怎樣改進(jìn)產(chǎn)品熔接痕處開裂問題

1、怎樣改進(jìn)產(chǎn)品熔接痕處開裂問題 2012年6月一.熔接痕的形成機理 熔接痕是指融熔塑料以較高的速度注入模具流道,熱傳遞使開始進(jìn)入的熔體熱量迅速散失,在模壁表面和料流前鋒形成冷凝層。當(dāng)兩股以上料流匯時,料流流動前鋒包裹著的這層張力較大的冷凝層起到了阻止對方與自身融為一體的作用,影響了兩熔流的徹底均勻混合,由此導(dǎo)致了兩熔體相接觸段的局部微觀結(jié)構(gòu)不同,宏觀上就會出現(xiàn)一條平直或彎曲的隱若現(xiàn)的痕跡,嚴(yán)重時會呈現(xiàn)一道較明顯的接縫。它是兩股流動的塑料熔體相接觸而形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能都完全不同于塑料其它部分的三維區(qū)域。二.熔接痕形成過程圖示c熔接處分子沿垂直于流動方向取向熔接處分子沿垂直于流動方向取向d熔接

2、處出現(xiàn)熔接處出現(xiàn)V形槽形槽三.熔接痕的類別A.熔接痕一般可分為冷熔接痕(cold weld line)和熱熔接痕(hot weld line)。 當(dāng)注塑件體積或尺寸較大，為縮短注塑時間，常采用多注入口的方式注入熔體，當(dāng)兩股面對面流動的熔體相遇后，不再產(chǎn)生新的流動，這時所產(chǎn)生的熔接痕稱為冷熔接痕(圖1a)。 當(dāng)熔體流動中碰到障礙物（如嵌件）后，分成兩股或多股熔體，繞過障礙物，分開的熔體又重新匯合并繼續(xù)流動，這時所形成的熔接痕稱熱熔接痕(圖1b)。 圖圖1塑件中常見的兩種熔接痕塑件中常見的兩種熔接痕圖示B.另外，當(dāng)制件厚度差過分懸殊時，流體流經(jīng)型腔時所受的阻力不同，在厚壁處阻力小，流速快；而薄壁處

3、則阻力大，流速慢。由于這種流動速度的差別，使來自不同壁厚處的熔體，以不同的流速相匯合，最終在匯合處也會形成熔接痕。(如圖2)C.除去以上三個因素，充模時熔體的噴射現(xiàn)象也可能引起熔接痕。但這往往是由于澆口設(shè)置不合理造成，可以通過增大澆口尺寸、改變澆口位置或采用適宜的澆口形式而加以避免。圖2 厚度不均形成的熔接痕四.熔接痕對產(chǎn)品的影響 1.影響制品的外觀質(zhì)量,減少注塑制品表面光潔度,使塑料件后續(xù)涂裝、電鍍工序產(chǎn)生色差。 2.降低制品機械強度,損害制品的力學(xué)性能,給制品的正常使用帶來漏水、漏氣或受載后斷裂等安全隱患。五.熔接痕的控制措施 由于制品和模具等多種因素影響,完全消除熔接痕往往是很困難的。

4、但可以通過合理的措施控制熔接痕的熔接強度、調(diào)整熔接痕的形成位置,提高熔體匯合時的熔合質(zhì)量或使熔接痕處于外觀不明顯的位置,達(dá)到改善制品的外觀質(zhì)量,提高力學(xué)性能的目的。五. 制品結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 設(shè)計制件時,在滿足功能結(jié)構(gòu)要求前提下,應(yīng)盡量避免容易產(chǎn)生料流分支的結(jié)構(gòu);如盡量使制件壁厚均勻一致,完全一致有困難時也應(yīng)該使壁厚差小于30%,且應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)過渡。 壁厚小，應(yīng)加厚制件以免過早固化。盡量少使用嵌件和孔、槽等結(jié)構(gòu);在可能產(chǎn)生熔接痕的位置適當(dāng)增加壁厚將有利于熔體融合,提高熔接強度。 嵌件位置不當(dāng)，應(yīng)當(dāng)調(diào)整。五. 模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 模具設(shè)計時,既要考慮澆口數(shù)量與位置應(yīng)以既不使制品產(chǎn)生多而明顯的熔接痕，又能保證順

