Defecten bij het spuitgieten zijn altijd aan de orde bij spuitgietfabrikanten; het is hun dagelijks werk. Het spuitgietproces is een kritisch productieproces dat wordt gebruikt om kunststof onderdelen met precisie en tegen hoge snelheden te maken. Er kunnen echter onvolkomenheden optreden, die afbreuk doen aan het uiterlijk en de functionaliteit van het resultaat. Toch richt dit artikel zich op de spuitgietprincipes, legt het algemene en oppervlaktedefecten uit, evalueert het hun mogelijke oorzaken en biedt het oplossingen en aanbevelingen om de spuitgietresultaten te verbeteren.

Wat is spuitgieten?

Spuitgieten een proces dat helpt bij het maken van onderdelen door gesmolten materiaal in een mal te injecteren en het onderdeel onder druk in te pakken. Het materiaal trekt aanvankelijk samen en wordt stijf met de vorm van de mal nadat het is afgekoeld. Het wordt veel gebruikt bij de productie van auto's, consumentengoederen en medische apparatuur vanwege de voordelen die de techniek biedt bij de productie van complexe precisiecomponenten tegen lagere kosten.

De belangrijkste onderdelen van het spuitgietproces zijn:

1. Materialen voor spuitgieten

De materialen die bij het spuitgieten worden gebruikt, worden zorgvuldig geselecteerd op basis van de eisen van het eindproduct. De meest gebruikte materialen zijn thermoplasten vanwege hun veelzijdigheid en hun vermogen om herhaaldelijk te smelten en te stollen zonder significante degradatie. De belangrijkste thermoplasten zijn:

• Polypropyleen (PP): PP staat bekend om zijn flexibiliteit, chemische weerstand en lichte gewicht en wordt veel gebruikt in de auto-industrie, verpakkingen en huishoudelijke artikelen.
• Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS): ABS biedt een uitstekende slagvastheid, stijfheid en een glad oppervlak, waardoor het ideaal is voor consumentenelektronica, auto-interieurs en speelgoed.
• Polyethyleen (PE): PE wordt gewaardeerd om zijn taaiheid, vochtbestendigheid en lage kosten, waardoor het de voorkeur geniet voor voedselcontainers, leidingen en industriële onderdelen.

Elk materiaal heeft unieke eigenschappen en de keuze hangt af van de mechanische, thermische en chemische vereisten van het product. Hierboven staan slechts enkele spuitgietmaterialen opgesomd; je kunt de spuitgietmaterialen pagina voor meer informatie over meer soorten plastic materialen.

2. Plastic Spuitgietmatrijs

De kunststof spuitgietmal is een precisiebewerkt gereedschap dat ontworpen is om de gewenste vorm van het kunststof onderdeel te vormen. Het bestaat uit:

• Holte: Vormt de buitenkant van het kunststofdeel.
• Kern: Vormt de interieurelementen, ribben, nokken, enz.
• Schimmelbasis: De moldbase wordt gebruikt om de holte, de kern, de schuivers, de lifters, de uitwerpers, de geleidingssystemen, de spure en vele andere onderdelen in te plaatsen.

Het ontwerp van de matrijs is afgestemd op de geometrie van het product en bevat elementen zoals koelkanalen, uitwerpsystemen en poorten om een efficiënte productie te garanderen. Een goed matrijsontwerp zorgt voor maatnauwkeurigheid en minimaliseert defecten zoals kromtrekken of verzakkingen.

3. Spuitgietmachine

De spuitgietmachine wordt gebruikt om de kunststof spuitgietmatrijs te bevestigen, die een cruciale rol speelt in het spuitgietproces, bestaande uit:

• Injectie-eenheid: Smelt en spuit gesmolten kunststof onder hoge druk in de vormholte.
• Klemeenheid: Houdt de matrijshelften bij elkaar tijdens het inspuiten en opent ze voor het uitwerpen van het onderdeel.
• Besturingssysteem: Regelt parameters zoals temperatuur, druk en injectiesnelheid om een consistente productkwaliteit te garanderen.

Samen vormen deze componenten de ruggengraat van het spuitgietproces, waardoor de efficiënte productie van precisieonderdelen voor verschillende industrieën mogelijk wordt.

