Распространенные дефекты формования SMC и их решения: практическое руководство по устранению неполадок- Wuxi PengdaHZ Intelligent Equipment Co., Ltd.

Компрессионное формование Sheet Molding Compound (SMC) широко используется для автомобильных компонентов, электрических корпусов, крышек батарей, строительных изделий, крышек доступа и других крупногабаритных композитных деталей.

Этот процесс может обеспечить превосходную повторяемость, но только тогда, когда материал, схема загрузки, форма, температура, движение пресса, давление и цикл отверждения работать вместе как управляемая система.

При появлении дефектов одно лишь изменение давления формования редко является правильным решением. Волдырь может возникнуть из-за захваченного газа, влаги, плохой вентиляции или недостаточного отверждения. Короткий выстрел может быть вызван загрузкой SMC, температурой формы, профилем закрытия или развитием давления. Деформация может быть вызвана ориентацией волокон, неравномерным нагревом, преждевременным выбросом или асимметричным потоком материала.

Выявить → Измерить → Изолировать причину → Изменить одну переменную → Проверить → Стандартизировать

Контент

1 1. Распространенные дефекты формования SMC и как их идентифицировать
2 2. Пошаговый процесс устранения дефектов SMC
3 3. Нажмите «Настройки», «Параметры процесса» и «Управление лечением».
4 4. Оснастка, вентиляция, однородность температуры и обслуживание пресс-формы.
5 5. Матрица устранения дефектов SMC
6 6. Проверка, SPC и предотвращение дефектов.
- 6.1 Используйте SPC там, где это важно
7 7. Следует ли устранять дефект SMC или утилизировать его?
8 Предотвратите дефекты SMC, контролируя всю систему формования
9 Управление прессом для компрессионного формования SMC также имеет значение
10 Решения для компрессионного пресса SMC от Wuxi PengdaHZ
11 Часто задаваемые вопросы

1. Распространенные дефекты формования SMC и как их идентифицировать

Дефекты SMC обычно можно разделить на поверхностные дефекты, внутренние дефекты, дефекты заполнения и дефекты размеров . Правильная идентификация – это первый шаг, поскольку дефекты, которые выглядят одинаково на готовой детали, могут иметь совершенно разные первопричины.

Дефекты поверхности

Метки потока: направленные или волнистые поверхности, связанные с потоком материала.
Считывание оптоволокна: Армирование становится видимым через формованную поверхность.
Богатые смолой области: глянцевые или неровные участки, содержащие избыток местной смолы.
Области с нехваткой смолы: открытые волокна или шероховатые поверхности из-за недостаточного покрытия смолой.
Волдыри: приподнятые участки, связанные с захваченным газом, влагой или неполным отверждением.
Пинхолы: небольшие впадины на поверхности, которые могут стать более заметными после покраски или шлифовки.

Внутренние и структурные дефекты

Пустоты и внутренняя пористость
Расслаивание
Внутреннее растрескивание
Неполное пропитывание волокна
Локализованное смоляное голодание
Загрязнение посторонними материалами

Размерные дефекты

Коробление
скручивание
Неравномерная усадка
Изменение толщины
Несоосность сборки

Заполнение дефектов

Короткий снимок: материал не может полностью заполнить полость.
Вспышка: лишний материал выходит через линию разъема формы.
Неполное заполнение ребра или бобышки
Дефекты встречи фронта потока

Особенности SMC: Ориентацию волокон нельзя игнорировать при визуальном осмотре. Когда шихта течет через полость формы, арматура может вращаться и выравниваться по направлению потока. Таким образом, видимый рисунок поверхности может указывать на изменение местного потока материала и, возможно, местного механического поведения.

