Что такое линии сварки при литье под давлением? Полное руководство

Линии сварки, также известные как линии вязки, являются распространенным дефектом литья под давлением, который может повлиять на внешний вид и эксплуатационные характеристики литых пластиковых деталей. В этом полном руководстве, как производитель литья пластмасс под давлениемМы расскажем обо всем, что вам нужно знать о линиях сварки, включая причины их возникновения, способы их предотвращения и минимизации их воздействия.

Что такое сварочные линии?

Линии сварки при литье под давлением возникают, когда два фронта потока расплавленного пластика сходятся, но не полностью сливаются в полости формы. В результате в месте слияния двух фронтов образуется видимая линия, обесцвечивание или углубление на поверхности.

Технический термин для обозначения этого явления - "холодная сварка", поскольку пластик начинает остывать и затвердевать до того, как две лицевые стороны полностью сплавятся. В результате получается некачественное соединение, которое создает слабое место в детали.

Линии сварки часто образуются вокруг отверстий, углов, вставок, изменений толщины стенок и других препятствий в пресс-форме. Когда пластик обтекает эти объекты, он разделяется на отдельные потоки, а затем вновь соединяется на другой стороне.

Что вызывает образование сварных линий?

Существует несколько потенциальных причин возникновения дефектов линии сварки:

Недостаточное давление - Если давление впрыска слишком мало, двум пластиковым фронтам потока не хватит силы, чтобы полностью слиться воедино.

Преждевременное охлаждение - Слишком холодный расплавленный пластик не сможет правильно сплавиться при повторном соединении потоков. Это может произойти при слишком низкой скорости впрыска или при неожиданном падении температуры.

Неравномерное охлаждение - Если одна сторона препятствия охлаждается быстрее, чем другая, в итоге вы получите два фронта с разными температурами, которые не смогут правильно соединиться.

Запертый газ - Воздух и газы, выделяемые пластиком во время впрыска, могут задерживаться в точке линии сварки, препятствуя сплавлению материала.

Загрязняющие вещества - Примеси в полимерной смоле могут привести к неравномерности потока, что препятствует правильному соединению фронтов.

Плохая вентиляция - Недостаточная вентиляция приводит к задержке газов вдоль линии сварки.

Несбалансированная начинка - Неравномерная скорость потока между секциями формы может привести к преждевременному охлаждению одной стороны сварного шва.

Как линии сварки влияют на детали?

В большинстве случаев линии сварного шва являются чисто косметической проблемой, не влияющей на производительность. Однако в некоторых случаях они могут стать причиной слабых мест:

• Снижение прочности, долговечности и ударопрочности
• Создание путей утечки
• Ввод точек концентрации напряжений

Степень тяжести зависит от ширины и глубины линии шва, от того, насколько хорошо полимерные цепи перемешались через границу, а также от того, находится ли она в месте, подверженном высоким нагрузкам.

Глубокие линии сварки с малым количеством или отсутствием молекулярных связей, скорее всего, повлияют на работу. Но даже неглубокие линии при определенных условиях могут привести к образованию трещин.

Как сократить линию сварного шва при литье под давлением

Хотя полностью предотвратить появление сварных линий в некоторых пресс-формах невозможно, есть решения, которые помогут свести дефекты к минимуму:

Оптимизация конструкции деталей

• По возможности используйте стенки одинаковой толщины, чтобы обеспечить равномерный поток.
• Расположите все необходимые вставки в соответствии со схемой потока.
• Рассмотрите возможность добавления галтели или большого радиуса в местах примыкания к стене.

Улучшение конструкции пресс-формы

• Проверьте достаточность вентиляции в проблемных зонах. При необходимости увеличьте вентиляционные отверстия.
• Расположите ворота так, чтобы после слияния потоки продолжали двигаться вместе.
• Уменьшите препятствия на пути потока, такие как ребра или отверстия.

Настройка параметров процесса

• Увеличьте скорость и давление впрыска.
• Немного увеличьте температуру бочки и формы.
• Увеличение времени упаковки для повышения давления в вязальной линии.
• Сведите к минимуму использование разделительных агентов для форм с силиконами.

Уделяя внимание этим областям, литьевые машины могут уменьшить количество сварных линий и производить более прочные и привлекательные пластиковые детали. Правильное вентилирование, литники, равномерные стенки и оптимальные условия заполнения имеют большое значение. Чтобы найти оптимальный баланс для конкретной пресс-формы, может потребоваться несколько пробных запусков.

Как предотвратить появление сварных линий

Полностью устранить линии сварных швов обычно невозможно без удаления необходимых элементов формы. Но вы можете предпринять шаги, чтобы свести к минимуму их появление и выраженность:

Оптимизация положения ворот - Расположите затворы так, чтобы пластик поступал параллельно препятствиям, при этом оставалось достаточно места для слияния потоков ниже по течению.

Раскладки для балансиров - Сбалансируйте длину и диаметр потока так, чтобы пластик поступал на обе стороны линии сварки одновременно.

Увеличение толщины стенок - Дополнительный материал замедляет охлаждение, чтобы у фронтов потока было больше времени для смешивания.

Добавьте вентиляционные и переливные отверстия - Улучшенное вентиляционное отверстие позволяет газам выходить, а не задерживаться между потоками.

