Lisovanie z lisovaných foriem Sheet Molding Compound (SMC) je široko používané pre automobilové komponenty, elektrické kryty, kryty batérií, stavebné výrobky, prístupové kryty a iné veľkoobjemové kompozitné diely.
Proces môže poskytnúť vynikajúcu opakovateľnosť, ale iba vtedy, keď je materiál, vzor náboja, forma, teplota, pohyb lisu, tlak a cyklus vytvrdzovania spolupracovať ako riadený systém.
Keď sa objavia chyby, samotná zmena lisovacieho tlaku je zriedka tou správnou odpoveďou. Blister môže pochádzať zo zachyteného plynu, vlhkosti, zlého vetrania alebo nedostatočného vytvrdenia. Krátky výstrel môže byť spôsobený náplňou SMC, teplotou formy, uzatváracím profilom alebo vývojom tlaku. Deformácia môže byť spôsobená orientáciou vlákna, nerovnomerným ohrevom, predčasným vyhadzovaním alebo asymetrickým tokom materiálu.
Identifikovať → Merať → Izolovať príčinu → Zmeniť jednu premennú → Overiť → Štandardizovať
1. Bežné chyby výlisku SMC a ako ich identifikovať
Chyby SMC možno vo všeobecnosti rozdeliť na povrchové chyby, vnútorné chyby, chyby výplne a rozmerové chyby . Správna identifikácia je prvým krokom, pretože chyby, ktoré sa na hotovej časti javia podobne, môžu mať úplne odlišné základné príčiny.
Povrchové chyby
- Značky toku: smerové alebo zvlnené povrchové vzory súvisiace s tokom materiálu.
- Čítanie vlákna: výstuž je viditeľná cez tvarovaný povrch.
- Oblasti bohaté na živicu: lesklé alebo nepravidelné oblasti obsahujúce prebytočnú lokálnu živicu.
- Oblasti vyhladované živicou: odkryté vlákna alebo drsné povrchy v dôsledku nedostatočného pokrytia živicou.
- Blistre: vyvýšené oblasti spojené so zachyteným plynom, vlhkosťou alebo neúplným vytvrdnutím.
- Dierky: malé povrchové dutiny, ktoré sa môžu stať viditeľnejšími po lakovaní alebo brúsení.
Vnútorné a štrukturálne chyby
- Dutiny a vnútorná pórovitosť
- Delaminácia
- Vnútorné praskanie
- Neúplné zvlhčenie vlákna
- Lokalizované hladovanie živicou
- Znečistenie cudzím materiálom
Rozmerové chyby
- Warpage
- Krútenie
- Nerovnomerné zmršťovanie
- Variácia hrúbky
- Nesprávne nastavenie zostavy
Chyby výplne
- Krátky záber: materiál úplne nevyplní dutinu.
- Flash: prebytočný materiál uniká cez deliacu čiaru formy.
- Neúplná výplň rebier alebo výstupkov
- Chyby pri stretnutí s predným tokom
Bod špecifický pre SMC: Orientácia vlákna by sa pri vizuálnej kontrole nemala ignorovať. Keď náplň preteká dutinou formy, výstuž sa môže otáčať a vyrovnávať so smerom toku. Viditeľný vzor povrchu môže preto naznačovať zmenu v lokálnom toku materiálu a potenciálne aj v lokálnom mechanickom správaní.
| Defekt | Typický vzhľad | Rýchla kontrola | Pokročilá kontrola |
| Prietokové značky | Smerové alebo zvlnené povrchové čiary | Vizuálna kontrola | Mikroskopia |
| Pľuzgiere | Vyvýšené bubliny alebo lokalizovaný opuch | Vizuálna alebo vodovodná kontrola | Ultrazvuková kontrola |
| Voids | Vnútorné dutiny | Vzorka sekcie | Ultrazvuk alebo CT |
| Delaminácia | Oddelenie vrstiev | Poklepte test alebo rezy | Ultrazvuková kontrola |
| Warpage | Deformovaná geometria | Upevnenie alebo strmeň | CMM alebo 3D skenovanie |
| Flash | Prebytočný materiál pozdĺž deliacej čiary | Vizuál alebo posuvné meradlo | Zvyčajne zbytočné |
| Krátky záber | Neúplné vyplnenie dutiny | Vizuálna kontrola | Zvyčajne zbytočné |
CT vyšetrenie môže poskytnúť veľmi podrobné informácie o vnútorných defektoch, ale zvyčajne je vhodnejšie komplexné komponenty vysokej hodnoty alebo komponenty na analýzu porúch ako pri bežnej kontrole veľkoobjemovej výroby.
