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塑料制品缺陷(一)——熔接痕

发布日期:2023-09-08 15:29:33   浏览量 :1930
发布日期:2023-09-08 15:29:33  
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一、熔接痕

(一)什么是熔接痕:

熔接痕主要指的是在塑料制品的成型过程中,由于熔融塑料在型腔中遇到嵌件、孔洞、流速不连贯的区域或充模料流中断的区域时,多股熔体的汇合;发生浇口喷射充模时,物料不能完全融合等原因而产生的痕迹。主要表现为裂缝,其中黑色、灰色、透明色的料出现熔接痕的视觉效果最为明显。



(二)熔接痕的类型

1、冷熔接痕

冷熔接痕多是由于多点进浇造成的,在塑料的流动的过程中,受到模具冷却的影响,塑料的温度发生下降,在塑料填充结束后发生了冷缝合。可以视作两股熔料流头对头相互冲击而形成的缝合线,熔接角度几乎是0度,同时形成熔接后两股塑料立即停止流动。因此冷熔接痕是强度最差,外观最为明显的熔接痕。

2、热熔接痕

热熔接痕多是在塑料熔体流动的过程中,由于孔、洞或嵌件等障碍物形成分流,分流结束后又重新汇合,在汇合处形成的熔接痕。由于是遇到障碍物形成的分流,两股料流性质和温度等基本一样,同时在熔接后料仍旧继续流动,所以被称为热熔接痕。

3、充模时熔体前沿的“喷泉”式流动或壁厚不均引起的熔接痕。

在充模过程中,塑料熔体在模具型腔内部的流动行为十分的复杂。当熔体从主流道进入型腔的时候,熔体会沿着阻力最小的方向移动,随着充模的进行,熔体组件受到模具型腔壁的阻力作用,流动速度减缓。如果型腔的形状不均匀或者壁厚不均匀,就会导致熔体流速的变化,从而产生熔接痕。


(三)造成熔接痕的各种几何因素

1、浇口设计

两侧进浇会导致熔体交汇处熔接痕的产生;多浇口也会导致交汇处产生熔接痕。

2、模具结构

当壁厚不均时,熔体在壁厚处阻力小,流速快;在壁薄处阻力大,流速慢,两股液体的汇合处就会形成熔接痕。

3、嵌件、产品设计复杂等因素


(四)熔接痕的影响

1、外观影响:熔接痕会降低塑料制品表面的光洁度,影响其外观质量。特别是在上面提到过的几种颜色的制品特别明显,影响美观度和使用价值。

2、力学影响:熔接痕对塑料制品的力学性能也有较大的影响。熔接痕处的材料会存在一定的不连续,导致该处的强度和韧性下降,容易出现应力几种。在受到外力作用时,熔接痕处特别容易发生破裂,给其正常的使用带来漏水、漏气或者受载后断裂等安全隐患。在某些关键的部件,例如汽车、飞机的油路、气道等上,对其要求十分的严格。

(首先可以了解下“波前喷泉流动”,在塑料的充模过程中,熔融的塑料在注射压力的作用下,以一定的速度和方向流入模具的型腔。在这个过程中,塑料熔体前沿的流动就像一个波前,它代表一个动态的界面,当这个波前在型腔内流动遇到阻碍,例如孔洞、型芯等,就会发生波前喷泉流动。其特点是,波前位置的塑料分子链会与波前平行,这是因为当波前受到阻碍不能继续向前流动时,会像四周扩散,由于扩散的作用,塑料分子链会在波前位置趋向平行于波前。这种平行排列的分子链在熔接时相互平行,使得塑料分子链之间的穿透和纠缠强度减弱。这种相互平行排列的分子链结构在添加玻纤补强的塑料中特别明显。应为玻纤具有很高的强度和刚度,可以有效的阻止塑料分子链的移动和纠缠,进一步降低了熔接痕的强度)


(五)熔接痕的解决方案思路

首先,应该形成一个思路,由于塑胶件形状的多样性和多浇口等因素,熔接痕在一般情况下无法做到完全消除。一般而言,改善可以从以下两个方面去做。

1、工艺调整

1)调整工艺成型条件,提高流动性。例如提高树脂温度、模具温度、提高注射压力和速度等。

2)通过多级注射原理之一的“高速注塑以充模体积为先后顺序填充、慢速注塑以厚薄为先后顺序填充”进行调试,可适当将熔接痕进行移位。

2、设计改良

1)增设排气槽,在熔接痕的产生出设置推出杆也有助于排气。

2)尽量减少脱模剂的使用。

3)设置工艺溢料作为熔接痕的产生处,成型后再予以切断去除。

4)若只影响外观,可改变浇口的位置,以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等,予以修饰。增加浇口的数量也可以使熔料更加均匀的分布在型腔之中,有助于减少熔接痕的产生。

