Lisování Sheet Molding Compound (SMC) se široce používá pro automobilové komponenty, elektrické skříně, kryty baterií, stavební výrobky, přístupové kryty a další velkoobjemové kompozitní díly.
Proces může poskytnout vynikající opakovatelnost, ale pouze tehdy, když je materiál, vzor náboje, forma, teplota, pohyb lisu, tlak a cyklus vytvrzování pracovat společně jako řízený systém.
Když se objeví defekty, samotná změna lisovacího tlaku je zřídka tou správnou odpovědí. Puchýř může pocházet ze zachyceného plynu, vlhkosti, špatného odvětrávání nebo nedostatečného vytvrzení. Krátký výstřel může být způsoben náplní SMC, teplotou formy, uzavíracím profilem nebo vývojem tlaku. Pokřivení může pocházet z orientace vláken, nerovnoměrného ohřevu, předčasného vyhození nebo asymetrického toku materiálu.
Identifikovat → Změřit → Zjistit příčinu → Změnit jednu proměnnou → Ověřit → Standardizovat
1. Běžné vady výlisku SMC a jak je identifikovat
Vady SMC lze obecně rozdělit na povrchové vady, vnitřní vady, vady výplní a rozměrové vady . Správná identifikace je prvním krokem, protože defekty, které se na hotovém dílu objevují podobně, mohou mít zcela odlišné základní příčiny.
Povrchové vady
- Značky toku: směrové nebo zvlněné povrchové vzory související s tokem materiálu.
- Přečtení vláken: výztuha se stává viditelnou skrz tvarovaný povrch.
- Oblasti bohaté na pryskyřici: lesklé nebo nepravidelné oblasti obsahující přebytek místní pryskyřice.
- Oblasti s hladem po pryskyřici: obnažená vlákna nebo drsné povrchy kvůli nedostatečnému pokrytí pryskyřicí.
- Blistry: vyvýšené oblasti spojené se zachyceným plynem, vlhkostí nebo neúplným vytvrzením.
- dírky: malé povrchové dutiny, které se mohou stát viditelnějšími po lakování nebo broušení.
Vnitřní a konstrukční vady
- Dutiny a vnitřní pórovitost
- Delaminace
- Vnitřní praskání
- Neúplné smáčení vlákna
- Lokalizované hladovění pryskyřice
- Cizí materiálová kontaminace
Rozměrové vady
- Warpage
- Kroucení
- Nerovnoměrné smrštění
- Variace tloušťky
- Nesouosost sestavy
Vady výplně
- Krátký záběr: materiál zcela nevyplní dutinu.
- Flash: přebytečný materiál uniká přes dělicí linku formy.
- Neúplná výplň žebra nebo výstupku
- Vady setkání čela toku
Bod specifický pro SMC: Orientaci vláken byste při vizuální kontrole neměli ignorovat. Jak vsázka proudí dutinou formy, výztuha se může otáčet a vyrovnávat se směrem toku. Viditelný povrchový vzor může proto naznačovat změnu v místním toku materiálu a potenciálně v místním mechanickém chování.
| Defekt | Typický vzhled | Rychlá kontrola | Pokročilá kontrola |
| Průtokové značky | Směrové nebo zvlněné povrchové linie | Vizuální kontrola | Mikroskopie |
| Puchýře | Vystouplé bubliny nebo lokalizovaný otok | Vizuální nebo kohoutková kontrola | Ultrazvuková kontrola |
| Prázdniny | Vnitřní dutiny | Ukázka řezu | Ultrazvuk nebo CT |
| Delaminace | Oddělení vrstev | Poklepávací test nebo krájení | Ultrazvuková kontrola |
| Warpage | Zkreslená geometrie | Přípravek nebo třmen | CMM nebo 3D skenování |
| Flash | Přebytečný materiál podél dělicí čáry | Vizuál nebo posuvné měřítko | Obvykle zbytečné |
| Krátký záběr | Neúplná výplň dutiny | Vizuální kontrola | Obvykle zbytečné |
CT vyšetření může poskytnout velmi podrobné informace o vnitřních defektech, ale obvykle je vhodnější složité, vysoce hodnotné komponenty nebo komponenty pro analýzu poruch než pro rutinní kontrolu velkoobjemové výroby.
