Дефекти прес-форми SMC: причини та рішення

Компресійне формування листової формовочної суміші (SMC) широко використовується для виготовлення міцних, легких і розмірно стабільних композитних деталей. Типові сфери застосування включають електричні корпуси, автомобільні компоненти, корпуси акумуляторів, сантехнічні вироби, кришки доступу та структурні панелі.

Незважаючи на те, що SMC підходить для виробництва великих обсягів, дефекти формування все одно можуть виникнути, якщо склад матеріалу, конструкція прес-форми, схема заряду або параметри обробки не підібрані належним чином. Поширені проблеми включають пористість поверхні, пухирі, тріщини, короткі удари, оголення волокон, викривлення та нестабільність розмірів.

У цьому посібнику пояснюється найпоширеніші дефекти пресованого формування SMC, їх можливі причини та практичні рішення. Це може допомогти формувальникам усунути виробничі проблеми та вибрати більш відповідний SMC матеріал для кожного застосування.

Що таке компресійне формування SMC?

Sheet Molding Compound — це готовий до формування композиційний матеріал, який складається в основному з:

·  Термореактивна смола, як правило, ненасичений поліефір або вініловий ефір

·  Рубане армування скловолокном

·  Мінеральні наповнювачі

·  Малоусадочні або низькопрофільні добавки

·  Загусники

·  Засоби для видалення цвілі

·  Пігменти

·  Ініціатори та інші функціональні добавки

Під час формування під тиском попередньо зважену шихту SMC поміщають у нагріту форму. Прес закривається та чинить тиск, змушуючи матеріал текти та заповнювати порожнину форми. Тепло активує реакцію затвердіння, і матеріал твердіє в необхідну форму.

Якість готової формованої деталі SMC залежить від кількох взаємодіючих факторів:

1. Склад SMC і зрілість матеріалу

2. Зберігання та транспортування матеріалів

3. Вага, форма та розміщення заряду

4. Температура форми та однорідність температури

5. Тиск натискання та швидкість закривання

6. Конструкція форми та вентиляція

7. Час затвердіння

8. Конструкція деталей і розподіл товщини

Дефект рідко спричинений лише одним фактором. Ефективне усунення несправностей вимагає перевірки всього процесу формування замість постійної зміни одного параметра без виявлення основної причини.

1. Пористість поверхні та отвори

Зовнішній вигляд

Пористість поверхні виглядає як маленькі отвори, ямки або порожнини на формованій поверхні. Дефект може стати більш помітним після шліфування, фарбування або нанесення глянцевого покриття.

Можливі причини

·  Повітря всередині заряду SMC

·  Недостатня вентиляція цвілі

·  Волога або леткі речовини в матеріалі

·  Погане розміщення заряду

·  Надмірно швидке закриття форми

·  Недостатній тиск формування

·  Матеріальний потік на надмірно велику відстань

·  Невідповідний склад смоли або добавки

·  Забруднення на поверхні матеріалу або форми

Рішення

·  Зберігати SMC в герметичній упаковці в рекомендованих умовах.

·  Дозвольте охолодженій SMC досягти температури обробки перед відкриттям упаковки, щоб запобігти конденсації.

·  Оптимізуйте схему заряду SMC, щоб зменшити складчастий матеріал і повітря, що затримується.

·  Зменшіть початкову швидкість закриття форми, щоб повітря мало час для виходу.

·  Регулярно перевіряйте та чистіть вентиляційні отвори.

·  Відрегулюйте тиск формування для досягнення повної консолідації матеріалу.

·  Зменшити непотрібний потік матеріалу шляхом збільшення покриття заряду.

·  Перегляньте рецептуру, якщо пористість виникає постійно в різних формах.

·  Тримайте форму та робочу зону вільними від пилу, масла та вологи.

Для компонентів класу А або інших чутливих до зовнішнього вигляду компонентів контроль пористості повинен починатися як із складу SMC, так і з конструкції форми. Лише коригування обробки може не повністю вирішити проблему поверхні, пов’язану з рецептурою.

