Дефекти лиття під тиском - Ідентифікація, Причини та Рішення 2025

Вступ - вартість дефектів у виробництві

Дефекти лиття під тиском - це одна з найбільших прихованих витрат у промисловості переробки пластмас. Типове виробниче підприємство в Польщі фіксує 3-8% браку у серійному виробництві, що при річному обсязі виробництва 5 мільйонів злотих означає втрату 150,000-400,000 злотих на рік.

Проблема не обмежується витратами на матеріал - кожна дефектна деталь - це також змарнована енергія, машинний час, витрати на контроль якості та потенційні рекламації. У автомобільній галузі, де вимоги до якості становлять Cpk мінімум 1.67, навіть незначне збільшення показника браку може означати втрату контракту вартістю мільйони злотих.

Хороші новини? Компанії, які впровадили систематичний підхід до контролю якості на термопластавтоматах Tederic, звітують про зменшення браку на 60-80% протягом 6-12 місяців. Згідно з галузевими даними, 6 найпоширеніших дефектів становлять 91% всіх вад - усунувши їх, ви досягаєте драматичного покращення якості.

У цьому посібнику ми представляємо ці 6 дефектів, їх причини та конкретні рішення з параметрами для машин Tederic, разом із реальним кейсом польської компанії, яка зменшила брак на 82%.

Облій (заусенці) - 35% всіх дефектів

Облій (заусенці, облой) - це тонкий шар матеріалу (0.01-0.5мм), що витікає за межі лінії роз'єму форми. Це найпоширеніший дефект у литті під тиском.

Ідентифікація

• Тонка кромка матеріалу вздовж лінії роз'єму форми або штовхачів
• Може бути суцільною або локальною
• Гострі краї можуть становити ризик порізу

Основні причини

1. Недостатнє зусилля змикання

Якщо тиск впорскування занадто високий відносно зусилля змикання, плити форми розмикаються під час впорскування.

Тест: Необхідне зусилля [Т] = Площа проекції [см²] × Тиск впорскування [бар] / 100

2. Знос форми

Механічний знос поверхні контакту після 300k-1M циклів або вм'ятини від забруднень.

3. Занадто високий тиск/швидкість впорскування

Надмірний тиск проштовхує матеріал через мікроскопічні щілини.

Рішення Tederic

Крок 1: Збільште зусилля змикання

• Збільште на 10-20% (наприклад, з 80% до 95% максимального зусилля)
• Увага: Не перевищуйте 100% - ризик пошкодження форми

Крок 2: Зменште тиск/швидкість впорскування

• Тиск впорскування: Зменште на 10-15% (наприклад, з 1200 бар → 1050 бар)
• Швидкість впорскування: Зменште на 15-20% (наприклад, з 120 мм/с → 95 мм/с)

Крок 3: Збільште в'язкість матеріалу

• Знизьте температуру циліндра на 10-15°C
• Знизьте температуру сопла на 5-10°C

Крок 4: Обслуговування форми

• Ретельне очищення лінії роз'єму
• Інспекція поверхні на предмет вм'ятин
• При високому зносі: регенерація форми (шліфування)

Недолив - 18% всіх дефектів

Недолив (short shot) - це неповне заповнення порожнини форми - деталь є неповною, бракує фрагментів геометрії.

Ідентифікація

• Деталь неповна - відсутні секції, зазвичай найвіддаленіші від точки впорскування
• Неповні ребра, монтажні виступи, тонкі стінки
• Деталь непридатна до використання

Основні причини

1. Занадто мала доза матеріалу - термопластавтомат не пластифікує достатньої кількості.

2. Занадто низька температура - матеріал застигає до заповнення порожнини.

3. Занадто низька швидкість/тиск - матеріал не досягає кінця форми.

4. Заблоковане сопло - нагар або застиглий матеріал.

Рішення Tederic

Крок 1: Збільште розмір дози

• Збільште на 5-10% (наприклад, з 45мм → 48мм позиція шнека)
• Правило: розмір дози повинен становити 40-80% ємності шнека

Крок 2: Підвищте температуру матеріалу

• Зони циліндра: +10-20°C всі зони
• Сопло: +10-15°C
• Приклад для PP: з 200-210-220-230°C → 210-220-230-240°C

Крок 3: Збільште швидкість і тиск

• Швидкість впорскування: +15-25% (наприклад, 80 мм/с → 100 мм/с)
• Тиск впорскування: +10-20% (наприклад, 900 бар → 1050 бар)

Крок 4: Очищення сопла

• Промийте термопластавтомат очищувальним матеріалом
• Видаліть накопичення застиглого матеріалу з сопла

Коробіння - 12% всіх дефектів

Коробіння (warpage, деформація) - це дефект, коли деталь після вийняття з форми викривляється, вигинається або скручується. Один з найскладніших дефектів для усунення.

