由于塑胶件形状和多浇口等因素影响,一般来说,无法从根本上完全消除熔接痕。
但可以通过合理的措施控制和调整熔接痕,达到改善塑胶件的外观质量和提高力学性能的目的: - 调整熔接痕的形成位置、使熔接痕处于非重要外观面和产品内侧等;
- 调整熔接痕的形成位置、使熔接痕处于非受力面、壁厚较厚处、或强度交强处等,以避免因为熔接痕强度较低而发生的失效。
- 通过材料选择、产品设计、模具设计和注塑工艺参数调整等方法,增加熔接痕区域强度,提高熔体汇合时的熔合质量。
在我长期的工作、培训和咨询经历中,我发现一个非常典型的现象是:只有当模具加工完成,试模时发现熔接痕缺陷,工程师才会急急忙忙、慌慌张张的重视起熔接痕问题来。 生米已经煮成熟饭,工程师的解决方法是把锅让模具供应商背,让供应商调整注塑成型工艺参数、反反复复试模来解决,如果不能解决,就认为供应商水平太差。 而此时要真正解决熔接痕问题,避免不了塑胶件设计修改、模具浇口或流道修改等,这势必会增加产品成本,延长产品上市时间。 所以,等到熔接痕缺陷发生了再来解决问题,这是一种非常错误的做法。 熔接痕曲线的根本原因发生在真正的生产之前,需用从材料、塑胶件设计和模具设计等方面提前进行预防。 当产品设计和模具设计完成之后,可以通过模流分析软件,实时地分析熔接痕的位置、强度等问题。 并通过各种优化方案,例如均匀壁厚的设计、调整浇口的位置和数量等,提前预防和解决熔接痕问题。 如图所示的汽车风扇罩,每两个肋条之间,都会形成熔接痕。此时,需要从产品外观和强度作出判断,这样的熔接痕是否可以接受,如果不能再需要考虑优化方案。
预防和解决熔接痕的方案主要从塑胶材料选择、塑胶件设计、模具设计、注塑成型加工和注射机等五个维度入手,缺一不可。
塑胶材料的选择影响熔接痕的强度:
7.1 壁厚均匀
在上一篇的文章中说明,熔接痕产生的一个原因之一就是壁厚不均匀。 因此,在塑胶件的设计中,必须完全遵守壁厚均匀,避免壁厚急剧变化等原则和设计指南。 壁厚均匀似乎是一个非常简单的问题。但是,在我所能够接触到各行业中的塑胶件设计中,能够完完全全按照壁厚均匀原则进行设计的工程师可谓是凤毛麟角。 关于均匀壁厚等塑胶件设计指南,详情请参考《面向制造和装配的产品设计指南》一书。
通过调整塑胶件中某处的局部壁厚,通过壁厚变化,引导溶体的流动,增加溶体的交汇角度,从而增加熔接痕强度。 交汇角对熔接痕的性能有重要影响,因为它影响了熔接后分子链熔合、缠结、扩散的充分程度,交汇角越大,熔接痕性能越好,强度越高。 如图所示,通过局部厚度的调整,交汇角从20度增加到超过120度,熔接痕强度增加。
▲局部厚度调整,加大交汇角
另外,通过壁厚调整,甚至可以消除熔接痕。
▲加厚到0.6mm时,消除熔接痕
7.3 避免壁厚过薄
如果塑胶件壁厚过薄,熔体在此处的固化速度很快,很容易产生熔接痕。 壁薄区域因温度较低,熔接痕强度低。如果壁薄不可避免,需要通过整个产品的壁厚变化等方法引导流动,从而避免在壁薄处产生熔接痕。 塑胶件上的嵌件、孔和洞等特征过多,熔体在流经这些特征时,其流速、流线和温度都会发生变化,当熔体在交汇时易产生熔接痕,对此,应尽量减少这些特征。 当塑胶件上的嵌件、孔和洞较多时,离浇口越远,溶体温度越低,交汇次数越多,熔接痕强度越低。