典型的汽車注塑件缺陷分析及其解決方法

汽車用塑料量的多少已成為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的重要標(biāo)志，目前國內(nèi)汽車的材料約10%以上由塑料構(gòu)成，從保險(xiǎn)杠、裙邊和擋泥板等外飾件，到儀表板、門板和立柱等內(nèi)飾件，再到前端框架、罩蓋和進(jìn)氣歧管等發(fā)動(dòng)機(jī)周邊零件，隨處可見塑料的存在。汽車塑料件大多數(shù)采用注塑成型，成型周期短，生產(chǎn)效率高，制造成本低。但注塑成型可能會產(chǎn)生較多的缺陷。小編搜集了5大典型的汽車注塑件缺陷及其解決措施。

一、虎皮紋

虎皮紋經(jīng)常出現(xiàn)在保險(xiǎn)杠、儀表板、門板和立柱等面積較大的汽車注塑件上，是一種波浪形條紋的表面缺陷，條紋大約垂直于熔體流動(dòng)方向，在注塑件表面上形成光澤不同的刻印，看起來就像老虎皮上的花紋一樣，俗稱虎皮紋?；⑵ぜy容易產(chǎn)生在壁厚較薄、流程較大的注塑件上，它具有以下特征：(1) 注塑件表面出現(xiàn)呈周期性變化的明暗交替的條紋；(2) 條紋大致垂直于熔體的流動(dòng)方向；(3) 條紋分為亮區(qū)和暗區(qū)，亮區(qū)的光澤度高，暗區(qū)的光澤度差；(4) 如果注塑件的外觀面是亮區(qū)，則背面是暗區(qū)，兩者交替出現(xiàn)。 

原因：

1.材料中的增韌材料越多，虎皮紋現(xiàn)象越容易出現(xiàn)。增韌材料在注塑過程中受到拉伸和剪切作用，產(chǎn)生微量形變，使熔體產(chǎn)生不穩(wěn)定流動(dòng)，從而導(dǎo)致虎皮紋產(chǎn)生。韌性差的材料就很少出現(xiàn)虎皮紋現(xiàn)象，如增強(qiáng)材料、非增韌尼龍、聚對苯二甲酸丁二酯等材料，在成型過程中很少有虎皮紋產(chǎn)生。應(yīng)用于汽車注塑件的聚丙烯(PP)，由于要求有較高的抗沖擊性能，添加了彈性體等增韌成分，非常容易出現(xiàn)虎皮紋缺陷。

2.注塑件的壁厚越薄，或充填流動(dòng)距離越遠(yuǎn)，流長比越大，熔體在充模過程中越容易產(chǎn)生不穩(wěn)定流動(dòng)，越容易產(chǎn)生虎皮紋。適當(dāng)增加注塑件的壁厚，或縮短單一澆口的充填距離，可降低熔體的充模阻力，保證熔體流動(dòng)的穩(wěn)定性，有利于消除虎皮紋。但在汽車輕量化要求越來越高的今天，薄壁化是汽車注塑件的發(fā)展趨勢，因此通過增加壁厚消除虎皮紋不太現(xiàn)實(shí)。 

解決方法：

在模具設(shè)計(jì)方面，增加流道直徑，擴(kuò)大澆口的厚度和寬度是消除虎皮紋的有效措施。澆口厚度最好達(dá)到壁厚的0.7-0.8 倍。此舉的目的是降低熔體在流道和澆口中的壓力損失，減小進(jìn)入型腔時(shí)的出模膨脹效應(yīng)。

在模具設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量采用漸變過渡的直澆口、側(cè)澆口和扇形澆口，避免使用截面積逐漸縮小的潛伏澆口和點(diǎn)澆口。實(shí)踐證明，潛伏澆口、點(diǎn)澆口或很小的側(cè)澆口都很容易產(chǎn)生虎皮紋。

在注塑工藝方面，熔體溫度、模具溫度和注射速度是影響虎皮紋的幾個(gè)重要參數(shù)。一般來說，提高熔體溫度和模具溫度，調(diào)整注射速度，有利于消除虎皮紋。采用較低的注射速度有利于消除虎皮紋，因?yàn)榈退傧氯垠w流動(dòng)更加穩(wěn)定。

二、表面復(fù)制不良

表面復(fù)制不良是指注塑件在成型過程中不能精確復(fù)制模具型腔表面，表現(xiàn)為注塑件表面光澤不均。

成因：

1.很多汽車注塑件表面設(shè)計(jì)有皮紋，皮紋效果越細(xì)膩，注塑成型時(shí)就越難復(fù)制。2.皮紋形狀很規(guī)則，相互之間不連通時(shí)，很容易因皮紋困氣而導(dǎo)致表面復(fù)制不良。3.型腔壓力不足。此種情況下，設(shè)置的注塑工藝應(yīng)能保證熔體在型腔中有足夠的壓力復(fù)制模具表面。

解決方案：

一般來說，高溫、高速和高壓( 簡稱三高工藝)有利于減小熔體壓力損失，使注塑件表面更好地復(fù)制模具表面。

避免困氣。當(dāng)模具的排氣效果不好，或皮紋深度較大時(shí)，或注射速度過快使得型腔內(nèi)的氣體來不及排出時(shí)，就會產(chǎn)生困氣，導(dǎo)致表面復(fù)制不良。

