Дефекти при леене под налягане - Идентификация, причини и решения 2025

Въведение - цената на дефектите в производството

Дефектите при леене под налягане са една от най-големите скрити разходи в индустрията за преработка на пластмаси. Типичният производствен завод отчита 3-8% брак в серийното производство, което при годишна стойност на производството от 5 милиона лв означава загуба от 150,000-400,000 лв годишно.

Проблемът не свършва с разходите за материал - всяка дефектна част означава също загубена енергия, машинно време, разходи за контрол на качеството и потенциални рекламации. В автомобилната индустрия, където изискванията за качество са Cpk минимум 1.67, дори малко увеличение на процента брак може да означава загуба на договор на стойност милиони левове.

Добрата новина? Фирмите, които внедриха системен подход за контрол на качеството на леярски машини Tederic, съобщават за намаляване на брака с 60-80% в рамките на 6-12 месеца. Според браншови данни, 6-те най-чести дефекта представляват 91% от всички недостатъци - елиминирайки ги, постигате драматично подобрение на качеството.

В това ръководство представяме тези 6 дефекта, техните причини и конкретни решения с параметри за машини Tederic, заедно с реален казус на българска фирма, която намали брака с 82%.

Флаш (заусенци) - 35% от всички дефекти

Флаш (заусенци, изливка) е тънък слой материал (0.01-0.5mm), който изтича извън линията на разделяне на формата. Това е най-честият дефект в производството при леене под налягане.

Идентификация

• Тънък ръб от материал по линията на разделяне на формата или изтласкивателите
• Може да бъде непрекъснат или локален
• Острите ръбове могат да създават риск от нараняване

Основни причини

1. Недостатъчна затварящо усилие

Ако налягането на впръскване е твърде високо спрямо затварящото усилие, плочите на формата се отварят по време на впръскване.

Тест: Необходимо усилие [T] = Проекционна площ [cm²] × Налягане на впръскване [bar] / 100

2. Износване на формата

Механично износване на контактната повърхност след 300k-1M цикъла или вдлъбнатини от замърсявания.

3. Твърде високо налягане/скорост на впръскване

Прекомерното налягане натиска материала през микроскопични процепи.

Решения Tederic

Стъпка 1: Увеличете затварящото усилие

• Увеличете с 10-20% (напр. от 80% на 95% от максималната сила)
• Внимание: Не превишавайте 100% - риск от повреда на формата

Стъпка 2: Намалете налягането/скоростта на впръскване

• Налягане на впръскване: Намалете с 10-15% (напр. от 1200 bar → 1050 bar)
• Скорост на впръскване: Намалете с 15-20% (напр. от 120 mm/s → 95 mm/s)

Стъпка 3: Увеличете вискозитета на материала

• Понижете температурата на цилиндъра с 10-15°C
• Понижете температурата на дюзата с 5-10°C

Стъпка 4: Поддръжка на формата

• Грижливо почистване на линията на разделяне
• Инспекция на повърхността за вдлъбнатини
• При високо износване: възстановяване на формата (шлифоване)

Недооформяне - 18% от всички дефекти

Недооформяне (short shot) е непълно запълване на кухината на формата - частта е непълна, липсват фрагменти от геометрията.

Идентификация

• Непълна част - липсващи секции, обикновено най-отдалечени от точката на впръскване
• Непълни ребра, монтажни изпъкналости, тънки стени
• Частта е непригодна за употреба

Основни причини

1. Твърде малка доза материал - леярската машина не пластифицира достатъчно количество.

2. Твърде ниска температура - материалът се втвърдява преди запълване на кухината.

3. Твърде ниска скорост/налягане - материалът не достига до края на формата.

4. Блокирана дюза - нагар или застинал материал.

Решения Tederic

Стъпка 1: Увеличете размера на дозата

• Увеличете с 5-10% (напр. от 45mm → 48mm позиция на шнека)
• Правило: размерът на дозата трябва да е 40-80% от капацитета на шнека

Стъпка 2: Повишете температурата на материала

• Зони на цилиндъра: +10-20°C всички зони
• Дюза: +10-15°C
• Пример за PP: от 200-210-220-230°C → 210-220-230-240°C

Стъпка 3: Увеличете скоростта и налягането

• Скорост на впръскване: +15-25% (напр. 80 mm/s → 100 mm/s)
• Налягане на впръскване: +10-20% (напр. 900 bar → 1050 bar)

Стъпка 4: Почистване на дюзата

• Промийте леярската машина с почистващ материал
• Отстранете натрупванията от втвърден материал от дюзата

Изкривявания - 12% от всички дефекти

Изкривявания (warpage, деформация) е дефект, при който частта след изваждане от формата се изкривява, огъва или усуква. Един от най-трудните за елиминиране дефекти.

