Turnarea prin compresie Sheet Molding Compound (SMC) este utilizată pe scară largă pentru componente auto, carcase electrice, capace pentru baterii, produse de construcție, capace de acces și alte piese compozite de mare volum.
Procesul poate oferi o repetabilitate excelentă, dar numai atunci când material, model de încărcare, mucegai, temperatură, mișcare de presare, presiune și ciclu de întărire lucrează împreună ca un sistem controlat.
Când apar defecte, schimbarea presiunii de turnare este rareori răspunsul corect. Un blister poate proveni din gaz prins, umiditate, aerisire slabă sau vindecare insuficientă. Un scurt timp poate fi cauzat de încărcarea SMC, temperatura matriței, profilul de închidere sau dezvoltarea presiunii. Deformarea poate fi cauzată de orientarea fibrei, încălzire neuniformă, ejectare prematură sau flux asimetric de material.
Identificați → Măsurați → Izolați cauza → Modificați o variabilă → Validați → Standardizați
1. Defecte comune de turnare SMC și cum să le identificați
Defectele SMC pot fi în general împărțite în defecte de suprafață, defecte interne, defecte de umplere și defecte dimensionale . Identificarea corectă este primul pas deoarece defectele care apar similare pe piesa finită pot avea cauze fundamentale complet diferite.
Defecte de suprafață
- Semne de curgere: modele de suprafață direcționale sau ondulate legate de fluxul de material.
- Citire prin fibră: armătura devine vizibilă prin suprafața turnată.
- Zone bogate in rasini: zone lucioase sau neregulate care conțin exces de rășină locală.
- Zone fără rășină: fibre expuse sau suprafețe rugoase din cauza acoperirii insuficiente cu rășină.
- vezicule: zone înălțate asociate cu gaz prins, umiditate sau vindecare incompletă.
- găuri: mici cavități de suprafață care pot deveni mai vizibile după vopsire sau șlefuire.
Defecte interne și structurale
- Goluri și porozitate internă
- delaminare
- Crăpare internă
- Umidificare incompletă a fibrelor
- Inaniție localizată de rășină
- Contaminare cu materiale străine
Defecte dimensionale
- Warpage
- Răsucire
- Contracție neuniformă
- Variația grosimii
- Nealinierea ansamblului
Defecte de umplere
- lovitură scurtă: materialul nu reușește să umple complet cavitatea.
- Flash: excesul de material scapă prin linia de despărțire a matriței.
- Umplutură incompletă în coastă sau cu boss
- Defecte de întâlnire a frontului de flux
Punct specific SMC: Orientarea fibrelor nu trebuie ignorată în timpul inspecției vizuale. Pe măsură ce sarcina curge prin cavitatea matriței, armătura se poate roti și alinia cu direcția de curgere. Prin urmare, un model vizibil de suprafață poate indica o schimbare a fluxului de material local și, potențial, a comportamentului mecanic local.
| Defect | Aspect tipic | Verificare rapidă | Inspecție avansată |
| Semne de flux | Linii de suprafață direcționale sau ondulate | Inspecție vizuală | Microscopie |
| vezicule | Bule ridicate sau umflare localizată | Inspecție vizuală sau prin robinet | Inspecție cu ultrasunete |
| Goluri | Cavități interne | Eșantion de secțiune | Ultrasunete sau CT |
| delaminare | Separarea straturilor | Atingeți test sau secționare | Inspecție cu ultrasunete |
| Warpage | Geometrie distorsionată | Fixare sau etrier | CMM sau scanare 3D |
| Flash | Excesul de material de-a lungul liniei de despărțire | Vizual sau caliper | De obicei inutil |
| Lovitură scurtă | Umplere incompletă a cavității | Inspecție vizuală | De obicei inutil |
Inspecția CT poate oferi informații foarte detaliate despre defectele interne, dar în mod normal este mai potrivită pentru componente complexe, de mare valoare sau de analiză a defecțiunilor decât pentru inspecția de rutină a producției de volum mare.
2. Flux de lucru de depanare pas cu pas pentru defectele SMC
Ajustarea aleatorie a mai multor parametri de turnare în același timp face ca depanarea să fie mai lentă. Chiar dacă defectul dispare, este posibil ca inginerul să nu știe care modificare a rezolvat de fapt problema.