2. Пухирі та бульбашки

Зовнішній вигляд

Пухирі — це підняті ділянки на поверхні формованого компонента. Вони можуть з'явитися відразу після виймання з форми або під час фарбування, після затвердіння або впливу підвищених температур.

Можливі причини

·  Захоплене повітря або газ

·  Волога в СМК

·  Леткі речовини, що виділяються при твердінні

·  Передчасне затвердіння поверхні

·  Недостатній час затвердіння

·  Нерівномірна температура форми

·  Надмірна товщина деталі

·  Внутрішнє розшарування

·  Занадто швидке закриття форми

Рішення

·  Перевірте історію зберігання та залишковий термін придатності SMC.

·  Запобігайте утворенню конденсату під час переміщення матеріалу з холодного сховища у виробничу зону.

·  Поліпшити вентиляцію в місцях, де ймовірно накопичується повітря.

·  Зменшіть швидкість закривання на етапі випуску повітря.

·  Переконайтеся, що температура верхньої та нижньої частини форми однакова.

·  Збільште час затвердіння, якщо внутрішнє затвердіння не завершене.

·  Перегляньте товсті секції та раптові переходи товщини в конструкції деталі.

·  Уникайте схем заряду, які створюють кілька збіжних фронтів потоку.

·  Виберіть композицію SMC із системою затвердіння, яка відповідає товщині деталі та температурі формування.

Якщо пухирі з’являються лише після фарбування або запікання, формована частина може містити приховану пористість або залишкові леткі речовини. Тому важливо контролювати як процес формування, так і температуру подальшого покриття.

3. Короткі кадри та неповне заповнення

Зовнішній вигляд

Короткий постріл виникає, коли SMC не заповнює всю порожнину форми. Кути, ребра, виступи або тонкі секції можуть бути неповними.

Можливі причини

·  Недостатня маса заряду

·  Погане позиціонування заряду

·  Низька температура форми

·  Недостатній тиск формування

·  Затвердіння матеріалу до повного заповнення порожнини

·  Надто повільне закриття форми

·  Довгі або обмежені шляхи потоку

·  Надто висока в'язкість SMC

·  Недостатня потужність преса

·  Погана вентиляція, що створює опір повітрю

Рішення

·  Підтвердьте необхідну вагу заряду та підтримуйте постійну точність зважування.

·  Розмістіть заряд поблизу центру необхідного шляху потоку.

·  Збільште покриття заряду, коли це можливо.

·  Перевірте, чи температура форми відповідає рекомендованому діапазону обробки.

·  Підвищити тиск, якщо прес і форма призначені для цього.

·  Оптимізуйте швидкість закриття для повного потоку до початку значного затвердіння.

·  Очистіть заблоковані вентиляційні отвори та, якщо необхідно, додайте вентиляційні отвори у важкодоступні місця заповнення.

·  Перегляньте тонкі стінки, глибокі ребра та раптові зміни геометрії.

·  Використовуйте марку SMC з кращою текучістю для складних компонентів.

·  Переконайтеся, що прес може забезпечити достатню силу по всій проектованій площі деталі.

Додавання додаткового матеріалу не завжди є найкращим рішенням. Надмірна вага заряду може спричинити спалах, проблеми з орієнтацією волокон або внутрішню напругу. Форма та розміщення заряду повинні бути оптимізовані разом із вагою заряду.

4. Надмірна спалах

Зовнішній вигляд

Flash — це тонкий шар затверділого SMC, що виходить за межі наміченого краю формованої частини. Невелика кількість може бути прийнятною, але надмірне спалахування збільшує витрати на обрізку та може вказувати на проблему формування.

Можливі причини

·  Надмірна вага заряду

·  Надто високий тиск формування

·  Зношені або пошкоджені розділові поверхні форми

·  Неправильне вирівнювання форми

·  Нерівномірне розміщення заряду

·  Матеріал із надмірно низькою в'язкістю

·  Неправильна паралельність преса

·  Сторонній матеріал на лінії проділу

Рішення

·  Зменшити та контролювати вагу заряду.