Ідентифікація

• Вигнуті поверхні там, де повинні бути плоскими
• Тест плоскості: деталь на столі - чи всі точки торкаються?
• Автомобільна галузь типово вимагає <2мм коробіння для великих деталей

Основні причини

Механізм: Коробіння виникає з нерівномірної усадки матеріалу під час охолодження.

1. Нерівномірне охолодження - одна сторона охолоджується швидше → різна усадка → вигин

2. Внутрішні напруження - занадто високий тиск витримки "заморожує" напруження

3. Молекулярна орієнтація - молекули орієнтуються в напрямку потоку → анізотропна усадка

Рішення Tederic

Стратегія 1: Оптимізація охолодження

• Температура форми: Збільште на 10-20°C (повільніше, більш рівномірне охолодження)
• Приклад PP: з 40°C → 55°C
• Час охолодження: Подовжте на 20-30% (дозвольте повнішу кристалізацію)

Стратегія 2: Зменшення тиску витримки

• Holding pressure: Зменште на 15-25% (наприклад, з 750 бар → 600 бар)
• Зменшує внутрішні напруження
• Компроміс: Обережно з просіданням

Стратегія 3: Контроль температури матеріалу

• Зменште градієнт між зонами циліндра
• Замість 200-210-220-230°C → 215-215-220-220°C (більш рівний профіль)

Увага: Коробіння часто вимагає компромісу між параметрами. Використовуйте DOE (Design of Experiments) для знаходження оптимальних налаштувань.

Sink marks (просідання) - 25% всіх дефектів

Sink marks (просідання, вм'ятини) - це локальні заглиблення на поверхні деталі, зазвичай в областях з товстими перерізами або біля ребер.

Ідентифікація

• Неглибокі заглиблення (0.1-2мм) на зовнішній поверхні
• Локалізація: навпроти товстих секцій, монтажних виступів, ребер
• У деталях класу A: дефект неприйнятний

Основні причини

Механізм: Коли товста секція деталі стискається всередині, застигла зовнішня стінка "всмоктується" всередину → sink mark.

Фактори ризику:

• Велика товщина стінки (>3мм для PP, >4мм для PA)
• Нерівномірна товщина стінки
• Ребра товщі за 60% номінальної товщини стінки
• Insufficient тиск витримки

Рішення Tederic

Крок 1: Збільште тиск і час витримки

• Holding pressure: Збільште на 15-30% (наприклад, 500 → 650 бар)
• Holding time: Подовжте на 3-8 секунд
• Продовжуйте витримку до застигання точки впорскування

Крок 2: Збільште shot size

• Більше матеріалу доступно для фази витримки
• Збільште на 3-7%

Крок 3: Знизьте температуру форми

• Швидша затвердіння зовнішньої стінки → краща підтримка
• Знизьте на 5-15°C
• Компроміс: Може збільшити ризик коробіння

⚠️ Увага: Sink marks і warpage мають протилежні рішення. Знайдіть компромісні налаштування - пріоритет залежить від застосування (Class A surfaces vs деталі точного підгонування).

Burn marks (припал матеріалу)

Burn marks (припал, чорні плями) - це темні забарвлення або обвуглені області, що є результатом локального перегріву матеріалу.

Ідентифікація

• Темні плями (коричневі, чорні) зазвичай в кінцевих областях заповнення
• Характерний запах горіння
• Матеріал може бути крихким, ослабленим

Основні причини

Дизельний ефект: Захоплене повітря у формі стискається під час впорскування, температура зростає до 400-600°C, запалюючи матеріал.

Додаткові причини: Надмірна температура циліндра, занадто тривалий час перебування, зсувний нагрів при високих швидкостях.

Рішення Tederic

Крок 1: Покращте вентиляцію (модифікація інструмента)

• Найефективніше рішення
• Додайте вентиляційні отвори 0.02-0.05мм на лінії роз'єму
• Тимчасовий обхід: незначно зменшіть зусилля змикання (ризик обою!)