Идентификация

• Извити повърхности, където трябва да са плоски
• Тест за плоскост: част на маса - всички точки докосват ли?
• Автомобилната индустрия обикновено изисква <2mm изкривяване за големи части

Основни причини

Механизъм: Изкривяването произтича от неравномерно свиване на материала по време на охлаждане.

1. Неравномерно охлаждане - едната страна се охлажда по-бързо → различно свиване → огъване

2. Вътрешни напрежения - твърде високо налягане на дозапълване "замразява" напрежения

3. Молекулна ориентация - молекулите се ориентират в посока на потока → анизотропно свиване

Решения Tederic

Стратегия 1: Оптимизация на охлаждането

• Температура на формата: Увеличете с 10-20°C (по-бавно, по-равномерно охлаждане)
• Пример PP: от 40°C → 55°C
• Време на охлаждане: Удължете с 20-30% (позволете по-пълна кристализация)

Стратегия 2: Намаляване на налягането на дозапълване

• Holding pressure: Намалете с 15-25% (напр. от 750 bar → 600 bar)
• Намалява вътрешните напрежения
• Компромис: Внимавайте за вдлъбнатини

Стратегия 3: Контрол на температурата на материала

• Намалете градиента между зоните на цилиндъра
• Вместо 200-210-220-230°C → 215-215-220-220°C (по-плосък профил)

Внимание: Изкривяването често изисква компромис между параметрите. Използвайте DOE (Design of Experiments) за намиране на оптималните настройки.

Вдлъбнатини - 25% от всички дефекти

Вдлъбнатини (sink marks) са локални вдлъбнатини на повърхността на частта, обикновено в области с дебели сечения или при ребра.

Идентификация

• Плитки вдлъбнатини (0.1-2mm) на външната повърхност
• Локация: срещу дебели секции, монтажни изпъкналости, ребра
• В части клас A: неприемлив дефект

Основни причини

Механизъм: Когато дебела секция на частта се свива вътрешно, втвърдилият външен слой се "засмуква" навътре → вдлъбнатина.

Рискови фактори:

• Голяма дебелина на стената (>3mm за PP, >4mm за PA)
• Неравномерна дебелина на стената
• Ребра по-дебели от 60% от номиналната дебелина на стената
• Недостатъчно налягане на дозапълване

Решения Tederic

Стъпка 1: Увеличете налягането и времето на дозапълване

• Holding pressure: Увеличете с 15-30% (напр. 500 → 650 bar)
• Holding time: Удължете с 3-8 секунди
• Продължете дозапълването до замръзване на точката на впръскване

Стъпка 2: Увеличете размера на дозата

• Повече материал на разположение за фазата на дозапълване
• Увеличете с 3-7%

Стъпка 3: Понижете температурата на формата

• По-бързо втвърдяване на повърхностния слой → по-добра опора
• Понижете с 5-15°C
• Компромис: Може да увеличи риска от изкривяване

⚠️ Внимание: Вдлъбнатините и изкривяването имат противоположни решения. Намерете компромисни настройки - приоритетът зависи от приложението (Class A повърхности vs части с прецизно прилягане).

Горелки (изгаряне на материала)

Горелки (burn marks, черни петна) са тъмни обезцветявания или обгорени области в резултат на локално прегряване на материала.

Идентификация

• Тъмни петна (кафяви, черни) обикновено в крайните области на запълване
• Характерна миризма на изгоряло
• Материалът може да е чуплив, отслабен

Основни причини

Дизелов ефект: Затворен въздух във формата се компресира по време на впръскване, температурата нараства до 400-600°C, запалвайки материала.

Допълнителни причини: Прекомерна температура на цилиндъра, твърде дълго време на престой, загряване от срязване при високи скорости.

Решения Tederic

Стъпка 1: Подобрете вентилацията (модификация на инструмента)

• Най-ефективното решение
• Добавете вентилационни отвори 0.02-0.05mm на линията на разделяне
• Временно решение: леко намалете затварящото усилие (риск от заусенци!)