Дефект	Типичный внешний вид	Быстрая проверка	Расширенный осмотр
Метки потока	Направленные или волнистые линии поверхности	Визуальный осмотр	микроскопия
Волдыри	Поднятые пузыри или локализованный отек	Визуальный или крановый осмотр	Ультразвуковой контроль
Пустоты	Внутренние полости	Образец раздела	Ультразвук или КТ
Расслаивание	Разделение слоев	Нажмите тест или секционирование	Ультразвуковой контроль
Коробление	Искаженная геометрия	Крепеж или суппорт	КИМ или 3D сканирование
Вспышка	Избыток материала по линии разъема	Визуальный или штангенциркуль	Обычно не требуется
Короткий выстрел	Неполное заполнение полости	Визуальный осмотр	Обычно не требуется

Проверка ТТ может предоставить очень подробную информацию о внутренних дефектах, но обычно она больше подходит для сложные, дорогостоящие компоненты или компоненты для анализа отказов чем для плановой крупномасштабной проверки производства.

2. Пошаговый процесс устранения дефектов SMC

Одновременная случайная регулировка нескольких параметров формования замедляет устранение неполадок. Даже если дефект исчезнет, инженер может не знать, какое изменение действительно решило проблему.

Более надежный подход — установить фиксированную последовательность устранения неполадок.

Подтвердите и классифицируйте дефект

Запишите местоположение дефекта, номер полости, производственную партию, партию материала, температуру пресс-формы, номер цикла, программу прессования, оператора и смену.

Сначала определите, является ли проблема косметические, размерные, связанные с наполнением или структурные .

Проверьте распределение температуры в пресс-форме

Не полагайтесь только на значение, отображаемое контроллером отопления. Измерьте несколько фактических мест формы, включая центр, углы, тонкие и толстые участки, а также повторяющиеся дефектные участки.

Проверьте вес и схему заряда

Проверьте вес загрузки, размеры листа, количество слоев, ориентацию материала и положение загрузки. Неправильное размещение влияет на то, насколько далеко должен пройти SMC, прежде чем заполнить полость.

Проверьте состояние материала

Проверьте температуру хранения, время хранения, созревание материала, загрязнение, воздействие влаги и вариации партий материала.

Просмотрите фактическую кривую давления

Не проверяйте только запрограммированные уставки. Изучите реальные данные о положении, скорости и давлении, записанные во время цикла формования.

Положение → Скорость → Создание давления → Пиковое давление → Удержание → Декомпрессия → Открытие.

Проверьте вентиляцию и состояние инструмента.

Проверьте вентиляционные отверстия, разделяющие поверхности, износ пресс-формы, отложения, скопление антиадгезива, консистенцию нагрева и выравнивание.

Проведите контролируемые испытания

Изменяйте одну переменную за раз, когда это возможно. Установите базовый уровень, измените один параметр, отформуйте определенное количество образцов и сравните частоту дефектов, прежде чем вносить еще одно изменение.

3. Нажмите «Настройки», «Параметры процесса» и «Управление лечением».

Компрессионное формование SMC особенно чувствительно к взаимодействию между температура, время текучести, движение пресса, давление формования и отверждение . Эти факторы следует рассматривать как окно процесса, а не как отдельные заданные значения.

Температура пресс-формы

Если температура формы слишком низкая, вязкость смолы и поведение при отверждении могут помешать процессу достичь желаемого времени цикла или окончательных механических свойств.

Если температура слишком высокая, SMC может начать отверждаться до полного заполнения полости. Возможные последствия включают в себя:

короткие кадры;
знаки течения;
плохая обработка поверхности;
внутреннее напряжение;
неполный поток в ребра и углы.

Обычный термореактивный SMC часто обрабатывается с использованием нагретой оснастки вокруг поверхности. Диапазон 150°C , но правильное окно зависит от химического состава смолы, толщины компонента, геометрии и системы отверждения.

Скорость закрытия

Закрытие слишком быстро может способствовать:

захваченный воздух;
чрезмерное смещение материала;
вспышка;
нестабильный поток.

Закрытие слишком медленно может позволить смоле начать гелеобразование до полного заполнения полости.