Полированные вставки для пресс-форм - Более гладкие поверхности вставок уменьшают трение и сдвиговый нагрев, которые могут способствовать неравномерному охлаждению между фронтами потока.

Используйте горячие бегуны - Горячие бегунки поддерживают пластик в расплавленном состоянии, что ускоряет процесс заполнения, уменьшает колебания при охлаждении и обеспечивает лучшее слияние фронтов потока.

Оптимизация настроек обработки - Настройка оптимальных параметров температуры, давления, скорости и времени помогает сбалансировать поток и снизить преждевременное охлаждение.

Как устранить существующие проблемы с линией сварки

Для деталей, на которых уже появились дефекты линии сварки, можно попробовать применить несколько способов обработки:

Увеличение скорости впрыска - Более быстрое заполнение сокращает время охлаждения и облегчает правильное перемешивание полимерных цепей через границы потока. Но не стоит увеличивать скорость настолько, чтобы это привело к другим проблемам с фонтанирующим потоком, струей или горением.

Повышение температуры расплава и формы - Более горячий пластик быстрее заполняет полость, дольше остается расплавленным, чтобы цепочки могли перемешаться по линии сварки для большей прочности. Просто придерживайтесь рекомендаций производителя смолы.

Добавить противодавление винтом - Повышенное противодавление создает более однородный расплав пластика, обеспечивающий более плавный и равномерный поток.

Нижнее усилие зажима - Меньшее усилие зажима обеспечивает небольшое количество "вспышек", что позволяет газам свободно выходить из мест сварки.

Оптимизация упаковки и удержания - Тщательная регулировка давления, времени и профилирования пакета может улучшить плавление в местах сварки.

Минимизация видимости линий сварки

Несмотря на то, что зачастую это неизбежно, существуют методы уменьшения видимости линий сварки:

Размещение ворот - Расположение затворов вдали от косметически чувствительных поверхностей перемещает линии сварки в менее заметные зоны.

Выбор материала - Прозрачные материалы, такие как хрусталь полистирол естественным образом скрывают линии сварных швов лучше, чем глянцевые материалы. Или используйте специальные марки с улучшенной текучестью.

Раскраска - Темные цвета смолы лучше скрывают линии сварки, чем светлые.

Украшения - Окраска, печать, текстурирование или добавление этикеток/логотипов могут эффективно замаскировать линии сварных швов на поверхности.

Операции после литья - Вторичная обработка, шлифовка, полировка, полировка или обработка абразивным потоком могут устранить поверхностные линии сварного шва.

Итак, линии сварных швов - это очень распространенный дефект литья под давлением, который возникает при неправильном сближении фронтов потока пластика. Ключ к успеху - сначала понять, что их вызывает, а затем изучить различные способы предотвращения, минимизации или сокрытия их последствий, исходя из того, что наиболее важно для вашей области применения.

Вопросы и ответы о линиях сварки при литье под давлением

Здесь приведены ответы на некоторые распространенные вопросы, касающиеся линий сварки:

Можете ли вы полностью исключить линии сварки?

В большинстве случаев нет. При обычном литье под давлением неизбежны те или иные линии сварных швов, когда потоку пластика приходится разделяться и вновь соединяться в обход препятствий. Но часто их появление можно свести к минимуму путем оптимизации.

Когда линии сварки действительно ослабляют пластиковые детали?

Большинство из них имеют чисто косметический характер. Но если сплетение полимерных цепей на границе пересечения очень плохое, это место будет обладать некачественными механическими свойствами. Единственный способ узнать, есть ли значительная потеря прочности на разрыв или ударной вязкости, - это реальные испытания.

Как узнать, будет ли линия сварки проблемой?

Факторы, которые обычно делают их более проблематичными, - это более широкие и глубокие линии; места с высокой нагрузкой; кристаллические смолы; стеклонаполненные материалы; недостаточная молекулярная интердиффузия. Короткие, неглубокие линии вязания в некритичных областях с наименьшей вероятностью ухудшат производительность.

Может ли изменение расположения затвора устранить линии сварки?

Иногда. Лучше всего расположить ворота так, чтобы пластик входил в них таким образом, чтобы разделенные потоки сплавлялись обратно вниз по течению с достаточным расстоянием для тщательного смешивания. Но при перестановке затворов есть риск образования новых линий сварки или других дефектов.

Почему некоторые смолы скрывают линии сварки лучше, чем другие?

Аморфные полимеры, такие как ABS, PC и PMMA, естественным образом лучше диффундируют друг к другу через фронты потока. Полукристаллические смолы, такие как нейлон, ПЭТ и ПП, труднее смешиваются и маскируют границы сварного шва.

Как усилить слабую линию сварки?

Если изменение геометрии детали, оснастки и обработки все еще не приводит к адекватному слиянию границ, вам может потребоваться указать более благоприятный для потока материал, добавить усиливающие ребра или фермы вокруг области, перейти на металлические/композитные вставки или избегать высоких напряжений вблизи этого места.

В кратком изложении

В заключение хочу сказать, что понимание того, что, почему и как происходит с линиями сварки, позволит вам быстрее изготавливать функциональные и долговечные детали благодаря упреждающей оптимизации, а не реактивному устранению неполадок. Пожалуйста, обращайтесь к нам с любыми другими вопросами о линиях сварки!