Шлиры при литье пластмасс: причины появления и методы предотвращения образования дефектов

О чем речь? Шлир при литье пластмасс под давлением – дефект, проявляющийся в виде полосок и потеков, пузырей, разводов и пятен, неравномерно распределенных по поверхности материала. Он негативно влияет не только на внешний вид, но и качество изделия.

На что обратить внимание? Для недопущения образования шлиров нужны контроль качества и уровня влажности сырья, правильная настройка и своевременное обслуживание оборудования, оптимизация конструкции формы и постоянный мониторинг параметров литья.

Шлиры как дефект при литье пластмасс

Шлиры при литье пластмасс под давлением — это хорошо видимые тонкие линии или полосы на поверхности детали. Они могут иметь разное происхождение и цвет, встречаться в виде прямых, изогнутых или расходиться из одной точки. Шлир нарушает однородность внешнего вида изделия.

Дефект появляется в момент впрыска расплава, когда из материала выходят влага, продукты разложения или захваченный воздух. В результате на остывающей поверхности формируется заметный рисунок. Шлир при литье пластмасс не только портит эстетику детали, но и способен снизить ее механическую прочность. Этот дефект после завершения формовки убрать уже невозможно, и он может влиять на эксплуатационные характеристики готового изделия.

Для устранения шлира обычно требуется перенастройка технологических параметров, проверка состояния оснастки и контроль качества исходного сырья.

Классификация шлиров

1. Шлир от влаги: вытянутое стекловидное включение в форме тонкой полоски. Появляется из-за того, что пластиковые гранулы перед переработкой были недостаточно просушены.
2. Серебристый шлир: вытянутое стекловидное включение с серебристым оттенком. Возникает из-за слишком высокой термической нагрузки на гранулят в процессе литья пластмасс.
3. Серый шлир при литье пластмасс: полосы серого или темного цвета, которые распределяются по материалу неравномерно. Возникает, когда изношен или загрязнен узел пластификации.
4. Воздушный шлир: вытянутые стекловидные линии, занимающие значительную площадь детали. При работе с прозрачным пластиком, он может проявляться в виде пузырей, потеков, полосок или черного окраса в зонах слияния потоков расплава.
5. Шлир перегрева: коричневые разводы, линии или пятна на поверхности изделия. Образуется в результате литья пластмасс со слишком высокой температурой расплава.

Причины возникновения шлиров

1. Шлиры влажности: формируются при избыточной остаточной влаге гранулированного сырья.
2. Серебристые шлиры: появляются при перегреве полимерного расплава и чрезмерной тепловой нагрузке из-за завышенной температуры переработки, длительного нахождения материала в расплаве, слишком высокой скорости вращения шнека, узкого сечения сопла и каналов.
3. Серые шлиры: связаны с износом и загрязнением узла пластикации.
4. Воздушные шлиры: возникают при попадании воздуха в расплав или полость формы из-за превышения скорости впрыска, неточной дозировки, недостаточного реактивного давления.
5. Шлиры перегрева: являются следствием термической деструкции материала при слишком высокой температуре расплава. Усугубляют ситуацию длительное воздействие нагрева, неблагоприятные температурные режимы в литниковых каналах с подогревом, изношенные элементы узла пластификации, зоны застоя расплава, участки с затрудненным течением материала и избыточно высокая скорость впрыска.

Способы предотвращения появления шлиров на отливках

Шлиры влажности: проверка сушилки и процесса сушки, температуры материала и соблюдения времени сушки в точном соответствии с технологической картой подготовки сырья к литью.

Серебристые шлиры: пересмотр температурного режима расплава, подбор шнека с подходящим диаметром, снижение частоты его вращения и увеличение проходных сечений сопел и литников.

Серые шлиры: замена узла пластификации или его изношенных элементов, его регулярная чистка. Рекомендуется устанавливать узел, защищенный от коррозии и абразивного износа.