5、利充滿型腔為基本依據(jù)。于減輕熔接痕；采用熱流道技術(shù)，有利于熔體熔合，不易形成明顯熔接痕。還可以通過調(diào)整澆口的位置、尺寸或降低塑料件的厚度比，將熔接痕設(shè)置在低應(yīng)力區(qū)或非表面區(qū)。合理增大流道尺寸，就會減小熔體流動時的阻力增加熔接強度。在必要的時候還可以在熔接區(qū)域設(shè)置排氣孔，以消除氣穴，減小V型缺口深度；在熔體最后充填位置增設(shè)溢流穴，均有利于減輕或消除熔接痕；模具冷卻水道設(shè)計應(yīng)遠(yuǎn)離熔接痕所在位置，并保持冷卻均勻，從而有利于料流前鋒面熔體的相互熔合，提高熔接質(zhì)量，減輕熔接痕的外觀明顯程度。這樣要提高熔接質(zhì)量,模具設(shè)計制造中只能通過料流在分支流動過程物理特性的改變來實現(xiàn)。主要措施如下: (1)合理設(shè)置澆

6、口位置?？s短澆口與熔接區(qū)域的距離，避免流程過長導(dǎo)致的前鋒料流溫降過多,如將圖2澆口位置改為圖3所示時,熔接強度將得到顯著提高。另外,要避免小澆口正對著一個大型腔,防止熔體在較高的剪切速率產(chǎn)生噴射流動或蠕動,防止熔料充射到型腔對面產(chǎn)生向回折疊堆積,冷卻后形成無規(guī)則的波紋狀熔接痕。 (2)適當(dāng)增加澆口數(shù)量。對尺寸較大的制品,適當(dāng)增加澆口數(shù)比少澆口的熔體充模流程與時間大大縮短,流動中的熔體溫度與壓力損失減少,從而有利于料流前鋒面熔體的相互熔合,提高熔接質(zhì)量,減輕熔接痕的外觀明顯程度。 若各澆口進(jìn)入型腔的熔體速度不一致，易使交匯處產(chǎn)生熔接痕，對此，應(yīng)采用分流少的澆口形式，合理選擇澆口位置，如有可能，應(yīng)

7、盡量選用一點式澆口。 (3)不使用過小的澆口尺寸。增大流道或澆口截面積,可提高熔體充模時的體積流率,縮短充模時間,減少熔體溫度與壓力損失,有利于料流匯合處的熔體分子相互擴散與纏結(jié),減小熔接痕。通常取澆口截面積為上級流道截面積的0.030.09倍,澆口長度為0.52mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定,取其下限值,然后在試模時再逐步糾正。 若澆口數(shù)量太多，或澆口截面積過小，使得熔體在進(jìn)入型腔后分成多股，且流速又不相同，很易產(chǎn)生熔接痕，對此，應(yīng)盡量減少澆口數(shù)，并增大澆口截面積。 (4)適當(dāng)部位增設(shè)排氣槽。避免因模具排氣不良,模腔壓力過大,料流不暢,導(dǎo)致分支料流動過程中物理特性改變。研究表明,PS制品

8、充分排氣時的熔接痕強度可以比無排氣時提高1倍。另外在熔接痕出現(xiàn)的部位增設(shè)冷料穴也是消除熔接痕的有效方法。 若模具中冷料井不夠大或位置不正確，使冷料進(jìn)入型腔而產(chǎn)生熔接痕，對此，應(yīng)對冷料井的位置和大小重新進(jìn)行考慮。若熔接痕處夾有氣泡, 需要在對應(yīng)的分型面增設(shè)排氣孔。 (5)合理的冷卻水系統(tǒng)。模溫越低越不易于熔體的充分熔合。模具設(shè)計時,若冷卻水道距熔體匯合處太近,則接縫處的熔體因溫度降低,黏度升高而無法充分熔合,必產(chǎn)生明顯的熔接痕。 冷卻設(shè)計不當(dāng),還會造成模具溫度分布相差過大,致使熔體充模時型腔不同部位因溫差導(dǎo)致填充速度不同,從而引起熔接痕。 模具表面太冷，應(yīng)適當(dāng)提高模具溫度或有目的地提高熔接縫處的