2. Pracovný postup odstraňovania problémov pre chyby SMC krok za krokom
Náhodné nastavenie niekoľkých parametrov lisovania súčasne spomaľuje riešenie problémov. Aj keď chyba zmizne, inžinier nemusí vedieť, ktorá zmena skutočne vyriešila problém.
Spoľahlivejším prístupom je stanoviť pevnú postupnosť odstraňovania problémov.
1
Potvrďte a klasifikujte defekt
Zaznamenajte miesto defektu, číslo dutiny, výrobnú dávku, šaržu materiálu, teplotu formy, číslo cyklu, program lisu, operátora a zmenu.
Najprv zistite, či ide o problém kozmetické, rozmerové, súvisiace s výplňou alebo štrukturálne .
2
Skontrolujte distribúciu teploty formy
Nespoliehajte sa len na hodnotu, ktorú ukazuje regulátor vykurovania. Zmerajte niekoľko skutočných umiestnení formy, vrátane stredu, rohov, tenkých častí, hrubých častí a opakujúcich sa chybných oblastí.
3
Skontrolujte hmotnosť nabitia a vzor nabíjania
Overte hmotnosť náplne, rozmery hárku, počet vrstiev, orientáciu materiálu a polohu náplne. Nesprávne umiestnenie mení, ako ďaleko musí SMC prúdiť pred naplnením dutiny.
4
Skontrolujte stav materiálu
Skontrolujte skladovaciu teplotu, čas skladovania, zrenie materiálu, kontamináciu, vystavenie vlhkosti a variácie jednotlivých šarží materiálu.
5
Skontrolujte aktuálnu krivku tlače
Nekontrolujte naprogramované požadované hodnoty sami. Preskúmajte skutočné údaje o polohe, rýchlosti a tlaku zaznamenané počas lisovacieho cyklu.
Pozícia → Rýchlosť → Vybudovanie tlaku → Maximálny tlak → Podržanie → Dekompresia → Otvorenie
6
Skontrolujte ventiláciu a stav nástroja
Skontrolujte vetracie otvory, deliace plochy, opotrebovanie formy, usadeniny, nahromadenie separačného prostriedku, konzistenciu ohrevu a zarovnanie.
7
Spustite kontrolované skúšky
Vždy, keď je to praktické, zmeňte jednu premennú. Vytvorte základnú líniu, upravte jeden parameter, vytvarujte definovaný počet vzoriek a porovnajte frekvenciu defektov pred vykonaním ďalšej zmeny.
3. Stlačte Nastavenia, Parametre procesu a Správa vytvrdzovania
Lisovanie SMC je obzvlášť citlivé na interakciu medzi nimi teplota, doba toku, pohyb lisu, lisovací tlak a vytvrdzovanie . S týmito faktormi by sa malo zaobchádzať skôr ako s procesným oknom než ako s izolovanými nastavenými hodnotami.
Teplota formy
Ak je teplota formy príliš nízka, viskozita živice a správanie pri vytvrdzovaní môžu brániť procesu v dosiahnutí požadovaného času cyklu alebo konečných mechanických vlastností.
Ak je teplota príliš vysoká, SMC môže začať vytvrdzovať pred úplným vyplnením dutiny. Možné dôsledky zahŕňajú:
- krátke zábery;
- prietokové značky;
- zlá povrchová úprava;
- vnútorný stres;
- neúplný tok do rebier a rohov.
Bežný termoset SMC sa často spracováva pomocou vyhrievaných nástrojov okolo Rozsah 150°C , ale správne okno závisí od chémie živice, hrúbky komponentu, geometrie a systému vytvrdzovania.
Rýchlosť zatvárania
Príliš rýchle zatváranie môže prispieť k:
- zachytený vzduch;
- nadmerný posun materiálu;
- blesk;
- nestabilný tok.
Zatváranie príliš pomaly môže umožniť, aby živica začala gélovať pred úplným vyplnením dutiny.
Z tohto dôvodu môže lis SMC používať viacstupňový profil pohybu: rýchly prístup nasledovaný kontrolovaným formovaním a fázou toku.
Lisovací tlak
Nedostatočný účinný lisovací tlak môže prispieť k:
- neúplná náplň;
- dutiny;
- slabé zhutnenie;
- rozmerová nekonzistentnosť.
Nadmerný tlak môže prispieť k:
- nadmerný záblesk;
- posunutie vlákna;
- zbytočné zaťaženie formy;
- zrýchlené opotrebovanie formy.