2. Pracovní postup odstraňování problémů s SMC defekty krok za krokem
Náhodné nastavení několika parametrů lisování současně zpomaluje odstraňování problémů. I když závada zmizí, inženýr nemusí vědět, která změna ve skutečnosti problém vyřešila.
Spolehlivějším přístupem je stanovit pevnou sekvenci odstraňování problémů.
1
Potvrďte a klasifikujte závadu
Zaznamenejte místo defektu, číslo dutiny, výrobní šarži, šarži materiálu, teplotu formy, číslo cyklu, program lisu, operátora a směnu.
Nejprve zjistěte, zda se jedná o problém kosmetické, rozměrové, související s výplní nebo strukturální .
2
Zkontrolujte rozložení teploty formy
Nespoléhejte pouze na hodnotu, kterou ukazuje regulátor topení. Změřte několik skutečných umístění formy, včetně středu, rohů, tenkých částí, silných částí a opakujících se vadných oblastí.
3
Zkontrolujte hmotnost nabití a vzor nabíjení
Ověřte hmotnost vsázky, rozměry archu, počet vrstev, orientaci materiálu a polohu vsázky. Nesprávné umístění mění, jak daleko musí SMC proudit před naplněním dutiny.
4
Zkontrolujte stav materiálu
Zkontrolujte skladovací teplotu, dobu skladování, zrání materiálu, kontaminaci, expozici vlhkosti a variace šarže materiálu.
5
Prohlédněte si aktuální křivku tisku
Nekontrolujte naprogramované nastavené hodnoty sami. Prozkoumejte skutečné údaje o poloze, rychlosti a tlaku zaznamenané během lisovacího cyklu.
Pozice → Rychlost → Nárůst tlaku → Špičkový tlak → Přidržení → Dekomprese → Otevření
6
Zkontrolujte ventilaci a stav nástroje
Zkontrolujte ventilační otvory, dělicí plochy, opotřebení formy, usazeniny, nahromadění separačního prostředku, konzistenci ohřevu a vyrovnání.
7
Spusťte řízené zkoušky
Měňte vždy jednu proměnnou, kdykoli je to praktické. Stanovte základní linii, upravte jeden parametr, vytvarujte definovaný počet vzorků a porovnejte četnost defektů před provedením další změny.
3. Stiskněte Nastavení, Parametry procesu a Správa vytvrzení
SMC lisování je zvláště citlivé na vzájemné působení teplota, doba toku, pohyb lisu, lisovací tlak a vytvrzování . S těmito faktory by se mělo zacházet spíše jako s procesním oknem než jako s izolovanými nastavenými hodnotami.
Teplota formy
Pokud je teplota formy příliš nízká, viskozita pryskyřice a chování při vytvrzování mohou bránit procesu v dosažení požadované doby cyklu nebo konečných mechanických vlastností.
Pokud je teplota příliš vysoká, SMC může začít vytvrzovat před úplným vyplněním dutiny. Mezi možné důsledky patří:
- krátké záběry;
- průtokové značky;
- špatná povrchová úprava;
- vnitřní stres;
- neúplný tok do žeber a rohů.
Konvenční termoset SMC se často zpracovává pomocí vyhřívaných nástrojů kolem Rozsah 150°C , ale správné okno závisí na chemii pryskyřice, tloušťce součásti, geometrii a systému vytvrzování.
Rychlost zavírání
Příliš rychlé zavírání může přispět k:
- zachycený vzduch;
- nadměrný přesun materiálu;
- blikat;
- nestabilní proudění.
Zavírání příliš pomalu může umožnit pryskyřici, aby začala gelovatět před úplným vyplněním dutiny.
Z tohoto důvodu může lis SMC používat vícestupňový profil pohybu: rychlý přístup následovaný řízeným formováním a fází toku.
Lisovací tlak
Nedostatečný účinný lisovací tlak může přispívat k:
- neúplné plnění;
- prázdnoty;
- špatné zhutnění;
- rozměrová nekonzistence.
Nadměrný tlak může přispět k:
- nadměrný záblesk;
- posunutí vláken;
- zbytečné zatížení formy;
- zrychlené opotřebení formy.
