案例:銅釘埋入射出螺絲柱破裂問題處置

案例:銅釘埋入射出螺絲柱破裂問題處置

之前工作熊曾經撰文討論過一個埋入射出螺母(mod-in insert)塑膠柱破裂的案例,當時只說明有四個可能原因(potential root cause)會造成埋入射出螺母/銅釘的塑膠柱破裂,其實這個案例已經解決且結案至少兩年以上的時間了,現在就來分享一下當初的處理經過與處理的方法。

先來複習一下之前說過「埋入射出螺絲柱破裂」的四個可能原因(詳細的說明請參考「埋入射出螺絲柱破裂的可能原因探討」):







當初工作熊遇到這個問題時真的是一個頭兩個大,後來請教了許多的大師與前輩的經驗後才有了方向,工作熊基本上做了下面三個處置對策:

1. 要求塑膠射出供應商不可以使用回收料

這當然只是恐嚇而已,當初我們的確有把產品拿去做MI的分析,也得出MI值偏高的結論,但還是很難直接證明供應商有添加過多的二次料。只能口頭警告對方,我們強烈懷疑對方添加二次料,對方當然也矢口否認。

2. 要求埋入射出的銅釘(Insert)必須加做「預熱」的程序

預熱的溫度為60°C,然後至少要預熱10分鐘才能將銅釘放進塑膠模具中做射出,目的是要讓埋入射出的銅釘可以事先達到其該有的膨脹尺寸。

其實工作熊做了以上兩個動作後,供應商再重新送樣品來做複檢就沒有再發現有塑膠螺絲柱破裂的問題了,但這只能佐證當初供應商應該隱瞞了某些訊息。

當初做驗證的方法是使用8.0Kgf-cm的電動起扭力來測試鎖螺絲的,作業指導書上規定的扭力是2.0~3.0Kgf-cm,結果是所有送驗樣品的塑膠螺絲柱都完全無破裂跡象,倒是有幾顆螺絲頭鎖到滑牙,鎖完後靜置持續觀察一天後、兩天後、一個禮拜後、兩個禮拜後、一個月後都沒有發現有破裂的變化,才確定有效。不過我們還是覺得不太放心,所以又追加了下面的第三個方案。

3. 模具設計變更,將埋入射出的塑膠螺絲柱外徑從7.16mm縮小到5.25mm,並移除銅釘預熱的要求。

    模具設計變更,將埋入射出的塑膠螺絲柱外徑從7.16mm縮小到5.25mm,並移除銅釘預熱的要求。

這款產品原本的塑膠螺絲柱外徑為7.16mm,而埋入銅釘的外徑則是2.38mm,塑膠柱的外徑為埋入銅釘外徑的7.16/2.38=3.0倍,這個已經超出大部分設計規範與教科書所建議的1.5倍甚遠。所以我們內部幾經討論後認為需要做模具的設計變更,將埋入射出的塑膠螺絲柱外徑從7.16mm縮小到5.25mm,其外徑比率(ratio)也從3.0降到了2.2(=5.25/2.38),因為要是真的降到1.5倍,其塑膠柱的厚度就只會剩下(2.38×1.5-2.38)/2=0.595mm,個人感覺實在是有點薄,有點擔心這樣不能承受大一點的扭力,也擔心產品落下測試時容易出現問題,所以就沒有做到設計規範要求的1.5比率,而且當初的計畫是如果第一修改不行,還可以再做第二次的修改,另外在沒有改小外徑的情況下,透過修改射出條件就已經可以達到塑膠柱不破裂的程度,模具修改只是為了讓射出的生產良率提高,讓製程控制不需要那麼嚴格而已。

模具設計變更修改已經在兩年前完成,也成功驗證品質沒有問題,事實上這個產品一直有小量生產,到目前為止都沒有再出現螺絲柱有破裂的問題,所以模具修改算是很成功。

另外一個小插曲是,當初這家塑膠射出供應商真的很有問題,不但態度不佳,而且塑膠射出的相關技術與經驗也不足,詳細的情形可以大致參考這篇文章「埋植螺絲塑膠破裂問題探討」,所以在模具修改產品穩定生產一年後,工作熊就要求把模具搬出這家供應商,以斷絕後續的麻煩不斷。


延伸閱讀:
軟板銅箔線路斷裂原因分析(FPC trace broken)
卡勾斷裂,添加過多色母造成塑膠脆化
各種螺絲埋植法比較(超音波埋植、埋入射出、熱壓埋植)

訪客留言內容(Comments)

曾經超音波溶接的廠商交過一批ABS
入料檢驗發現約三成在熔接面有塑膠裂痕
但主管擔心其他裂痕只是還沒發生而已
要加速檢驗應力殘留
可將ABS泡入冰醋酸
釋放原本殘留的應力,讓裂痕現形
但還沒做實驗廠商就甘願回收
埋植螺釘的應力殘留是否也可這樣檢驗
網路搜尋PC材質則要用CCL4
不知版大是否有這樣經驗

Bylen;
目前沒有這樣的經驗,就個人瞭解,冰醋酸浸泡應該屬於破壞性測試,一般浸泡過冰醋酸的樣品表面都會有些微的變化及外觀問題,一般不建議再給客戶使用。
如果只是作實驗,ABS或PC應該都可以使用冰醋酸浸泡,另外也可以使用[甲苯+正苯醇]或[乙酸乙酯+正苯醇],不過沒有真正做過就是了。

請問版大螺絲柱開裂的測試方式,現有廠商也提出PC材質應該是用CCL4檢測,不能用冰醋酸,是ABS才用冰醋酸檢測螺絲柱有無開裂~說冰醋酸有毒,人體無法代謝

這樣的說法是對的嗎? 請參考~謝謝
http://www.gegugu.com/2015/12/30/27586.html

http://blog.xuite.net/a0938262503/twblog/147873496-%E6%88%90%E5%93%81-%E5%85%A7%E6%87%89%E5%8A%9B

您好:
我是一名注塑成型 管理者,公司主要生產計算器商品.很受益於您的每篇資 料.很感謝您的共享!
想和您探討,塑膠成型過程 中的變化是物理變化和化學變化.回收料使用導致原料強度變差的主要原因是什麼(如果嚴格按該 塑膠物性溫度加熱).謝謝!

Eric,
按正常來說熱塑性的塑膠射出成型應該只包含物理變化,但是在加熱的過程當中會跟大氣環境中的空氣、水分結合起到化學反應,另外導螺桿的機械作用力也可能導致原本長分子鏈破壞。另外,回收料中會經過其他雜質混鍊,而且大部分回收料的存放環境都不佳,基本上回收料的狀況都已經不是純的原來塑膠料了。


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