Referenčný lisovací tlak SMC môže klesnúť 7-14 MPa v niektorých aplikáciách, ale nikdy by sa to nemalo považovať za univerzálne nastavenie.
Požadovaný tlak závisí od reológie materiálu, projektovanej plochy, pokrytia náplne, geometrie komponentu a prietokovej vzdialenosti.
Holding Time and Cure
Otvorenie formy pred dostatočným vytvrdnutím môže spôsobiť deformáciu po forme, tvorbu pľuzgierov, zlé mechanické vlastnosti alebo rozmerovú nestabilitu.
Držanie podstatne dlhšie, ako je potrebné, nemôže zlepšiť kvalitu ani výkon a zároveň priamo predĺžiť čas cyklu.
Cieľom nie je jednoducho dosiahnuť čo najkratší cyklus. Ide o dosiahnutie najkratší opakovateľný cyklus, ktorý konzistentne produkuje prijateľnú časť .
Počas pokročilého vývoja procesu je možné použiť DSC alebo iné metódy tepelnej analýzy na štúdium správania vytvrdzovania a overenie zvoleného výrobného okna.
4. Nástroje, vetranie, rovnomernosť teploty a údržba formy
Mnohé problémy s lisovaním, ktoré sa spočiatku javia ako chyby materiálu, v skutočnosti pochádzajú z nástroja alebo zo vzájomného pôsobenia medzi formou a lisom.
Vetranie
Pri prúdení SMC musí z dutiny unikať vzduch. Odvzdušňovanie by sa preto malo hodnotiť okolo:
- konečné miesta plnenia;
- vzdialené rohy;
- rebrá;
- šéfovia;
- hlboké rysy;
- oblasti, kde sa stretávajú viaceré fronty prúdenia.
Zablokované alebo zle umiestnené vetracie otvory môžu prispievať ku krátkym záberom, povrchovým defektom, vnútornej pórovitosti, pľuzgierom a neúplnej reprodukcii detailov.
„Zlepšiť odvzdušnenie“ nie je úplné nápravné opatrenie. Inžinier by mal identifikovať, kde sa dutina skutočne vypĺňa ako posledná a kde sa zachytáva vzduch alebo plyn.
Rovnomernosť teploty
Regulátor zobrazujúci 150 °C nedokazuje, že každá oblasť nástroja má skutočne 150 °C.
Nerovnomerná teplota formy → Nerovnomerné vytvrdzovanie → Nerovnomerné zmršťovanie → Zvyškové napätie → Deformácia
Periodické mapovanie teploty formy by preto malo zahŕňať stredové oblasti, rohy, hlavné rebrá, hrubé časti, tenké časti a miesta opakujúcich sa defektov.
Zarovnanie foriem a lisov
Vyšetrovanie by malo zahŕňať aj:
- rovinnosť formy;
- stav deliacej čiary;
- vodiace komponenty;
- rovnobežnosť dosiek;
- vychýlenie dosky;
- nerovnomerné zaťaženie.
Ak sa záblesk opakovane objavuje len na jednej strane lisovaného dielu, jednoduchá zmena tlaku môže skryť symptóm bez toho, aby sa odstránil problém so zarovnaním formy alebo dosky.
Preventívna údržba plesní
- Pravidelne čistite vetracie kanály.
- Skontrolujte deliacu čiaru formy.
- Odstráňte nadmerné usadeniny uvoľňovacieho prostriedku.
- Skontrolujte ohrievače a snímače teploty.
- Skontrolujte vodiace a vyrovnávacie komponenty.
- Opravte poškodené povrchy foriem.
- Zdokumentujte miesta s opakujúcimi sa chybami.
5. Matica na odstraňovanie porúch SMC
Pretože rovnaká viditeľná chyba môže mať niekoľko príčin, riešenie problémov by malo porovnať faktory materiálu, lisu/procesu a formy.