三、縮痕
縮痕產(chǎn)生在注塑件的表面，是指在注塑件表面形成的局部凹陷?？s痕通常產(chǎn)生在注塑件局部厚壁的位置，或產(chǎn)生在加強(qiáng)筋、螺絲柱等突起物的背面。在汽車注塑件上，螺絲柱、加強(qiáng)筋或卡扣等結(jié)構(gòu)的背面容易出現(xiàn)縮痕。

成因：縮痕是注塑件局部位置在冷卻過程中得不到有效的保壓補(bǔ)縮造成的。 

解決方案：

對于螺絲柱背面產(chǎn)生的縮痕，常用的改善措施是在螺絲柱根部添加火山口結(jié)構(gòu)。降低等效壁厚。等效壁厚越小，注塑件表面就越不容易產(chǎn)生縮痕，當(dāng)螺絲柱根部的等效壁厚接近注塑件壁厚T 時(shí)，注塑件基本沒有產(chǎn)生縮痕的風(fēng)險(xiǎn)。

汽車注塑件一般選用改性PP材料。與工程塑料相比，改性PP的彈性模量較低，抵抗變形的能力也低，需要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證注塑件的強(qiáng)度。常用的辦法是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中添加加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的厚度選擇關(guān)系到注塑件表面是否產(chǎn)生縮痕。對結(jié)晶聚合物，由于結(jié)晶會產(chǎn)生后收縮，加強(qiáng)筋根部的厚度要適當(dāng)薄些，建議不超過壁厚的1／3，否則容易在背面形成縮痕；而對于非晶聚合物，由于后收縮較小，加強(qiáng)筋根部的厚度可適當(dāng)厚些，但建議不超過壁厚的1／2。加強(qiáng)筋尺寸設(shè)計(jì)不合理時(shí)，容易在背面形成縮痕。在允許的情況下將加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)在兩個(gè)平面交接的過渡曲面背后，即使有輕微縮痕，由于護(hù)面的掩飾作用，也可以巧妙地將縮痕隱藏。

合理的結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)。汽車保險(xiǎn)杠對外觀有嚴(yán)格的要求，即使注塑件上有輕微的縮痕，在噴漆后也會非常明顯地顯現(xiàn)，這就對結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。汽車注塑件由于裝配的需要，常在外觀面的背后設(shè)計(jì)較多的卡扣?？鄣某叽缭O(shè)計(jì)很重要，壁厚較薄則卡扣的強(qiáng)度不足，且在注塑時(shí)容易產(chǎn)生缺膠；壁厚較厚則會產(chǎn)生縮痕。最佳的解決措施是將卡扣根部壁厚減薄，既解決了卡扣的強(qiáng)度問題，又避免了縮痕，同時(shí)還保證順利注塑成型。而卡扣根部沒有進(jìn)行減薄處理，注塑成型時(shí)容易產(chǎn)生縮痕。

四．熔接線

兩股料流相遇時(shí)，注塑件上就會形成熔接線。此時(shí)，熔體前沿的切線有一個(gè)夾角，這就是熔接線的匯合角，如下圖所示。匯合角的大小對熔接線的強(qiáng)度和清晰度有重要影響。根據(jù)Moldflow的分析準(zhǔn)則，當(dāng)匯合角＞135°時(shí)，熔接線肉眼看不到，而且強(qiáng)度很高；當(dāng)75°＜匯合角＜135° 時(shí)，熔接線比較清晰，但強(qiáng)度仍很高，通過處理，噴漆可以遮蓋熔接線；當(dāng)匯合角＜75°時(shí)，熔接線即使經(jīng)過處理，噴漆仍無法遮蓋，而且強(qiáng)度較差。

解決方案：

對于汽車保險(xiǎn)杠、儀表板、門板、裙邊等體積較大的注塑件，通常采用含有順序閥的熱流道來消除熔接線，一般是中間的針閥先打開，當(dāng)熔體前鋒流過下一個(gè)針閥時(shí)，該針閥開啟，這樣就可以避免填充時(shí)在注塑件上形成較多的熔接線。即使采用針閥式熱流道，孔周圍的熔接線也難以消除，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也可以弱化。通常在孔的周圍增加凹槽等結(jié)構(gòu)，擾亂熔接線的生成，從而起到淡化熔接線的效果。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免澆口面對著孔，否則形成的熔接線難以調(diào)整。在注塑工藝上，該段采用較低的注射速度可以弱化熔接線，但加工溫度或材料熔體流動(dòng)速率稍有波動(dòng)時(shí)，注塑工藝就需要調(diào)整，這給生產(chǎn)造成了一定的困難。

五. 翹曲變形

翹曲變形是指注塑件的形狀與設(shè)計(jì)的形狀出現(xiàn)比較大的差異，通常為凸出或凹陷。 成因：汽車注塑件的設(shè)計(jì)常采用PP材料，與工程塑料相比，其彈性模量相對較低，因而抵抗變形的能力較弱，這就需要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證注塑件的強(qiáng)度。汽車儀表板前沿是容易變形的部位。 解決方案：在不增加壁厚的情況下，加強(qiáng)筋通?？梢栽黾幼⑺芗膹?qiáng)度，改善注塑件的變形。但是，當(dāng)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)不合理時(shí)，反而會增加注塑件的變形。