Referenční lisovací tlak SMC může klesnout 7-14 MPa v některých aplikacích, ale nikdy by to nemělo být považováno za univerzální nastavení.
Požadovaný tlak závisí na reologii materiálu, projektované ploše, pokrytí náplní, geometrii součásti a vzdálenosti toku.
Holding Time and Cure
Otevření formy před dostatečným vytvrzením může způsobit deformaci po formě, tvorbu puchýřů, špatné mechanické vlastnosti nebo rozměrovou nestabilitu.
Výrazně delší držení, než je požadováno, nemusí zlepšit kvalitu ani výkon a přímo prodloužit dobu cyklu.
Cílem není pouze získat co nejkratší cyklus. Jde o dosažení nejkratší opakovatelný cyklus, který konzistentně produkuje přijatelnou součást .
Během pokročilého vývoje procesu lze také použít DSC nebo jiné metody tepelné analýzy ke studiu chování při vytvrzování a ověření vybraného výrobního okna.
4. Nástroje, odvzdušňování, rovnoměrnost teploty a údržba forem
Mnoho problémů s formováním, které se zpočátku jeví jako vady materiálu, ve skutečnosti pochází z nástroje nebo z interakce mezi formou a lisem.
Větrání
Při proudění SMC musí z dutiny unikat vzduch. Odvzdušnění by proto mělo být hodnoceno kolem:
- konečná místa plnění;
- vzdálené rohy;
- žebra;
- šéfové;
- hluboké rysy;
- oblasti, kde se setkává více front toků.
Zablokované nebo špatně umístěné větrací otvory mohou přispívat ke krátkým záběrům, povrchovým defektům, vnitřní poréznosti, puchýřům a neúplné reprodukci detailů.
"Zlepšit odvzdušnění" není úplné nápravné opatření. Technik by měl určit, kde se dutina skutečně plní jako poslední a kde se zachycuje vzduch nebo plyn.
Rovnoměrnost teploty
Ovladač zobrazující 150 °C nedokazuje, že každá oblast nástroje je skutečně na 150 °C.
Nerovnoměrná teplota formy → Nerovnoměrné vytvrzení → Nerovnoměrné smrštění → Zbytkové napětí → Deformace
Periodické mapování teploty formy by proto mělo zahrnovat středové oblasti, rohy, hlavní žebra, tlusté části, tenké části a místa opakujících se defektů.
Zarovnání forem a lisů
Vyšetřování by také mělo zahrnovat:
- rovinnost formy;
- stav dělicí čáry;
- vodicí komponenty;
- rovnoběžnost desek;
- vychýlení desky;
- nerovnoměrné zatížení.
Pokud se záblesk opakovaně objevuje pouze na jedné straně lisovaného dílu, pouhá změna tlaku může symptom skrýt, aniž by došlo k nápravě problému se zarovnáním formy nebo desky.
Preventivní údržba plísní
- Pravidelně čistěte ventilační kanály.
- Zkontrolujte dělicí čáru formy.
- Odstraňte nadměrné usazeniny uvolňovacího prostředku.
- Zkontrolujte ohřívače a teplotní čidla.
- Zkontrolujte vodicí a vyrovnávací součásti.
- Opravte poškozené povrchy forem.
- Zdokumentujte místa opakujících se závad.
5. Matice pro odstraňování závad SMC
Protože stejná viditelná vada může mít několik příčin, řešení problémů by mělo porovnat faktory materiálu, lisu/procesu a formy dohromady.