Крок 2: Зменште швидкість впорскування

• Повільніше впорскування → менша компресія повітря
• Зменште на 20-40%
• Особливо в кінцевій фазі заповнення

Крок 3: Знизьте температури

• Температура циліндра: -10-20°C
• Нижча температура = менш схильний до деградації

Крок 4: Обробка матеріалу

• Правильно висушіть матеріал (волога → пари → burn marks)
• PA, PET, PC: сушіння 80-100°C, 4-6год
• Обмежте рециклат до 20-30% макс

Weld lines (лінії зварювання) - 8% всіх дефектів

Weld lines (лінії зварювання, knit lines) - це видимі лінії, що виникають в місцях, де два фронти текучого матеріалу зустрічаються і з'єднуються.

Ідентифікація

• Тонка лінія на поверхні деталі (0.01-0.1мм)
• Локалізація: нижче отворів, за стовпчиками, при кількох точках впорскування
• У прозорих матеріалах: дуже помітна
• Міцність лінії зварювання: типово 60-90% первинної міцності

Основні причини

Механізм: Два фронти зустрічаються при низькій температурі → слабке молекулярне з'єднання → видима лінія, низька міцність.

Рішення Tederic

Стратегія 1: Збільште температуру матеріалу

• Температура циліндра: +15-25°C всі зони
• Температура сопла: +10-15°C
• Температура форми: +10-20°C (фронти залишаються гарячими довше)

Стратегія 2: Збільште швидкість впорскування

• Швидше впорскування → менше охолодження перед зварюванням
• Збільште на 20-40%

Стратегія 3: Збільште тиск витримки

• Вищий тиск змушує фронти до кращого з'єднання
• Збільште на 15-25%

Увага: Weld lines не завжди можна усунути - прийнятність залежить від застосування (Class A surfaces vs приховані поверхні vs структурні деталі).

Діагностична матриця - швидке вирішення проблем

Наведена таблиця містить швидкі виправлення для 6 найпоширеніших дефектів:

Дефект	Перша спроба	Друга спроба	Кореневе рішення
Облій	↑ Зусилля змикання +15%	↓ Тиск впорскування -15%	Обслуговування форми
Недолив	↑ Розмір дози +10%	↑ Температура циліндра +15°C	Очищення сопла, вентиляція
Коробіння	↑ Температура форми +15°C	↓ Holding pressure -20%	Оптимізація охолодження
Sink marks	↑ Holding pressure +20%	↑ Holding time +5 сек	Проект: зменшити товщину стінки
Burn marks	↓ Швидкість впорскування -30%	↓ Температура циліндра -15°C	Додати вентиляційні отвори
Weld lines	↑ Температура плавлення +20°C	↑ Швидкість впорскування +30%	Релокація точки впорскування

Систематичний підхід: Тестуйте параметри поступово, змінюйте одну змінну за раз, документуйте результати. Використовуйте DOE (Design of Experiments) для складних випадків.

Кейс - зменшення браку на 82%

Виробник упаковки PP - комплексна оптимізація

Компанія: Виробник одноразових стаканів PP, Мазовше, 80 працівників

Виробництво: 200мл стакани тонкостінні, форма 8-гніздова, 350k штук/день

Машина: Tederic TRX-M.260

Початкова проблема:

• Показник браку: 6.8% (23,800 дефектних стаканів/день)
• Склад дефектів: Недолив 38%, Коробіння 29%, Облій 18%, Припал 15%
• Втрата: ~420k злотих/рік

6-місячна програма - систематичний підхід:

Місяць 1-2: Збір даних, аналіз Парето → Недолив = пріоритет #1

Місяць 3: Усунення недоливу

• Причина: Розмір дози 42% (занадто низький)
• Рішення: Збільшено до 55%, температура +12°C
• Результат: 2.6% → 0.3% (-88%) ✅

Місяць 4: Зменшення коробіння

• Причина: Нерівномірне охолодження
• Рішення: Температура форми 40°C → 58°C, +8 сек охолодження
• Результат: 2.0% → 0.6% (-70%) ✅

Місяць 5: Усунення обою

• Причина: Знос форми (350M циклів)
• Рішення: Регенерація форми (шліфування лінії роз'єму)
• Результат: 1.2% → 0.1% (-92%) ✅

Кінцеві результати після 6 місяців:

• Показник браку: 6.8% → 1.2% ✅ (-82% зменшення)
• Хороші деталі: 326k → 346k щодня (+6% продуктивність!)
• Заощадження: ~360k злотих/рік відновлено
• Інвестиція: 45k злотих (регенерація + програмне забезпечення SPC)
• ROI: 1.5 місяця ✅

ROI інвестицій у якість

Якість - це не центр витрат, а центр прибутку!

