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“停留時間”實際上是指材料在某機器中用去或駐留的時間,通常它被認為是工藝流程本身的注塑加工時間。因而,注塑加工工藝中的術語“停留時間”是指注塑加工工藝中塑料樹脂在注塑機中注射裝置滾筒中的駐留時間(通常以分鐘或秒計算)。換言之,停留時間也即塑料樹脂(托盤)從滾筒料斗倉口移動到噴嘴尖端的時間,在噴嘴處,塑料樹脂被注射進模具。
大量用于注塑加工行業中的塑料/聚合物通常為熱塑性塑料,其或者具有晶性鏈(有序結構)或者為非晶質(隨機結構)。塑料材料應在圖中貝爾曲線范圍內的特定時間及特定溫度進行加工,如加工時間/溫度超出曲線范圍,則材料會開始降解(化學鏈/聚合物化學鍵斷裂)。
在注塑加工工藝中應用對聚合物的上述理解,過熱的塑料(或簡言之降解的塑料)由于其聚合物化學鏈斷裂,實際上也就有別于聚合物的屬性,它將不再具備適當的屬性,也無法處于穩定狀態,最終也無法用于生產或制造中。
案例 1
1. 部件:下側前后蓋 RH/LH(靠近地毯布線護網)及發動機緊固件
行業:汽車(著名德國汽車制造商)
塑料材質:PA GF15% (玻璃纖維增強尼龍)
問題:
è下側前后蓋 RH/LH(靠近地毯布線護網)—部件表面有黑流
è發動機緊固件—部件未通過抗裂試驗(墜落試驗)
描述:
生產上述塑料部件(下側前后蓋 RH/LH[靠近地毯布線護網]及發動機緊固件)的計劃/工具均從新產品導入(NPI)階段利用現有產能開始研發(海天注塑機 320 型,和東華注塑機 280T 型),并根據生產批準程序(PPAP)(ISO/TS16949)批準量產。遺憾的是,由于其他部件對機器上容積需求猛增,需要該機器產能增至 160%。由于有用于增加產能的預算,因而工廠管理部門決定購買新機器,以支持上述需求,而未來擴張需要考慮未來業務中大型部件/模具需要(購買了 380 T 型機器,滾筒尺寸、滾筒和鎖模力略大—不幸的是,由于工程/規劃團隊未決定在新機器上轉而使用何種模具,因而并未考慮這些模具的停留時間)。在工程變更通知(ECN)(壓注模)中,以產品原型對模具進行小量測試,樣品通過了新品首件檢驗(FAI)。不幸的是,在量產階段(長期), 質檢部檢測發現,2 個模具出現諸如黑流這樣的缺陷(下側前后蓋 RH/LH),1 個模具出現部件變脆易碎(發動機緊固件)。經過數次故障排除,工藝工程師發現問題與停留時間有關,停留時間超過允許最長停留時間 1-2 分鐘,因而流程不穩定,無法達到熱穩定狀態。
措施:
由于工具改進/變更空間很小,因而工程團隊與規劃團隊共同對這些機器(380T、320T 和 280T)的模具進行了調整,考慮了流程參數(停留時間、模具尺寸、拉桿間隙等),并進行了幾次模具試驗和變更,給每部機器的模具均進行了調整。
案例 2
2. 掃描儀頂蓋和后蓋
行業:消費產品(美國大型企業集團條紋碼掃描儀)
塑料材質:PC
問題:透明材料變成褐色材料(燒灼結果)
描述:
在新產品導入(NPI)階段模具試驗階段發現了問題,試圖通過在稍大于預定機器上進行試運行(兩部機器均為現有產能),以擴大/發現備用產能。
措施:
測試工程師填寫了測試報告,供項目工程師未來參考,測試報告編入模具記錄手冊(模具使用記錄),供生產參考。
案例 3
3. 部件:中心面板控制臺
行業:汽車(馬來西亞汽車制造商)
塑料材質:ABS
問題:注塑流道在型腔卡住(部件在澆口部位變脆易損)—由于每運行 30 分鐘,經 10-20 次注塑后,就要停止生產一次,運行工/技師需要關閉機器,疏通流道,因而生產率降低。
描述:
由于時間緊,注塑模具開發跳過了幾個新產品導入(NPI)流程,而由于成本限制,也未設熱流道系統(又長又厚的澆口流道)。量產生產批準程序(PPAP)使用了原型 FAI 樣品。然而,量產運行并不順利,由于出現流道卡死問題,而厚流道需要更長時間硬化/固化,因而不時就要停產。結果流程需要更長的冷卻時間(周期時間增加),而這就導致停留時間增加,最終致使材料變脆易碎,導致問題進一步升級。
措施:
重新設計澆口流道尺寸,減小其尺寸(更薄,更短—尺寸優化后就不會產生注塑成型不足問題);改變/植入澆口嵌入件,改變機器噴嘴長度,使其更深入澆口。結果,冷卻時間縮短(每次注塑加工的周期時間縮短 12 秒),由于加快材料流速,最終縮短了停留時間。
近年來,注塑加工工藝/注塑機伴隨各種技術和革新得到改進。但由于細微因素未能得到足夠的重視,往往會帶來很大的不良后果(商業損失)。在早期,對上述因素加以考慮,采取預防措施,將能避免在隨后出現問題。
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