注塑缺陷 - 识别、原因与解决方案 2025

引言 - 生产中的缺陷成本

注塑缺陷是塑料加工行业最大的隐性成本之一。波兰的典型生产工厂在批量生产中的废品率为3-8%,当年产值为500万兹罗提时,意味着每年损失15万至40万兹罗提。

问题不仅限于材料成本 - 每个缺陷件还意味着浪费的能源、机器时间、质量控制成本和潜在的客户投诉。在汽车行业,质量要求为Cpk最低1.67,即使废品率略微上升也可能意味着失去价值数百万兹罗提的合同。

好消息?在Tederic注塑机上实施系统质量控制方法的公司报告称,在6-12个月内废品率降低了60-80%。根据行业数据,6种最常见的缺陷占所有缺陷的91% - 消除这些缺陷,您将获得显著的质量改善。

在本指南中,我们介绍这6种缺陷、其原因以及针对Tederic机器的具体参数解决方案,以及一家波兰公司将废品率降低82%的真实案例研究。

飞边(毛刺) - 占所有缺陷的35%

飞边(毛刺、溢料)是溢出模具分型线外的薄层材料(0.01-0.5mm)。这是注塑生产中最常见的缺陷。

识别

• 沿模具分型线或顶出销的薄材料边缘
• 可能是连续的或局部的
• 锋利的边缘可能造成割伤风险

主要原因

1. 锁模力不足

如果注射压力相对于锁模力过高,模板在注射过程中会分开。

测试:所需锁模力[T] = 投影面积[cm²] × 注射压力[bar] / 100

2. 模具磨损

经过30万至100万次循环后接触面机械磨损或因污染物造成凹痕。

3. 注射压力/速度过高

过高的压力迫使材料通过微小间隙。

Tederic解决方案

步骤1:增加锁模力

• 增加10-20%(例如从80%增至95%最大锁模力)
• 注意:不要超过100% - 有损坏模具的风险

步骤2:降低注射压力/速度

• 注射压力:降低10-15%(例如从1200 bar → 1050 bar)
• 注射速度:降低15-20%(例如从120 mm/s → 95 mm/s)

步骤3:增加材料粘度

• 料筒温度降低10-15°C
• 喷嘴温度降低5-10°C

步骤4:模具维护

• 彻底清洁分型线
• 检查表面是否有凹痕
• 对于高度磨损:模具翻新(研磨)

欠注 - 占所有缺陷的18%

欠注(短射)是模腔未完全填充 - 零件不完整,缺少几何部分。

识别

• 零件不完整 - 缺少部分,通常是距离浇口最远的地方
• 不完整的加强筋、安装凸起、薄壁
• 零件无法使用

主要原因

1. 材料剂量不足 - 注塑机塑化的材料量不够。

2. 温度过低 - 材料在填充模腔前就凝固了。

3. 速度/压力过低 - 材料无法到达模具末端。

4. 喷嘴堵塞 - 炭化物或凝固的材料。

Tederic解决方案

步骤1:增加剂量大小

• 增加5-10%(例如从45mm → 48mm螺杆位置)
• 规则:剂量大小应为螺杆容量的40-80%

步骤2:提高材料温度

• 料筒区域:所有区域+10-20°C
• 喷嘴:+10-15°C
• PP示例:从200-210-220-230°C → 210-220-230-240°C

步骤3:增加速度和压力

• 注射速度:+15-25%(例如80 mm/s → 100 mm/s)
• 注射压力:+10-20%(例如900 bar → 1050 bar)

步骤4:清洁喷嘴

• 用清洁材料冲洗注塑机
• 从喷嘴清除凝固材料的堆积

变形 - 占所有缺陷的12%

变形(翘曲、畸变)是指零件从模具中取出后弯曲、扭曲或翘曲的缺陷。这是最难消除的缺陷之一。

识别

• 本应平坦的表面出现弯曲
• 平整度测试:零件放在桌上 - 所有点都接触吗?
• 汽车行业通常要求大型零件的变形<2mm

主要原因

机理:变形源于冷却过程中材料收缩不均匀。

1. 冷却不均匀 - 一侧冷却更快 → 收缩不同 → 弯曲

2. 内应力 - 保压压力过高会"冻结"应力

3. 分子取向 - 分子沿流动方向取向 → 各向异性收缩

Tederic解决方案

策略1:优化冷却

• 模具温度:提高10-20°C(更慢、更均匀的冷却)
• PP示例:从40°C → 55°C
• 冷却时间:延长20-30%(允许更充分的结晶)

策略2:降低保压压力

• 保压压力:降低15-25%(例如从750 bar → 600 bar)
• 减少内应力
• 权衡:小心缩痕

策略3:控制材料温度

• 减少料筒区域之间的温度梯度
• 从200-210-220-230°C → 215-215-220-220°C(更平缓的曲线)

