Fehler beim Spritzgießen und Fehlerbehebung

Fehler beim Spritzgießen sind für die Hersteller von Spritzgussteilen ein ständiges Thema; es ist ihre tägliche Arbeit. Das Spritzgießverfahren ist ein kritischer Herstellungsprozess, mit dem Kunststoffteile mit hoher Präzision und Geschwindigkeit gefertigt werden. Dabei können jedoch Unvollkommenheiten auftreten, die das Aussehen beeinträchtigen und die Funktionalität des Ergebnisses gefährden. Dieser Artikel befasst sich mit den Grundsätzen des Spritzgießens, erklärt allgemeine und Oberflächenfehler, bewertet deren mögliche Ursachen und bietet Lösungen und Empfehlungen zur Verbesserung der Spritzgießergebnisse.

Was ist Spritzguss?

Spritzguss ein Verfahren, das bei der Herstellung von Teilen hilft, indem geschmolzenes Material in eine Form gespritzt und das Teil unter Druck verpackt wird. Das Material zieht sich zunächst zusammen und passt sich nach dem Abkühlen der Form an. Das Verfahren wird in der Automobil- und Konsumgüterindustrie sowie in der Herstellung medizinischer Geräte eingesetzt, da es die Herstellung komplexer, präziser Bauteile zu geringeren Kosten ermöglicht.

Zu den wichtigsten Komponenten des Spritzgießverfahrens gehören:

1. Materialien für das Spritzgießen

Die beim Spritzgießen verwendeten Materialien werden sorgfältig nach den Anforderungen des Endprodukts ausgewählt. Die am häufigsten verwendeten Materialien sind Thermoplaste aufgrund ihrer Vielseitigkeit und ihrer Fähigkeit, wiederholt zu schmelzen und zu erstarren, ohne dass es zu einer wesentlichen Verschlechterung kommt. Zu den wichtigsten Thermoplasten gehören:

• Polypropylen (PP): PP ist für seine Flexibilität, chemische Beständigkeit und sein geringes Gewicht bekannt und wird häufig in der Automobil-, Verpackungs- und Haushaltswarenindustrie eingesetzt.
• Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS): ABS bietet eine hervorragende Schlagfestigkeit, Steifigkeit und eine glatte Oberfläche und eignet sich daher ideal für Unterhaltungselektronik, Fahrzeuginnenräume und Spielzeug.
• Polyethylen (PE): PE wird wegen seiner Zähigkeit, seiner Feuchtigkeitsbeständigkeit und seiner niedrigen Kosten geschätzt, was es zur bevorzugten Wahl für Lebensmittelbehälter, Rohrleitungen und industrielle Komponenten macht.

Jedes Material hat einzigartige Eigenschaften, und die Wahl hängt von den mechanischen, thermischen und chemischen Anforderungen des Produkts ab. Oben sind nur einige wenige Spritzgusswerkstoffe aufgeführt; Sie können die Spritzgussmaterialien Seite, um weitere Arten von Kunststoffen kennenzulernen.

2. Kunststoff-Spritzgussform

Die Kunststoffspritzgussform ist ein präzisionsbearbeitetes Werkzeug, mit dem die gewünschte Form des Kunststoffteils hergestellt wird. Es besteht aus:

• Hohlraum: Gestaltet das Äußere des Kunststoffteils.
• Kern: Formt die inneren Merkmale, Rippen, Vorsprünge usw.
• Basis der Form: Der Formsockel dient zur Aufnahme der Kavität, des Kerns, der Schieber, der Heber, der Auswerfer, der Führungssysteme, der Düse und vieler anderer Komponenten.

Das Design der Form ist auf die Geometrie des Produkts zugeschnitten und umfasst Elemente wie Kühlkanäle, Auswerfersysteme und Anschnitte, um eine effiziente Produktion zu gewährleisten. Eine ordnungsgemäße Formkonstruktion gewährleistet Maßgenauigkeit und minimiert Fehler wie Verzug oder Einfallstellen.