Стъпка 2: Намалете скоростта на впръскване

• По-бавно впръскване → по-малка компресия на въздуха
• Намалете с 20-40%
• Особено в крайната фаза на запълване

Стъпка 3: Понижете температурите

• Температура на цилиндъра: -10-20°C
• По-ниска температура = по-малко податлив на деградация

Стъпка 4: Обработка на материала

• Правилно изсушете материала (влага → пари → горелки)
• PA, PET, PC: сушене 80-100°C, 4-6h
• Ограничете рециклирания материал до максимум 20-30%

Линии на заваряване - 8% от всички дефекти

Линии на заваряване (weld lines, knit lines) са видими линии, които възникват на местата, където два фронта на течащ материал се срещат и съединяват.

Идентификация

• Тънка линия на повърхността на частта (0.01-0.1mm)
• Локация: под отвори, зад колонки, при множество точки на впръскване
• В прозрачни материали: много видима
• Здравина на линията на заваряване: типично 60-90% от първоначалната здравина

Основни причини

Механизъм: Два фронта се срещат при ниска температура → слаба молекулна връзка → видима линия, ниска здравина.

Решения Tederic

Стратегия 1: Увеличете температурата на материала

• Температура на цилиндъра: +15-25°C всички зони
• Температура на дюзата: +10-15°C
• Температура на формата: +10-20°C (фронтовете остават горещи по-дълго)

Стратегия 2: Увеличете скоростта на впръскване

• По-бързо впръскване → по-малко охлаждане преди сливане
• Увеличете с 20-40%

Стратегия 3: Увеличете налягането на дозапълване

• По-високо налягане принуждава фронтовете към по-добра връзка
• Увеличете с 15-25%

Внимание: Линиите на заваряване не винаги могат да бъдат елиминирани - приемането зависи от приложението (Class A повърхности vs скрити повърхности vs структурни части).

Диагностична матрица - бързо решаване на проблеми

Следващата таблица съдържа бързи решения за 6-те най-чести дефекта:

Дефект	Първи опит	Втори опит	Решение на източника
Флаш	↑ Затварящо усилие +15%	↓ Налягане на впръскване -15%	Поддръжка на формата
Недооформяне	↑ Размер на дозата +10%	↑ Температура на цилиндъра +15°C	Почистване на дюзата, вентилация
Изкривявания	↑ Температура на формата +15°C	↓ Holding pressure -20%	Оптимизация на охлаждането
Вдлъбнатини	↑ Holding pressure +20%	↑ Holding time +5 сек	Проект: намалете дебелината на стената
Горелки	↓ Скорост на впръскване -30%	↓ Температура на цилиндъра -15°C	Добавете вентилационни отвори
Линии на заваряване	↑ Температура на топене +20°C	↑ Скорост на впръскване +30%	Преместване на точката на впръскване

Систематичен подход: Тествайте параметрите постепенно, променяйте една променлива наведнъж, документирайте резултатите. Използвайте DOE (Design of Experiments) за сложни случаи.

Казус - намаляване на брака с 82%

Производител на PP опаковки - цялостна оптимизация

Фирма: Производител на еднократни PP чаши, Мазовия, 80 служители

Производство: 200ml тънкостенни чаши, форма с 8 гнезда, 350k бр./ден

Машина: Tederic TRX-M.260

Начален проблем:

• Процент брак: 6.8% (23,800 дефектни чаши/ден)
• Микс от дефекти: Недооформяне 38%, Изкривявания 29%, Флаш 18%, Горелки 15%
• Загуба: ~420k лв/година

6-месечна програма - систематичен подход:

Месец 1-2: Събиране на данни, анализ на Парето → Недооформяне = приоритет #1

Месец 3: Елиминиране на недооформяне

• Причина: Размер на дозата 42% (твърде нисък)
• Решение: Увеличен до 55%, температура +12°C
• Резултат: 2.6% → 0.3% (-88%) ✅

Месец 4: Намаляване на изкривяванията

• Причина: Неравномерно охлаждане
• Решение: Температура на формата 40°C → 58°C, +8 сек охлаждане
• Резултат: 2.0% → 0.6% (-70%) ✅

Месец 5: Елиминиране на флаш

• Причина: Износване на формата (350M цикъла)
• Решение: Възстановяване на формата (шлифоване на линията на разделяне)
• Резултат: 1.2% → 0.1% (-92%) ✅

Крайни резултати след 6 месеца:

• Процент брак: 6.8% → 1.2% ✅ (-82% намаляване)
• Добри части: 326k → 346k дневно (+6% производителност!)
• Спестявания: ~360k лв/година възстановени
• Инвестиция: 45k лв (възстановяване + софтуер SPC)
• ROI: 1.5 месеца ✅

ROI на инвестицията в качество

Качеството не е център на разходи - то е център на печалба!