Veelvoorkomende gebreken bij het spuitgieten

Verschillende veelvoorkomende spuitgietfouten zijn typisch voor het gegeven productieproces en kunnen de kwaliteit, het uitzicht en de bruikbaarheid van de spuitgietproducten bepalen. Dergelijke problemen zijn te wijten aan materiaalproblemen, inadequate machinecontrole en/of matrijsconfiguratie. Hieronder vindt u gedetailleerde uitleg over veelvoorkomende spuitgietfouten en oplossingen voor problemen:

1. Kort schots vormfout

Short shot molding defecten ontstaan wanneer de gesmolten kunststof niet optimaal vloeit in de matrijsholte, wat leidt tot de productie van kortere onderdelen. Lage materiaaltoevoer, lage injectiedruk of smalle kanalen die de kunststofstroom in de matrijs belemmeren, worden geassocieerd met dit defect.

De gebruikelijke oplossing voor het oplossen van problemen bestaat uit het verhogen van de injectiedruk, het inspecteren op schimmelopeningen of het verwijderen van eventuele obstakels in het stromingssysteem.

2. Gootstenen gietfouten

Zinksporen in spuitgietonderdelen zijn meestal kleine, holle oppervlaktedepressies die vaak voorkomen op plaatsen met dikkere wanden. Verschillende factoren kunnen dit fenomeen veroorzaken. Het kan gaan om verschillende koelsnelheden, lage verpakkingskracht of een enorme materiaaldikte.

Oplossing voor problemen: Fabrikanten kunnen zinkvlekken verminderen door de koeltijd en de verpakkingsdruk onder controle te houden en door mallen te maken met dezelfde wanddikte. Dit vermindert het optreden van zinkvlekken, die worden veroorzaakt door slechte koeling en krimp.

3. Flits gietfouten

Flashproblemen bij spuitgietproducten zijn dunne, ongewenste lagen kunststof naast de deellijn of een andere opening in de matrijs. Dit wordt meestal veroorzaakt door hoge injectiedrukniveaus, onjuiste plaatsing van de matrijs, slechte passing bij het spuitgieten of slijtage van de matrijsonderdelen.

De oplossing voor het oplossen van problemen bestaat uit het verlagen van de injectiedruk, het correct positioneren of uitlijnen van de matrijshelften en het zo nodig vervangen van versleten matrijsonderdelen.

4. Vervorming defecten bij spuitgieten

Wanneer ze het artikel produceren en het blijkt een andere vorm te hebben dan vereist, dan wordt dit kromtrekken genoemd. Dit defect wordt meestal veroorzaakt door warmtebehandeling, afschrikken, krimpen van metaal of variaties in de dikte van de wand. Fabrikanten kunnen dan de snelheid waarmee deze onderdelen afkoelen vertragen, de matrijs aanpassen om de wanden zo stevig en gelijkmatig mogelijk te maken en materialen kiezen die langzamer krimpen.

5. Laslijnen gietfouten

Laslijnen zijn grenzen of randen van twee samengevoegde delen waar de twee gesmolten kunststoflagen niet goed hechten. Dit is meestal te wijten aan een lage smelttemperatuur, een lage injectiesnelheid en een verkeerde plaatsing van de poort in de matrijs. De oplossingen voor het beschreven probleem zijn onder andere het verhogen van de smelttemperatuur en de injectiesnelheid, het herpositioneren van de poorten en een beter ontwerp van de matrijsstroom.

6. Brandwonden gietfouten

Carbonisatiesporen zijn zwarte of bruine vlekken op het buitenoppervlak van het onderdeel. Ze zijn het gevolg van ingesloten lucht of gassen in de matrijs die oververhit raakt door onvoldoende ontluchting of door een te hoge injectiesnelheid. Door een betere ontluchting van de matrijs, lage injectiesnelheden en controle op verstoppingen in de matrijs kunnen brandvlekken worden verwijderd.

7. Leemtes gietfouten

Spouwblaasjes zijn kleine, schone, gesloten luchtzakjes die opgesloten zitten in het uiteindelijke spuitgietproduct. Dit wordt meestal veroorzaakt door een lage verpakkingsdruk, snelle afkoeling of krimp van het werkstuk. Fabrikanten kunnen de verpakkingsdruk en koeltemperatuur verhogen en controleren of het materiaal de matrijsholte gelijkmatig vult.