3. Spritzgussmaschine

Die Spritzgießmaschine dient zur Befestigung der Kunststoff-Spritzgießform, die eine entscheidende Rolle im Spritzgießprozess spielt, bestehend aus:

• Einspritzeinheit: Schmelzen und Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff in den Formhohlraum unter hohem Druck.
• Feststelleinheit: Hält die Formhälften während des Einspritzens zusammen und öffnet sie zum Auswerfen der Teile.
• Kontrollsystem: Regelt Parameter wie Temperatur, Druck und Einspritzgeschwindigkeit, um eine gleichbleibende Teilequalität zu gewährleisten.

Zusammen bilden diese Komponenten das Rückgrat des Spritzgießprozesses und ermöglichen die effiziente Herstellung von Präzisionsteilen für verschiedene Branchen.

Häufige Fehler beim Spritzgießen

Mehrere häufige Spritzgießfehler sind typisch für den jeweiligen Herstellungsprozess und können die Qualität, das Aussehen und die Verwendbarkeit der Formteile beeinträchtigen. Solche Probleme sind auf Materialprobleme, unzureichende Maschinensteuerung und/oder die Konfiguration der Form zurückzuführen. Nachfolgend finden Sie ausführliche Erläuterungen zu häufigen Spritzgießfehlern und deren Behebung:

1. Kurzer Schusss Gussfehler

Fehler beim Short Shot Molding entstehen, wenn der geschmolzene Kunststoff nicht optimal in den Formhohlraum fließt, was zur Herstellung kürzerer Teile führt. Geringe Materialzufuhr, niedriger Einspritzdruck oder enge Kanäle, die den Fluss des Kunststoffs in die Form behindern, sind mit diesem Fehler verbunden.

Die typische Lösung zur Fehlerbehebung besteht darin, den Einspritzdruck zu erhöhen, nach Entlüftungsöffnungen zu suchen oder eventuelle Hindernisse im Fließsystem zu entfernen.

2. Sinkende Markierungen Formfehler

Einfallstellen in Spritzgussteilen sind in der Regel kleine, konkave Oberflächenvertiefungen, die häufig an Stellen mit dickeren Wänden auftreten. Dieses Phänomen kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden. Dazu gehören unterschiedliche Abkühlungsgeschwindigkeiten, eine geringe Packkraft oder eine große Materialstärke.

Lösung von Problemen: Hersteller können Einfallstellen durch die Kontrolle der Kühlzeit, des Packdrucks und die Herstellung von Formen mit gleicher Wandstärke verringern. Dadurch wird das Auftreten von Einfallstellen verringert, die durch schlechte Kühlung und Schrumpfung verursacht werden.

3. Blitzlicht Formfehler

Gussgratprobleme bei Spritzgussteilen äußern sich durch dünne, unerwünschte Kunststoffschichten, die sich neben der Trennebene oder einer anderen Öffnung in der Form bilden. Hohe Einspritzdrücke, eine falsche Positionierung der Form, eine schlechte Anpassung der Form oder der Verschleiß von Formteilen sind die typischen Ursachen.

Die Fehlerbehebung besteht darin, den Einspritzdruck zu reduzieren, die Werkzeughälften richtig zu positionieren oder auszurichten und gegebenenfalls verschlissene Werkzeugteile auszutauschen.

4. Verziehen Fehler beim Spritzgießen

Wenn sich bei der Herstellung des Artikels herausstellt, dass er eine andere Form als die gewünschte aufweist, spricht man von Verzug. Dieser Fehler wird in der Regel durch die Wärmebehandlung, das Abschrecken, die Schrumpfung des Metalls oder Schwankungen in der Wandstärke verursacht. In diesem Fall können die Hersteller die Abkühlgeschwindigkeit dieser Bauteile verlangsamen, die Form so verändern, dass die Wände so stabil und gleichmäßig wie möglich sind, und Materialien wählen, die langsamer schrumpfen.