По этой причине пресс SMC может использовать многоступенчатый профиль движения: быстрый подход, за которым следует этап контролируемого формования и потока.

Формовочное давление

Недостаточное эффективное давление формования может способствовать:

неполное заполнение;
пустоты;
плохое уплотнение;
несоответствие размеров.

Чрезмерное давление может способствовать:

чрезмерная вспышка;
смещение волокон;
ненужная загрузка формы;
ускоренный износ пресс-формы.

Эталонное давление формования SMC может упасть примерно до 7-14 МПа в некоторых приложениях, но это никогда не следует рассматривать как универсальную настройку.

Требуемое давление зависит от реологии материала, проектируемой площади, покрытия заряда, геометрии компонента и расстояния потока.

Выдерживание и лечение

Открытие формы до достаточного отверждения может привести к деформации после формы, образованию пузырей, ухудшению механических свойств или нестабильности размеров.

Выдержка значительно дольше, чем требуется, не улучшит ни качество, ни производительность, но при этом напрямую увеличит время цикла.

Целью является не просто получение кратчайшего цикла. Это достижение кратчайший повторяемый цикл, который последовательно производит приемлемую деталь .

Во время разработки расширенного процесса также можно использовать ДСК или другие методы термического анализа для изучения поведения отверждения и проверки выбранного производственного окна.

4. Оснастка, вентиляция, однородность температуры и обслуживание пресс-формы.

Многие проблемы формования, которые первоначально кажутся дефектами материала, на самом деле возникают из-за инструмента или взаимодействия формы и пресса.

Вентиляция

Воздух должен выходить из полости по мере течения SMC. Поэтому вентиляцию следует оценивать с учетом:

пункты окончательной заправки;
дальние углы;
ребра;
боссы;
глубокие особенности;
области, где встречаются несколько фронтов потока.

Заблокированные или неудачно расположенные вентиляционные отверстия могут привести к некачественным кадрам, дефектам поверхности, внутренней пористости, вздутиям и неполному воспроизведению деталей.

«Улучшение вентиляции» не является полным корректирующим действием. Инженер должен определить, где полость на самом деле заполняется в последнюю очередь и где задерживается воздух или газ.

Равномерность температуры

Контроллер, отображающий температуру 150°C, не доказывает, что каждая область инструмента на самом деле имеет температуру 150°C.

Неравномерная температура формы → Неравномерное отверждение → Неравномерная усадка → Остаточное напряжение → Коробление

Поэтому периодическое картирование температуры пресс-формы должно включать центральные области, углы, основные ребра, толстые и тонкие секции, а также места повторяющихся дефектов.

Выравнивание пресс-формы и пресса

Расследование также должно включать в себя:

плоскостность формы;
состояние линии разъема;
направляющие компоненты;
параллельность плит;
отклонение плиты;
неравномерная загрузка.

Если засвет постоянно появляется только на одной стороне отформованной детали, простое изменение давления может скрыть симптом, не устраняя проблемы с выравниванием пресс-формы или стола.

Профилактическое обслуживание пресс-форм

Регулярно очищайте вентиляционные каналы.
Осмотрите линию разъема формы.
Удалите излишки разделительного состава.
Проверьте нагреватели и датчики температуры.
Осмотрите направляющие и компоненты выравнивания.
Ремонт поврежденных поверхностей формы.
Документируйте места повторяющихся дефектов.

5. Матрица устранения дефектов SMC

Поскольку один и тот же видимый дефект может иметь несколько причин, при поиске неисправностей следует сравнивать факторы материала, пресса/процесса и пресс-формы.

