存在的设计缺陷问题,解决方案

发布时间:2017-01-11 来源: 解决方案 点击:

篇一:缺陷及解决方案

PPR 管材挤出成形质量缺陷及解决对策

PP-R (Poly Propylene Random) 管,即无规共聚聚 丙烯管,是当今发达国家普遍采用的新型水管材料。PP-R 管道在欧洲已有 10 多年的使用经验,由于其优良的性能,近几年来其市场占有率遥遥领先于其他 塑料水管材料。我国的 PP-R 管材生产及应用也有几年的时间,随着国家大力 推广应用化学建材,我国化学建材进入了产业化发展阶段,其中的新型塑料管 的发展再次出现新的高潮,目前国内在建筑冷热水与采暖中几乎都是采用 PVC-C、PE-X、铝塑管和 PP-R 管,并逐步向 PP-R 管过渡。PP-R 管是当今 生产和应用的热点之一。PP-R 管的特点逐步被我国管道工程界认同,PP-R 管 除具有一般塑料管质量轻、耐腐蚀、强度高、不结垢、使用寿命长等通用优点 外,还具有清洁和无毒、较好的低温抗冲击性能、长期耐热和耐压性、良好的 保温和节能性能,是真正的绿色环保建材产品,还具有系统连接和安装方便、 管件连接牢固, 且是永久性的连接等特点。 加之 PP-R 管具有优良的性能价格比, 因而使其从各种新型输水管材中脱颖而出,短短几年时间发展十分迅速,应用 十分广泛。我国目前有 300 多家 PP-R 管材生产厂,现有建材市场 PP-R 管材 多种多样,由于各种原因,PP-R 管的质量问题还比较突出,致使 PP-R 管的优 点和特点不能充分体现,影响了管道工程的使用功能,也给相应的工程质量埋 下了安全隐患。 我国已正式制订并颁布了 GB/ T18742.2 -20002 冷热水用聚丙烯管道系统》 《 的国家标准,并于 2003 年 1 月 1 日正式实施。该标准正式实施后,我们根据 《冷热水用聚丙烯管道系统第 2 部分:管材》国家标准的技术要求,对市场的 PP-R 管进行了一次全面监督检查,检查结果,总体上 PP-R 管材的质量虽较以 往已有不同程度的提高,但是通过抽查生产企业和经销企业的产品总合格率为

70 %左右,其中经销企业的产品质量合格率仅为 50 %,说明目前市场上销售的 不合格 PP-R 管材比例仍然相当高,同时检查发现的质量问题是多种多样的。 2006r 年浙江省化学建材协会委托国家化学建材质量监督检验中心对浙江省部 分管材市场进行的产品抽检结果日前揭晓,塑料管材产品的质量状况触目惊心。 聚丙烯 PP-R 管抽检合格率仅 10%。

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现简要分析一下,影响 PPR 管材质量的各种因素: 1、PP-R 管材生产原料 PP-R 原料其化学名称为 : 丙烯-乙烯无规共聚物,由丙烯和乙烯的混合气 体进行共聚合,所得到主链中无规分布丙烯和乙烯链段的共聚物。质量良好的 PP-R 原料,应符合 GB/ T1888742.1 标准要求,有最小必须强度 SMR 保证值。 质量较好的 PP-R 原料主要来自 Borealis 和 Hostalen 等公司,所提供的原料有 SMR 保证值,并且对原料的性能与管子性能间关系有较深入的研究,特别是乙 烯含量对管子整体性能的影响。 目前市场上 PP-R 料的牌号较杂, 性能参差不齐, 使用上也有很大的差别,有些牌号的 PP-R 料不太适合用于热水管和压力管,加 土某些企业的宣传不太切合实际,极易在币场上造成混乱。 2、PP-R 管外观质量问题及其分析 按照国家标准规定,合格的 PP-R 管材外观应做到:色泽应基本一致;内外表 ICI 应光滑、 平整, 无凹陷、 气泡和其它影响性能的表面缺陷;不应含有可见杂质。 国家标准对管材外观质量标准,虽然仅仅是简单的文字定性描述,但是其 所有的定性指标,均能体现管材重要的内在质量。管材外观合格与否,与产品 的原料和加工工艺密切相关,因此管材的外观质量不仅影响管材的美观,而且 影响管材的物理和化学性能,往往决定管材的整体质量。所以管材的外观检验 是十分重要的,可以“由表及里”初步判断产品的整体质量。 2.1 外观色泽 国家标准规定合格的 PP-R 管材外观色泽应基本一致。关于管材的外观色泽 质量要求,标准只是简单原则的规定,但是我们在日常检验中 PP-R 管材外观色 泽出现的问题是多种多样的,有的管材局部变色或表面有斑点,外观色泽不能 -2-