5. Schweißnähte Formfehler

Schweißnähte sind Grenzen oder Ränder von zwei zu verbindenden Teilen, an denen sich die beiden verschmolzenen Kunststoffschichten nicht gut verbinden. Sie sind im Allgemeinen auf eine niedrige Schmelzetemperatur, eine langsame Einspritzgeschwindigkeit und eine falsche Platzierung des Anschnitts im Werkzeug zurückzuführen. Zu den Lösungen für das beschriebene Problem gehören die Erhöhung der Schmelzetemperatur und der Einspritzgeschwindigkeit, die Neupositionierung der Anschnitte und eine bessere Gestaltung des Werkzeugflusses.

6. Brandflecken Formfehler

Verkohlungsspuren sind schwarze oder braune Flecken auf der Außenfläche des Teils. Sie sind das Ergebnis von eingeschlossener Luft oder Gasen in der Form, die aufgrund unzureichender Entlüftung oder zu hoher Einspritzgeschwindigkeit überhitzt wird. Durch eine verbesserte Entlüftung der Form, niedrige Einspritzgeschwindigkeiten und die Überprüfung auf Verstopfungen in der Form lassen sich Brandflecken beseitigen.

7. Leerräume Formfehler

Entleerungen sind kleine, saubere, geschlossene Lufttaschen, die im fertigen Formteil eingeschlossen sind. Sie werden in der Regel durch einen zu niedrigen Fülldruck, eine zu schnelle Abkühlung oder eine Schrumpfung des Werkstücks verursacht. Was die Hohlräume betrifft, können die Hersteller den Fülldruck und die Kühltemperatur erhöhen und prüfen, ob das Material den Formhohlraum gleichmäßig ausfüllt.

8. Jetting Formfehler

Beim Jetting handelt es sich um einen Bindenahtfehler, bei dem durch die teilweise Abkühlung des geschmolzenen Kunststoffs beim Einspritzen mit hoher Geschwindigkeit ein schlangenförmiges Muster des Teils entsteht. Dies ist eine Folge der hohen Einspritzgeschwindigkeit oder der niedrigen Schmelzetemperaturen. Zu den Abhilfemaßnahmen gehören die Verlangsamung der Einspritzgeschwindigkeit, die Erhöhung der Schmelzetemperatur und die Schaffung besserer Anschnitte mit gleichmäßigem Fluss.

9. Blasen Fehler beim Spritzgießen

Blasen sind Bereiche im Formteil, in denen Luft oder Gas eingeschlossen ist, und die in der Regel klar oder trüb aussehen. Sie entstehen durch unzureichende Trocknung des Materials, zu viel Feuchtigkeit oder brennbare Bestandteile im Material. Die Maßnahmen reichen von der ordnungsgemäßen Trocknung aller Materialien vor der Verarbeitung bis zur besseren Entlüftung des Formhohlraums.

10. Flash Marks innerhalb von Löchern

Es entsteht ein Grat, der in Löchern oder in der inneren Struktur des Teils in Form von dünnen Schichten aus überschüssigem Polymermaterial auftritt. Dieser Fehler tritt am häufigsten bei hohem Einspritzdruck und schlecht abgenutzten Werkzeugen auf. Vorbeugung: Einführung von druckreduzierenden Maßnahmen an den Einspritzsystemen und kontinuierliche Reinigung der Formoberflächen sowie Sicherstellung der korrekten Ausrichtung der Form.

Oberflächenfehler beim Spritzgießen

Obwohl Defekte an der Oberfläche eines Spritzgussteils hauptsächlich mit dem Aussehen in Verbindung gebracht werden, haben sie auch funktionelle Auswirkungen. Zu den häufigsten Problemen gehören:

1. Fließlinien

Mangelnde Kontinuität bei Wanddickenübergängen oder niedrige Schmelzetemperaturen führen zu Merkmalen wie Schlieren oder Mustern auf der Oberfläche der diskontinuierlichen Vorsprünge. Der beste Ansatz zur Beseitigung von Fließlinien besteht darin, die beste Designkonsistenz zu erreichen und die Schmelzetemperaturen effizient zu steuern. Ein weiterer Faktor ist die Verbesserung des Formdesigns, das die schrittweise Abnahme der Wandstärke reduziert. Dies kann zur Lösung des Problems beitragen.