Шлиры перегрева: снижение температуры расплава и проверка контролирующих приборов, уменьшение длительности цикла и установка узла пластикации меньшего объема. Обязательный контроль температуры в обогреваемом литниковом канале и проверка датчика с регулятором. Осмотр цилиндра, шнека, обратного клапана и уплотнений на предмет износа или наличия застойных «мертвых» зон. Устранение всех неблагоприятных участков, где поток встречает препятствия, снижение скорости впрыска.

Читайте также!

Утяжины как один из дефектов при литье пластмасс

Подробнее

Воздушные шлиры: уменьшение скорости впрыска, повышение реактивного давления в допустимых пределах, выдержка дозировки в оптимальном коридоре (от 1 до 3 диаметров шнека). Наладка воздухоотвода из формы, особенно в области смыкания потоков расплава и в местах с углублениями — перегородками, цапфами, надписями. Корректировка вида фронта течения через толщину стенок и расположение впускного литника, а также снижение сопротивления движению расплава.

Влияние качества сырья на образование шлиров

Некачественное сырье способно спровоцировать появление шлиров при литье пластмасс. Вот какие факторы, связанные с плохим состоянием материала, чаще всего ведут к этому дефекту:

Избыточное содержание влаги

При нагревании полимера в цилиндре литьевой машины вода переходит в парообразное состояние. Пузырьки пара перемещаются вместе с расплавом к поверхности изделия. После соприкосновения с холодными стенками формы они деформируются и вытягиваются по направлению движения материала, создавая серебристые полосы или штрихи.

Посторонние примеси

Инородные включения ухудшают текучесть полимерной массы и провоцируют более быстрое термическое разложение материала.

Читайте также!

Тонкостенное литье пластмасс: особенности процесса

Подробнее

Применение вторичного сырья (регранулята)

Каждая повторная переработка материала частично разрушает полимерную цепь, из-за чего падает его термическая стойкость. Дополнительный минус — у регранулята более развитая наружная поверхность, поэтому при хранении он гораздо быстрее набирает влагу.

Общие меры профилактики появления шлиров

1. Входной контроль сырья: необходимо использовать материал с влажностью, соответствующей требованиям производителя, и не смешивать несовместимые полимеры. Это снижает вероятность появления дефектов типа шлира при литье пластмасс.
2. Сушка и хранение: для гигроскопичных полимеров нужно применять сушилки, а хранить сырье в герметичной таре при стабильной влажности воздуха.
3. Контроль режимов литья: температура, давление, скорость впрыска и время цикла должны быть согласованы с материалом и формой, без перегрева и перегрузок.
4. Улучшение воздухоотвода: необходимо обеспечить нормальный выход воздуха из формы, особенно в местах слияния потоков и в глубоких полостях.
5. Техническое обслуживание оборудования: следует регулярно очищать узел пластикации и контролировать износ элементов подачи материала, чтобы исключить образование шлиров.
6. Корректировка конструкции формы: необходимо регулярно проверять литниковую систему, соосность, размеры каналов и охлаждение — конструктивные ошибки часто провоцируют шлир при литье пластмасс. При их обнаружении производится оптимизация формы.
7. Контроль процесса: следует регулярно отслеживать параметры через датчики и контроллеры, не допуская отклонений от заданных режимов.

Вероятность появления шлиров при использовании вторичного сырья

Применение вторичного полимерного сырья (регранулята) может заметно влиять на вероятность возникновения дефектов типа шлира при литье пластмасс. При этом степень риска зависит от качества переработки, типа полимера и соблюдения технологических условий.

Регранулят представляет собой материал, полученный в результате повторной переработки пластиковых изделий. Обычно он выпускается в виде гранул и может частично смешиваться с первичным сырьем для уменьшения затрат на производство.

Ниже перечислены основные факторы влияния регранулята на риск появления шлира:

1. Посторонние включения: в составе регранулята могут присутствовать остатки красителей, клея, инородных материалов или вредных примесей, которые ухудшают текучесть расплава и способны провоцировать различные дефекты, в том числе шлиры при литье пластмасс.
2. Деградация полимерной структуры: каждый цикл переработки разрушает часть молекулярных цепей полимера. Как следствие, механические свойства материала ухудшаются. После 3–7 циклов молекулярная масса полимера заметно снижается, что прямо сказывается на качестве конечной детали и может усиливать образование шлира.
3. Повышенная влажность: регранулят способен накапливать влагу, что приводит к появлению не только серебристых шлиров, но и других дефектов поверхности, таких как пузыри и разводы.
4. Нестабильность свойств сырья: качество вторичного материала может существенно различаться от партии к партии, что требует более строгого контроля и сортировки перед использованием.

