典型的汽车注塑件缺陷分析及其解决方法

典型的汽车注塑件缺陷分析及其解决方法

汽车用塑料量的多少已成为衡量汽车设计和制造水平高低的重要标志，目前国内汽车的材料约10%以上由塑料构成，从保险杠、裙边和挡泥板等外饰件，到仪表板、门板和立柱等内饰件，再到前端框架、罩盖和进气歧管等发动机周边零件，随处可见塑料的存在。汽车塑料件大多数采用注塑成型，成型周期短，生产效率高，制造成本低。但注塑成型可能会产生较多的缺陷。小编搜集了5大典型的汽车注塑件缺陷及其解决措施。

一、虎皮纹

虎皮纹经常出现在保险杠、仪表板、门板和立柱等面积较大的汽车注塑件上，是一种波浪形条纹的表面缺陷，条纹大约垂直于熔体流动方向，在注塑件表面上形成光泽不同的刻印，看起来就像老虎皮上的花纹一样，俗称虎皮纹。虎皮纹容易产生在壁厚较薄、流程较大的注塑件上，它具有以下特征：(1) 注塑件表面出现呈周期性变化的明暗交替的条纹；(2) 条纹大致垂直于熔体的流动方向；(3) 条纹分为亮区和暗区，亮区的光泽度高，暗区的光泽度差；(4) 如果注塑件的外观面是亮区，则背面是暗区，两者交替出现。 

原因：

1.材料中的增韧材料越多，虎皮纹现象越容易出现。增韧材料在注塑过程中受到拉伸和剪切作用，产生微量形变，使熔体产生不稳定流动，从而导致虎皮纹产生。韧性差的材料就很少出现虎皮纹现象，如增强材料、非增韧尼龙、聚对苯二甲酸丁二酯等材料，在成型过程中很少有虎皮纹产生。应用于汽车注塑件的聚丙烯(PP)，由于要求有较高的抗冲击性能，添加了弹性体等增韧成分，非常容易出现虎皮纹缺陷。

2.注塑件的壁厚越薄，或充填流动距离越远，流长比越大，熔体在充模过程中越容易产生不稳定流动，越容易产生虎皮纹。适当增加注塑件的壁厚，或缩短单一浇口的充填距离，可降低熔体的充模阻力，保证熔体流动的稳定性，有利于消除虎皮纹。但在汽车轻量化要求越来越高的今天，薄壁化是汽车注塑件的发展趋势，因此通过增加壁厚消除虎皮纹不太现实。 

解决方法：

在模具设计方面，增加流道直径，扩大浇口的厚度和宽度是消除虎皮纹的有效措施。浇口厚度最好达到壁厚的0.7-0.8 倍。此举的目的是降低熔体在流道和浇口中的压力损失，减小进入型腔时的出模膨胀效应。

在模具设计上，应尽量采用渐变过渡的直浇口、侧浇口和扇形浇口，避免使用截面积逐渐缩小的潜伏浇口和点浇口。实践证明，潜伏浇口、点浇口或很小的侧浇口都很容易产生虎皮纹。

在注塑工艺方面，熔体温度、模具温度和注射速度是影响虎皮纹的几个重要参数。一般来说，提高熔体温度和模具温度，调整注射速度，有利于消除虎皮纹。采用较低的注射速度有利于消除虎皮纹，因为低速下熔体流动更加稳定。

二、表面复制不良

表面复制不良是指注塑件在成型过程中不能精确复制模具型腔表面，表现为注塑件表面光泽不均。

成因：

1.很多汽车注塑件表面设计有皮纹，皮纹效果越细腻，注塑成型时就越难复制。2.皮纹形状很规则，相互之间不连通时，很容易因皮纹困气而导致表面复制不良。3.型腔压力不足。此种情况下，设置的注塑工艺应能保证熔体在型腔中有足够的压力复制模具表面。

解决方案：

一般来说，高温、高速和高压( 简称三高工艺)有利于减小熔体压力损失，使注塑件表面更好地复制模具表面。

避免困气。当模具的排气效果不好，或皮纹深度较大时，或注射速度过快使得型腔内的气体来不及排出时，就会产生困气，导致表面复制不良。

三、缩痕
缩痕产生在注塑件的表面，是指在注塑件表面形成的局部凹陷。缩痕通常产生在注塑件局部厚壁的位置，或产生在加强筋、螺丝柱等突起物的背面。在汽车注塑件上，螺丝柱、加强筋或卡扣等结构的背面容易出现缩痕。