O abordare mai fiabilă este stabilirea unei secvențe fixe de depanare.
1
Confirmați și clasificați defectul
Înregistrați locația defectului, numărul cavității, lotul de producție, lotul de material, temperatura matriței, numărul ciclului, programul de presă, operatorul și tura.
Mai întâi stabiliți dacă problema este cosmetice, dimensionale, legate de umplutură sau structurale .
2
Verificați distribuția temperaturii matriței
Nu vă bazați doar pe valoarea afișată de regulatorul de încălzire. Măsurați mai multe locații reale ale matriței, inclusiv centrul, colțurile, secțiunile subțiri, secțiunile groase și zonele cu defecte recurente.
3
Verificați greutatea de încărcare și modelul de încărcare
Verificați greutatea de încărcare, dimensiunile foii, numărul de straturi, orientarea materialului și poziția de încărcare. Amplasarea incorectă modifică cât de mult trebuie să curgă SMC înainte de a umple cavitatea.
4
Verificați starea materialului
Examinați temperatura de depozitare, timpul de depozitare, maturarea materialului, contaminarea, expunerea la umiditate și variația materialului-lot.
5
Examinați curba de presă reală
Nu revizuiți doar valorile de referință programate. Examinați poziția reală, viteza și datele de presiune înregistrate în timpul ciclului de turnare.
Poziție → Viteză → Creștere de presiune → Presiune de vârf → Menține → Decompresie → Deschidere
6
Inspectați ventilația și starea sculei
Verificați orificiile de ventilație, suprafețele de despărțire, uzura mucegaiului, depunerile, acumularea de agent de degajare, consistența încălzirii și alinierea.
7
Rulați teste controlate
Schimbați câte o variabilă, ori de câte ori este posibil. Stabiliți o linie de bază, modificați un parametru, modelați un număr definit de mostre și comparați frecvența defectelor înainte de a face o altă modificare.
3. Apăsați Settings, Process Parametrus și Cure Management
Turnarea prin compresie SMC este deosebit de sensibilă la interacțiunea dintre temperatura, timpul de curgere, mișcarea presei, presiunea de turnare și întărire . Acești factori ar trebui tratați ca o fereastră de proces, mai degrabă decât ca valori de referință izolate.
Temperatura matriței
Dacă temperatura matriței este prea scăzută, vâscozitatea rășinii și comportamentul la întărire pot împiedica procesul să atingă timpul de ciclu dorit sau proprietățile mecanice finale.
Dacă temperatura este prea mare, SMC poate începe să se întărească înainte de umplerea completă a cavităţii. Consecințele posibile includ:
- fotografii scurte;
- semne de curgere;
- finisare slabă a suprafeței;
- stres intern;
- curgere incompletă în coaste și colțuri.
SMC termorigid convențional este adesea prelucrat folosind unelte încălzite în jurul interval 150°C , dar fereastra corectă depinde de chimia rășinii, grosimea componentelor, geometrie și sistemul de întărire.
Viteza de inchidere
Se închide prea repede poate contribui la:
- aer prins;
- deplasarea excesivă a materialului;
- blitz;
- flux instabil.
Închiderea prea încet poate permite rășinii să înceapă să se gelifice înainte de umplerea completă a cavității.
Din acest motiv, o presă SMC poate utiliza un profil de mișcare în mai multe etape: abordare rapidă urmată de o etapă controlată de turnare și curgere.
Presiune de turnare
Presiunea de turnare eficientă insuficientă poate contribui la:
- umplere incompletă;
- goluri;
- compactare slabă;
- inconsecvență dimensională.
Presiunea excesivă poate contribui la:
- flash excesiv;
- deplasarea fibrei;
- încărcarea inutilă a matriței;
- uzura accelerată a mucegaiului.
O presiune de turnare SMC de referință poate scădea 7-14 MPa în unele aplicații, dar acest lucru nu ar trebui niciodată tratat ca un cadru universal.