做到均匀一致;有的表面暗淡无光或外表面有光亮透明的块状。所有局部变色、 表面有斑点、表面暗淡无光、表面有光亮透明的块状等外观色泽不合格的管材, 其物理力学性能指标大都达不到标准要求,在使用过程中容易破裂。另有少数 管材虽然外观光泽明亮或彩色鲜艳,但是这类管材多为伪劣产品,其各项性能 指标与国家标准要求相差更远。 2.1.1 局部变色,以致外观色泽不均匀一致 (1)成因。PP-R 管材是由 PP-R 树脂经挤出机挤出成型而成。挤出机的作用能 使 PP-R 树脂从晶体塑化到高弹态,进而再塑化到熔融粘流态这一过程中,如果 PP-R 原料在挤出成型时所受到热量和压力不当,会使原料状态变化时发生分子 构型改变。过高塑化温度破坏 PP-R 的分子结构并产生分解变色。同时挤出速度 过快,在机筒内产生较高的摩擦热,使物料温度升高而分解变色。 (2)防治措施。鉴于 PP-R 树脂的特殊性能,要求 PP-R 管材挤出加工过程中, 应避免塑化温度过高和挤出速度过快,引起 PP-R 树脂分子结构的改变。因此对 于生产 PP-R 管材的挤出机螺杆的设计要求采用先进的计算机模型,使其有良好 的低温塑化能力和最佳挤出速度。要求螺杆的结构能满足 PP-R 物料能在较低的 温度和最佳挤出速度下挤出,并保证塑化质量而不降低挤出量。 用于生产 PP-R 塑料管的挤出机的螺杆料筒要用先进的计算机模型精确计算 的确定各段压力分布、熔融速率,使其有良好的低温塑化能力。 2.1.2 表面斑点,以致外观色泽不均匀一致 (1)成因。造成管材表面斑点的原因,有可能是由加工原料引起的,也可能是 由挤出工艺的缺陷引起的。 生产管材的 PP-R 树脂原料中如有水分,可能导致挤出成型管材表面形成斑 点。 -3-

管材在挤出成型加土过程中采用真空槽式定径时,水槽中的管子上如有气 泡,也会导致挤出成型管材表面形成斑点。 (2)防治措施。去除原料中的水分或消除水槽中管子上的气泡。为确保水槽管 子上无气泡,必须做到:防止水槽的循环泵产生气蚀,水槽中的水面保持在水口 以上,增加水槽中水的循环量。 2.1.3 表面暗淡无光 (1)成因。此类问题的产生原因,可能来自原料,也可能由于加工工艺参数不 合适。 生产管材的原料中有水分,可能导致管材表面暗淡无光。 挤出加工熔体温度不合适,挤出机挤出的熔融物料不均匀,定径套过短,口 模成型段过短等都可能导致管材表面暗淡无光。 (2)防治措施。去除原料中的水分或调整管材加工的工艺参数。 其中调整管材加工的工艺参数包括:选择合适的熔体温度, 改善挤出机挤出的 熔融物料的均匀性,使用长定径套,增加口模成型段的长度。 2.1.4 有光亮透明的块状 (1)成因。机头温度过高和冷却不足。 (2)防治措施。降低机头温度和冷却水开大。 2.1.5 光泽明亮或彩色鲜艳 正规的 PP-R 管材应是灰色或其它颜色的亚光。但我们在市场抽检中发现有 少数 PP-R 管材外观光泽明亮或彩色鲜艳,这类管材是典型伪劣产品,这类管材 不是采用 PP-R 树脂生产加土的。这类伪劣产品与正规 PP-R 相比还具有其它

