًا في البلاستيك ذي الألوان الداكنة، خاصة الأسود، لأن ألياف الزجاج فاتحة اللون، تقريبًا بيضاء.
الأسباب:
- The problem originates because glass fibers and resin are physically mixed and meant to disperse evenly. However, during melting, the different densities and flow characteristics of glass fibers and resin can lead to separation, with fibers clustering together.
- This can be likened to branches and debris gathering in the flow of a river.
- Floating fibers solidify more quickly than the resin material, and when they come into contact with the cooler mold surface, they solidify and appear on the surface of the part.
- This phenomenon is more pronounced when the resin material has poor flowability, the bonding between glass fibers and resin is weak, the mold temperature is low, and the injection speed and pressure are low.
الإجراءات العلاجية:
- Increase the flowability of the nylon material: This helps the plastic quickly fill the mold cavity, ensuring even dispersion of glass fibers and preventing accumulation.
- رفع درجة حرارة القالب: تحسّن درجات الحرارة المرتفعة سيولة المادة وتمنع تراكم الألياف بسبب التبريد والتصلب على السطح.
- زيادة سرعة وضغط الحقن: يضمن هذا ملء المادة بسرعة، مما يتجنب تراكم الألياف.
- إضافة عامل توافق بين ألياف الزجاج ومادة الراتنج: ومع ذلك، فإن هذا الحل أكثر تكلفة لأنه يتطلب مزيدًا من الدعم من موردي المواد وقد يضعف أداء البلاستيك في جوانب أخرى.
الاندفاع النفاث هو نمط يشبه الثعبان. إنه عيب في المنتجات المصبوبة بالحقن، يتميز بنسيج غير منتظم يشبه الثعبان، غالباً ما يكون مرئياً كتغيرات في اللون. تحدث عادةً حيث تتدفق المادة من البوابة إلى تجويف القالب.
الأسباب:
- يحدث عيب التدفق النفاث بشكل أساسي في القوالب ذات بوابات الحافة.
- عندما يمر البلاستيك عبر مناطق ضيقة مثل قناة التغذية والبوابات، ثم يدخل فجأة إلى مساحات أكثر سمكًا وأوسع، يتم حقن البلاستيك المنصهر الشبيه بمعجون الأسنان بسرعة عالية جدًا في تجويف القالب وينحني ليشكل شكلًا يشبه الثعبان.
- يبرد هذا البلاستيك بسرعة عند ملامسته لسطح القالب، مما يفشل في الاندماج الكامل مع المادة التي تليه في القالب، مما يخلق خطوطًا ملحوظة على سطح المنتج.
الإجراءات العلاجية:
- تحسين تصميم البوابة: تجنب تصميمات البوابات في المناطق السميكة والمفتوحة، وتجنب انتقال المادة من الأقسام الأرق إلى الأسمك.
- ضبط سرعة الحقن المجزأة: إبطاء سرعة الحقن عندما يدخل البلاستيك إلى مناطق أكثر انفتاحًا لتقليل علامات التدفق الثعباني.
- زيادة درجة حرارة القالب والفوهة: تحسّن درجات الحرارة المرتفعة للقالب والبلاستيك التدفق والاندماج، مما يقلل من علامات التدفق الثعباني.
- تكبير حجم البوابة: يمكن للبوابة الأكبر تحسين تدفق البلاستيك المنصهر، وبالتالي تقليل علامات التدفق الثعباني إلى الحد الأدنى.
- منع دخول المادة الباردة إلى القالب: على سبيل المثال، إضافة بئر للكتلة الباردة لاعتراض المادة الباردة يضمن دخول البلاستيك المنصهر بشكل موحد فقط إلى تجويف القالب.
باختصار، يمكن لهذه الإجراءات أن تقلل بشكل فعال من تشكل علامات تدفق الأفعى في حقن القوالب، مما يعزز جودة المنتج.
الخلاصة حول عيوب قولبة الحقن
هذه هي أكثر عيوب حقن القوالب شيوعًا التي تعاملنا معها في وظائفنا السابقة. إذا كنت العميل، فأنت بحاجة إلى التحقق من العيوب التي لا يمكن قبولها ومعالجتها مسبقًا حتى يفهم مصنع حقن القوالب متطلبات الجودة الخاصة بك بوضوح. لتجنب سوء الفهم في الترجمة، عند العمل مع المصنعين في الخارج، سيكون من الأفضل استخدام الصور لشرح كل عيب.