| Defekt | Možná materiální příčina | Tisk / Proces Příčina | Příčina plísní | První kontroly |
| Krátký záběr | Špatná tekutost, starý materiál | Nízký účinný tlak, nevhodný uzavírací profil | Omezený průtok, zablokované průduchy | Vzor nabíjení, lisovací křivka, odvzdušnění |
| Flash | Nadměrná hmotnost náboje | Nadměrný tlak | Opotřebená dělicí čára nebo problém se zarovnáním | Hmotnost náboje a stav formy |
| Puchýř | Vlhkost nebo těkavé složky | Nedostatečná léčba | Špatná evakuace plynu | Skladování materiálu, cyklus vytvrzování, ventilace |
| Warpage | Nerovnoměrná orientace vláken | Předčasné vyhození | Nerovnoměrná teplota formy | Teplotní mapa a materiálový tok |
| Prázdniny | Špatně smáčený nebo zachycený vzduch | Nedostatečné zhutnění | Špatné větrání | Stohování náplně, tlaková křivka, průduchy |
| Průtokové značky | Chování materiálového toku | Nevhodná rychlost zavírání | Omezení průtoku | Umístění náboje a rychlostní profil |
| Expozice vláken | Variace distribuce pryskyřice | Nadměrný pohyb materiálu | Lokální geometrie proudění | Stav materiálu a vzor nabití |
| Rozměrová variace | Dávková variace | Nekonzistence polohy nebo tlaku | Tepelná variace | Opakovatelnost lisování a teplota formy |
6. Kontrola, SPC a prevence závad
Stabilní proces SMC by měl monitorovat proměnné, které tvoří součást, místo toho, aby se spoléhal pouze na kontrolu hotové součásti.
| Parametr | Metoda monitorování |
| Hmotnost nabití | Digitální váha |
| Materiálová šarže | Záznam sledovatelnosti výroby |
| Teplota formy | Termočlánky plus periodické ověřování teploty |
| Zavírací pozice | Snímač polohy stiskněte |
| Uzavírací rychlost | Data ovladače lisu / cyklu |
| Špičkový tlak | Tlakový převodník / data lisu |
| Přítlak | Zaznamenaná křivka cyklu |
| Cure Time | Záznam cyklu PLC |
| Hmotnost dílu | Digitální váha |
| Tloušťka | Třmen nebo CMM |
| Kritické rozměry | Měřidlo nebo CMM |
| Warpage | Inspekční přípravek nebo CMM |
| Vnitřní prázdnoty | Odběrová sekce nebo ultrazvuková kontrola |
Používejte SPC tam, kde na tom záleží
Regulační diagramy lze aplikovat na proměnné, jako jsou:
- hmotnost náboje;
- teplota formy;
- doba cyklu;
- kritické rozměry;
- hmotnost dílu;
- špičkový tlak;
- držení tlaku.
Požadavky Cpk by měly vycházet ze zákaznického výkresu, kontrolního plánu, požadavků PPAP nebo interního standardu kvality, spíše než uplatňovat jeden cíl univerzální způsobilosti na každý komponent SMC.
Hlavní výhodou SPC je, že dokáže identifikovat drift procesu, než se vyrobí velké množství vadných součástí.
7. Měl by být defekt SMC opraven nebo sešrotován?
Ne každá formovaná vada je vhodná k opravě. Správná dispozice závisí na kritičnosti součásti, hloubce defektu, umístění, požadavcích zákazníka, mechanickém zatížení a elektrických nebo ekologických požadavcích.
| Defekt | Typická dispozice |
| Malá kosmetická dírka | Je možná kosmetická oprava |
| Drobná povrchová nedokonalost | Může být povoleno broušení nebo nátěr |
| Malé nekritické poškození hrany | Je možná řízená oprava |
| Vnitřní delaminace | Vyžaduje se technické hodnocení |
| Významná strukturální prázdnota | Často odmítat |
| Hlavní krátký výstřel | Normálně odmítnout a přetvořit |
| Silné Warpage | Odmítněte, pokud neexistuje schválená rozměrová úprava |
| Strukturální trhlina | Technická kontrola nebo zamítnutí |
U konstrukčních automobilových komponentů, elektrických izolačních dílů a dalších výrobků souvisejících s bezpečností by opravy neměly být zaváděny bez dokumentovaného technického schválení a ověření.
Předcházejte defektům SMC ovládáním celého lisovacího systému
Opakující se vady SMC by neměly být automaticky obviňovány z pryskyřice, formy nebo lisu. Spolehlivý proces vyžaduje koordinovanou kontrolu všech důležitých proměnných.
Materiál Vzorec náplně Teplota formy Pohyb lisu Tlak Vytvrzení
Nejužitečnější otázka pro odstraňování problémů proto není: "Které nastavení bychom měli zvýšit?"
Lepší otázka je: "Který měřitelný procesní stav se změnil, než se objevil defekt?"