一 些显著特征:其密度略大,落地声比较清脆,手感更光滑。 这类伪 PP-R 管的危害很大,使用寿命仅为 1 至 5 年,而真 PP-R 管使用寿命

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篇二:塑件常见缺陷及解决方案

注塑件常见成型缺陷及解决方案

在注塑成型加式过程中,可能由于原材料处理不好、塑件或模具设计不合理、操作工没有掌握合适的工艺操作条件,或者因机械方面的原因,常常使塑件产品短射、凹痕、飞边、困气、开裂、翘曲变形等成型缺陷。

塑件在成型过程中出现的各种注塑缺陷,主要有:短射,困气,发脆,烧焦,飞边,分层起皮,喷流痕,流痕,雾斑(浇口晕),银纹(水花纹),凹痕,熔接痕,成型周期过长,翘曲变形,分析了问题产生的可能原因,从原材料、塑件或模具设计、成型工艺等各方面,提出解决方案。

一.短射

短射是指模具型腔不能被完全充满的一种现象。

短射形成原因:

1、模温、料温或注塑压力和速度过低

2、原料塑化不均

3、排气不良

4、原料流动性不足

5、制件太薄或浇口尺寸太小

6、聚合物熔体由于结构设计不合理导致过早固化

短射解决方案:

材料:选用流动性更好的材料

模具设计:

1、填充薄壁之前先填充厚壁,避免出现滞留现象

2、增加浇口数量和流道尺寸,减少流程比及流动阻力

3、排气口的位置和尺寸设置适当,避免出现排气不良的现象

注塑机:

1、检查止逆阀和料筒内壁是否磨损严重

2、检查加料口是否有料或是否架桥

工艺条件:

1、增大注塑压力和注塑速度,增强剪切热

2、增大注塑量

3、增大料筒温度和模具温度

二.困气

困气是指空气被困在型腔内而使制件产生气泡。

困气形成原因:

它是由于两股熔体前锋交汇时气体无法从分型面、顶杆或排气孔中排出造成的。困在型腔内气体不能被及时排出,易导致出现表面起泡,制件内部夹气,注塑不满等现象。 困气解决方案:

结构设计:减少厚度的不一致,尽量保证壁厚均匀

模具设计:

1、在最后填充的地方增设排气口

2、重新设计浇口和流道系统

工艺条件:

1、降低最后一级注塑速度.

2、增加模温

塑件发脆是指制件在某些部位出现容易开裂或折断。

发脆原因:

1、干燥条件不适合;使用过多回收料

2、注塑温度设置不对

3、浇口和流道系统设置不恰当

4、熔解痕强度不高

发脆解决方案:

材料:

1、注塑前设置适当的干燥条件

2、减少使用回收料,增加原生料的比例.

3、选用高强度的塑胶.

模具设计:增大主流道、分流道和浇口尺寸

注塑机:选择设计良好的螺杆,使塑化时温度分配更加均匀

工艺条件:

1、降低料筒和喷嘴的温度

2、降低背压、螺杆转速和注塑速度

3、通过增加料温,加大注塑压力,提高熔解痕强度

四.烧焦

焦痕是指型腔内气体不能及时排走,导致在流动最末断产生烧黑现象。

烧焦原因:

1、型腔空气不能及时排走

2、材料降解:过高熔体温度;过快螺杆转速; 流道系统设计不当

烧焦解决方案:

模具设计:

1、在容易产生排气不良的地方增设排气系统

2、加大流道系统尺寸

工艺条件:

1、降低注塑压力和速度

2、降低料筒温度

3、检查加热器、热电偶是否工作正常

五.飞边

飞边是指在模具分型面或顶杆等部位出现多余的塑料。

飞边产生原因:

1、合

存在的设计缺陷问题 解决方案

模力不足

2、模具存在缺陷

3、成型条件不合理

4、排气系统设计不当

飞边解决方案

模具设计:

1、合理设计模具,保证模具合模时能够紧闭

2、检查排气口的尺寸

3、清洁模具表面

注塑机:设置适当大小吨位的注塑机

1、增加注塑时间,降低注塑速度

2、降低料筒温度和喷嘴温度

3、降低注塑压力和保压压力

六.分层起皮

分层起皮是指制件表面能被一层一层的剥离。

分层起皮原因分析:

1、混入不相容的其他高分子聚合物

2、成型时使用过多的脱模剂

3、树脂温度不一致

4、水分过多

5、浇口和流道存在尖锐的角

分层起皮解决方案

材料:避免不相容的杂质或受污染的回收料混入原料中

模具设计:对所有存在尖锐角度的流道或浇口进行倒角处理

工艺条件:

1、增加料筒和模具温度

2、成型前对材料进行恰当的干燥处理

3、避免使用过多的脱模剂

七.喷流痕

喷流痕(Jetting):由于熔胶流动太快引起的一种喷射痕迹,一般呈蛇

喷流痕(Jetting):由于熔胶流动太快引起的一种喷射痕迹,一般呈蛇纹状。

分层起皮原因分析:

1、浇口尺寸太小,又正对着截面积很大的产品面;

2、充填速度太快

喷流痕解决方案

模具设计:

1、增大浇口尺寸

2、将侧浇口改为搭接式浇口

3、浇口正前方增加挡料销

工艺条件:降低刚通过浇口处的充填速度

八.流痕

流痕是指在产品表面呈波浪状的成型缺陷,是由于熔胶流动缓慢引起的一种蛙跳痕迹。 流痕的原因分析:

1、模温和料温过低

2、注塑速度和压力过低

3、流道和浇口尺寸过小

4、由于产品结构的原因,引起充填流动时,加速度过大

流痕解决方案

模具设计:

1、增大流道中冷料井的尺寸

2、增大流道和浇口的尺寸

3、缩短主流道尺寸或改用热流道

工艺条件:

1、增加注塑速度

2、增加注塑压力和保压压力

3、延长保压时间

4、增大模温和料温

九.雾斑

雾斑:浇口附近产生的云雾状色变。原因是熔胶破折(melt fracture)。

雾斑的原因分析:

浇口太小或进胶处型腔太薄,熔胶流量大,断面积小时,剪切速率大,剪切应力往往跟着提高,以致熔胶破折,产生雾班现象。

雾斑的解决方案

Moldflow模拟,可以预测熔胶通过上述狭隘区时的温度、剪切速率和剪切应力。 而Moldflow一般都会提供各种塑料料温、剪切速率和剪切应力的上限。Moldflow工程师可以根据分析结果作相应的调整,找出适当的浇口尺寸和进胶处型腔壁厚,从而消除雾斑。

十.银纹

银纹是指水分、空气或炭化物顺着流动方向在制件表面呈现发射状分布。

银纹产生的原因:

1、原料中水分含量过高

2、原料中夹有空气

3、聚合物降解:材料被污染;料筒温度过高;注塑量不足

银纹解决方案

材料:注塑前先根据原料商提供数据干燥原料

模具设计:检查是否有充足的排气位置

成型工艺:

1、选择适当的注塑机和模具

2、切换材料时,把旧料完全从料筒中清洗干净

3、改进排气系统

4、降低熔体温度、注塑压力或注塑速度

十一.凹痕

凹痕是指制件在壁厚处出现表面下凹的现象。

凹痕形成的原因分析:

1、注塑压力或保压压力过低

2、保压时间或冷却时间过短

3、熔体温度或模温过高

4、制件结构设计不当

凹痕解决方案

结构设计:

1、在易出现凹痕的表面进行波纹状处理

2、减小制件厚壁尺寸,尽量减小厚径比,相邻壁厚比应控制在1.5~2,并尽量圆滑过渡

3、重新设计加强筋、沉孔和角筋的厚度,它们的厚度一般推荐为基本壁厚的40-80% 成型工艺:

1、增加注塑压力和保压压力

2、增加浇口尺寸或改变浇口位置

十二.熔接痕

熔接痕是指两股料流相遇熔接而产生的表面缺陷。

熔接痕产生原因分析:

制件中如果存在孔、嵌件或是多浇口注塑模式或是制件壁厚不均,均可能产生熔接痕。 熔接痕解决方案

材料:增加塑料熔体的流动性

产品设计:调整产品结构和壁厚分布

模具设计:

1、改变浇口的位置

2、增设排气槽

工艺条件:

1、增加熔体温度

2、降低脱模剂的使用量

十三.缩短成型周期

运用Moldflow软件,可以准确的预测出充填时间、保压时间、冷却时间,再加上开合模的时间,就是成型周期。并可通过优化产品壁厚、模具结构和工艺条件,来缩短成型周期,提高生产率。

十四.翘曲变形

塑料件设计和生产中遇到最多和最难解决的问题就是翘曲变形。

制品翘曲的主要原因:

1、模具结构:浇注系统、冷却系统与顶出系统等。

2、产品结构:塑件壁厚的变化、具有弯曲或不对称的几何形状、加强筋及BOSS柱设计不合理等。

3、生产工艺:塑件尚未完全冷却就顶出,注射和保压曲线不合理等因素。

4、塑胶材料:塑件材料有、无添加填充料的差异,收缩率的大小等。

Moldflow将产品的翘曲变形归纳为四个主要因素:

1、冷却不均匀:冷却水路设计不合理,使产品不能获得均匀的冷却。

解决方案:优化冷却水路

2、收缩不均匀:产品各处收缩不一致。

解决方案:更改材料、产品结构、浇口数量和位置、保压曲线

3、纤维取向不均匀:当纤维取向不均匀引起产品大的翘曲变形。

解决方案:浇口数量和位置、产品结构

4、角落效应:深盒状产品角落处热量集中,收缩较大,带来弯曲变形。

解决方案:加强角落处冷却、减薄角落处壁。

篇三:复位设计中的结构性缺陷及解决方案

随着数字化设计和SoC的日益复杂,复位架构也变得非常复杂。在实施如此复杂的架构时,设计人员往往会犯一些低级错误,这些错误可能会导致亚稳态、干扰或其他系统功能故障。本文讨论了一些复位设计的基本的结构性问题。在每个问题的最后,都提出了一些解决方案。

复位域交叉问题

1. 问题

在一个连续设计中,如果源寄存器的异步复位不同于目标寄存器的复位,并且在起点寄存器的复位断言过程中目标寄存器的数据输入发生异步变化,那么该路径将被视为异步路径,尽管源寄存器和目标寄存器都位于同一个时钟域,在源寄存器的复位断言过程中可能导致目标寄存器出现亚稳态。这被称为复位域交叉,其中启动和捕捉触发的复位是不同的。

在这种情况下,C寄存器和A寄存器的起点异步复位断言是不同的。在C寄存器复位断言过程中而A触发器没有复位,如果A寄存器的输入端有一些有效数据交易,那么C寄存器的起点异步复位断言引起的异步变更可能导致目标A寄存器发生时序违规,从而可能产生亚稳态。

图1:复位域交叉问题

在上面的时序图中,当有一些有效数据交易通过C1进行时,rst_c_b获得断言,导致C1发生异步改变,w.r.t clk从而使QC1进入亚稳态,这可能导致设计发生功能故障。

2. 解决方案

* 使用异步复位、不可复位触发器或D1触发器POR.