Пример за изчисление на спестяванията

Предположения: 5M части/година, разход 3.60 лв/част (материал + енергия + труд)

Сценарий A: Процент брак 5% (текущо състояние - слабо)

• Дефектни части: 250,000/година
• Загубени разходи: 900,000 лв/година ❌

Сценарий B: Процент брак 2% (подобрение до средно)

• Дефектни части: 100,000/година
• Загубени разходи: 360,000 лв/година
• Спестявания: 540,000 лв/година ✅

Сценарий C: Процент брак 0.5% (световна класа)

• Дефектни части: 25,000/година
• Загубени разходи: 90,000 лв/година
• Спестявания: 810,000 лв/година ✅

Типични инвестиционни разходи

Оптимизация на процеса: 15-25k лв (DOE проучвания, тестов материал)

• Очаквано подобрение: 30-50% намаляване на дефектите
• ROI: <1 месец

Възстановяване на инструмента + оптимизация: 40-85k лв

• Очаквано подобрение: 60-80% намаляване на дефектите
• ROI: <2 месеца

Пълна SPC система + автоматизация: 110-215k лв

• Очаквано подобрение: 70-90% намаляване + автоматизирано проследяване
• ROI: 2-4 месеца
• Допълнителни ползи: Проследимост, сигнали в реално време, предиктивна поддръжка

Обобщение и следващи стъпки

Ключови изводи

1. 6 дефекта = 91% от проблемите

Флаш, вдлъбнатини, недооформяне, изкривявания, линии на заваряване, горелки - елиминирайки тези дефекти, постигате драматично подобрение на качеството.

2. Повечето дефекти имат конкретни, разпознаваеми причини

Систематичният подход (5 Защо, Ishikawa, DOE) води до решения. 80% могат да бъдат елиминирани чрез регулиране на параметрите на машината.

3. Леярските машини Tederic позволяват постигане на Cpk>2.0

NEO серия: повторяемост <0.5%, контрол на температурата ±2°C. DREAM серия: <0.3% повторяемост, ±1°C. Това е основата за световно качество.

4. ROI на инвестицията в качество е астрономичен

Типично <3 месеца възвръщаемост за оптимизация на процеса, <6 месеца за подобрения на инструментите. Спестявания, продължаващи години.

5. Качество = конкурентно предимство

В автомобилната, медицинската, опаковъчната индустрия - изискванията за качество са входен билет. Доставчици с Cpk>2.0 и процент брак <1% получават договори.

Какво да направите сега - План за действие

1. Измерете текущото състояние

• Започнете да проследявате процента брак (дори прост лист)
• Категоризирайте дефектите по тип
• Изчислете цената на качеството (дефекти × разход на част)

2. Анализ на Парето - идентифицирайте основните проблеми

• Кои 2-3 дефекта представляват 70-80% от проблемите?
• Съсредоточете усилията върху главните приоритети

3. Анализ на основните причини

• 5 Защо за всеки основен дефект
• Достигане до основната причина, не само симптомите

4. Внедрявайте решения систематично

• Започнете с оптимизация на процеса (параметри на машината) - най-нисък разход
• Използвайте DOE - променяйте една променлива наведнъж, измервайте въздействието
• Документирайте успешните набори от параметри

5. Проверете и поддържайте подобренията

• Наблюдавайте процента брак след промените
• Изчислете Cpk (цел ≥1.67 за автомобилна индустрия)
• Заключете параметрите на процеса, обучение на операторите

6. Непрекъснато усъвършенстване

• Качеството е непрекъснато пътуване, не дестинация
• Поставяйте все по-амбициозни цели: 5% → 2% → 1% → 0.5%
• Празнувайте успехите с екипа

Нуждаете се от помощ?

Екипът на TEDESolutions предлага:

• Одити на качеството: Оценка на място, анализ на основните причини, план за действие
• Оптимизация на процеса: DOE проучвания за машини Tederic, оптимизация на параметрите
• Обучения: Оператори и инженери в решаване на проблеми, SPC
• Внедряване на SPC: Конфигуриране на софтуер, табла за управление, интеграция на данни

---