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熔接線的產生及解決對策

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1. 熔接線的機理

熔接線,又稱熔接痕、結合線等,熔接線是由于來自不同方向的前沿部分被冷卻的熔融樹脂,在結合處未能完全融合而產生的。常常出現在兩股料流匯合處,或者一股料流繞過制件上某些幾何形狀(如孔)后重新匯聚的地方



在熔接線形成前夕熔體流動形態,由于模具溫度相對熔體溫度很低,因此表層會形成一層凍結層,匯合后最后出現一個縫隙,塑脂無法完全復制模具表面。較高的熔體溫度會產生較好的補縮效果,但表層塑料分子鏈的取向不會重疊,于是就產生了熔接線。



熔合處的兩股樹脂流并不會相互混合(因為在噴流中一邊半固化一邊前進),因此如果溫度偏低,表層就會變厚,紋路很明顯,而且強度也會降低,這是因為兩者的粘合力變弱所致。




2. 熔接線的危害

結合線主要帶來兩方面的問題,第一是結構問題,零件在熔接線處破裂或變形的可能性更大,尤其在熔接線質量很低的時候。在零件承受應力的區域,此弱點是更為嚴重的問題。第二是外觀可見瑕疵,熔接線可能導致零件表面出現線條、凹槽或顏色變化。如果熔接線位于非關鍵零件表面上(例如底部),這可能就不成問題了。


3. 熔接線的影響因素

第一,溫度,兩股樹脂流相遇時便會出現熔合。此時,兩者的溫度越低,熔合就越明顯。相反,如果兩股樹脂流的溫度較高,粘合力便會增強,外觀也就變得不很明顯。 

第二,壓力,在熔合處,兩種熔化了的樹脂受到擠壓,此處的粘合狀況取決于施加在該處的壓力。保壓越低,熔合就越明顯,強度也就越低。隨著固化的進行,壓力傳遞會變得更加困難。此外,如果澆口流道尺寸變小,澆口位置變差的話,則熔合的外觀和強度都會惡化。

第三,角度,兩股料流前鋒匯合時,角度越小熔接線越明顯,角度越大,熔接線越不明顯。在Moldflow里熔體聚合角度小于 135 °時形成熔接線,大于135°時形成熔合線,熔合線肉眼不可見,可以接受。

第四,排氣,熔合是樹脂的合流點,同時也可能是流動末端。此時,如果不在該位置很好地設置一個排氣口來排出氣體,則會使熔合的外觀和強度變差。 

第五,充填速度,填充速率過慢時,熔體流動前沿無法到達填充末端,熔體距離澆口越遠越容易凍結,從而使得熔接線質量偏低。或者流長太長,在末端形成結合線時,熔體前沿溫度降低過大,導致熔接線質量偏低。


4. 熔接線的解決對策

第一,提高溫度

熔體溫度偏低,提高熔體溫度,讓兩股料流前沿更好地熔合,但需要注意不要超出材料的降解溫度;模具溫度偏低,提高模具溫度,讓料流前沿更好地熔合。熔體形成凍結層的根源是溫度低于材料轉化溫度,如果提高溫度使得模溫高于轉化溫度,那么熔接線從根本上得到解決。

從技術上,即冷即熱和電磁加熱的工藝都能實現上面描述的效果,當然成本也比普通模具要高,圖3高光模具的熔接線效果,左邊是普通模具,右邊通過即冷即熱將模溫升高到150℃以上,材料轉化溫度約145℃。




第二,針對填充末端壓力不足

如果填充末端壓力偏低,提高保壓壓力可使兩股熔體前沿更好地熔合;這樣溫度最高的料流前沿會在型腔壁相遇,這些區域也將獲得最大保壓壓力,確保塑料剪切變稀的屬性發揮作用。


第三,針對角度過小,調整產品壁厚或者澆口的位置,使得熔體匯合角度加大。


第四,對于困氣,在填充末端增加排氣可使兩股熔體前端更好地結合。應確保排氣位置正確,位置不當的排氣起不到排氣作用。


第五,對于填充速率過慢,確保塑料剪切變稀的屬性發揮作用,提高填充速率會讓料流前沿溫度升高,增大剪切變稀的效果,從而提升結合線的強度。

填充距離過長時,需注意填充距離不宜過長(L/T =長度比壁厚,應該小于250∶1),如果 L/T 大于 250:1,通常被視為薄壁成型。可以減少流長比或者增加新的澆口,當然這樣可能又會產生新的熔接線澆口位置不當。






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