| Defekt | Možná materiálna príčina | Tlač / Proces Príčina | Príčina plesní | Prvé kontroly |
| Krátky záber | Slabá tekutosť, starý materiál | Nízky účinný tlak, nevhodný uzatvárací profil | Obmedzený prietok, zablokované vetracie otvory | Vzor nabíjania, krivka lisovania, odvzdušňovanie |
| Flash | Nadmerná hmotnosť náboja | Nadmerný tlak | Opotrebovaná deliaca čiara alebo problém so zarovnaním | Hmotnosť náplne a stav formy |
| Blister | Vlhkosť alebo prchavé zložky | Nedostatočná liečba | Slabá evakuácia plynu | Skladovanie materiálu, cyklus vytvrdzovania, vetracie otvory |
| Warpage | Nerovnomerná orientácia vlákien | Predčasné vysunutie | Nerovnomerná teplota formy | Teplotná mapa a tok materiálu |
| Voids | Slabé zvlhčenie alebo zachytený vzduch | Nedostatočné zhutnenie | Slabé vetranie | Stohovanie náplne, krivka tlaku, prieduchy |
| Prietokové značky | Správanie materiálového toku | Nevhodná rýchlosť zatvárania | Obmedzenie prietoku | Umiestnenie náboja a rýchlostný profil |
| Expozícia vlákna | Variácia distribúcie živice | Nadmerný pohyb materiálu | Lokálna geometria prúdenia | Stav materiálu a vzor nabitia |
| Rozmerová variácia | Dávková variácia | Nekonzistentnosť polohy alebo tlaku | Tepelná variácia | Opakovateľnosť lisu a teplota formy |
6. Kontrola, SPC a prevencia chýb
Stabilný proces SMC by mal monitorovať premenné, ktoré tvoria diel, namiesto spoliehania sa len na kontrolu hotových dielov.
| Parameter | Metóda monitorovania |
| Hmotnosť nabitia | Digitálna váha |
| Materiál Lot | Záznam o sledovateľnosti výroby |
| Teplota formy | Termočlánky plus pravidelné overovanie teploty |
| Uzatváracia pozícia | Snímač polohy stlačte |
| Záverečná rýchlosť | Stlačte ovládač / údaje cyklu |
| Špičkový tlak | Tlakový prevodník / údaje lisu |
| Udržiavací tlak | Zaznamenaná krivka cyklu |
| Cure Time | Záznam cyklu PLC |
| Hmotnosť dielu | Digitálna váha |
| Hrúbka | Posuvné meradlo alebo CMM |
| Kritické rozmery | Meradlo alebo CMM |
| Warpage | Kontrolný prípravok alebo CMM |
| Vnútorné prázdnoty | Sekcia odberu vzoriek alebo ultrazvuková kontrola |
Použite SPC tam, kde na tom záleží
Regulačné diagramy možno použiť na premenné, ako sú:
- hmotnosť náboja;
- teplota formy;
- čas cyklu;
- kritické rozmery;
- hmotnosť dielu;
- špičkový tlak;
- držiaci tlak.
Požiadavky Cpk by mali byť založené na výkrese zákazníka, pláne kontroly, požiadavkách PPAP alebo internom štandarde kvality, a nie na uplatňovaní jedného cieľa univerzálnej spôsobilosti na každý komponent SMC.
Hlavnou výhodou SPC je, že dokáže identifikovať drift procesu predtým, ako sa vyrobí veľké množstvo chybných komponentov.
7. Mal by byť defekt SMC opravený alebo zošrotovaný?
Nie každý vylisovaný defekt je vhodný na opravu. Správna dispozícia závisí od kritickosti dielu, hĺbky defektu, umiestnenia, požiadaviek zákazníka, mechanického zaťaženia a elektrických alebo environmentálnych požiadaviek.
| Defekt | Typická dispozícia |
| Malá kozmetická dierka | Je možná kozmetická oprava |
| Menšia povrchová nedokonalosť | Môže byť povolené brúsenie alebo náter |
| Malé nekritické poškodenie hrán | Je možná riadená oprava |
| Vnútorná delaminácia | Vyžaduje sa inžinierske hodnotenie |
| Významná štrukturálna prázdnota | Často odmietať |
| Veľký krátky záber | Normálne odmietnuť a preformovať |
| Ťažká deformácia | Odmietnuť, pokiaľ neexistuje schválená rozmerová úprava |
| Štrukturálna trhlina | Technická kontrola alebo zamietnutie |
V prípade konštrukčných automobilových komponentov, elektrických izolačných dielov a iných výrobkov dôležitých z hľadiska bezpečnosti by sa opravy nemali vykonávať bez zdokumentovaného technického schválenia a overenia.
Predchádzajte defektom SMC ovládaním celého formovacieho systému
Opakujúce sa chyby SMC by nemali byť automaticky obviňované zo živice, formy alebo lisu. Spoľahlivý proces vyžaduje koordinovanú kontrolu všetkých dôležitých premenných.
Vzor náplne materiálu Teplota formy Pohyb lisu Tlakové vytvrdzovanie
Najužitočnejšia otázka na riešenie problémov preto nie je: "Ktoré nastavenie by sme mali zvýšiť?"
Lepšia otázka je: "Ktorý merateľný stav procesu sa zmenil predtým, ako sa objavil defekt?"