2. Silberstreif

Diese metallischen Muster oder Linien, die auf dem Gewebe sichtbar sind, entstehen durch Feuchtigkeit oder durch hohe Temperaturen während der Verarbeitung. Es ist ratsam, dafür zu sorgen, dass das Harz vor dem Formen trocken ist, und die Temperatur genau zu überwachen, um die Bildung von Schlieren durch flüchtige Bestandteile zu vermeiden. Es ist auch notwendig, die Bedingungen der gelagerten Materialien zu überwachen, um das Harz auf dem richtigen Qualitätsniveau zu halten.

3. Blasenbildung

Katalysatoren oder eingeschlossene Feuchtigkeit und Gase bilden Blasen auf der Oberfläche, oft als Folge hoher Temperaturen in der Form. Um diesen Fehler zu beheben, müssen die Rohstoffe so weit wie möglich getrocknet und die Wärmebehandlung der Form richtig geregelt werden. In der Form eingeschlossene Gase werden auch durch geeignete Entlüftungssysteme minimiert.

4. Orangenschale

Diese Art von Oberflächenbeschaffenheit oder Rauheit wird oft auf unzureichende Kühlung oder Inhomogenität der Materialien zurückgeführt. Eine gleichmäßige Schrumpfung kann auch mit Hilfe gleichmäßiger Kühlbedingungen erreicht werden, wodurch eine gleichmäßige Oberfläche ohne Grobheit entsteht. Auch die Gleichmäßigkeit der Materialviskosität erhöht den prozentualen Anteil der Oberflächenrauhigkeit wirksam.

5. Oberflächen-Delamination

Schichten, die sich von der Oberfläche abzulösen beginnen, sind das Ergebnis von Verunreinigungen oder schlechter Interaktion mit dem Substrat. Um eine gute Bindung des Harzes zu erreichen, ist es wichtig, das Harz vor der Verarbeitung zu reinigen und während des Formens den richtigen Druck auszuüben. Das Vorhandensein von Fremdkörpern in der Produktionslinie muss unbedingt kontrolliert werden.

6. Glanzvariation

Unterschiedliche Abkühlungsraten oder ungleiche Materialverteilung führen zur Bildung von fleckigem und ungleichmäßigem Fahrgestellglanz. Dieses Problem lässt sich durch gleichmäßige und einheitliche Verarbeitungsbedingungen lösen. Die Verbesserung der Konstruktion von Formen mit verbessertem Wärmemanagement kann auch die Konsistenz des Glanzgrades verbessern.

Ursachen und Fehlerbehebung von Spritzgießfehlern

Es ist sehr wichtig, der Ursache des Problems auf den Grund zu gehen, um zu wissen, wie es gelöst werden kann. Im Folgenden finden Sie häufige Ursachen und entsprechende Maßnahmen zur Fehlerbehebung für 8 Mängel:

Strategien zur Vorbeugung von Spritzgussfehlern

Wie im Folgenden beschrieben, gibt es mehrere Präventionsstrategien, die zur Vermeidung oder Verringerung von Spritzgießfehlern beitragen können.

1. Materialvorbereitung

• Dadurch wird den Materialien die Feuchtigkeit entzogen, um das Auftreten von Dingen wie Silberschmieden oder Blasenbildung zu verhindern.
• Das für die Herstellung des Harzes verwendete Material sollte von höchster Qualität sein und keine Verunreinigungen enthalten.

2. Formgestaltung

Achten Sie auf die individuelle Wandstärke, um ein Verziehen der Platte und die Bildung von Einfallstellen zu vermeiden.

