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文檔簡(jiǎn)介

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(jī)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(shí),料流流動(dòng)前鋒包裹著的這層張力較大的冷凝層起到了阻止對(duì)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(huì)出現(xiàn)一條平直或彎曲的隱若現(xiàn)的痕跡,嚴(yán)重時(shí)會(huì)呈現(xiàn)一道較明顯的接縫。它是兩股流動(dòng)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(dòng)方向取向熔接處分子沿垂直于流動(dòng)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(shí)間,常采用多注入口的方式注入熔體,當(dāng)兩股面對(duì)面流動(dòng)的熔體相遇后,不再產(chǎn)生新的流動(dòng),這時(shí)所產(chǎn)生的熔接痕稱為冷熔接痕(圖1a)。 當(dāng)熔體流動(dòng)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(dòng),這時(shí)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(shí),流體流經(jīng)型腔時(shí)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(dòng)速度的差別,使來(lái)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(huì)形成熔接痕。(如圖2)C.除去以上三個(gè)因素,充模時(shí)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(duì)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(jī)械強(qiáng)度,損害制品的力學(xué)性能,給制品的正常使用帶來(lái)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(qiáng)度、調(diào)整熔接痕的形成位置,提高熔體匯合時(shí)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(jì)制件時(shí),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(shí)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(qiáng)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(jì)時(shí),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(huì)減小熔體流動(dòng)時(shí)的阻力增加熔接強(qiáng)度。在必要的時(shí)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(jì)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(jì)制造中只能通過料流在分支流動(dòng)過程物理特性的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。主要措施如下: (1)合理設(shè)置澆

6、口位置。縮短澆口與熔接區(qū)域的距離,避免流程過長(zhǎng)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(shí),熔接強(qiáng)度將得到顯著提高。另外,要避免小澆口正對(duì)著一個(gè)大型腔,防止熔體在較高的剪切速率產(chǎn)生噴射流動(dòng)或蠕動(dòng),防止熔料充射到型腔對(duì)面產(chǎn)生向回折疊堆積,冷卻后形成無(wú)規(guī)則的波紋狀熔接痕。 (2)適當(dāng)增加澆口數(shù)量。對(duì)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(shí)間大大縮短,流動(dòng)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(duì)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(diǎn)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(shí)的體積流率,縮短充模時(shí)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(kuò)散與纏結(jié),減小熔接痕。通常取澆口截面積為上級(jí)流道截面積的0.030.09倍,澆口長(zhǎng)度為0.52mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定,取其下限值,然后在試模時(shí)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(duì)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(dòng)過程中物理特性改變。研究表明,PS制品

8、充分排氣時(shí)的熔接痕強(qiáng)度可以比無(wú)排氣時(shí)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(duì)此,應(yīng)對(duì)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(duì)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(jì)時(shí),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(wú)法充分熔合,必產(chǎn)生明顯的熔接痕。 冷卻設(shè)計(jì)不當(dāng),還會(huì)造成模具溫度分布相差過大,致使熔體充模時(shí)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(dòng)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(dòng)阻力進(jìn)一步增大,溫降擴(kuò)大,分支料流的熔接強(qiáng)度受損。另外模具制作時(shí),若型腔表面粗糙度不一致,則會(huì)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(duì)此,應(yīng)擴(kuò)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(jī)的塑化能力不夠,塑料不能充分塑化,導(dǎo)致在充模時(shí)產(chǎn)生熔接痕,對(duì)此,應(yīng)核查注塑機(jī)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(duì)此,應(yīng)換用大直徑的噴嘴。 3.若注塑機(jī)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(duì)此,應(yīng)換用的規(guī)格的注塑機(jī)。 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(dòng)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(shí),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(duì)分子質(zhì)量小,不含填料或非增強(qiáng)的材料,以利于熔體匯合時(shí)的良好熔合;選用無(wú)定形韌性材料或半結(jié)晶性材料,有利于提高熔接痕的強(qiáng)度;

11、應(yīng)避免選用無(wú)定形脆性材料。 如必須選用增強(qiáng)材料時(shí),從提高熔接痕強(qiáng)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(qiáng)的材料。 制品原材料主要應(yīng)從下列幾個(gè)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(dòng)性,對(duì)流動(dòng)性差或熱敏性高的塑料適當(dāng)添加潤(rùn)滑劑及穩(wěn)定劑,必要時(shí)改用流動(dòng)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(shí)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(rùn)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(lái)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(yàn)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(shí)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(wú)機(jī)填料以降低成本,由于無(wú)機(jī)填料的相容性較差,并且加入后使整個(gè)塑料熔體粘度有所增加 。故減少無(wú)機(jī)填料的添加量,能較好提高熔接痕強(qiáng)度 。 7) 若潤(rùn)滑劑過少,熔合體的流動(dòng)性差,易產(chǎn)生熔接痕,對(duì)此,應(yīng)適當(dāng)增加潤(rùn)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(duì)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(duì)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(yùn)動(dòng)比非結(jié)晶塑料要快,因而會(huì)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(diǎn)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(duì)于一定結(jié)構(gòu)的制品和已設(shè)計(jì)制作完成的模具,成型工藝對(duì)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(qiáng)度。要獲得理想的熔接強(qiáng)度,主要應(yīng)從下列幾個(gè)方面著手: (1)改善塑料的流動(dòng)性。

14、采取各種措施增加流動(dòng)性,減少熱量和壓力損失。例如在塑料中加入潤(rùn)滑劑(如硬脂酸),增加其流動(dòng)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(dòng)速度對(duì)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(dòng)時(shí)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(shí),熔接痕便可基本消除,外觀幾乎看不出有熔接痕存在。同時(shí),適當(dāng)增大注射壓力有助于克服熔體流動(dòng)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(qiáng)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(huì)延長(zhǎng)成型周期; a .由于熔體黏度和高分子鏈段的熱運(yùn)

15、動(dòng)強(qiáng)烈地依賴于溫度,升高溫度能降低熔體黏度,加快鏈段熱運(yùn)動(dòng)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(qiáng)活動(dòng)能力,還可減小熔體與型腔壁接觸時(shí)形成的凝結(jié)層厚度;增大熔體流動(dòng)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(qiáng)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(qiáng)活動(dòng)能力的時(shí)間較長(zhǎng),可減小熔體與型腔壁接觸時(shí)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(zhǎng)的時(shí)間松弛,對(duì)制品總體強(qiáng)度和熔接痕強(qiáng)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(yùn)動(dòng)提供了更多的動(dòng)能,能夠促進(jìn)兩股熔體的相互

16、結(jié)合,提升熔接痕強(qiáng)度,但是同樣也提高了對(duì)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(qiáng)度提高。另外,實(shí)驗(yàn)證明,熔接痕距離澆口越近,熔接痕強(qiáng)度越高。這是因?yàn)榻鼭部谔帀毫Ω?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(qiáng)度得到提高。 適當(dāng)增加充模速度或縮短注射時(shí)間;增加注射速率,縮短了充模時(shí)間,使兩股熔體在還具有較高的溫度和活性時(shí)就能夠相遇,因而熔接痕強(qiáng)度比較高。同樣,這也對(duì)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(shí)間將減少熔體波前鋒匯合前的流動(dòng)時(shí)間,減少熱耗散,并加強(qiáng)剪切生熱,使粘度下降,增加流動(dòng)性,

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