Zhromažďovaním informácií o materiáli, údajoch o teplote formy, skutočných krivkách lisovania, meraniach dielov a miestach defektov sa môžu výrobcovia posunúť od riešenia problémov pokusom a omylom k opakovateľnému riadeniu procesu.
Dôležitá je aj kontrola lisu na lisovanie SMC
Pri veľkoobjemovom lisovaní SMC by mal hydraulický lis poskytovať dostatočnú kontrolu a opakovateľnosť počas celého kompresného cyklu.
Medzi dôležité faktory súvisiace s tlačou patria:
- ovládanie rýchlosti zatvárania;
- viacstupňové uzatváracie profily;
- kontrola nárastu tlaku;
- stabilita udržiavacieho tlaku;
- opakovateľnosť polohy barana;
- rovnobežnosť dosiek;
- riadená dekompresia;
- zaznamenávanie údajov o cykle.
Skutočné krivky lisovania môžu tiež pomôcť výrobným inžinierom rozlíšiť odchýlky súvisiace so zariadením od problémov spôsobených materiálom SMC, nástrojmi alebo podmienkami vytvrdzovania.
SMC Compress Molding Press Solutions od Wuxi PengdaHZ
Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd. vyvíja riešenia hydraulického lisu pre aplikácie SMC a kompozitného lisovania.
Pri plánovaní novej výrobnej linky SMC alebo modernizácii existujúceho lisovacieho procesu by mal byť výber lisu založený skôr na skutočných požiadavkách na komponenty a proces než na samotnej tonáži.
Užitočné informácie pre hodnotenie zariadenia zahŕňajú typ materiálu SMC, rozmery hotového dielu, projektovanú oblasť lisovania, požadovaný tlak, rozmery a hmotnosť formy, zdvih, denné svetlo, cieľový čas cyklu, výrobnú kapacitu a požiadavky na automatizáciu.
Navštívte wuxipd.com pre viac informácií o hydraulických lisoch SMC a zariadeniach na lisovanie kompozitov.
Často kladené otázky
Aké sú najčastejšie chyby výlisku SMC?
Medzi bežné chyby patria stopy po toku, prečítanie vlákien, oblasti bohaté na živicu alebo oblasti s nedostatkom živice, pľuzgiere, dierky, pórovitosť, vnútorné dutiny, delaminácia, praskliny, deformácia, záblesky a krátke výstrely.
Čo spôsobuje dutiny pri lisovaní SMC?
Dutiny môžu byť spôsobené zachyteným vzduchom medzi vrstvami náplne, zlým zmáčaním materiálu, plynmi vznikajúcimi počas formovania, zlým odvetrávaním, nevhodným umiestnením náplne alebo nedostatočným efektívnym zhutňovaním.
Prečo sa na častiach SMC tvoria pľuzgiere?
Medzi možné príčiny patrí vlhkosť, prchavé zložky, zachytený plyn, neúplné vytvrdnutie, miestne teplotné rozdiely alebo otvorenie formy pred dostatočným vytvrdnutím.
Čo spôsobuje stopy toku v SMC?
Značky toku môžu byť ovplyvnené umiestnením náplne, orientáciou vlákna, lokálnou distribúciou živice, geometriou formy, teplotou a profilom rýchlosti uzatvárania lisu.
Ako sa dá zabrániť krátkym záberom?
Najprv skontrolujte hmotnosť a umiestnenie náplne, potom stav materiálu, teplotu formy, odvzdušnenie, skutočnú rýchlosť lisovania a krivky polohy a efektívny lisovací tlak.
Ako ovplyvňuje lisovací tlak chyby SMC?
Nedostatočný tlak môže prispieť k zlému vyplneniu, dutinám a rozmerovej nekonzistencii. Nadmerný tlak môže zvýšiť vzplanutie, pohyb vlákien, zaťaženie nástroja a opotrebovanie formy.
Ako ovplyvňuje teplota formy kvalitu dielov SMC?
Teplota formy ovplyvňuje viskozitu materiálu, čas toku, rýchlosť vytvrdzovania, zmršťovanie, kvalitu povrchu, čas cyklu a rozmerovú stabilitu. Rovnomernosť teploty v celom nástroji je tiež kritická.
Ako môžu nastavenia lisu znížiť chyby výlisku SMC?
Správne nakonfigurovaný lis SMC poskytuje opakovateľnú kontrolu nad rýchlosťou približovania, rýchlosťou formovania, nárastom tlaku, prídržným tlakom, polohou piestu, časom vytvrdzovania a otvorením formy. Zaznamenávanie krivky skutočného cyklu tiež robí odstraňovanie problémov systematickejším.