Чтобы свести к минимуму риски появления шлира при работе с регранулятом, следует:

• строго контролировать качество отходов и соблюдение технологии рециклинга;
• вводить в состав стабилизаторы, антиоксиданты, пластификаторы и другие добавки, компенсирующие потерю свойств и улучшающие качество материала;
• соблюдать правильное соотношение вторичного и первичного сырья (обычно в пределах 20–30 % регранулята в смеси);
• выбирать марки с хорошей текучестью, чтобы обеспечить равномерное плавление и снизить вероятность образования шлира при литье пластмасс.

Методы контроля качества изделий

Чтобы обнаружить дефекты поверхности и структуры, включая шлиры при литье пластмасс под давлением, на производстве применяют разные способы контроля:

1. Визуальный осмотр: на первом этапе изделие осматривают при хорошем освещении, иногда с использованием увеличительных приборов. Такой подход помогает заметить поверхностные дефекты — следы, неровности, трещины, в том числе проявления шлиров.
2. Проверка геометрии: размеры и форма деталей сверяются с заданными параметрами при помощи измерительных инструментов и шаблонов.
3. Ультразвуковая диагностика: через изделие пропускают звуковые волны и анализируют их поведение внутри материала. По характеру отражений выявляют скрытые дефекты: пустоты, включения, микротрещины, неоднородность толщины стенок и скрытые шлиры.
4. Испытания на прочность: детали подвергают нагрузкам на растяжение, изгиб и удар. По результатам оценивают механическую прочность изделий.
5. Проверка герметичности: полость изделия заполняют воздухом под давлением после герметизации отверстий. Затем деталь помещают в жидкость: если шлир создал сквозной дефект, в месте утечки газа появятся пузырьки.
6. Исследование структуры: анализ внутреннего строения материала позволяет оценить его однородность, наличие включений и особенности излома. Эти данные помогают понять причины снижения качества и появления дефектов, включая шлиры при литье пластмасс.

Часто задаваемые вопросы о шлире

Какие скрытые факторы могут вызывать появление шлиров?

Дефекты типа шлира при литье пластмасс могут возникать из-за и недостаточной пластификации сырья в цилиндре, износа или загрязнения узла пластикации, ошибки в конструкции пресс-формы (неправильное расположение литниковой зоны, несбалансированная геометрия каналов или асимметрия потока), недостаточное давление и сокращенное время выдержки под давлением.

Какие средства визуальной диагностики позволяют выявить шлиры?

Для выявления поверхностных шлиров при литье пластмасс под давлением применяют оптические средства контроля: лупы, микроскопы и бороскопы. Они позволяют рассматривать даже мелкие повреждения поверхности (царапины, микротрещины и другие неровности).

В каких материалах шлиры возникают наиболее часто?

Повышенной склонностью к образованию шлиров обладают термочувствительные полимеры (ПВХ и ПК), гигроскопичные пластики (полиамид, ПЭТ и АБС), смеси несовместимых полимеров.

Как установить источник возникновения дефекта?

Ориентируются на внешний вид шлира и условия переработки:

• U-образные дефекты → высокая влажность сырья или нарушения режима сушки.
• Линейные следы по направлению потока → слишком высокая скорость впрыска или недостаточная вентиляция формы.
• Разводы в зоне литника → неправильная температура сопла и формы, а также геометрия литниковых каналов.
• Темные полосы → износ узла пластикации или загрязнение материала.

В целом важно учитывать, что дефекты в виде шлиров не устраняются после формирования изделия. Единственным решением является повторное изготовление детали с корректировкой режимов или конструкции формы. Поэтому ключевое значение имеет профилактика и стабильность процесса, позволяющие избежать появления шлиров при литье пластмасс.

Источник изображения в шапке: freepik / magnific.com