Presiunea necesară depinde de reologia materialului, zona proiectată, acoperirea sarcinii, geometria componentelor și distanța de curgere.
Ținerea timpului și vindecarea
Deschiderea matriței înainte de o întărire suficientă poate cauza deformare după matriță, formarea de vezicule, proprietăți mecanice slabe sau instabilitate dimensională.
Menținerea mult mai mult decât este necesar poate să nu îmbunătățească nici calitatea, nici performanța, în timp ce crește direct timpul ciclului.
Obiectivul nu este pur și simplu obținerea celui mai scurt ciclu. Este de a realiza cel mai scurt ciclu repetabil care produce în mod constant o piesă acceptabilă .
În timpul dezvoltării avansate a procesului, DSC sau alte metode de analiză termică pot fi, de asemenea, utilizate pentru a studia comportamentul de întărire și pentru a valida fereastra de producție selectată.
4. Scule, ventilație, uniformitate a temperaturii și întreținere a matriței
Multe probleme de turnare care inițial par a fi defecte de material provin de fapt din unealtă sau din interacțiunea dintre matriță și presă.
Aerisirea
Aerul trebuie să iasă din cavitate pe măsură ce curge SMC. Prin urmare, ventilația ar trebui evaluată în jurul:
- locurile finale de umplere;
- colțuri îndepărtate;
- coaste;
- sefii;
- trăsături profunde;
- zonele în care se întâlnesc mai multe fronturi de flux.
Orificiile blocate sau poziționate prost pot contribui la fotografii scurte, defecte de suprafață, porozitate internă, vezicule și reproducere incompletă a detaliilor.
„Îmbunătățirea ventilației” nu este o acțiune corectivă completă. Inginerul ar trebui să identifice locul unde cavitatea se umple ultima dată și unde devine prins aerul sau gazul.
Uniformitatea temperaturii
Un controler care afișează 150°C nu dovedește că fiecare regiune a instrumentului este de fapt la 150°C.
Temperatura neuniformă a mucegaiului → Întărire neuniformă → Contracție neuniformă → Tensiuni reziduale → Deformare
Prin urmare, cartografierea periodică a temperaturii matriței ar trebui să includă zonele centrale, colțurile, nervurile majore, secțiunile groase, secțiunile subțiri și locațiile defectelor recurente.
Alinierea matriței și presei
Ancheta ar trebui să includă și:
- planeitatea mucegaiului;
- starea liniei de despărțire;
- componente de ghidare;
- paralelism platan;
- deformarea platanului;
- încărcare neuniformă.
Dacă blițul apare în mod repetat doar pe o parte a piesei turnate, simpla schimbare a presiunii poate ascunde simptomul fără a corecta o problemă de aliniere a mucegaiului sau a plăcii.
Întreținerea preventivă a mucegaiului
- Curățați canalele de aerisire în mod regulat.
- Inspectați linia de despărțire a matriței.
- Îndepărtați depozitele excesive de agent de degajare.
- Verificați încălzitoarele și senzorii de temperatură.
- Inspectați componentele de ghidare și de aliniere.
- Reparați suprafețele deteriorate ale mucegaiului.
- Documentați locațiile defectelor recurente.
5. Matricea de depanare a defectelor SMC
Deoarece același defect vizibil poate avea mai multe cauze, depanarea ar trebui să compare materialul, presa/procesul și factorii de matriță împreună.
