深度 | 塑胶件：全面系统的熔接痕解决方案（中）
由于塑胶件形状和多浇口等因素影响，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，并通过下述的各种优化方案，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、注塑成型工艺参数和注射机等五个方面入手，缺一不可。塑胶材料的选择影响熔接痕的强度：
- 流动性较佳、容易维持料温的塑料熔接痕强度较强。因此，尽量选用粘度低，相对分子质量小、不含填料或非增强的材料，以利于熔体汇合时的良好熔合。如必须选用增强材料时，从提高熔接痕强度的角度考虑，应优先选用含量低的粒状或短纤维增强的材料。
- 熔接痕对于增强塑料如玻纤、碳纤以及填料等较为敏感，减少玻纤等的含量可以使得熔接痕强度增加。尤其对于长纤及高填充率者，由于玻纤在熔接痕区域取向不良(几乎互相平行)，熔接痕特别明显，强度也最弱。因此对于多点进浇或熔接痕数目较多的塑胶件塑件，避免采用高填充剂含量及补强纤维含量，最好控制在10%-25%左右，以避免熔接痕强度问题。
- 二次料、润滑剂、脱模剂及某些阻燃剂容易包入空气及污染熔接面，造成熔接强度降低。
保证原料干燥良好。原料应干燥并尽量减少配方中的液体添加剂。
改善原料流动性，对流动性差或热敏性高的塑料适当添加润滑剂及稳定剂，必要时改用流动性好的或耐热性高的塑料。
原料中混入异种塑料或粒料中掺入大量粉料，熔融时容易夹带空气；再生料料粒结构疏松，微孔中贮留的空气量大；再生料的再生次数过多或与新料的比例太高（一般应小于20%）；
原料中含有挥发性溶剂或原料中的液态助剂（如助染剂白油、润滑剂硅油、增塑剂二丁酯以及稳定剂、抗静电剂等）用量过多或混合不均，以积集状态进入型腔，形成熔接痕；尽量减少配方中的液体添加剂。
原料不清洁，材料中混入了多次回用胶料，检查来源清除杂质。再生料含量太高或回收使用次数太多，需要通过试验控制用量。
塑料配方影响着各组分熔体的粘度，因此多组分塑料注塑时熔体在熔接痕部位的熔接状况受配方的影响较大。多组分塑料中常常添加一部分无机填料以降低成本，由于无机填料的相容性较差，并且加入后使整个塑料熔体粘度有所增加。故减少无机填料的添加量，能较好提高熔接痕强度 。
若润滑剂过少，熔合体的流动性差，易产生熔接痕，对此，应适当增加润滑剂的添加量
若原料中含湿量大或易挥发含量高，受热后产生大量气体，使得排气不及导致产生熔接痕，对此，应将原料干燥或清除易挥发物质。
若脱模剂用量太多或品种不符，都易使塑件表面出现熔接痕，对此，要尽量少用脱模剂或用品种相符的脱模剂。
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。我碰到的最多问题就是：这个地方熔接痕很明显，钟工，你有解决熔接痕的办法吗？
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 避免塑胶件壁厚过薄
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。因此，设计塑胶件时需要避免壁厚过薄。壁薄区域因温度较低，熔接痕强度第。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。
▲离浇口越远，熔接痕强度越低
▲优化浇口位置，提高熔接痕强度
熔接痕区域强度较低，而如果该处无可避免的需要承受载荷，那么需要在该处通过添加加强筋等方式补强。例如，塑胶件自攻螺丝支柱就注塑成型时就会不避免的出现熔接痕，而自攻螺丝在锁入的过程中就会对支柱产生一个径向的载荷，那么支柱很容易因为强度低而造成破裂。通过模流分析，找到支柱的熔接痕位置，并在该区域添加加强筋补强，非常有助于减小支柱破裂的缺陷。
另外，对于螺母嵌件的支柱，也常常发生破裂的情况。当然，发生破裂的原因有很多，其中一部分原因也是因为熔接痕强度低，也可以通过添加加强筋来补强。
▲螺母嵌件支柱破裂
产品设计工程师应当清楚载荷的位置，当发现模具设计中的浇口位置和数量刚好使得载荷在熔接痕区域时，应当与模具工程师交流，通过浇口位置和数量的优化，从而避免在熔接痕区域承受载荷。
通过浇口位置和数量的优化，尽量使得熔接痕为热熔接痕，而不是冷熔接痕；因为冷熔接痕的强度较低，特别是在装配孔和支柱的区域、例如自攻螺丝孔、自攻螺丝支柱、嵌件支柱等。在微 信群里，我就经常看到不少工程师在问：为什么自攻螺柱，一锁螺丝就破裂，冷熔接痕也许是其中的一个原因之一。
7.9 考虑通过表面咬花、喷漆和贴标签等掩饰熔接痕。表面咬花可减轻熔接痕对外观的影响，并不能完全掩饰熔接痕。1. 免责声明：部分图片来源于网络，仅供学习用，侵权删。
2. 原创作品，欢迎转载，抄袭必究。如需转载，请联系作者，转载要求不能修改内容和保留文末作者及公 众号信息。
