塑料托盤注塑熔接線
熔接線(Weld Line)是指注塑成型中兩股熔融的塑料熔體相接觸時(shí)由于不能 完全融合，而在接觸面處形成了的一個(gè)與其他塑件性能不同的三維區(qū)域，嚴(yán)重影 響塑件的質(zhì)量，是注塑成型過(guò)程中的一種嚴(yán)重缺陷問(wèn)。
1)焰接線形成原因
在注射成型過(guò)程中，由于制件的幾何形狀，填充過(guò)程中發(fā)生兩個(gè)及兩個(gè)以上 的方向的熔體流動(dòng)時(shí)，來(lái)自不同方向的熔融塑料在結(jié)合處不能完全融合，就會(huì)形 成熔接痕和熔接線。圖3-6"為熔接線形成的具體過(guò)程。
熔接線是塑料制品常見缺陷之一，輕度的熔接線會(huì)影響制品的外觀質(zhì)量，而 嚴(yán)重的話，還會(huì)很大程度影響到制品強(qiáng)度和剛度，特別是對(duì)于多相材料它的影響 就更為明顯㈣。如果在塑件中熔接線不能被消除，那么應(yīng)該通過(guò)設(shè)計(jì)手段，比如 調(diào)整澆口的位置和尺寸，使熔接線出現(xiàn)在制品上較不敏感區(qū)域，防止影響制品的 機(jī)械性能和表觀質(zhì)量。
 
 
2) 熔接線的主要影響因素
注射制品的熔接線的影響因素很多，這些因素又會(huì)相互影響，相互作用，關(guān) 系非常復(fù)雜，對(duì)熔接線的影響程度也各不相同。其中主要因素如下：
(1) 制品材料：制品的材料可以分為無(wú)定形脆性塑料、無(wú)定形韌性塑料、半 結(jié)晶型聚合物。熔接線對(duì)塑件的損害程度與材料的接縫系數(shù)關(guān)系很大，接縫系數(shù) 越大，損害就越小。無(wú)定形脆性塑料的接縫系數(shù)很小，所以熔接線對(duì)塑件的損害 就比較大；而無(wú)定形韌性塑料的接縫系數(shù)較大，熔接縫對(duì)塑件的損害小；半結(jié)晶 型聚合物的接縫系數(shù)也比較高，熔接線對(duì)塑件的損害也很小。但是如果在以上三 種材料中添加了填料、增強(qiáng)劑，由于在接縫處沿平行于接縫方向的取向效應(yīng)填料、 增強(qiáng)劑比聚合物分子鏈更為顯著，會(huì)導(dǎo)致材料接縫系數(shù)顯著減小。另外添加劑會(huì) 使熔料的黏度增大，使聚合物分子鏈活動(dòng)性減小，這些都妨礙了熔料分子鏈在接 縫處的熔合，增加了熔接線的形成。
(2) 制品結(jié)構(gòu)：制品上的各類孔、槽、嵌件等結(jié)構(gòu)，制品的壁厚不均等設(shè)計(jì) 都會(huì)導(dǎo)致料流分支，而料流分支然后匯合就會(huì)形成熔接痕。由于制品上的各類孔、 槽、嵌件等結(jié)構(gòu)形成需要通過(guò)模具中的模芯結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此在充模過(guò)程中焰體 流經(jīng)模芯時(shí)會(huì)受到阻礙，繞過(guò)模芯后形成多支分流，再匯合時(shí)便會(huì)形成熔接痕，

如圖3-7向所示。另外，制品的壁厚相差懸殊時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致熔接線形成。熔體流經(jīng) 壁厚不均的型腔時(shí)，熔體在各處因所受的流動(dòng)阻力不同，流速也會(huì)不相同。在厚 截面處熔體的流動(dòng)范圍廣，因此所受的流動(dòng)阻力小，流動(dòng)速度就快；而在薄截面 處則正好相反。正是由于這種流動(dòng)速度的差別，即使制品上沒有孔、槽結(jié)構(gòu)，只 要熔體的壁厚差異較大，同樣還會(huì)形成分支料流，分支料流匯合時(shí)在匯合處便會(huì) 形成了明顯的熔接線。

 
圖3-7圍繞型芯流動(dòng)形成的熔接線