·  Оптимізуйте розміщення заряду, щоб уникнути концентрації матеріалу біля країв форми.

·  Відрегулюйте тиск формування в межах кваліфікованого вікна процесу.

·  Перевірте лінію поділу прес-форми на наявність зносу чи пошкодження.

·  Перевірте вирівнювання форми та паралельність прес-валика.

·  Очистіть розділові поверхні перед формуванням.

·  Оцініть в'язкість і зрілість SMC.

·  Відремонтуйте форму, якщо запірні поверхні більше не можуть підтримувати достатню герметичність.

Повторний спалах в одній конкретній зоні зазвичай вказує на проблему вирівнювання форми, лінії поділу або розподілу заряду, а не на загальну проблему тиску.

5. Відкриття оптоволокна та наскрізне зчитування оптоволокна

Зовнішній вигляд

Скловолокна видно на поверхні, або їх візерунок можна побачити крізь насичений смолою поверхневий шар. Цей дефект особливо небажаний для видимих ​​автомобільних, сантехнічних або пофарбованих частин.

Можливі причини

·  Недостатньо насичена смолою поверхня

·  Надмірний матеріальний потік

·  Погане змочування волокон

·  Високий вміст скловолокна

·  Невідповідна малоусадкова або низькопрофільна система

·  Надмірний тиск формування

·  Нерівномірна температура форми

·  Недостатнє покриття заряду

·  Розрив пучків волокон під час течії

Рішення

·  Збільште покриття заряду, щоб скоротити відстань потоку.

·  Оптимізуйте схему заряду, щоб уникнути надмірного зсуву.

·  Перегляньте вміст скловолокна та довжину волокна.

·  Покращує змочування волокна під час виробництва SMC.

·  Відрегулюйте смолу, наповнювач і систему низькопрофільних добавок.

·  Перевірити однорідність температури форми.

·  Використовуйте марку SMC, розроблену для чутливих до зовнішнього вигляду компонентів.

·  Якщо потрібна дуже висока якість поверхні, розгляньте можливість внутрішньоформового покриття або відповідної обробки поверхні.

Висока механічна міцність і чудовий зовнішній вигляд поверхні не завжди вимагають однакового складу. Вміст скла, архітектура волокон і система контролю усадки повинні бути збалансовані відповідно до кінцевого застосування.

6. Тріщини і злами

Зовнішній вигляд

Тріщини можуть виникати навколо вставок, ребер, кутів, отворів або переходів від товстого до тонкого. Вони можуть з’явитися під час виймання з форми, механічної обробки, складання або обслуговування.

Можливі причини

·  Неповне затвердіння

·  Надмірне внутрішнє напруження

·  Гострі кути або погана геометрія деталей

·  Нерівномірна товщина стінок

·  Надмірна сила виштовхування

·  Видалення частини до достатнього затвердіння

·  Неправильна температура вставки або конструкція

·  Погана текучість матеріалу навколо вставок

·  Надмірна усадка

·  Невідповідна орієнтація скловолокна

·  Механічні пошкодження під час обрізки

Рішення

·  Збільште час затвердіння або перевірте фактичну температуру форми.

·  Додайте відповідні радіуси до гострих кутів.

·  По можливості уникайте різких змін товщини.

·  Покращення потоку матеріалу навколо ребер, виступів і вставок.

·  Переконайтеся, що штифти виштовхувача розташовані належним чином і працюють однаково.

·  Відкладіть виймання з форми, якщо деталь все ще занадто слабка або занадто гаряча.

·  Попередньо нагрійте вставки, якщо цього вимагає кваліфікований процес.

·  Використовуйте композицію SMC з підвищеною міцністю або меншою усадкою.

·  Оптимізація параметрів обрізки та свердління.

·  Переконайтеся, що конструкція компонента підходить для SMC, виготовленого під тиском.

Тріщини навколо металевих вставок часто виникають через різницю в температурному розширенні та усадці між металом і композитом. Геометрію вставки, стан поверхні, температуру та навколишню товщину ламінату слід оцінювати разом.