8. Jetting gietfouten

Jetting is een laslijndefect waarbij een slangachtig patroon van het onderdeel ontstaat door de gedeeltelijke afkoeling van de gesmolten kunststof als deze met hoge snelheid wordt geïnjecteerd. Dit is het gevolg van de hoge injectiesnelheid of lage smelttemperaturen. Verzachtende technieken zijn onder andere het vertragen van de injectiesnelheid, het verhogen van de smelttemperatuur en het creëren van betere poorten met een soepele stroming.

9. Bellen defecten bij spuitgieten

Bellen zijn gebieden in het spuitgietproduct waar lucht of gas is ingesloten en zien er meestal helder of troebel uit. Deze ontstaan door onvoldoende droging van het materiaal, te veel vocht of brandbare stoffen in de materiaalinhoud. Maatregelen variëren van het goed drogen van alle materialen voor het verwerken tot het beter ventileren van de matrijsholte.

10. Flashmarkeringen in gaten

Er ontstaat flash in de gaten of in de interne structuur van het onderdeel in de vorm van dunne lagen overtollig polymeermateriaal. Dit defect komt meestal voor bij hoge injectiedruk en/of slecht versleten matrijzen. Preventie: Drukverlagende maatregelen invoeren op injectiesystemen en op continue basis matrijsoppervlakken reinigen en zorgen voor een correcte uitlijning van de matrijs.

Defecten aan het spuitgietoppervlak

Hoewel defecten aan het oppervlak van een spuitgegoten onderdeel er vooral uit zien, hebben ze ook functionele gevolgen. Veel voorkomende problemen zijn

1. Stromingslijnen

Gebrek aan continuïteit in wanddikteovergangen of lage smelttemperaturen veroorzaakt kenmerken zoals strepen of patronen op het oppervlak van de discontinue uitsteeksels. De beste aanpak om vloeilijnen uit te bannen is om de beste ontwerpconsistentie te bereiken en de smelttemperaturen efficiënt te regelen. Een andere factor is het verbeteren van het matrijsontwerp, dat de geleidelijke stappen van de wanddikte vermindert. Dit kan helpen om het probleem op te lossen.

2. Zilveren Strepen

Deze metalen patronen of lijnen die zichtbaar zijn op de stof worden gevormd door vocht of door hoge temperaturen tijdens het verwerken. Het is raadzaam om ervoor te zorgen dat de hars droog is voor het gieten en ook om de temperatuur goed in de gaten te houden om de vorming van strepen door vluchtige componenten te voorkomen. Het is ook noodzakelijk om de omstandigheden van opgeslagen materialen in de gaten te houden om de hars op het juiste kwaliteitsniveau te houden.

3. Zinderend

Katalysatoren of ingesloten vocht en gassen creëren bellen aan het oppervlak, vaak als gevolg van hoge matrijstemperaturen. Om dit euvel te verhelpen, moeten de grondstoffen maximaal worden gedroogd en moet de warmtebehandeling van de matrijs goed worden geregeld. In de matrijs worden ingesloten gassen ook geminimaliseerd door goede ontluchtingssystemen.

4. Sinaasappelschil

Dit soort oppervlakteafwerking of ruwheid wordt vaak toegeschreven aan onvoldoende koeling of inhomogeniteit van materialen. Gelijkmatig krimpen kan ook worden bereikt met behulp van uniforme koelomstandigheden, waardoor continuïteit van oppervlakken zonder grofheid wordt verkregen. Verder verbetert ook een regelmatige materiaalviscositeit het percentage oppervlakteruwheid efficiënt.

5. Oppervlakte Delaminatie

Lagen die van het oppervlak beginnen af te bladderen zijn het gevolg van vervuiling of een slechte interactie met het substraat. Voor een goede hechting van de hars is het belangrijk om de hars te reinigen voor verwerking en de juiste hoeveelheid druk toe te passen tijdens het gieten. Het is verplicht om de beschikbaarheid van vreemd materiaal in de productielijn te controleren.

6. Glansvariatie

Verschillende koelsnelheden of een ongelijke materiaalverdeling leiden tot de vorming van vlekkerige en ongelijkmatige glans op het chassis. Een constante en uniforme verwerkingsconditie wordt gebruikt om dit probleem op te lossen. Het verbeteren van het ontwerp van mallen met verbeterde mogelijkheden voor thermisch beheer kan ook de consistentie van de glansniveaus verbeteren.

