Дефекты при литье инженерных пластиков

ИНЖЕНЕРНЫЕ ПЛАСТИКИ

ТИПИЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПРИ ЛИТЬЕ

ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Июль 2013

Вадим Лунев

руководитель группы

Введение

В данной презентации рассмотрен набор материалов из группы инженерных

пластиков (список представлен на следующем листе).

Главной целью данной работы является наглядная демонстрация различий

в структуре материалов с дефектами литья в сравнении с материалами (образцами)

отлитыми без дефектов, с использованием оптимальных технологических

параметров. А также определение причины образования дефекта и способа его

устранения.

Мы надеемся, что, используя эту наглядную информацию, вам удастся избежать

аналогичных ошибок при изготовлении изделий из полукристаллических инженерных

пластиков методом литья под давлением. Кроме этого, мы надеемся, что при

возникновении каких-либо проблем при литье и появлении дефектов вы, используя

данную информацию, сможете своевременно идентифицировать

и устранить проблемы.

Если возникает случай, не описанный в данной презентации, пожалуйста, свяжитесь

с нами. Совместно мы решим все проблемы!

Будем рады вам помочь.

+7 495 989-25-35 | www.rusplast.com

http://www.rusplast.com/

ПОЛИАМИД • Недостаточное время выдержки под давлением (ВПД)

• Непроплав

• Окисление при сушке

• Плохое распределение пигмента

• Слишком низкая температура пресс-формы

• Недостаточная сушка

• Облой

• Деламинация


ПОЛИАЦЕТАЛЬ (ПОМ)

• Деламинация при 5% ПА6

• Различие цвета

• Загрязнения в пресс-форме

• Термическая деградация в цилиндре

• Вторичный материал 100%

• Недостаточное время выдержки под давлением (ВПД)


• Дефект поверхности

ПОЛИАЦЕТАЛЬ (ПОМ)


• Утяжины

• Дефект поверхности


• Недолив

• Различие цвета

ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ (ПБТ)

• Типичная структура


ТЭП (полиэфирный)




Пример стекловолокна в микроструктуре полимера • Типичная структура

СФЕРОЛИТЫ

По фазовому состоянию все полимеры можно разделить на аморфные и кристаллические. Кристаллическое фазовое состояние характеризуется наличием макромолекул, уложенных параллельно друг другу и имеющих в своем расположении трехмерный дальний порядок. Структура полимеров, как правило, одновременно состоит из кристаллических и аморфных областей. Если в полимере больше 40 % кристаллической фазы, его относят к кристаллическим материалам. Сферолитная надмолекулярная структура большинства кристаллических полимеров состоит из лучей, образованных чередованием кристаллических и аморфных участков.

Аморфная область Ламели

НУКЛЕИРОВАНИЕ

Нуклеатор увеличивает число центров кристаллизации и тем самым уменьшает размер кристаллических образований. Иногда при действии нуклеаторов размер кристаллических образований становится меньше длины видимой световой волны. Описанный эффект приводит к повышению термостойкости полимера и позволяет интенсифицировать процесс переработки за счет сокращения времени охлаждения изделия в форме.

ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ

Поляризованной волной называется такая поперечная волна, в которой колебания всех частиц происходят в одной плоскости

При просвечивании поляризованным светом очень тонкой пленки полимера (микротома) через электронный микроскоп можно четко различить микроструктуру частично кристаллического полимера

ПОЛИАМИД

ПОЛИАМИД

ВЫДЕРЖКА

ПОД ДАВЛЕНИЕМ

НЕДОСТАТОЧНА

ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН

МИКРОСТРУКТУРА

Выдержка под давлением недостаточна

• Под микроскопом видно раковины, которые соответствуют белым пятнам

на фотографиях.

• Раковины образуются вследствие недостаточного давления или времени выдержки

под давлением

1. Проверить конструкцию впускных

и разводящих литников

2. Увеличить давление ВПД

3. Увеличить время ВПД

Выдержка под давлением

Стадия ВПД необходима для компенсирования разницы в объемах занимаемым расплавом и затвердевшим полимером

ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН ПОЛИАМИД

НЕПРОПЛАВ

МИКРОСТУКТУРА

НЕПРОПЛАВ

• В непроплавленных областях видна структура без сферолитов (аморфная)

• В таких зонах материал может быть очень хрупким (сразу после литья)

1. Повысить температуру литья

2. Проверить работоспособность

датчиков температуры в ТПА

НЕПРОПЛАВ

ПОЛИАМИД 66

ЭТАЛОН


ОКИСЛЕНИЕ ПРИ СУШКЕ

• В микроструктуре изменений не отмечено

• Пожелтение образца типично для окисления полиамидов

ОКИСЛЕНИЕ ПРИ СУШКЕ

1. Снизить температуру сушки до 80°С 2. Проверить правильность показания приборов

на сушильном оборудовании

• Отмечены области с более крупными сферолитами. Это признак плохого распределения

пигмента. В областях с более крупной структурой нет пигмента.