• Eine ordnungsgemäße Entlüftung sollte vorhanden sein, um Brandflecken und Lufteinschlüsse zu vermeiden.
• Glätten Sie den Strom durch die Tore oder platzieren Sie die Tore so, dass jeder die gleiche Anzahl von Personen auf seiner Seite hat.

3. Optimierung der Prozessparameter

• Zeichnen Sie die Temperatur, den Druck und die Abkühlzeit der Schmelze auf, um herauszufinden, wie häufig sie gemessen werden sollte.
• Reduzieren Sie die daraus resultierenden Fließfehler durch Kontrolle der Einspritzgeschwindigkeit und des Packungsdrucks.

4. Wartung der Ausrüstung

• Überprüfen Sie Formen und Maschinen regelmäßig auf Schäden.
• Achten Sie darauf, beschädigte Teile so früh wie möglich zu ersetzen, um eine korrekte Ausrichtung und minimale Abweichungen zu gewährleisten.

5. Ausbildung und Fachwissen

• Außerdem sollen die Zugführer darauf vorbereitet werden, mögliche Probleme im Laufe des Produktionsprozesses zu erkennen.
• Es ist notwendig, einen aktiveren Ansatz für das Qualitätsmanagement zu fordern.

6. Erprobung und Prototyping

• Gewährleistung der Sicherheitsprüfung von Formen und Verfahren bei der Entwicklung von Produkten und der Konstruktionsprüfung.
• Durch die Anwendung von Simulationssoftware ist man jedoch in der Lage, einige der Probleme zu entdecken oder zu bestimmen, auf die man bei der tatsächlichen Produktion stoßen könnte.

Schlussfolgerung

Zusammengefasst, Spritzgießen ist ein mächtiges Werkzeug, um seine Stärken und Schwächen zu ermitteln. Viele dieser Schwächen sind Defekte, z. B. kurze Schüsse, Verformungen und Oberflächenfehler, die sich direkt auf die Produktqualität auswirken und die Herstellungskosten erhöhen können. Bei Problemen mit der Form ist es wichtig, die Grundursache zu kennen. Die Anwendung geeigneter Methoden zur Fehlerbehebung und die Konzentration auf die Minimierung des Auftretens von Fehlern führt zu einer fehlerfreien Teileproduktion. Der Schwerpunkt sollte in der Tat auf der Verbesserung und dem Einsatz gut entwickelter Qualitätsmanagementsysteme liegen, um ein hohes Produktionsniveau zu erhalten.

Häufig gestellte Fragen

1. Welche Fehler beim Spritzgießen werden am häufigsten beobachtet?

Kurze Schüsse, Einfallstellen, Verzug, Bindenähte, Brandflecken, Grate, Lunker und Strahlen sind weit verbreitete Spritzgießfehler.

2. Welche Maßnahmen gibt es, um Einfallstellen beim Spritzgießen zu vermeiden?

Um Einfallstellen zu reduzieren, eine gleichmäßige Wanddicke zu erreichen, die Abkühlzeit zu minimieren und den Packungsdruck beim Gießen zu erhöhen.

3. Was ist die Ursache für Bindenähte in Formteilen?

Schweißnähte entstehen, wenn sich zwei Fließfronten des geschmolzenen Kunststoffs aufgrund einer niedrigen Schmelzetemperatur oder eines schlechten Fließverhaltens nicht nahtlos verbinden.

4. Ist es möglich, dass im Harz eingeschlossene Feuchtigkeit zu Defekten führt?

Ja, Feuchtigkeit kann Defekte verursachen, die wir gemeinhin als Silberstreifen und Blasenbildung kennen. Daher muss das Harz vor dem Gießen getrocknet werden, um solche Probleme zu vermeiden.

5. Wie trägt die Werkzeugkonstruktion zur Verringerung von Fehlern bei?

Das Design der Form ist entscheidend. Faktoren wie die gleiche Dicke der Wände, die richtigen Belüftungssysteme und die Positionierung der Anschnitte verringern die Gefahr von Verformungen, Gratbildung und Brandflecken.