| Defect | Cauza materială posibilă | Apăsați / Procesați Cauza | Cauza mucegaiului | Primele verificări |
| Lovitură scurtă | Curgere slabă, material îmbătrânit | Presiune efectivă scăzută, profil de închidere neadecvat | Debit restricționat, orificii de ventilație blocate | Model de încărcare, curbă de apăsare, aerisire |
| Flash | Greutate excesivă de încărcare | Presiune excesivă | Linie de despărțire uzată sau problemă de aliniere | Greutatea încărcării și starea mucegaiului |
| Blister | Umiditate sau componente volatile | Tratament insuficient | Evacuare slabă a gazelor | Depozitare material, ciclu de întărire, orificii de aerisire |
| Warpage | Orientare neuniformă a fibrelor | Ejecție prematură | Temperatura neuniformă a matriței | Harta temperaturii și fluxul de materiale |
| Goluri | Aer slab umed sau prins | Compactare insuficientă | Aerisire slabă | Stivuire de încărcare, curbă de presiune, orificii de ventilație |
| Semne de flux | Comportamentul fluxului de material | Viteză de închidere necorespunzătoare | Restricția debitului | Plasarea sarcinii și profilul vitezei |
| Expunerea la fibre | Variația distribuției rășinii | Mișcare excesivă a materialului | Geometria fluxului local | Starea materialului și modelul de încărcare |
| Variația dimensională | Variație de lot | Incoerență de poziție sau presiune | Variatie termica | Repetabilitatea presei și temperatura matriței |
6. Inspecție, SPC și prevenirea defectelor
Un proces SMC stabil ar trebui să monitorizeze variabilele care creează piesa în loc să se bazeze doar pe inspecția piesei finite.
| Parameter | Metoda de monitorizare |
| Greutate de încărcare | Cantar digital |
| Lotul material | Înregistrarea trasabilității producției |
| Temperatura matriței | Termocupluri plus verificare periodică a temperaturii |
| Poziția de închidere | Apăsați senzorul de poziție |
| Viteza de inchidere | Apăsați controler / date ciclului |
| Presiune de vârf | Traductor de presiune / date prese |
| Menținerea Presiunii | Curba ciclului înregistrată |
| Timp de vindecare | Înregistrarea ciclului PLC |
| Greutate parțială | Cantar digital |
| Grosimea | Etrier sau CMM |
| Dimensiuni critice | Ecartament sau CMM |
| Warpage | Dispozitiv de inspecție sau CMM |
| Goluri Interioare | Secțiune de prelevare sau inspecție cu ultrasunete |
Folosiți SPC acolo unde contează
Diagramele de control pot fi aplicate la variabile precum:
- greutatea de încărcare;
- temperatura mucegaiului;
- timpul de ciclu;
- dimensiuni critice;
- greutate parțială;
- presiune de vârf;
- menținerea presiunii.
Cerințele Cpk ar trebui să se bazeze pe desenul clientului, planul de control, cerințele PPAP sau standardul intern de calitate, mai degrabă decât aplicarea unui obiectiv de capacitate universal pentru fiecare componentă SMC.
Un avantaj major al SPC este că poate identifica deriva procesului înainte ca o cantitate mare de componente defecte să fie produsă.
7. Ar trebui să fie reparat sau casat un defect SMC?
Nu orice defect turnat este potrivit pentru reparare. Dispunerea corectă depinde de criticitatea piesei, adâncimea defectului, locație, cerințele clientului, încărcarea mecanică și cerințele electrice sau de mediu.
| Defect | Dispoziție tipică |
| Minor Cosmetic Pinhole | Reparația cosmetică poate fi posibilă |
| Imperfecțiune minoră de suprafață | Slefuirea sau acoperirea poate fi permisă |
| Daune mici necritice ale marginilor | Reparația controlată poate fi posibilă |
| delaminare internă | Evaluare inginerească necesară |
| Vidul structural semnificativ | Respinge frecvent |
| Lovitură scurtă majoră | În mod normal, respingeți și remodelați |
| Warpage severă | Respingeți, cu excepția cazului în care există o reluare dimensională aprobată |
| Fisura structurala | Revizuire sau respingere de inginerie |
Pentru componentele structurale de automobile, piesele de izolație electrică și alte produse relevante pentru siguranță, reparațiile nu ar trebui introduse fără aprobarea și validarea inginerească documentată.
Preveniți defectele SMC prin controlul întregului sistem de turnare
Defectele recurente ale SMC nu trebuie puse automat pe seama rășinii, matriței sau presei. Un proces de încredere necesită un control coordonat al tuturor variabilelor importante.
Model de încărcare a materialului Temperatură matriță Presă Mișcare Presiune Curare
Prin urmare, cea mai utilă întrebare de depanare nu este: „Ce setare ar trebui să creștem?”
O întrebare mai bună este: „Care condiție măsurabilă a procesului s-a schimbat înainte de apariția defectului?”