7. Викривлення та спотворення

Зовнішній вигляд

Готовий Деталь SMC згинається, скручується або не залишається рівною після вилучення з форми та охолодження. Деформація може ускладнити збірку або спричинити відхилення розмірів.

Можливі причини

·  Нерівномірна усадка

·  Нерівномірна температура форми

·  Незбалансована орієнтація волокон

·  Нерівномірне розміщення заряду

·  Великі перепади товщини стінок

·  Частина викинута занадто рано

·  Нерівномірне охолодження

·  Погана конструкція ребер

·  Неправильне укладання або поводження з гарячими частинами

·  Невідповідна композиція з низькою усадкою або низькопрофільною формою

Рішення

·  Перевірте рівномірність температури на обох половинах форми.

·  Використовуйте збалансовану та повторювану схему заряду.

·  Зменшити надмірний потік матеріалу, який може вирівняти волокна в одному напрямку.

·  Поліпшення симетрії деталі та структури ребра.

·  Зведіть до мінімуму різкі зміни товщини стінок.

·  Збільште час затвердіння перед видаленням.

·  За потреби використовуйте охолоджувальні пристрої.

·  Правильно складіть або підтримуйте частини під час охолодження.

·  Вибирайте марку SMC з низькою усадкою або низьким профілем для жорстких вимог до розмірів.

·  Вимірюйте частини лише після того, як вони досягнуть стабільної температури.

Напрямок викривлення може надати корисну діагностичну інформацію. Якщо спотворення змінюється при зміні орієнтації заряду, орієнтація волокон і потік, ймовірно, будуть основними факторами, що сприяють цьому.

8. Мітки раковини

Зовнішній вигляд

Сліди раковини – це неглибокі западини на видимій поверхні, часто протилежні ребрам, виступам або іншим товстим ділянкам.

Можливі причини

·  Локалізовані товсті ділянки

·  Нерівномірна усадка

·  Недостатній тиск під час затвердіння

·  Недостатня малоусадкова продуктивність

·  Нерівномірна температура

·  Погане співвідношення товщини ребра до стінки

·  Недостатнє затвердіння

Рішення

·  Зменшити непотрібну товщину за видимою поверхнею.

·  Оптимізуйте розміри ребер і втулки.

·  Підтримуйте достатній тиск під час стадії твердіння.

·  Перевірити однорідність температури форми.

·  При необхідності збільште час затвердіння.

·  Використовуйте композицію SMC з низькою усадкою або з низьким профілем.

·  Подумайте про переміщення важких ребер подалі від критичних поверхонь.

Конструкція деталей має великий вплив на сліди раковини. Зміна матеріалу може зменшити проблему, але вона не завжди може компенсувати надмірно товсті ребра або виступи.

9. Деламінація

Зовнішній вигляд

Шари всередині формованого SMC відокремлюються, створюючи внутрішні тріщини, слабкі ділянки або схожі на пухирі дефекти поверхні.

Можливі причини

·  Повітря, захоплене між шарами заряду

·  Забруднення між листами SMC

·  Висушений або зістарений матеріал

·  Погане зчеплення між окремими фронтами потоку

·  Недостатній тиск

·  Неповне затвердіння

·  Волога

·  Неправильне укладання заряду

Рішення

·  Уникайте захоплення повітря під час складання кількох аркушів SMC.

·  Не допускайте потрапляння на заряд захисних плівок, пилу, масла та інших забруднень.

·  Використовуйте матеріал протягом рекомендованого терміну придатності.

·  Правильно зберігайте та кондиціонуйте SMC.

·  Збільште тиск, де необхідно.

·  Покращити розміщення заряду, щоб зменшити лінії холодного зварювання.

·  Перевірте час затвердіння та температуру форми.

·  Перегляньте склад, якщо міжшарове зчеплення залишається слабким.

Оператори не повинні складати або складати заряди випадково. Повторювана процедура підготовки заряду є важливою для стабільної якості формування SMC.