9、局部溫度，限制冷卻液速度。 (6)適當(dāng)提高模具型腔、型芯的表面粗糙度。型腔、型芯的表面粗糙度也影響熔體充模流動速度。表面粗糙度值過大,流速減慢,模壁冷凝層加厚,料流截面減小,流動阻力進(jìn)一步增大,溫降擴大,分支料流的熔接強度受損。另外模具制作時,若型腔表面粗糙度不一致,則會因熔體充模速度不同而導(dǎo)致熔接痕的生成。 若澆注系統(tǒng)的主流道進(jìn)口部位或分流道的截面積太小，導(dǎo)致熔體流入阻力增大，而引起熔接不良，對此，應(yīng)擴大主流道及分流道截面積。五. 注塑設(shè)備的改進(jìn) 1.若注塑機的塑化能力不夠，塑料不能充分塑化，導(dǎo)致在充模時產(chǎn)生熔接痕，對此，應(yīng)核查注塑機的塑化能力。 2.若噴嘴孔直徑過小，使得充模速度較慢，也容

10、易產(chǎn)生熔接痕，對此，應(yīng)換用大直徑的噴嘴。 3.若注塑機的規(guī)格過小，料筒中的壓力損失太大，易導(dǎo)致不同程度的熔接不良，對此，應(yīng)換用的規(guī)格的注塑機。 4.熱電偶、溫控儀或加熱系統(tǒng)失調(diào)造成溫控失靈。 5.螺桿轉(zhuǎn)速和停止動作不穩(wěn)定，檢查液壓系統(tǒng)。 6.降低合模力，以利排氣。 7.適當(dāng)增加背壓力及調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速以獲得更高均勻的熔膠溫度；提高螺桿轉(zhuǎn)速，使塑料黏度下降；增加背壓壓力，使塑料密度提高。五. 制品原材料方面的改進(jìn) 制品選材時，應(yīng)在滿足力學(xué)性能要求的前提下，盡量選用表觀粘度低，相對分子質(zhì)量小，不含填料或非增強的材料，以利于熔體匯合時的良好熔合；選用無定形韌性材料或半結(jié)晶性材料，有利于提高熔接痕的強度；

11、應(yīng)避免選用無定形脆性材料。 如必須選用增強材料時，從提高熔接痕強度的角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選用含量低的粒狀或短纖維增強的材料。 制品原材料主要應(yīng)從下列幾個方面改進(jìn): 1)保證原料干燥良好。原料應(yīng)干燥并盡量減少配方中的液體添加劑。 2)改善原料流動性，對流動性差或熱敏性高的塑料適當(dāng)添加潤滑劑及穩(wěn)定劑，必要時改用流動性好的或耐熱性高的塑料。 3)原料中混入異種塑料或粒料中摻入大量粉料，熔融時容易夾帶空氣；再生料料粒結(jié)構(gòu)疏松，微孔中貯留的空氣量大；再生料的再生次數(shù)過多或與新料的比例太高（一般應(yīng)小于20%）。 4)原料中含有揮發(fā)性溶劑或原料中的液態(tài)助劑（如助染劑白油、潤滑劑硅油、增塑劑二丁酯以及穩(wěn)定劑、抗靜

12、電劑等）用量過多或混合不均，以積集狀態(tài)進(jìn)入型腔，形成熔接痕；盡量減少配方中的液體添加劑。 5) 原料不清潔，材料中混入了多次回用膠料，檢查來源清除雜質(zhì)。再生料含量太高或回收使用次數(shù)太多，需要通過試驗控制用量。 6) 塑料配方影響著各組分熔體的粘度,因此多組分塑料注塑時熔體在熔接痕部位的熔接狀況受配方的影響較大。多組分塑料中常常添加一部分無機填料以降低成本,由于無機填料的相容性較差,并且加入后使整個塑料熔體粘度有所增加 。故減少無機填料的添加量，能較好提高熔接痕強度 。 7) 若潤滑劑過少，熔合體的流動性差，易產(chǎn)生熔接痕，對此，應(yīng)適當(dāng)增加潤滑劑的添加量。 8) 若原料中含濕量大或易揮發(fā)含量高，受

