通过改进注塑工艺消除隔球器缺陷

通过改进注塑工艺消除隔球器缺陷

柏松

北京隆轩橡塑有限公司 100072

摘要：本文阐述了隔球器生产中产生的注塑缺陷，并分析了可能产生的原因。总结出在生产设备正常工作、模具设计合理的前提下，通过改变注塑工艺条件来消除隔球器注塑缺陷的可行方法。

关键词：隔球器；注塑；工艺；缺陷

引言

随着科学技术的发展，工程塑料逐步应用于风电行业，它既能提高产品性能，又可减轻产品重量和降低生产成本。我公司从2011年开始采用工程塑料生产隔球器。工程塑料隔球器由于其良好的材料、工艺及应用性能，已在国内风力发电的风机轴承上得以成功运用，并且已经成为轴承技术的一个发展趋势。工程塑料隔球器相对传统的金属隔球器具有重量轻、自润滑、噪音小、成本低、强度高、耐冲击、耐磨损、在缺油状态下的应急安全性能好等优点，可以很好地替代金属隔球器。

1 隔球器材料特性

隔球器采用玻璃纤维增强尼龙为原料，有其自身的优缺点。

优点：1）优异的力学性能，韧性好；2）自润滑、耐磨性能好，具有很好的自润滑性，摩擦系数小，可作为传动件使用，而且寿命长；3）优良的耐热性，玻璃纤维增强后的尼龙，其热变形温度高达250℃以上；4）优良的耐油性，可以经受各种汽油、机油、齿轮油、制动油和润滑油；5）优异的电绝缘材料；6）优良的耐火性；7）吸水性，饱和吸水可达到3%以上，在一定程度上影响制件的尺寸稳定性。

缺点：玻璃纤维增强尼龙粘度高，流动性差。机械强度相对钢要小得多。

2 隔球器常见的注塑缺陷

2.1 隔球器产品图

2.2 隔球器常见缺陷

2.2.1 外观缺陷

外观缺陷主要有凹陷、飞边、内部缩孔、气蚀痕、钢球接触位置不合格。

2.2.2 尺寸缺陷

常见的尺寸缺陷有：外径超差、双边夹球高度超差

2.2.3 强度缺陷

常见的强度缺陷有压碎力低。

3 各种常见缺陷的原因分析及解决方法

3.1 外观类

外观类缺陷产生的主要原因是材料的流动性好坏及材料是否在足够的保压下凝固结晶，能否复制出模具表面上的光滑程度和填充饱满。

3.1.1 凹陷

凹陷的产生原因是模腔没有填满，或保压时没有补进料导致产品表面凹陷。

解决方法：增加保压压力或时间，确定注射至保压的切换点是否正确。

3.1.2 飞边

飞边的产生原因是材料容易流动时在模具配合间隙处溢料。

解决方法：采用多级注射，多级保压分段控制材料在模腔里的流动及冷却时机。降低最后一段的注射速度，降低第一段保压的压力。降低模温，降低材料熔体温度。

3.1.5 钢球接触位置不合格

为使轴承钢球与隔球器之间尽可能小的摩擦力，故要求钢球与隔球器的接触位置为隔球器产品的中心最薄位置，相反如果最薄位置不接触而产品边缘接触则判定为不合格。原因为冷却时间不足，出模后产品收缩导致边缘收缩大。

解决方法：适当降低模具温度，增加冷却时间。

3.2 尺寸类

产品尺寸不稳定是由于结晶材料受到不同压力及保压时间而构成不同的结晶状况。

3.2.1 双边夹球高度超差

双边夹球高度尺寸是为了保证轴承中钢球个数以满足轴承的承载力的一项重要指标，双边夹球高度过大或过小都会影响轴承中钢球个数。双边夹球高度过大的原因为产品收缩后导致钢球接触到隔球器边缘，使钢球被抬起，故双边夹球高度变大。双边夹球高度过小的原因为产品未填充满使中心厚度不够导致双边夹球高度变小。

解决方法：双边夹球高度过大需适当降低模具温度，增加冷却时间。双边夹球高度过小需增加保压压力或时间，使产品更密实。

3.2.2 外径超差

有两种情况产品整体尺寸超上限或下限，产生的主要原因是产品在模具里的收缩过小或过大。

解决方法：当产品整体尺寸超上限时，降低保压力，使产品减重，密度降低，收缩增大。当产品整体尺寸超下限时，提高保压压力，使产品增重，密度增加，收缩减小。

3.3 强度类

产品强度主要取决于产品所用的材料，隔球器采用玻璃纤维增强尼龙材料，材料本身的强度很高。但是由于材料的流动性差，导致产品熔接痕位置强度低，所以提高产品的熔接瘾强度就要提高材料在模腔里的流动性。

解决方法：提高料温、模具温度、热流道温度是提高材料在注射时流动性的好方法。采用多级注射分段提高注射速度、注射压力，既可以保证良好的排气效果，又可以提高材料在模腔里的流动性。

4 结论

分析产品缺陷产生的原因要分析产生的根本原因，从源头上杜绝问题才是解决问题的方法。例如：由于模具磨损大造成的飞边，我们用工艺的手段，降温、降速可以解决，但是我们要知道从根本上解决的方法是修理模具。工艺调试水平的高低不是体现在能否把问题解决掉，而是取决于对问题本质的把握，透过表面现象分析到问题的本质，从本质入手我们解决的手段和方法就多了，在众多方法中我们选择合理地最根本的方法，才是最彻底的方法。然而有时候外界的环境问题可能要求我们用快的最省时间的方法解决问题，形势所迫没有办法，但是一旦条件允许时，我们应培养从根本上解决问题的原则性。

注塑技术十分复杂，而且相关因素很多，各个因素间又互相制约互相影响，要从中拨开层层表面现象，找出问题的本质一是改变参数法。此种方法一次改变一个参数，找出这个参数可能影响的问题，如果改变这个参数解决了这个问题，应继续分析是什么因素变化了才出现了这个问题。因素的变化需要长期大量监控记录数据，不断积累的过程。例如∶我们知道产品缺陷是毛刺的情况下，要通过试验的方法找出其产生的根本原因，首先要了解毛刺是由于长期生产逐渐产生的，还是某些因素变化了产生的。如果是前者那说明是由于模具磨损造成的。如果是某些因素变化产生的，那就要从解决这些因素入手。二是条件设定法，利用理想参数设定，把其他条件剔除掉，来验证自己分析的思路。所谓理想参数就是将产品所有的基本条件设定为理想状态，例如，模模力设定为最低甚至为零，来剔除掉模具排气对产品的影响。

生产设备、模具结构、原材料、工艺条件、操作者、生产环境是保证注塑产品质量的几大要素。设备的稳定性保证连续的复制，模具结构决定工艺条件，工艺条件保证产品质量。产品出现的注塑缺陷，我们希望通过改变注塑工艺条件来消除，由于各种因素可能互相制约，因此必须认真分析产生缺陷的主要因素。在制约中求得平衡，保证产品的质量。

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柏松，男，满，辽宁凤城，1984.10.10，无，本科，北京隆轩橡塑有限公司，注塑产品工艺