Дефект	Возможная материальная причина	Пресс/процесс Причина	Причина плесени	Первые проверки
Короткий выстрел	Плохая текучесть, старый материал	Низкое эффективное давление, неподходящий профиль закрытия.	Ограниченный поток, заблокированные вентиляционные отверстия	Схема загрузки, кривая прессования, вентиляция
Вспышка	Чрезмерный вес заряда	Чрезмерное давление	Изношенная линия разъема или проблема с выравниванием	Вес загрузки и состояние формы
блистер	Влага или летучие компоненты	Недостаточное лечение	Плохая эвакуация газов	Хранение материала, цикл отверждения, вентиляционные отверстия
Коробление	Неравномерная ориентация волокон	Преждевременное изгнание	Неравномерная температура формы	Карта температуры и поток материала
Пустоты	Плохое увлажнение или захваченный воздух	Недостаточное уплотнение	Плохая вентиляция	Укладка заряда, кривая давления, вентиляционные отверстия
Метки потока	Поведение потока материала	Неподходящая скорость закрытия	Ограничение потока	Размещение заряда и профиль скорости
Воздействие волокна	Вариант распределения смолы	Чрезмерное перемещение материала	Геометрия локального потока	Состояние материала и порядок начисления
Размерные вариации	Пакетный вариант	Несоответствие позиции или давления	Термическое изменение	Повторяемость пресса и температура пресс-формы

6. Проверка, SPC и предотвращение дефектов.

Стабильный процесс SMC должен отслеживать переменные, которые создают деталь, а не полагаться только на проверку готовой детали.

Параметр	Метод мониторинга
Вес заряда	Цифровая шкала
Партия материала	Запись прослеживаемости производства
Температура пресс-формы	Термопары плюс периодическая проверка температуры
Закрытие позиции	Датчик положения пресса
Скорость закрытия	Нажмите контроллер/данные цикла
Пиковое давление	Данные датчика давления/пресса
Выдерживание давления	Записанная кривая цикла
Время лечения	Запись цикла ПЛК
Вес детали	Цифровая шкала
Толщина	Калипер или КИМ
Критические размеры	Манометр или КИМ
Коробление	Инспекционное приспособление или КИМ
Внутренние пустоты	Секция отбора проб или ультразвуковой контроль

Используйте SPC там, где это важно

Контрольные диаграммы можно применять к таким переменным, как:

вес заряда;
температура формы;
время цикла;
критические размеры;
вес детали;
пиковое давление;
держит давление.

Требования Cpk должны основываться на чертежах заказчика, плане управления, требованиях PPAP или внутреннем стандарте качества, а не на применении одной универсальной цели к каждому компоненту SMC.

Основным преимуществом SPC является то, что он может идентифицировать смещение процесса до того, как будет произведено большое количество дефектных компонентов.

7. Следует ли устранять дефект SMC или утилизировать его?

Не каждый формованный дефект пригоден для ремонта. Правильное расположение зависит от критичности детали, глубины дефекта, местоположения, требований заказчика, механической нагрузки и электрических требований или требований к окружающей среде.

Дефект	Типичное расположение
Небольшое косметическое отверстие	Возможен косметический ремонт.
Незначительные дефекты поверхности	Допускается шлифовка или покрытие
Небольшое некритическое краевое повреждение	Возможен контролируемый ремонт
Внутреннее расслоение	Требуется инженерная оценка
Значительная структурная пустота	Часто отвергают
Главный короткий выстрел	Обычно отвергают и переформовывают
Сильная деформация	Отклонять, если не существует одобренной доработки размеров.
Структурная трещина	Инженерная проверка или отказ

Ремонт конструкционных автомобильных компонентов, электроизоляционных деталей и других изделий, связанных с безопасностью, не следует производить без документального инженерного одобрения и проверки.

Предотвратите дефекты SMC, контролируя всю систему формования

Повторяющиеся дефекты SMC не должны автоматически виниться в смоле, пресс-форме или прессе. Надежный процесс требует скоординированного контроля всех важных переменных.

Схема загрузки материала Температура пресс-формы Движение пресса Отверждение под давлением

Поэтому наиболее полезный вопрос по устранению неполадок заключается не в следующем: «Какую настройку нам следует увеличить?»