13、熱后產(chǎn)生大量氣體，使得排氣不及導(dǎo)致產(chǎn)生熔接痕，對此，應(yīng)將原料干燥或清除易揮發(fā)物質(zhì)。 9) 若脫模劑用量太多或品種不符，都易使塑件表面出現(xiàn)熔接痕，對此，要盡量少用脫模劑或用品種相符的脫模劑。 10) 結(jié)晶塑料的分子鏈運動比非結(jié)晶塑料要快,因而會在熔接痕部位結(jié)晶,使熔體成為一體,而結(jié)晶度高的塑料熔接痕一般不明顯,定形塑料或弱結(jié)晶塑料不具有明顯的熔點因而這類塑料易產(chǎn)生熔接痕。五. 注塑成型工藝的改進(jìn) 對于一定結(jié)構(gòu)的制品和已設(shè)計制作完成的模具,成型工藝對熔接痕的性質(zhì)起到了決定性的作用,它可以明顯地影響熔接痕的外觀質(zhì)量與接縫強度。要獲得理想的熔接強度,主要應(yīng)從下列幾個方面著手: (1)改善塑料的流動性。

14、采取各種措施增加流動性,減少熱量和壓力損失。例如在塑料中加入潤滑劑(如硬脂酸),增加其流動性,使熔體快速充滿型腔,減小溫差。 (2)選擇合理的工藝參數(shù)。在諸多工藝參數(shù)中,溫度、壓力與流動速度對熔接痕的影響最明顯。成型過程中的熔體溫度與模具溫度越高,充模速度越快,熔體流動時的溫度降低越少。當(dāng)前鋒面上的熔體溫度近似于鋒面內(nèi)側(cè)的溫度時,熔接痕便可基本消除,外觀幾乎看不出有熔接痕存在。同時,適當(dāng)增大注射壓力有助于克服熔體流動阻力,提高料流前端的熔接壓力,促進(jìn)相互熔合,提高熔接強度。 在分解溫度以下合理提高熔體溫度與模具溫度,但提高熔體溫度與模具溫度會延長成型周期; a .由于熔體黏度和高分子鏈段的熱運

15、動強烈地依賴于溫度,升高溫度能降低熔體黏度,加快鏈段熱運動能加速材料的松弛過程,使熔體進(jìn)入型腔后仍具有較高溫度和較強活動能力,還可減小熔體與型腔壁接觸時形成的凝結(jié)層厚度;增大熔體流動通道截面積有利于熔體料流前鋒充分熔合,分子鏈能充分?jǐn)U散和相互纏結(jié),提高熔接痕區(qū)域的強度。 b. 提高模具溫度可使熔體進(jìn)入型腔后的冷卻速率變慢,使熔體分子保持較強活動能力的時間較長,可減小熔體與型腔壁接觸時形成的凝結(jié)層厚度。熔體緩慢冷卻又使熔接痕處于取向應(yīng)力狀態(tài)下的分子鏈有較長的時間松弛,對制品總體強度和熔接痕強度有利。 適當(dāng)提高注塑壓力和保壓壓力;增加保壓壓力，給分子鏈的運動提供了更多的動能，能夠促進(jìn)兩股熔體的相互

16、結(jié)合，提升熔接痕強度，但是同樣也提高了對模具性能的要求，而且容易形成溢料、飛邊等其他缺陷。 提高注塑壓力有助于克服流道阻力,把壓力傳遞到波前鋒,使熔體在熔接痕處以高壓熔合,增加熔接痕處的密度,并且令分子鏈沿壓力方向伸展,使熔接痕強度提高。另外,實驗證明,熔接痕距離澆口越近,熔接痕強度越高。這是因為近澆口處壓力高,遠(yuǎn)澆口處壓力低。提高保壓壓力有助于增加熔接痕處的密度,使熔接痕強度得到提高。 適當(dāng)增加充模速度或縮短注射時間;增加注射速率，縮短了充模時間，使兩股熔體在還具有較高的溫度和活性時就能夠相遇，因而熔接痕強度比較高。同樣，這也對模具的要求提高，而且使產(chǎn)生氣泡和亮斑等缺陷的幾率增大。 提高充模速度或縮短注射時間將減少熔體波前鋒匯合前的流動時間,減少熱耗散,并加強剪切生熱,使粘度下降,增加流動性,