(3) 澆口：模具的結(jié)構(gòu)中澆口數(shù)量、位置及尺寸等設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)熔接線產(chǎn)生重 要的影響。充模時(shí)，澆口的數(shù)目越多，勢(shì)必形成的分支料流也越多，各料流匯合 時(shí)，便會(huì)形成熔接線，所以形成的焰接線也越多。如果澆口數(shù)量為〃，則熔接線的 數(shù)量為n-1o另外，來(lái)自不同澆口的熔體前沿如果融合的不好，熔接線將更加嚴(yán)重, 嚴(yán)重影響到制品質(zhì)量。但并不是單澆口就有利于控制焰接線，對(duì)尺寸較大的制品, 采用多澆口往往比單澆口更有利于提高熔接質(zhì)量，由于多澆口可以大大縮短焰體 流程充模與時(shí)間，降低流動(dòng)中的焰體溫度與壓力損失，從而使分支料流匯合時(shí)熔 體前沿能夠更好的熔合，從而減輕熔接線的外觀明顯程度，而單澆口往往不能達(dá) 到這么好的效果。
除澆口數(shù)量外，澆口位置對(duì)熔接線的影響也很大。澆口位置不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo) 致流程過(guò)長(zhǎng)，壓力和溫度下降大，而加重了熔接線的明顯程度，甚至造成匯合處 的熔體不能熔合。另外澆口位置不當(dāng)還會(huì)熔體產(chǎn)生噴射流動(dòng)，形成無(wú)規(guī)則的波紋 狀熔接線。可見，合理的澆口數(shù)量和位置可減少熔接線的發(fā)生，改善制品的外觀 質(zhì)量。另外，模具型腔、型芯的表面粗糙度也影響熔體充模流動(dòng)速度，進(jìn)而影響 熔接線的形成。
(4) 模具排氣及冷卻系統(tǒng)：模具排氣問(wèn)題和冷卻系統(tǒng)同樣會(huì)影響熔接線。若 模具排氣不暢，模腔內(nèi)壓力就會(huì)過(guò)大，阻礙熔體充模流動(dòng)，從而導(dǎo)致熔接線。同 時(shí)，會(huì)造成料流匯合處存有高溫氣體，造成制品灼傷，還會(huì)減少熔體相互熔接的 面積，造成明顯的熔接線，嚴(yán)重?fù)p傷制品的強(qiáng)度。模具設(shè)計(jì)時(shí)，若冷卻系統(tǒng)設(shè)置 不合理，由于成分支料流融合時(shí)溫度降低，造成料流粘度升高而沒有辦法充分熔 合，進(jìn)而產(chǎn)生的熔接線。同時(shí)，冷卻系統(tǒng)不合理還會(huì)造成型腔分布分布不均，進(jìn) 而造成各部位的充模速度不同，形成分支料流，從而產(chǎn)生熔接線。
(5) 成型工藝：溫度、壓力、時(shí)間和速度等工藝參數(shù)也能夠明顯地影響到制 品的外觀質(zhì)量與熔接縫強(qiáng)度，所以它們的影響也不可忽視。合理的工藝條件是改 善或提高熔接線質(zhì)量的有效手段閱o
溫度、壓力與速度三個(gè)參數(shù)在諸多工藝參數(shù)中對(duì)焰接線的影響最明顯，而其 中溫度的影響是最直接的㈣。不同料流匯合時(shí)，熔體的溫度會(huì)直接影響料流的匯 合程度，由于前鋒面溫度下降，使得料流粘度增加，大分子活動(dòng)能力降低，不能 充分的擴(kuò)散和纏結(jié)，導(dǎo)致熔體前鋒不能良好熔合，形成熔接線。所以，提高成型 過(guò)程中的熔體溫度與模具溫度，使得前鋒面上的溫度與鋒面內(nèi)側(cè)的溫度近乎相等 時(shí)，不同料流就能較好熔合，這樣便可基本消除焰接線。同時(shí)，升高溫度，可以 使與模腔壁面接觸的熔體不宜凝結(jié)，同時(shí)也使熔體的流動(dòng)性增強(qiáng)，表觀粘度與流 動(dòng)阻力都減小，從而減輕熔接線。反之，如果降低溫度，熔體的流動(dòng)性會(huì)減弱， 從而使與模腔壁面接觸的熔體凝結(jié)的厚度增加，熔體表觀粘度與流動(dòng)阻力也會(huì)隨 之增加，而它們?cè)黾佑謺?huì)使得靠近凝結(jié)成的熔體溫度進(jìn)一步下降，從而加重熔接 線的形成。當(dāng)溫度低于粘流溫度Tf時(shí)，制品壁厚截面兩側(cè)便會(huì)形成較深的V型溝 痕。如果整個(gè)料流前鋒焰體溫度均在粘流溫度Tf以下，則兩前鋒面由于沒有辦法 有效的熔合，將產(chǎn)生貫通整個(gè)壁厚截面的冷接縫，造成廢品。
壓力也是熔接線形成的一個(gè)重要因素。適當(dāng)增大注射壓力可使來(lái)自不同料流 的熔體在較高壓力下匯合，有利于它們?nèi)酆希瑥亩鴾p小熔接線。所以熔接線距澆 口位置越近，注射壓力傳遞越充分，溫度損失越少，熔體熔合越好，熔接線強(qiáng)度 也越高。