例如电热水壶的外壳,在出水口处有一个三角形的孔洞。当多浇口充填至型腔时,遇到孔洞或者流速不连贯的区域,充填就有可能发生中断,导致浇口发生喷射流动,从而形成多股溶胶汇合产生熔接痕。遇到这种情况,我们可以在塑料填充完成后,打入高压冷却水使模具温度迅速下降到树脂变形的温度一线,这样就会形成没有金属粉熔结线且表面高光亮的免喷涂塑料产品。

同时,可以通过进胶口及注塑的方式将熔接痕逼到把手的位置,这样对美观便几乎没有影响。


(六)熔接痕的问题——预防大于解决

我们应该提前考虑道熔接痕的问题存在,提前去做好检查,不要等到产品打出来,发现了具体制品的熔接痕的问题,然后急急忙忙的去找供应商、模具产,这样无疑会耽误产品的上市进程,此外,他还有以下问题:

1、制品报废:一旦出现熔接痕或者充模不足、溢料或飞边等缺陷,根据缺陷的严重程度,已经打出的产品会面临各种影响,有些比较严重的制品会直接报废,造成资源和成本的浪费。

2、品质不稳定:熔接痕的出现与充模过程中的各种参数有关,如果缺陷后再去调节例如注射速度、压力、模具温度等因素,会造成产品品质的不稳定,导致批量产品一致性出现问题。

3、维修成本的增加:可能会涉及到的模具的维修和调整,不仅会浪费更多的时间和资源,还需要一定的成本投入,增加生产的成本。

我们应该在模具的制造过程通过合理的模具涉及、材料选择和工艺参数等手段来提前预防熔接痕的出现。

此外,我们可以通过进行模流分析来提前计算模拟填充的过程,提前进行改善和判断,是否需要修模或者能否接受此熔接痕,提前预防和解决熔接痕的问题。以下可以简单例出进行模流分析的步骤作为参考:

1)建立模型:根据实际生产的情况,利用CAD建立模具和塑料制品的三维模型。

2)模拟充模过程:利用模流分析软件,将CAD的模型导入,并设定注射剂参数、模具温度、注射压力等工艺参数。然后模拟填充过程,观察塑料熔体在模具型腔内的流动情况。

3)预测熔接痕:观察模拟的熔体前沿的流动情况。如果发现熔体前沿出现曲折、不连续或者熔体温度过高的区域,这些地方就有可能出现熔接痕。

4)分析原因:分析熔接痕出现的原因。

5)采取措施:根据分析的原因,采取措施,并再次进行模流分析,如果一场减少,说明措施有效,如果熔接痕仍旧存在或者出现新问题,需要继续进行第四步和第五步。


(七)塑胶材料的选择

1、流动性:流动性好的塑胶可以更好的保持料温,从而在熔接痕处形成较高的强度。因此,选用粘度低,相对分子质量小的材料会更有优势,另外,不含有填料或非增强的材料通常会更有利于熔体形成良好的熔合,如果非要选用增强材料,优先考虑含量低的粒状材料。

2、填料和增强材料:对于一些增强材料,例如玻纤、碳纤或填料的塑料,熔接痕的强度可能会受到影响。特别是当这些增强材料含量较高时,由于玻纤在熔接痕区域的取向不良(详情见上文提及),熔接痕会特别明显,强度也会最弱。应该尽量避免高填充剂含量的增强纤维,做好控制在10%-25%。

3、改善原料的流动性:可以通过适当添加润滑剂和稳定剂实现。


(八)塑胶件的设计

1、壁厚均匀:由于熔接痕产生的一个很大的原因就是壁厚的急剧变化,所以在设计产品的过程中,玩玩全全的均匀壁厚难以做到,应该尽量避免其急剧的变化。例如交汇处我们应该增大角度,同时壁厚需要避免太薄,以免熔体的固化速度较快。

2、分步成型:可以将产品设计成几个部分,采用分步成型的方式,减少浇口的数量和位置,减少熔接痕的产生。

3、减少嵌件和加强筋:在设计时,嵌件最好是倒角,避免过于尖端。

4、增加材料流动的引导:例如可以在产品表米娜增加凸起和凹槽等特征,引导熔体沿着指定路径进行流动。

5、关注浇口和嵌件孔洞等的位置:一般而言,距离浇口越远,熔接痕强度越低,设计需要有针对性地考虑其进行优化。

6、产品地表明处理:在设计地时候,可以在熔接痕处增加表面的处理,例如喷漆、增加微小凹槽或者纹理等。

7、多跟模具设计交流:优化浇口位置数量,避免在熔接痕区域承受载荷。

8、采用热流道系统:热流道系统可以保持熔料的高温状态,从而提高熔料的流动性。

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