注塑成型熔接痕的研究现状

注塑成型熔接痕的研究现状

赵欢梁成罗宇雁陈永炳

东风柳州汽车有限公司广西柳州545000

摘要：在注塑成型过程中，当有两个或多个上料流汇合时，由于模具温度较低，产品表面冷却较快，在生产制品表面汇合熔化不良的熔体形成的接缝称为熔接痕。本文就注塑成型熔接痕形成的原因及控制措施进行了探讨。

关键词：注塑成型；熔接痕；原因；消除方法

前言

熔接痕是注塑成型制品中一种常见的质量缺陷，它不仅影响产品的外观质量，而且会降低产品的整体强度，易于产生应力集中，导致产品开裂，缩短产品的使用寿命。因此，熔接痕的预测与控制一直是注塑成型中的热点研究问题。

1注塑成型过程分析

注塑成型生产线可分为预塑计量段、液压充模段、保压锁模段和冷却定型段四个部分。其中计量段是指螺杆挤出机中的功能单元，为保证物料熔体的温度满足生产需要，即能够达到成型要求，又不会使物料发生分解，因此物料经熔融塑化混炼后，在计量段应达到各部分均化的要求。而其中预塑是指固体高分子物料颗粒进过加热形成熔融状态，然后进入料筒中时，通过螺杆运动产生的机械剪切力挤压进行流动，使之形成均质化和良好可塑性的一个过程，可分为能量输入阶段和转化阶段。预塑能量输入阶段一般又可分为电热组件加热和螺杆机械运动产生热能的两种传热方式。此过程中涉及的关键参数为注塑模具温度和螺杆挤出机运动速度。液压充模段主要功能单元为通过液压推动螺杆运动，至其头部具有较大压强，足以将物料熔体以高速流动的喷射状经螺杆头部喷嘴注入型腔的注塑过程。物料熔体进入型腔后，变为稳定流动状态，其流动过程中会受到来自自身状态产生的黏滞阻力和机筒的摩擦阻力。为防止物料熔体填充不充分，注塑压力需足够强，能够克服黏滞阻力和摩擦阻力，同时随着充模程度的不断深化，熔体外层凝结成固体，流体通道变小，黏滞阻力增大，至浇口处熔体完全凝固，充填完毕。此过程中涉及的关键参数为注射压力和型腔温度。保压锁模段主要功能单元为维持一定压力，使液压充模段剩余的物料熔体继续流动，同时螺杆也会因物料熔体温度变化引起的体积改变而产生少量的压缩位移。保压锁模段会直接影响成品尺寸、外观和性能，此过程中涉及的关键参数为保压压力和时间。冷却定型段主要功能单元为通过模具温度变化，使塑料制品从浇口开始固化，直至整体完全固化脱模。该过程主要为能量交换过程，由于外部物质传递过程停止，模具内部冷却导致温度不均匀分布，物料熔体收缩，型腔少量熔体存在流动，直到物料熔体完全冷却固化，到达脱模要求。此过程中涉及的关键参数为模具及物料熔体温度和热传导率。

2熔接痕概述

2.1熔接痕的形成机理

在注塑成型过程中，当有两股或两股以上料流汇合时，由于模温较低，制品表面冷却较快，在制品表面汇合的熔体不能很好地熔合而形成的接缝，称为熔接痕。两股料流的流动前沿方向，θ为汇合角，一般来说，θ小于135°称为熔接痕(weldline)，θ大于135°称为熔合线(meldline)，熔合线的质量要好于熔接痕，汇合角对熔接痕的质量有重要影响，因为它会影响熔接后分子链熔合、缠结、扩散的充分程度，汇合角越小，熔接痕质量越差。

2.2熔接痕产生原因

（1）原材料及制品的结构形状

原材料流动性差，导致滞流现象；原材料中玻纤越多，含量越高，流动性就会越差，熔接痕强度越低；制品厚度太薄或变化较大，需要优化壁厚；存在较多且薄的筋条、较高且薄的孔柱、制品结构复杂及安放嵌件处等。