Shromažďováním informací o materiálu, údajích o teplotě formy, skutečných křivkách lisu, měření dílů a místech defektů mohou výrobci přejít od řešení problémů metodou pokus-omyl a přejít k opakovatelnému řízení procesu.
Důležitá je také kontrola lisu na lisování SMC
Pro velkoobjemové lisování SMC by měl hydraulický lis poskytovat dostatečnou kontrolu a opakovatelnost během celého lisovacího cyklu.
Mezi důležité faktory související s tiskem patří:
- ovládání rychlosti zavírání;
- vícestupňové uzavírací profily;
- kontrola nárůstu tlaku;
- stabilita udržovacího tlaku;
- opakovatelnost polohy beranu;
- rovnoběžnost desek;
- řízená dekomprese;
- zaznamenávání dat cyklu.
Skutečné lisovací křivky mohou také pomoci výrobním inženýrům odlišit odchylky související se zařízením od problémů způsobených materiálem SMC, nástroji nebo podmínkami vytvrzování.
SMC Compression Molding Press Solutions od Wuxi PengdaHZ
Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd. vyvíjí řešení hydraulických lisů pro aplikace SMC a kompozitní lisování.
Při plánování nové výrobní linky SMC nebo modernizaci stávajícího lisovacího procesu by měl být výběr lisu založen na skutečných požadavcích na součást a proces spíše než na samotné tonáži.
Užitečné informace pro hodnocení zařízení zahrnují typ materiálu SMC, rozměry hotového dílu, projektovanou oblast lisování, požadovaný tlak, rozměry a hmotnost formy, zdvih, denní světlo, cílovou dobu cyklu, výrobní kapacitu a požadavky na automatizaci.
Návštěva wuxipd.com pro více informací o hydraulických lisech SMC a zařízení pro lisování kompozitů.
Často kladené otázky
Jaké jsou nejčastější vady výlisku SMC?
Mezi běžné vady patří stopy po toku, čtení vláken, oblasti bohaté na pryskyřici nebo oblasti s hladem na pryskyřici, puchýře, dírky, pórovitost, vnitřní dutiny, delaminace, praskliny, deformace, záblesky a krátké výstřely.
Co způsobuje dutiny při lisování SMC?
Dutiny mohou vzniknout v důsledku zachyceného vzduchu mezi vrstvami vsázky, špatného smáčení materiálu, plynů vznikajících během lisování, špatného odvětrávání, nevhodného umístění vsázky nebo nedostatečného účinného zhutnění.
Proč se na dílech SMC tvoří puchýře?
Mezi možné příčiny patří vlhkost, těkavé složky, zachycený plyn, neúplné vytvrzení, místní teplotní rozdíly nebo otevření formy před dostatečným vytvrzením.
Co způsobuje stopy toku v SMC?
Značky toku mohou být ovlivněny umístěním náplně, orientací vláken, místní distribucí pryskyřice, geometrií formy, teplotou a profilem rychlosti uzavírání lisu.
Jak lze zabránit krátkým výstřelům?
Nejprve zkontrolujte hmotnost vsázky a umístění, poté stav materiálu, teplotu formy, odvzdušnění, skutečnou rychlost lisování a křivky polohy a efektivní lisovací tlak.
Jak ovlivňuje lisovací tlak vady SMC?
Nedostatečný tlak může přispět ke špatnému plnění, dutinám a rozměrové nekonzistenci. Nadměrný tlak může zvýšit vzplanutí, pohyb vláken, zatížení nástroje a opotřebení formy.
Jak teplota formy ovlivňuje kvalitu dílů SMC?
Teplota formy ovlivňuje viskozitu materiálu, dobu toku, rychlost vytvrzování, smrštění, kvalitu povrchu, dobu cyklu a rozměrovou stabilitu. Rovnoměrnost teploty v celém nástroji je také kritická.
Jak může nastavení lisu snížit vady výlisku SMC?
Správně nakonfigurovaný lis SMC poskytuje opakovatelnou kontrolu nad rychlostí nájezdu, rychlostí lisování, nárůstem tlaku, přídržným tlakem, polohou pístu, dobou vytvrzování a otevřením formy. Zaznamenání skutečné křivky cyklu také činí odstraňování problémů systematičtějším.
