熔接痕产生原因及解决办法.doc

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1、（1）缺陷特征塑件熔接痕产生的主要表现是：在塑件表面出现的一种线状痕迹，有碍塑件的外观形象，且力学性能也受到一定影响。（2）缺陷产生的原因及其排除方法产生熔接痕的主要原因，系由若干胶熔体在型腔中汇合在一起时，在其交汇处未完全熔合在一起，彼此不能熔合为一体而形成熔合印痕。其具体分析如下。1） 注塑模具 若各浇口进入型腔的熔体速度不一致，易使交汇处产生熔接痕，对此，应采用分流少的浇口形式，合理选择浇口位置，如有可能，应尽量选用一点式浇口。 若浇口数量太多，或浇口截面积过小，使得熔体在进入型腔后分成多股，且流速又不相同，很易产生熔接痕，对此，应尽量减少浇口数，并增大浇口截面积。 若模具中冷料井不够大

2、或位置不正确，使冷料进入型腔而产生熔接痕，对此，应对冷料井的位置和大小重新进行考虑。 浇注系统的主流道进口部位或分流道的截面积太小，导致熔体流入阻力增大，而引起熔接不良，对此，应扩大主流道及分流道截面积。 若模具的冷却系统设计欠佳，熔体在型腔中冷却太快且不均匀，导致在汇合是产生熔接痕，对此，应重新审视冷却系统的设计。2） 注塑工艺 若注射压力过低，使得注射速度过慢，熔体在型腔中温度有差异，这种熔体在分流汇合时易产生熔接痕，对此，应适当提高注射压力。 若熔体温度过低，低温熔体在分流汇合时容易形成熔接痕，对此，应适当提高熔体温度。 如必须采用低温成型工艺时，可适当提高注射压力和注射速度，从而改善熔

3、体的汇合性能，减少熔接痕的产生。3） 注塑设备 若注塑机的塑化能力不够，塑料不能充分塑化，导致在充模时产生熔接痕，对此，应核查注塑机的塑化能力。 若喷嘴孔直径过小，使得充模速度较慢，也容易产生熔接痕，对此，应换用大直径的喷嘴。 若注塑机的规格过小，料筒中的压力损失太大，易导致不同程度的熔接不良，对此，应换用的规格的注塑机。4） 塑件 若塑件壁厚相差过大，熔体在充模范时多在薄壁出汇合，此处易产生熔接痕，对此，要使塑件壁厚相差不致过大，且应当平稳过渡。 若塑件某处壁厚过薄，熔体在此处的固化速度很快，导致产生熔接痕，对此，在设计塑件壁厚时要注意不能过薄。 若塑件上的嵌件过多，熔体在流经这些嵌件时，其

4、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，应尽量减少嵌件数量。5） 原料 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。避免熔接痕产生的工艺措施 当塑件表面质量由于有熔接痕达不到设计要求时, 技术人员通常先会从熔料温度、注射速度、压力、流量、模具温度等方面入手解决。避免熔接痕产生的方法见表1。 通常熔料温度、注射速度、压力、流

5、量、模具温度的调节都通过设备来实现, 参照成型条件标准小幅度调整,逼近理想值。 显然,熔料温度、流动速度、压力、流量、模具温度这些可以通过设备来调整的项目是比较容易实现的, 一方面调整起来方便, 另一方面可以多次反复。困难的在于当以上手段已经无法解决时, 就不得不通过修改模具的方法来实现预期效果, 这也是要论述的重点。 需要修改模具的情形可能有以下几种: (1) 熔接痕处夹有气泡, 需要在对应的分型面增设排气孔。 (2) 熔接痕深度始终超差, 需要调整塑件也即模具型腔的厚度。 (3) 熔接痕的位置偏向塑件中部, 需要调整浇口的位置。 下面对以上3 种情形的改善工艺分别进行叙述。 熔接痕处气泡的