• Пигмент оказывает легкий нуклеирующий эффект.

ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН


Плохое распределение пигмента

Плохое распределение пигмента

1. Увеличить противодавление при пластикации 2. Увеличить количество СКП красителя 3. Увеличить температуру литья 4. Снизить скорость впрыска

ПОЛИАМИД

НИЗКАЯ ТЕМПЕРАТУРА ФОРМЫ ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН


• Из за низкой температуры формы образуется более толстая пленка с аморфной структурой.

• В переходной области сферолиты мелкие и сама область шире. Низкая температура формы может

отразится на внешнем виде изделия и немного снижается ударная вязкость полимера.

НИЗКАЯ ТЕМПЕРАТУРА ФОРМЫ

пленка Переходная

структура

Основная

структура Пленка Переходная структура

Основная

структура

Низкая температура формы

1. Увеличить температуру пресс-формы до 80°С 2. Отключить охлаждение

ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН


• Видно небольшое уменьшение структуры (эффект нуклеирования при деградации)

• Главный дефект (серебро) виден невооруженным глазом.

• Сильно снижается вязкость расплава. Детали могут быть более хрупкими.

НЕДОСТАТОЧНАЯ СУШКА

Недостаточная сушка

1. Увеличить время сушки 2. Увеличить температуру сушки

(для ПА не более 90°С) 3. Проверить исправность работы сушильного

оборудования

ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН

ПОЛИАМИД

ОБЛОЙ


• Облой образовался из за низкой вязкости расплава. Высокая температура расплава или

повышенная влажность стали причиной облоя и более мелкой кристаллической структуры.

ОБЛОЙ

Облой

1. Снизить температуру расплава 2. Дополнительно сушить материал 3. Снизить скорость впрыска 4. Снизить давление литья 5. Проверить пресс-форму на износ

и забоины

УДАРОПРОЧНЫЙ

ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН


ДЕЛАМИНАЦИЯ (расслоение)

• Деламинация видна и на поверхности и на микроструктуре.

• Слишком большая скорость сдвига для модифицированного каучуком

материала с большой вязкостью расплава.

Деламинация

1. Снизить скорость впрыска 2. Увеличить температуру пресс-формы 3. Увеличить температуру литья

УДАРОПРОЧНЫЙ

ПОЛИАМИД

ЭТАЛОН


НИЗКАЯ ТЕМПЕРТУРА ФОРМЫ

• В микроструктуре ударопрочного материала не видно отличий.

• Из за холодной пресс-формы плохой внешний вид поверхности.

ПОЛИАЦЕТАЛЬ


ЭТАЛОН


ДЕЛАМИНАЦИЯ С 5% ПА

• Деламинация в ПОМе из за загрязнения полиамидом 6.

• Аналогичный дефект может наблюдаться после прочистки цилиндра

полипропиленом.

ПО

ЛИ

АЦ

ЕТ

АЛ

Ь О

КРА

ШЕН

НЫ

Й

ЭТ

АЛ

ОН

ПО

ЛИ

АЦ

ЕТ

АЛ

Ь Н

АТ

УРА

ЛЬН

ОГО

ЦВЕТ

А

ЭТ

АЛ

ОН


• Видно намного более тонкую структуру на окрашенном материале.

• Черный пигмент является нуклеатором.

РАЗЛИЧИЕ ЦВЕТА

Различие цвета

1. Необходимо учитывать, что при окрашивании различными пигментами может изменяться усадка полимера. Поэтому детали разного цвета отлитые в одну и ту же пресс-форму могут иметь различные размеры.


ЭТАЛОН


ЗАГРЯЗНЕНИЕ

• Различий в микроструктуре нет.

• Заметны только различия из за загрязнения в форме на поверхности образца.


ТЕРМОДЕСТРУКЦИЯ


ЭТАЛОН


ТЕРМОДЕСТРУКЦИЯ

• Сложно «поймать» на микросрезе частичку загрязнения .

• Это тип деградированного полимера, который появляется время от времени

вокруг шнека, но смывается потоком нового расплава.

• Видно термически деградированный материал.

Термодеструкция

1. Для переработки полиацеталей необходимо выбирать ТПА с конструкцией шнека без «застойных зон»

2. Время нахождения материала в цилиндре под действием температуры должно быть не более 30 минут


ЭТАЛОН

ПО

ЛИ

АЦ

ЕТ

АЛ

Ь

ВТ

ОРИ

ЧК

А 1

00%


ВТОРИЧКА 100%

• ПОМ не очень хорошо нуклеируется вторичкой, как правило 20-30% не заметно на микро-

структуре. Однако в данном случае 100% вторичке заметен легкий нуклеирующий эффект.