3) 熔接線控制對(duì)策
針對(duì)以上焰接線的影響因素，我們可以通過(guò)合理的方法加以控制和消除，具 體有以下幾個(gè)方面措施吧
(1) 材料選擇：在材料選擇上，在滿足力學(xué)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用 相對(duì)分子質(zhì)量小，表觀粘度低的材料，盡量不要添加填料或添加劑，以利于匯合 時(shí)熔體能夠較好的相互熔合，減少熔接線的發(fā)生；為了提高熔接線的強(qiáng)度，應(yīng)盡 量選用無(wú)定形韌性材料或半結(jié)晶性材料，盡量少用或者不用無(wú)定形脆性材料。
(2) 制品設(shè)計(jì)：制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足功能結(jié)構(gòu)要求前提下，應(yīng)盡量避免 出現(xiàn)使料流分支的結(jié)構(gòu)；制品壁厚應(yīng)盡量保持均勻一致，必要的壁厚差也應(yīng)小于 30%；盡量少用甚至不用孔、槽、嵌件結(jié)構(gòu)，以利于焰體流動(dòng)，減少出現(xiàn)熔接線； 在可能出現(xiàn)熔接線的部位為了提高熔接線強(qiáng)度，可以適當(dāng)增加壁厚。
(3) 模具設(shè)計(jì)：在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，澆口數(shù)量與位置設(shè)計(jì)的基本原則是既要 順利充滿型腔又不使制品產(chǎn)生多而明顯的熔接線。對(duì)成型面積大或流程長(zhǎng)的制品, 選用多澆口澆注、多級(jí)分流道，合理設(shè)置澆口位置，避免出現(xiàn)因流程過(guò)長(zhǎng)而使熔 體前沿降溫過(guò)快而出現(xiàn)熔接線；對(duì)于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及澆口位置選擇還可以通過(guò)計(jì) 算機(jī)模擬分析技術(shù)，選擇最優(yōu)方案，降低甚至避免熔接線對(duì)制品質(zhì)量的影響；采 用熱流道技術(shù)，有利于熔體熔合，不易形成明顯熔接線；模具采用真空引氣或充 分排氣，以及在熔體最后充填位置增設(shè)冷料穴，減輕或消除熔接線；模具冷卻水 道設(shè)計(jì)遠(yuǎn)離熔接線所在位置，以確保該處熔體能夠良好熔合。
(4) 工藝條件：合理提高熔體注射溫度與模具溫度以及沖模速率，提高大分 子的活動(dòng)能力，以利于料流前鋒匯合時(shí)，大分子能夠相互擴(kuò)散與纏結(jié)，使熔體能 夠很好的相互熔合，減輕甚至消除熔接線；提高注射壓力，可將壓力有效地傳遞 到料流前端，增進(jìn)相互熔合，提高焰接痕強(qiáng)度；另外，有些制品成型后的熱處理, 既可以消除成型過(guò)程中的殘留應(yīng)力，又有利于改善峪接線的強(qiáng)度與外觀質(zhì)量。
完全消除熔接線對(duì)大多數(shù)注射制品而言，是非常困難的，但可以實(shí)施主動(dòng)控 制，通過(guò)對(duì)制品材料的選擇、制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及合理的工藝參數(shù)選擇等 不同環(huán)節(jié)控制，可以消除或大大降低熔接線的影響，使制品外觀及力學(xué)性能滿足 設(shè)計(jì)要求。尤其現(xiàn)代應(yīng)用注塑CAE技術(shù)后，對(duì)注塑過(guò)程進(jìn)行模擬分析，能夠主動(dòng) 的預(yù)測(cè)出焰接線的大小與位置，甚至可以預(yù)測(cè)熔接線的強(qiáng)度。據(jù)此對(duì)制品或模具 設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，可以從根本上消除或大幅度減輕熔接線的影響，進(jìn)一步擴(kuò)大注射 制品的使用范圍。