* 如果复位源rst_c_b是同步的,那么则认为来自C_CLR --> Q的用于从rst_c_b_reg -->C_CLR-->C_Q1-->C1-->A_D进行设置保持检查的时序弧能够避免设计亚稳态。然而,通常在默认情况下 C_CLR-->Q时序弧在库中不启用,需要在定时分析过程中明确启用。

* 在目的地(A)使用双触发器同步器,以避免设计中发生亚稳态传播。然而,设计人员应确保安装两个触发器引入的延迟不会影响预期功能。

由于组合环路导致复位源干扰

1. 问题

在SoC 中,全局系统复位在设备中组合了软件或硬件生成的各种复位源。LVD复位、看门狗复位、调试复位、软件复位、时钟丢失复位是导致全局系统复位断言的一些示例。 然而,如果由于任何复位源导致的全局复位断言是完全异步的,且复位发生源逻辑被全局复位清零,那么设计中会产生组合环路,这会在该复位源产生干扰。组合路径的传播延迟会根据不同的流程、电压或温度以及干扰范围而不同。如果设计中使用了组合信元用于复位断言和去断言,那么也会导致模拟中出现紊乱情况。这被视为设计人员的非常低级的错误。

图2:复位源干扰(基本问题)

在上图中,当复位源SW_Q断言时,会导致rst_b断言,这是全局复位。现在,如果全局复位本身被用于清除 “SW_Q” 复位断言,那么会在设计中在SW_Q输出和全局复位时产生干扰。此外,在模拟中,这会导致紊乱情况,因为复位源断言试图通过该组合逻辑去断言。

然而,如果复位源(SW_Q)在复位状态机(触发器的SET/CLR输入)为全局复位断言被异步使用,那么复位干扰可能能够复位整个系统(通过断言全局复位),因为全局系统复位去断言不仅仅与复位源去断言相关。当该复位源(有干扰)被同步使用或在触发器D输入使用的情

况下可能依然有一个问题。干扰范围可能无法在至少一个周期内保持稳定,因此这不会被目标触发器捕获。此外,该复位源不能被用作任何电路的时钟(除了脉冲捕捉电路),因为它可能违反时钟宽度。

图3:复位源干扰(问题2)

在上图中,复位源SW_Q将出现干扰。虽然如果复位源SW_Q的干扰在某个触发器被捕捉作为复位事件状态(在S)或用于其他目的,全局复位输出(rst_b)都没有干扰,但它将导致时序违反/亚稳态,或根本不可能被捕获。

2. 解决方案

* 设计人员永远都不应犯下上述(图2)低级错误。

* 如果复位实现如图3所示,那么设计人员应保证复位源(在该示例中为SW_Q)总是在触发器的SET/CLR输入使用,而不在D或CLK使用。

* 解决这个问题的最好的方法是在复位状态机中使用之前注册该复位源。 虽然它将导致时钟依靠全局复位断言,但是无论如何,如果没有时钟,该内部复位(SW_Q)都不会断言。请参见图4.

图4:解决方案1

此外,用户也可以扩展SW_Q断言,然后再在设计中使用它,复位断言与时钟无关。 请参见图5.

图5:解决方案2

复位路径的组合逻辑

1. 问题(I)

如果组合逻辑输入大约在同一时间发生变化,那么使用复位路径中的组合逻辑可能产生干扰,这可能在设计中触发虚假复位。下面是一个RTL代码,它会在设计中意外复位。

assign module_a_rstb = !((slave_addr[7:0]==8'h02 & write_enable & (wdata[7:0]==00)) always @(posedge clk or negedge module_rst_b)

if(!module_rst_b) data_q <= 1'b0;

else data_q <= data_d;

在上面的示例中,slave_addr,write_enable和wdata改变它们的值 w.r.t system clock,使用静态时序分析,设计人员可以保证在目标触发器的设置时间窗口之前这些信号在一个时钟周期内的稳定性。然而,在该示例中,这些信号直接用作触发器的异步清零输入。

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