10. Лінії зварювання та позначки потоку

Зовнішній вигляд

Видимі лінії або зміни кольору та текстури з’являються там, де зустрічаються два або більше фронтів потоку матеріалу. Ці області також можуть мати меншу механічну міцність.

Можливі причини

·  Погане позиціонування заряду

·  Кілька розділених зарядів

·  Складна геометрія порожнини

·  Низька температура форми

·  Передчасне затвердіння

·  Обмежений потік навколо вставок або ребер

·  Відрив пігменту при тривалому витіканні

·  Неадекватний тиск

Рішення

·  Переконструюйте структуру заряду, щоб критичні фронти потоку не зустрічалися в сильно навантажених або видимих ​​областях.

·  Збільшення покриття заряду.

·  Оптимізуйте температуру форми та швидкість закриття.

·  Покращити вентиляцію поблизу місця зустрічі.

·  Відрегулюйте положення вставок, ребер або затворів у конструкції компонента, де це можливо.

·  Використовуйте матеріал SMC з відповідними характеристиками текучості та затвердіння.

·  Оцінка міцності зон зварювання під час валідації продукту.

Зварювальна лінія – це не тільки косметична проблема. Для структурних компонентів SMC їх положення та механічні характеристики слід враховувати під час планування та випробування потоку форми.

11. Прилипання та складне виймання з форми

Зовнішній вигляд

Деталь прилипає до форми, вимагає надмірної сили виштовхування або зазнає пошкодження поверхні під час видалення.

Можливі причини

·  Недостатній внутрішній або зовнішній випуск форми

·  Забруднена або пошкоджена поверхня форми

·  Неповне затвердіння

·  Неправильна температура форми

·  Поганий кут тяги

·  Підрізи або невідповідна геометрія деталей

·  Нерівномірний розподіл ежектора

·  Надмірна шорсткість поверхні

Рішення

·  Перевірте внутрішній рівень звільнення від форми у складі SMC.

·  Очищайте та доглядайте за поверхнею форми.

·  За потреби нанесіть сумісний зовнішній антисептик.

·  Збільште час затвердіння, якщо деталь недостатньо затверділа.

·  Перевірте температуру форми.

·  Додайте відповідні кути осідання.

·  Покращити розташування та синхронізацію виштовхувача.

·  Відремонтуйте пошкоджені поверхні форми.

Надмірне використання зовнішнього звільнювача від форми може забруднити деталі та завадити фарбуванню чи склеюванню. Тому систему випуску слід оптимізувати, а не застосовувати без контролю.

12. Колірні варіації та фарбування поверхні

Зовнішній вигляд

Формований компонент має нерівномірний колір, темні плями, смуги, пожовтіння або видимі забруднення.

Можливі причини

·  Нерівномірний розподіл пігменту

·  Змішані разом матеріали з різних партій

·  Надмірна температура форми

·  Надмірний час затвердіння

·  Зараження

·  Погіршений або прострочений SMC

·  Погане очищення цвілі

·  Нерівномірний матеріальний потік

·  Несумісні добавки

Рішення

·  Використовуйте постійні виробничі партії для критично важливих для зовнішнього вигляду компонентів.

·  Перевірте дисперсію пігменту під час виробництва SMC.

·  Контролюйте температуру форми та час затвердіння.

·  Захищайте матеріал від пилу, масла та вологи.

·  Слідкуйте за управлінням запасами першим прийшов, першим вийшов.

·  Уникайте змішування старих і свіжих матеріалів без перевірки.

·  Очистіть форму та транспортне обладнання.

·  Перевірте сумісність добавок, якщо фарбування продовжується.

Практична процедура усунення несправностей SMC

Коли виникає дефект формування, випадкові зміни параметрів можуть створити додаткові варіації. Структурований процес усунення несправностей ефективніший:

1. Записуйте місце дефекту, частоту та час виготовлення.

2. Визначте, чи стосується проблема однієї порожнини, однієї форми чи всього виробництва.

3. Перевірте номер партії SMC, час зберігання та стан матеріалу.

4. Перевірте вагу заряду, розміри, укладання та розміщення.