6、形成是由于当两股熔料汇流时, 所包围的气体没有及时排除, 而留在了塑件内部, 在熔接痕表面形成凹坑, 可以通俗地称之为“困气”。究其原因, 可能是对应位置的分型面研配过紧, 以致气体无法排出; 也可能是合模后, 型腔高度尺寸过度不均匀(塑件壁厚相差较大) 造成。针对前一种情况, 常通过增加或增大排气槽来改善, 以目前国内应用最广泛的PP 料为例, 根据PP 料的溢料间隙为0. 03 mm这一参数，为避免溢料形成飞边，排气槽间隙为0. 01 0. 02 mm最理想。 为便于模具加工和成型过程中型腔的清理, 排气槽的位置多数情况会选择开在定模的分型面上，并尽量开设在型腔的最后充满处。对于型腔高度尺

7、寸过度不均匀的情形，只能通过“补焊”和“打磨”的方法来调整型腔尺寸，这是难度最大，也是模具技术人员在调试中最怕遇到的, 它的调整方法和下面要讲到的熔接痕高度始终超差的调整方法一致。 当通过调整设备工艺参数和开排气槽的方法皆无法改善或消除塑件由于熔接痕导致质量不良时，很可能不得不调整型腔的尺寸, 当然需要对塑件相应处的厚度进行准确的测量之后, 在设计允许的范围内作业。 保险杠塑件的壁厚在不同部位并不是一个等值，而是一个渐变的量，其原因是考虑到塑件的具体形状及熔融塑料的流动性, 渐变的壁厚有利于成型。壁厚通常在2. 603. 50 mm。以后保险杠为例，型腔厚度变化的大致情况如图4 所示。 模具型

8、腔尺寸的修改分2 种情况一种是增大型腔尺寸, 另一种是减小型腔尺寸。对于第一种情况实现起来较容易, 根据检测数据直接对模具型腔的相应部位实施打磨即可。第二种情形就比较复杂，为了达到减小型腔尺寸的目的，首先需要在模具型腔面上堆焊, 然后打磨。下面具体介绍减小模具型腔尺寸的方法。 从工作的难易程度上, 首先考虑选择在动模上进行“补焊”和“打磨”会比在定模上容易得多。由于注射模的定模型腔面质量直接影响到塑件外观, 而焊接过程中有大量的热产生, 没有充分的工艺措施保证时，这些热量往往会改变型腔面的组织成分，导致型腔面硬度不同，进而影响塑件外观，实践中要尽量避免定模型腔面的修改。 动模型腔面修改的一般步

9、骤如下: (1) 通过在型腔面贴胶的方法试模，大致得出型腔需要增减的厚度。 (2) 实施“补焊”和“打磨”作业。 (3) 再次试模，根据成型效果调整型腔面的尺寸。 其中第二步是难点和关键, 以下是型腔面修补的详细过程: a. 选定和母材相匹配的焊接材料, 并确定焊接范围，预留并保护好打磨基准，如图5 所示。图5 动模型腔面堆焊分区示意图 b. 分区交替堆焊, 注意不要从头焊到尾, 以免内应力造成模具型腔面裂损,如图6 所示。图6 动模型腔面堆焊基准示意图 c. 对照预留基准, 开始打磨, 注意做好周边相关部位的保护。 d. 测量补焊面的高度, 达到要求之后, 将基准空位焊满，完成型腔面的修改。

10、 根据塑件外观标准分级，当熔接痕的位置偏向塑件中部时，就较容易被看见, 影响客户对塑件的外观评价，所以技术人员通常会尝试调整浇口的位置或大小，以将2 股树脂熔合的位置推向两侧，如图7 所示。 为了把熔接痕推向塑件两侧, 可以加大浇口1的流量(如图8 所示) ，或者改小浇口2、3 ,或者将浇口2、3 适当向两侧移, 具体的修改量或偏移量根据成型情况决定。注塑件熔接痕产生机理及控制方法的研究江毅 ，肖任贤 ，吴南星（景德镇陶瓷学院）1引言注塑成型是现代塑料成型最重要的方法之一。经过多年的开发研究，其工艺过程日趋完善，能够成型的材料和制品领域越来越广泛。但是，由于人们对塑料制件的综合性能要求伴随着行