Oorzaken en oplossen van problemen bij spuitgieten

Het is heel belangrijk om de oorzaak van het probleem te achterhalen om te weten hoe je het kunt oplossen. Hieronder staan veelvoorkomende oorzaken en bijbehorende maatregelen voor het oplossen van problemen voor 8 defecten:

Preventiestrategieën voor defecten bij spuitgieten

Er zijn verschillende preventiestrategieën, zoals hieronder beschreven, die kunnen helpen om spuitgietfouten te elimineren of te verminderen.

1. Materiaalvoorbereiding

• Dit verwijdert vocht uit de materialen om te voorkomen dat dingen zoals zilversmeden of blaarvorming optreden.
• Het materiaal dat gebruikt moet worden om de hars te maken moet van de hoogste kwaliteit zijn en mag geen verontreinigingen bevatten.

2. Vormontwerp

Houd individueel rekening met de wanddikte om vervorming van de plaat en de vorming van zinkvlekken te voorkomen.

• Er moet een goede ontluchting zijn om brandplekken en luchtvallen te voorkomen.
• Vlot de stroom door de poortjes of plaats de poortjes zo dat iedereen een gelijk aantal personen aan zijn kant krijgt.

3. Optimalisatie van procesparameters

• Registreer de smelttemperatuur, druk en afkoeltijd om te onderzoeken hoe vaak deze gemeten moeten worden.
• Verminder de resulterende stroomdefecten door de injectiesnelheid en de verpakkingsdruk te regelen.

4. Onderhoud van apparatuur

• Controleer mallen en machines regelmatig op beschadigingen.
• Zorg ervoor dat beschadigde onderdelen zo snel mogelijk worden vervangen om de juiste uitlijning en minimale variatie te behouden.

5. Training en deskundigheid

• Het moet machinisten ook voorbereiden op het identificeren van mogelijke problemen tijdens het productieproces.
• Het is noodzakelijk om een actievere benadering van kwaliteitsmanagement te eisen.

6. Testen en prototypen

• Zorg voor veiligheidstests op mallen en processen tijdens het ontwerp van producten en een ontwerpcontrole.
• Door simulatiesoftware toe te passen, is men echter in staat om enkele van de problemen te ontdekken of te bepalen die hij of zij waarschijnlijk zal tegenkomen bij het uitvoeren van de werkelijke productie.

Conclusie

Concluderend, spuitgieten is een machtig hulpmiddel om de sterke en zwakke punten te identificeren. Veel van deze gebreken zijn kortsluiting, kromtrekken en oneffenheden in het oppervlak die allemaal een directe impact kunnen hebben op de productkwaliteit en de productiekosten kunnen verhogen. Bij schimmelproblemen is het belangrijk om de hoofdoorzaak te kennen. Daarna kunnen de juiste methoden voor probleemoplossing worden toegepast en kan de aandacht worden gericht op het minimaliseren van het aantal defecten. De focus moet inderdaad liggen op verbetering en het gebruik van goed ontwikkelde kwaliteitsmanagementsystemen om een hoog productieniveau te behouden.

Veelgestelde vragen

1. Welke spuitgietfouten komen het vaakst voor?

Short shots, sink marks, kromtrekken, laslijnen, brandvlekken, flashes, voids en jetting zijn veelvoorkomende spuitgietfouten.

2. Welke maatregelen zijn er om zinksporen bij het spuitgieten te vermijden?

Om zinksporen te verminderen, een gelijke wanddikte te bereiken, de afkoelperiode te minimaliseren en de verpakkingsdruk tijdens het gieten te verhogen.

3. Wat is de oorzaak van laslijnen in gegoten onderdelen?

Laslijnen ontstaan wanneer twee stroomfronten van de gesmolten kunststof niet naadloos op elkaar aansluiten door een lage smelttemperatuur of een slecht stromingsontwerp.

4. Kan in hars opgesloten vocht defecten veroorzaken?

Ja, vocht kan defecten veroorzaken zoals wat we algemeen kennen als zilverstrepen en blaasvorming. Het is daarom noodzakelijk om de hars te drogen voordat je gaat gieten om dergelijke problemen te voorkomen.

5. Hoe draagt het ontwerp van matrijzen bij aan het verminderen van defecten?

Het ontwerp van de mal is cruciaal. Factoren als gelijke dikte van de wanden, de juiste ventilatiesystemen en de plaatsing van poorten verkleinen de kans op dingen als kromtrekken, vlampatronen en brandplekken.