5. Записуйте фактичну температуру форми, а не покладайтеся лише на налаштування контролера.

6. Перевірте тиск, швидкість закриття та час затвердіння.

7. Огляньте вентиляційні отвори, ежектори та розділові поверхні.

8. Порівняйте дефектні деталі з затвердженими виробничими зразками.

9. Змінюйте лише одну головну змінну за раз.

10. Задокументуйте результат і встановіть перевірене вікно обробки.

Цей підхід допомагає визначити, чи походить дефект переважно від матеріалу SMC, обладнання для формування, конструкції прес-форми чи методу роботи.

Як зменшити дефекти формування SMC перед виробництвом

Найкраща стратегія контролю дефектів починається до масового виробництва. Матеріал SMC слід вибирати відповідно до фактичних вимог до компонента, включаючи:

·  Механічна міцність

·  Вміст скловолокна

·  Якість поверхні

·  Контроль усадки

·  Відстань потоку

·  Вогнестійкість

·  Електроізоляція

·  Водопоглинання

·  Хімічна стійкість

·  Термостійкість

·  Стійкість до кольору та ультрафіолету

·  Допуски на розміри

·  Кінцевий цикл формування

Стандартна формула SMC не може забезпечити найкращу продуктивність для кожного застосування. Електричні корпуси, автомобільні деталі, сантехнічні вироби та конструкційні покриття можуть потребувати дуже різних комбінацій смоли, армування, наповнювача та добавок.

Спеціальні рішення SMC від JLON

JLON постачає листову формувальну суміш для широкого спектру композитних виробів, виготовлених під тиском. Замість того, щоб пропонувати лише одну фіксовану марку SMC, JLON може співпрацювати з клієнтами, щоб налаштувати рецептуру відповідно до конструкції деталі, умов формування та вимог кінцевого використання.

Доступні варіанти можуть включати:

·  СМК загального призначення

·  Малоусадковий SMC

·  Низькопрофільний SMC

·  Вогнезахисні SMC

·  Електроізоляція SMC

·  Високоміцний SMC

·  Водостійкий SMC

·  Жаростійкий SMC

·  Хімостійкий SMC

·  SMC для автомобільних і транспортних компонентів

·  SMC для електричних корпусів і лічильників

·  SMC для акумуляторів і корпусів накопичувачів енергії

·  СМК санітарно-будівельних виробів

·  SMC для кришок доступу та структурних панелей

Щоб порекомендувати відповідний матеріал JLON SMC, клієнти повинні надати якомога більше наступної інформації:

·  Креслення готової деталі

·  Розміри та маса деталей

·  Товщина стінки

·  Необхідний колір і якість поверхні

·  Механічні властивості

·  Вогнезахисний стандарт

·  Електричні вимоги

·  Робоча температура

·  Хімічний або погодний вплив

·  Ємність преса

·  Температура форми

·  Очікуваний цикл формування

·  Наявні дефекти або фотографії бракованих частин

Чим повніша інформація про застосування, тим легше узгодити рецептуру SMC із формою та виробничим процесом.

Висновок

більшість Дефекти прес-формування SMC є результатом взаємодії між властивостями матеріалу, структурою завантаження, станом форми та параметрами обробки. Пористість поверхні може бути пов’язана з вологістю або поганою вентиляцією, тоді як короткі удари можуть бути результатом недостатнього покриття заряду, низької текучості або передчасного затвердіння. Викривлення та тріщини часто стосуються як дизайну деталей, так і контролю усадки.

Для надійного виробництва формувальники повинні встановити контрольоване вікно процесу та використовувати марку SMC, розроблену для конкретного застосування. JLON надає матеріали SMC і підтримку рецептур для електричних, автомобільних, енергетичних, санітарних, будівельних і промислових композитних компонентів.

Якщо у вас виникли дефекти формування SMC або ви розробляєте нову деталь, виготовлену під тиском, зв’яжіться з JLON, надавши свої креслення, вимоги до продуктивності та умови обробки. Наша команда може допомогти оцінити застосування та порекомендувати відповідне рішення для формування листової суміші.