11、业的发展，特别是汽车和家电行业，也在逐步提高。而熔接痕是是注塑过程中所形成的最常见缺陷之一，它不仅会降低制品的力学强度，而且还有可能影响外观件的美观度。因此分析研究塑件熔接痕形成机理，找出消除或减少熔接痕的对策，对提高塑料制品质量具有重要的意义。2熔接痕的定义与类别在注塑成型过程中，当采用多浇口或型腔中存在孔洞、嵌件、以及制品厚度尺寸变化较大时，塑料熔体在模具内会发生两个方向以上的流动，当两股熔体相遇时，就会在制品中形成熔接痕(weld line)，并且熔接痕现象并非注塑成型特有，其他的塑料成型加工中如反应注射、吹塑、压铸等也会遇到熔接痕问题。尽管熔接痕是在模具充填过程中形成的，但它们的结构、

12、形状和性质与整个注塑成型过程相关。按产生方式的不同，熔接痕一般可分为冷熔接痕(cold weld line)和热熔接痕(hot weld line)。当注塑件体积或尺寸较大，为缩短注塑时间，常采用多注入口的方式注入熔体，当两股面对面流动的熔体相遇后，不再产生新的流动，这时所产生的熔接痕称为冷熔接痕(图1A)；当熔体流动中碰到障碍物（如嵌件）后，分成两股或多股熔体，绕过障碍物，分开的熔体又重新汇合并继续流动，这时所形成的熔接痕称热熔接痕(图1B)。另外，当制件厚度差过分悬殊时，流体流经型腔时所受的阻力不同，在厚壁处阻力小，流速快；而薄壁处则阻力大，流速慢。由于这种流动速度的差别，使来自不同壁厚处

13、的熔体，以不同的流速相汇合，最终在汇合处也会形成熔接痕(如图2)。除去以上三个因素，充模时熔体的喷射现象也可能引起熔接痕。但这往往是由于浇口设置不合理造成，可以通过增大浇口尺寸、改变浇口位置或采用适宜的浇口形式而加以避免。 图1 塑件中常见的两种熔接痕类型图2 厚度不均形成的熔接痕3熔接痕的产生过程在注塑成型过程中，当采用多浇口或者型腔中存在孔洞，嵌件以及制品厚度尺寸变化较大时，塑料熔体会在模具内发生两个或两个以上方向上的流动当两股不同相遇时，就会在制品中形成熔接痕（weld line）。图3为熔接线形成的具体过程。图3为熔接线形成的具体过程NextPage/NextPage4熔接痕形成的数学

14、模型根据塑料熔体在三维薄壁型腔内的流动特点，塑料熔体属于带有运动表面的粘性不可压缩的非牛顿流体，若忽略垂直于流动方向的速度分量，可采用广义的Hele2Shaw流动模型来描述 式中：u、v分别是x、y方向的速度分量；P、T、Cp、分别是压力、温度、密度、比热容和剪切粘度；为剪切速率。考虑到塑料熔体的剪切变稀行为，粘度模型可采用与温度相关的参数Cross粘度模型表征。 对方程（3-2）积分并利用相应的边界条件可得到压力场求解的控制方程： 为了处理任意三维空间中的薄壁型腔流动状况，沿用流动分析网络法的基本思想，利用控制体积法建立型腔面内压力场求解得有限元方程，对时间和沿厚度方向差分建立温度常求解的差分方程，耦合利用有限元/有限差分法求解。由控制方程（4-6）的数值求解可以得到任意时刻型腔内压力、温度、速度等物理量的分布，以及任意时刻熔体前沿的位置等。模拟结果表明，决定熔接痕位置及发展的主要因素是任意时刻熔体前锋面的位置及熔体前锋面的发展方向。5消除熔接痕的措施由于熔接痕的存在，注塑制件的表面质量和力学性能都可能出现大幅下降，因此，我们有必要通过一些合理的措施消除熔接痕的熔接强度、调整熔接痕的形成位置，提高熔体汇合时的熔合质量或使熔接痕处于外观不明显的位置，达到改善制品的外观质量，提高力学性能的目的。目前主要从以