НЕДОСТАТОЧНОЕ

ДАВЛЕНИЕ ПОЛИАЦЕТАЛЬ

ЭТАЛОН


НЕДОСТАТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ

• Раковины типичный дефект для ПОМ, однако часто возникает при недостаточном времени

выдержки под давлением или недостаточном давлении второй ступени.

Недостаточное давление

1.Проверить конструкцию впускных

и разводящих литников

2.Увеличить давление ВПД

3.Увеличить время ВПД

Стадия ВПД необходима для компенсирования разницы в объемах, занимаемым расплавом и затвердевшим полимером. В случае с ПОМ эта разница может достигать 14%


ЭТАЛОН ПОЛИАЦЕТАЛЬ

НЕПРОПЛАВ


НЕПРОПЛАВ

• Типичная безсферолитная структура в областях где полиацеталь не расплавился полностью.

• Такая структура сильно снижает ударную вязкость и удлинение при разрыве.

• Дефект «волнистость на поверхности», как представлен здесь на слайде возникает как правило из за высокой

скорости впрыска.

• При высоких скоростях впрыска особенно у марок ПОМ с ПТР ниже 9 г/10 мин возникает большая скорость

сдвига, приводящая к дефекту. Снижение скорости обычно решает проблему.



ЭТАЛОН

ДЕФЕКТ ПОВЕРХНОСТИ



ЭТАЛОН

ХОЛОДНАЯ ФОРМА

• Видно более толстую поверхностную пленку и более тонкую структуру в переходной зоне.

• Такая структура характерна для деталей отлитых в холодную форму. Чтобы улучшить ударные

свойства отливки необходимо нагреть пресс-форму.



УТЯЖИНЫ ПОЛИАЦЕТАЛЬ

ЭТАЛОН

УТЯЖИНЫ

Утяжина

• В случае, когда время выдержки под давлением очень мало на поверхности даже плоских

деталей образуются утяжины.

• В то же время в микроструктуре видны раковины.

Утяжины

1. Необходимо увеличить время выдержки под давлением

2. Увеличить давление литья 3. Проверить конструкцию подводящих

и питающих литников


ЭТАЛОН


ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ

• Аналогичный дефект из за высокой скорости сдвига, как на слайде 23

Дефекты поверхности

1. Дефект «волнистость на поверхности», как представлен здесь на слайде возникает как правило из за высокой скорости впрыска. 2. При высоких скоростях впрыска, особенно у марок ПОМ с ПТР ниже 9 г/10 мин, возникает большая скорость сдвига, приводящая к дефекту. Снижение скорости обычно решает проблему.



ЭТАЛОН

COMMENTS

НЕПРОПЛАВ

• Дефект аналогичен показанному на слайде 22

Непроплав

1. Необходимо проверить работоспособность датчиков температуры на ТПА

2. Увеличить температуру расплава



ЭТАЛОН

НЕДОЛИВ

• На недолитой детали тем не менее хорошая микроструктура.

Недолив

1. Увеличить температуру литья 2. Увеличить дозировку 3. Увеличить температуру пресс-формы 4. Увеличить давление литья 5. Увеличить скорость впрыска



ЭТАЛОН


ЭТАЛОН

РАЗЛИЧНЫЕ ЦВЕТА

• Видно тонкую структуру на образце черного цвета. Это типично для

нуклеированных марок.

ПБТ

ПОЛИБУТИЛЕНТЕРФТАЛАТ

ЭТАЛОН


ВИД ПОВЕРХНОСТИ

• Типичная структура ПБТ.

ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ

ЭТАЛОН


ВИД ПОВЕРХНОСТИ

• Типичная структура ПБТ.

Полиэфирный ТЭП


ТЭП С ТВЕРДОСТЬЮ 55 D

ОБРАЗЕЦ

• Типичная структура полиэфирного ТЭПа (аналогичная ПБТ).


ТЭП ТВЕДОСТЬЮ 55D

ОБРАЗЕЦ



ТЭП С ТВЕРДОСТЬЮ 72D

ОБРАЗЕЦ

ДЕФЕКТЫ

ОТ НОЖА


ПРИМЕР СТЕКЛОВОЛОКНА

В МИКРОСТРУКТУРЕ


ПБТ

СТЕКЛОНАПОЛНЕННЫЙ 30%

ЭТАЛОН

COMMENTS

• Структура полимера не видна.

• Хорошо различимы стеклянные волокна и их ориентация.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Documents

Дефекты при литье инженерных пластиков