成因：缩痕是注塑件局部位置在冷却过程中得不到有效的保压补缩造成的。 

解决方案：

对于螺丝柱背面产生的缩痕，常用的改善措施是在螺丝柱根部添加火山口结构。降低等效壁厚。等效壁厚越小，注塑件表面就越不容易产生缩痕，当螺丝柱根部的等效壁厚接近注塑件壁厚T 时，注塑件基本没有产生缩痕的风险。

汽车注塑件一般选用改性PP材料。与工程塑料相比，改性PP的弹性模量较低，抵抗变形的能力也低，需要从结构设计上保证注塑件的强度。常用的办法是在产品设计中添加加强筋。加强筋的厚度选择关系到注塑件表面是否产生缩痕。对结晶聚合物，由于结晶会产生后收缩，加强筋根部的厚度要适当薄些，建议不超过壁厚的1／3，否则容易在背面形成缩痕；而对于非晶聚合物，由于后收缩较小，加强筋根部的厚度可适当厚些，但建议不超过壁厚的1／2。加强筋尺寸设计不合理时，容易在背面形成缩痕。在允许的情况下将加强筋设计在两个平面交接的过渡曲面背后，即使有轻微缩痕，由于护面的掩饰作用，也可以巧妙地将缩痕隐藏。

合理的结构件设计。汽车保险杠对外观有严格的要求，即使注塑件上有轻微的缩痕，在喷漆后也会非常明显地显现，这就对结构的设计提出了更高的要求。汽车注塑件由于装配的需要，常在外观面的背后设计较多的卡扣。卡扣的尺寸设计很重要，壁厚较薄则卡扣的强度不足，且在注塑时容易产生缺胶；壁厚较厚则会产生缩痕。最佳的解决措施是将卡扣根部壁厚减薄，既解决了卡扣的强度问题，又避免了缩痕，同时还保证顺利注塑成型。而卡扣根部没有进行减薄处理，注塑成型时容易产生缩痕。

四．熔接线

两股料流相遇时，注塑件上就会形成熔接线。此时，熔体前沿的切线有一个夹角，这就是熔接线的汇合角，如下图所示。汇合角的大小对熔接线的强度和清晰度有重要影响。根据Moldflow的分析准则，当汇合角＞135°时，熔接线肉眼看不到，而且强度很高；当75°＜汇合角＜135° 时，熔接线比较清晰，但强度仍很高，通过处理，喷漆可以遮盖熔接线；当汇合角＜75°时，熔接线即使经过处理，喷漆仍无法遮盖，而且强度较差。

解决方案：

对于汽车保险杠、仪表板、门板、裙边等体积较大的注塑件，通常采用含有顺序阀的热流道来消除熔接线，一般是中间的针阀先打开，当熔体前锋流过下一个针阀时，该针阀开启，这样就可以避免填充时在注塑件上形成较多的熔接线。即使采用针阀式热流道，孔周围的熔接线也难以消除，但在结构设计上也可以弱化。通常在孔的周围增加凹槽等结构，扰乱熔接线的生成，从而起到淡化熔接线的效果。
在模具设计时，应避免浇口面对着孔，否则形成的熔接线难以调整。在注塑工艺上，该段采用较低的注射速度可以弱化熔接线，但加工温度或材料熔体流动速率稍有波动时，注塑工艺就需要调整，这给生产造成了一定的困难。

五. 翘曲变形

翘曲变形是指注塑件的形状与设计的形状出现比较大的差异，通常为凸出或凹陷。 成因：汽车注塑件的设计常采用PP材料，与工程塑料相比，其弹性模量相对较低，因而抵抗变形的能力较弱，这就需要从结构设计上保证注塑件的强度。汽车仪表板前沿是容易变形的部位。 解决方案：在不增加壁厚的情况下，加强筋通常可以增加注塑件的强度，改善注塑件的变形。但是，当加强筋设计不合理时，反而会增加注塑件的变形。