Лучший вопрос: «Какое измеримое состояние процесса изменилось до появления дефекта?»

Собирая информацию о материале, данные о температуре пресс-формы, фактические кривые прессования, размеры деталей и местоположения дефектов, производители могут отказаться от поиска и устранения неисправностей методом проб и ошибок и перейти к повторяемому управлению процессом.

Управление прессом для компрессионного формования SMC также имеет значение

Для крупнообъемного формования SMC гидравлический пресс должен обеспечивать достаточный контроль и повторяемость на протяжении всего цикла сжатия.

К важным факторам, связанным с прессой, относятся:

контроль скорости закрытия;
многоступенчатое закрывание профилей;
контроль повышения давления;
стабильность давления выдержки;
повторяемость положения штока;
параллельность плит;
контролируемая декомпрессия;
запись циклических данных.

Фактические кривые прессования также могут помочь инженерам-технологам отличить отклонения, связанные с оборудованием, от проблем, вызванных материалом SMC, оснасткой или условиями отверждения.

Решения для компрессионного пресса SMC от Wuxi PengdaHZ

Компания интеллектуального оборудования Уси PengdaHZ, Ltd. разрабатывает решения для гидравлических прессов для SMC и компрессионного формования композитов.

При планировании новой производственной линии SMC или модернизации существующего процесса формования выбор пресса должен основываться на фактических требованиях к компонентам и процессу, а не только на тоннаже.

Полезная информация для оценки оборудования включает тип материала SMC, размеры готовой детали, прогнозируемую площадь формования, необходимое давление, размеры и вес формы, ход, световой день, целевое время цикла, производственную мощность и требования к автоматизации.

Посетите wuxipd.com для получения дополнительной информации о гидравлических прессах SMC и оборудовании для компрессионного формования композитов.

Часто задаваемые вопросы

Каковы наиболее распространенные дефекты формования SMC?

К частым дефектам относятся следы текучести, сквозное считывание волокна, участки с высоким содержанием смолы или ее недостатком, вздутия, микроотверстия, пористость, внутренние пустоты, расслоение, трещины, коробление, засветы и короткие просветы.

Что вызывает пустоты при компрессионном формовании SMC?

Пустоты могут возникать в результате попадания воздуха между слоями шихты, плохого смачивания материала, образования газов во время формования, плохой вентиляции, неправильного размещения шихты или недостаточно эффективного уплотнения.

Почему на деталях SMC образуются вздутия?

Возможные причины включают в себя влагу, летучие компоненты, захваченный газ, неполное отверждение, местные перепады температур или открытие формы до того, как наступит достаточное отверждение.

Что вызывает следы текучести в SMC?

На следы текучести могут влиять размещение загрузки, ориентация волокон, местное распределение смолы, геометрия формы, температура и профиль скорости закрытия пресса.

Как можно предотвратить короткие удары?

Сначала проверьте вес и размещение загрузки, затем состояние материала, температуру формы, вентиляцию, фактическую скорость пресса и кривые положения, а также эффективное давление формования.

Как давление формования влияет на дефекты SMC?

Недостаточное давление может привести к плохому заполнению, образованию пустот и несоответствию размеров. Чрезмерное давление может увеличить вспышку, движение волокон, нагрузку на инструмент и износ формы.

Как температура пресс-формы влияет на качество деталей SMC?

Температура пресс-формы влияет на вязкость материала, время текучести, скорость отверждения, усадку, качество поверхности, время цикла и стабильность размеров. Равномерность температуры по всему инструменту также имеет решающее значение.

Как настройки пресса могут уменьшить дефекты формования SMC?

Правильно настроенный пресс SMC обеспечивает повторяемый контроль над скоростью подхода, скоростью формования, нарастанием давления, давлением удержания, положением плунжера, временем отверждения и открытием формы. Запись фактической кривой цикла также делает поиск неисправностей более систематическим.