注意:变形通常需要在参数之间进行权衡。使用DOE(试验设计)来找到最佳设置。

缩痕(凹陷) - 占所有缺陷的25%

缩痕(凹陷、收缩痕)是零件表面的局部凹陷,通常出现在厚截面区域或加强筋处。

识别

• 外表面浅凹陷(0.1-2mm)
• 位置:与厚截面、安装凸起、加强筋相对
• 在A级零件中:缺陷不可接受

主要原因

机理:当零件的厚截面内部收缩时,凝固的外层被"吸"向中心 → 产生缩痕。

风险因素:

• 壁厚较大(PP>3mm, PA>4mm)
• 壁厚不均匀
• 加强筋厚度超过标称壁厚的60%
• 保压压力不足

Tederic解决方案

步骤1:增加保压压力和时间

• 保压压力:增加15-30%(例如500 → 650 bar)
• 保压时间:延长3-8秒
• 持续保压直到浇口冻结

步骤2:增加射料量

• 更多材料可用于保压阶段
• 增加3-7%

步骤3:降低模具温度

• 外层更快凝固 → 更好的支撑
• 降低5-15°C
• 权衡:可能增加变形风险

⚠️ 注意:缩痕和变形有相反的解决方案。找到折中设置 - 优先级取决于应用(A级表面 vs 精密配合零件)。

烧焦痕迹(材料糊斑)

烧焦痕迹(糊斑、黑斑)是深色变色或碳化区域,是局部材料过热的结果。

识别

• 深色斑点(棕色、黑色)通常出现在填充的末端区域
• 特征性的烧焦气味
• 材料可能变脆、减弱

主要原因

柴油效应:模具中困住的空气在注射过程中被压缩,温度升至400-600°C,点燃材料。

其他原因:料筒温度过高、停留时间过长、高速下的剪切加热。

Tederic解决方案

步骤1:改善排气(模具改造)

• 最有效的解决方案
• 在分型线上添加0.02-0.05mm的排气槽
• 临时解决方法:稍微降低锁模力(有飞边风险!)

步骤2:降低注射速度

• 更慢的注射 → 更少的空气压缩
• 降低20-40%
• 特别是在填充的最后阶段

步骤3:降低温度

• 料筒温度:-10-20°C
• 更低的温度 = 更不易降解

步骤4:材料处理

• 正确干燥材料(湿气 → 蒸汽 → 烧焦痕迹)
• PA, PET, PC:干燥80-100°C, 4-6小时
• 将回料限制在最多20-30%

熔接线(汇合线) - 占所有缺陷的8%

熔接线(汇合线、结合线)是在两股流动材料相遇并结合的地方形成的可见线条。

识别

• 零件表面的细线(0.01-0.1mm)
• 位置:孔下方、柱后、多浇口处
• 在透明材料中:非常明显
• 熔接线强度:通常为原始强度的60-90%

主要原因

机理:两股熔体在低温下相遇 → 分子结合弱 → 可见线条、强度低。

Tederic解决方案

策略1:提高材料温度

• 料筒温度:所有区域+15-25°C
• 喷嘴温度:+10-15°C
• 模具温度:+10-20°C(熔体前沿保持更长时间的热度)

策略2:增加注射速度

• 更快的注射 → 汇合前冷却更少
• 增加20-40%

策略3:增加保压压力

• 更高的压力迫使熔体更好地结合
• 增加15-25%

注意:熔接线并不总是可以消除 - 可接受性取决于应用(A级表面 vs 隐藏表面 vs 结构件)。

诊断矩阵 - 快速解决问题

下表包含6种最常见缺陷的快速修复方法:

缺陷	第一次尝试	第二次尝试	根源解决方案
飞边	↑ 锁模力 +15%	↓ 注射压力 -15%	模具维护
欠注	↑ 剂量大小 +10%	↑ 料筒温度 +15°C	清洁喷嘴、排气
变形	↑ 模具温度 +15°C	↓ 保压压力 -20%	优化冷却
缩痕	↑ 保压压力 +20%	↑ 保压时间 +5秒	设计:减少壁厚
烧焦痕迹	↓ 注射速度 -30%	↓ 料筒温度 -15°C	添加排气槽
熔接线	↑ 熔融温度 +20°C	↑ 注射速度 +30%	重新定位浇口

系统化方法:逐步测试参数,一次更改一个变量,记录结果。对于复杂情况使用DOE(试验设计)。

案例研究 - 废品率降低82%

PP包装制造商 - 全面优化

公司:PP一次性杯制造商,马佐夫舍省,80名员工

生产:200ml薄壁杯,8腔模具,35万件/天

机器:Tederic TRX-M.260

初始问题:

• 废品率:6.8%(23,800个缺陷杯/天)
• 缺陷组合:欠注38%,变形29%,飞边18%,烧焦15%
• 损失:约42万兹罗提/年

6个月计划 - 系统化方法:

第1-2个月:数据收集,帕累托分析 → 欠注 = 优先级#1

第3个月:消除欠注

• 原因:剂量大小42%(过低)
• 解决方案:增加至55%,温度+12°C
• 结果:2.6% → 0.3%(-88%) ✅

第4个月:减少变形

• 原因:冷却不均匀
• 解决方案:模具温度40°C → 58°C,+8秒冷却
• 结果:2.0% → 0.6%(-70%) ✅

第5个月:消除飞边

• 原因:模具磨损(3.5亿次循环)
• 解决方案:模具翻新(研磨分型线)
• 结果:1.2% → 0.1%(-92%) ✅

6个月后的最终结果:

• 废品率:6.8% → 1.2% ✅(降低82%)
• 良品:32.6万 → 34.6万件/天(+6%产量!)
• 节省:约36万兹罗提/年
• 投资:4.5万兹罗提(翻新 + SPC软件)
• 投资回报期:1.5个月 ✅

质量投资回报率

质量不是成本中心 - 而是利润中心!

节省计算示例

假设:500万件/年,成本3.60兹罗提/件(材料 + 能源 + 人工)

场景A:缺陷率5%(当前状态 - 差)

• 缺陷件:25万件/年
• 浪费成本:90万兹罗提/年 ❌

场景B:缺陷率2%(改善至平均水平)

• 缺陷件:10万件/年
• 浪费成本:36万兹罗提/年
• 节省:54万兹罗提/年 ✅

场景C:缺陷率0.5%(世界级)

• 缺陷件:2.5万件/年
• 浪费成本:9万兹罗提/年
• 节省:81万兹罗提/年 ✅

典型投资成本

工艺优化:1.5-2.5万兹罗提(DOE研究、测试材料)

• 预期改善:缺陷减少30-50%
• 投资回报期:<1个月

模具翻新 + 优化:4-8.5万兹罗提

• 预期改善:缺陷减少60-80%
• 投资回报期:<2个月

完整SPC系统 + 自动化:11-21.5万兹罗提

• 预期改善:缺陷减少70-90% + 自动跟踪
• 投资回报期:2-4个月
• 额外好处:可追溯性、实时警报、预测性维护

总结与后续步骤

关键要点

1. 6种缺陷 = 91%的问题

飞边、缩痕、欠注、变形、熔接线、烧焦痕迹 - 消除这些缺陷,您将获得显著的质量改善。

2. 大多数缺陷都有具体、可识别的原因

系统化方法(5个为什么、鱼骨图、DOE)导致解决方案。80%可以通过调整机器参数来消除。

3. Tederic注塑机能够实现Cpk>2.0

NEO系列:重复性<0.5%,温度控制±2°C。DREAM系列:<0.3%重复性,±1°C。这是世界级质量的基础。

4. 质量投资的投资回报率是天文数字的

工艺优化通常<3个月回报,模具改进<6个月。持续多年的节省。

5. 质量 = 竞争优势

在汽车、医疗、包装领域 - 质量要求是入场券。Cpk>2.0且废品率<1%的供应商获得合同。

现在该做什么 - 行动计划

1. 测量当前状态

• 开始跟踪废品率(即使是简单的电子表格)
• 按类型对缺陷进行分类
• 计算质量成本(缺陷 × 每件成本)

2. 帕累托分析 - 识别主要问题

• 哪2-3种缺陷占70-80%的问题?
• 将精力集中在主要优先事项上

3. 根本原因分析

• 对每个主要缺陷进行5个为什么分析
• 找到根本原因,而不仅仅是症状

4. 系统化实施解决方案

• 从工艺优化开始(机器参数) - 成本最低
• 使用DOE - 一次更改一个变量,测量影响
• 记录成功的参数设置

5. 验证并保持改进

• 更改后监控废品率
• 计算Cpk(汽车行业目标≥1.67)
• 锁定工艺参数,培训操作员

6. 持续改进

• 质量是持续的旅程,而非终点
• 设定越来越高的目标:5% → 2% → 1% → 0.5%
• 与团队一起庆祝成功

需要帮助?

TEDESolutions团队提供:

• 质量审计:现场评估、根本原因分析、行动计划
• 工艺优化:Tederic机器的DOE研究、参数优化
• 培训:操作员和工程师的故障排除、SPC培训
• SPC实施:软件配置、仪表板、数据集成

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