Prin colectarea de informații despre materiale, date despre temperatura matriței, curbe reale de presare, măsurători ale pieselor și locații ale defectelor, producătorii pot trece de la depanarea prin încercare și eroare și pot trece la controlul repetabil al procesului.
Controlul presei de turnare prin compresie SMC contează și el
Pentru turnarea SMC de volum mare, presa hidraulică ar trebui să ofere suficient control și repetabilitate pe parcursul întregului ciclu de compresie.
Factorii importanți legați de presă includ:
- controlul vitezei de închidere;
- profile de închidere în mai multe etape;
- controlul creșterii presiunii;
- stabilitatea presiunii de mentinere;
- repetabilitatea poziției berbecului;
- paralelism platan;
- decompresie controlată;
- înregistrarea datelor ciclului.
Curbele reale ale presei pot ajuta, de asemenea, inginerii de producție să distingă variațiile legate de echipament de problemele cauzate de materialul SMC, sculele sau condițiile de întărire.
SMC Compression Molding Press Solutions de la Wuxi PengdaHZ
Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd. dezvoltă soluții de presa hidraulice pentru aplicații de turnare prin compresie SMC și compozite.
Când planificați o nouă linie de producție SMC sau modernizați un proces de turnare existent, selecția presei ar trebui să se bazeze pe cerințele reale ale componentelor și ale procesului, mai degrabă decât pe tonaj.
Informațiile utile pentru evaluarea echipamentelor includ tipul de material SMC, dimensiunile piesei finite, zona de turnare proiectată, presiunea necesară, dimensiunile și greutatea matriței, cursa, lumina naturală, timpul țintă al ciclului, capacitatea de producție și cerințele de automatizare.
Vizitează wuxipd.com pentru mai multe informații despre presele hidraulice SMC și echipamentele de turnare prin compresie compozite.
Întrebări frecvente
Care sunt cele mai frecvente defecte de turnare SMC?
Defectele obișnuite includ urme de curgere, fibre citite, zone bogate în rășină sau lipsite de rășină, vezicule, găuri, porozitate, goluri interne, delaminare, crăpături, deformare, flash și fotografii scurte.
Ce cauzează goluri în turnarea prin compresie SMC?
Golurile pot rezulta din aer prins între straturile de încărcare, umezeala slabă a materialului, gazele generate în timpul turnării, aerisirea necorespunzătoare, plasarea inadecvată a încărcăturii sau compactarea insuficientă eficientă.
De ce piesele SMC dezvoltă vezicule?
Cauzele posibile includ umiditatea, componentele volatile, gazul prins, întărirea incompletă, diferențele locale de temperatură sau deschiderea matriței înainte de a se dezvolta o întărire suficientă.
Ce cauzează urmele de curgere în SMC?
Semnele de curgere pot fi influențate de plasarea încărcăturii, orientarea fibrei, distribuția locală a rășinii, geometria matriței, temperatură și profilul vitezei de închidere a presei.
Cum pot fi prevenite loviturile scurte?
Verificați mai întâi greutatea încărcăturii și poziționarea, urmate de starea materialului, temperatura matriței, aerisirea, viteza reală a presei și curbele de poziție și presiunea efectivă de turnare.
Cum afectează presiunea de turnare defectele SMC?
Presiunea insuficientă poate contribui la umplerea slabă, goluri și inconsistență dimensională. Presiunea excesivă poate crește fulgerul, mișcarea fibrelor, încărcarea sculelor și uzura matriței.
Cum afectează temperatura matriței calitatea pieselor SMC?
Temperatura matriței afectează vâscozitatea materialului, timpul de curgere, rata de întărire, contracția, calitatea suprafeței, timpul ciclului și stabilitatea dimensională. Uniformitatea temperaturii pe întregul instrument este, de asemenea, critică.
Cum pot setările presei să reducă defectele de turnare SMC?
O presă SMC configurată corespunzător oferă control repetabil asupra vitezei de apropiere, vitezei de turnare, creșterii presiunii, presiunii de menținere, poziției pistonului, timpului de întărire și deschiderii matriței. Înregistrarea curbei ciclului real face, de asemenea, depanarea mai sistematică.