Приклад розрахунку заощаджень

Припущення: 5M деталей/рік, вартість 3.60 злотих/деталь (матеріал + енергія + робоча сила)

Сценарій A: Defect rate 5% (поточний стан - поганий)

• Дефектні деталі: 250,000/рік
• Змарновані витрати: 900,000 злотих/рік ❌

Сценарій B: Defect rate 2% (покращення до середнього)

• Дефектні деталі: 100,000/рік
• Змарновані витрати: 360,000 злотих/рік
• Заощадження: 540,000 злотих/рік ✅

Сценарій C: Defect rate 0.5% (світовий клас)

• Дефектні деталі: 25,000/рік
• Змарновані витрати: 90,000 злотих/рік
• Заощадження: 810,000 злотих/рік ✅

Типові витрати на інвестиції

Оптимізація процесу: 15-25k злотих (дослідження DOE, тестовий матеріал)

• Очікуване покращення: 30-50% зменшення дефектів
• ROI: <1 місяць

Регенерація інструмента + оптимізація: 40-85k злотих

• Очікуване покращення: 60-80% зменшення дефектів
• ROI: <2 місяці

Повна система SPC + автоматизація: 110-215k злотих

• Очікуване покращення: 70-90% зменшення + automated tracking
• ROI: 2-4 місяці
• Додаткові переваги: Відстежуваність, сповіщення в реальному часі, передбачувальне обслуговування

Підсумки та наступні кроки

Ключові висновки

1. 6 дефектів = 91% проблем

Облій, sink marks, недолив, коробіння, weld lines, burn marks - усунувши ці дефекти, ви досягаєте драматичного покращення якості.

2. Більшість дефектів має конкретні, розпізнавані причини

Систематичний підхід (5 Чому, Ісікава, DOE) веде до рішень. 80% можна усунути регулюванням параметрів машини.

3. Термопластавтомати Tederic дозволяють досягти Cpk>2.0

NEO series: повторюваність <0.5%, контроль температури ±2°C. DREAM series: <0.3% повторюваність, ±1°C. Це фундамент для якості світового класу.

4. ROI інвестицій у якість астрономічний

Типово <3 місяці повернення для оптимізації процесу, <6 місяців для поліпшення інструментів. Заощадження тривають роками.

5. Якість = конкурентна перевага

В автомобільній, медичній, пакувальній галузях - вимоги до якості є квитком входу. Постачальники з Cpk>2.0 і показниками браку <1% отримують контракти.

Що робити зараз - План дій

1. Виміряйте поточний стан

• Почніть відстежувати показник браку (навіть простий аркуш)
• Категоризуйте дефекти за типом
• Обчисліть вартість якості (дефекти × вартість на деталь)

2. Аналіз Парето - ідентифікуйте основні проблеми

• Які 2-3 дефекти становлять 70-80% проблем?
• Зосередьте зусилля на основних пріоритетах

3. Аналіз коренів причин

• 5 Чому для кожного основного дефекту
• Досягнення коренів причини, а не лише симптомів

4. Впроваджуйте рішення систематично

• Почніть з оптимізації процесу (параметри машини) - найнижча вартість
• Використовуйте DOE - змінюйте одну змінну за раз, вимірюйте вплив
• Документуйте успішні набори параметрів

5. Перевірте і підтримуйте поліпшення

• Моніторте показник браку після змін
• Обчисліть Cpk (ціль ≥1.67 для автомобільної галузі)
• Заблокуйте параметри процесу, навчання операторів

6. Постійне вдосконалення

• Якість - це постійна подорож, а не пункт призначення
• Встановлюйте дедалі амбітніші цілі: 5% → 2% → 1% → 0.5%
• Святкуйте успіхи з командою

Потрібна допомога?

Команда TEDESolutions пропонує:

• Аудити якості: Оцінка на місці, аналіз коренів причин, план дій
• Оптимізація процесу: Дослідження DOE для машин Tederic, оптимізація параметрів
• Навчання: Оператори та інженери з усунення проблем, SPC
• Впровадження SPC: Налаштування програмного забезпечення, панелі, інтеграція даних

---