（2）模具结构设计

流道或浇口的尺寸、形状、数量、位置等，会影响熔体的充填行为，进而对熔接痕的强度及位置产生重要影响；模具存在困气现象，排气不良，可通过增设排气槽或排气孔、采用镶拼结构、利用模具零件的配合间隙、采用模具透气钢等方式加强排气；模具冷却系统设计不合理，也会影响熔接痕的强度；在合适位置增加冷料穴，可将熔接痕处的冷料引到冷料穴，后期再进行修剪，能提高熔接痕质量。

（3）注塑工艺

温度（料温与模温）太低，熔体流动性差，易产生熔接痕，提高模具温度是改善熔接痕质量的主要方式之一；压力（注射压力与保压压力）不合理，熔接痕质量差，若熔接痕在充填末端，增大保压压力，对熔接痕结合处强度有明显的提高作用；速度（注射速度、流道中的速度、型腔内的速度）不合理，提高注射速度有利于改善熔接痕，实际中可采用高速电动机来提升，流道中的速度可通过改变流道的截面和尺寸来调整，提高型腔的光滑度，减少摩擦，也有助于速度的提高；不同的注塑成型技术（普通冷流道注塑、热流道注塑、顺序注塑及快速热循环注塑）等。

3熔接痕消除方法——一汽车门把手塑件为例

3.1汽车把手装饰条

汽车把手装饰条是依靠螺钉安装在把手壳体上的。装配时，装饰条上的螺钉过孔是要承受螺钉压力的。所以，安装中对螺钉过孔的结构、强度都有一定的要求。在生产中，把手装饰条安装在把手壳体的时候，螺钉过孔处经常会出现断裂的情况，造成废品。经研究后，决定在不影响装配的前提下，将熔接痕处壁厚由1mm增加为1.2mm，经过改进以后，螺钉过孔处壁厚增加了，塑料能够有更多的空间进行熔合，消除了填充不满的现象，减轻了熔接痕，增加了螺钉过孔处的强度，从而达到了螺钉过孔处的强度要求。在以后的装配过程中再没有出现断裂的情况，保证了正常使用，减少了废品。

3.2汽车把手罩盖

汽车把手罩盖是安装在汽车大把手后方，紧靠汽车大把手。把手罩盖属于外观件，对外观质量要求很严格，不允许在可见面出现任何缺陷。但是在注射成型过程中，发现熔接痕出现在外观面上，严重影响了塑件外观质量。为了彻底解决小端方向有熔接痕这个问题，经过仔细研究发现，由于熔接痕是出现在浇口的对面方向，因此就要设法改变塑料的流动方向，使熔接痕不出现在作为可见面的小端方向。具体改进措施：是将浇口由大端面方向改在作为外观面的小端方向，这样做就是让塑料先由小端方向注入，最后在大端面上熔合，使熔接痕出现在大端面上。由于罩盖大端面最后装配完毕后是靠在汽车大把手上的，因此其大端面属于不可见面，即使有熔接痕也不会从外观上反映出来，从而塑件的外观质量得到提高，塑件的不良基本消除。

3.3把手内装饰罩

把手内装饰罩是汽车内饰件，该零件注射需要保留电火花纹。注射完成后的下道工序是进行喷漆处理。因此外观质量要求较严格，不能有明显的缺陷。但是，在生产过程中发现有的塑件外观面出现较明显的熔接痕，喷漆处理后也不能掩盖，这样就造成了塑件外观质量不过关。把手内装饰罩熔接痕的消除，是需将注射时残留在模具型腔内的空气排除，让塑料溶液充分熔合，以减轻熔接痕。模具排气方法有：浇口排气、分型面排气、镶件排气等。因为该模具的结构限制，水口排气、镶件排气实现不了，只能在塑件产生熔接痕位置的模具分型面上开设排气槽。此处排气槽的开设，一是排除模具注胶时模腔内的空气；二是排除塑料颗粒在加热过程中产生的各种气体。开设排气槽可以达到降低注射压力、注射时间、保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低设备的能量损耗。具体措施是：排气槽前端2mm处深0.02mm,宽4mm，后面的气体引出槽深0.2mm，直接通到型腔外面，将型腔内残留的高温气体排除，从而降低型腔内的气体压力。压力降低了，阻力自然而然的也就小了，塑料流动时就会变得顺畅，注射产生熔接痕只剩下一条淡淡的细线，喷漆以后已经无法用肉眼观察到。

结束语

总之，模具制造、维修人员在日常工作中要善于总结经验，开拓思路，创新创造，争取用最少的改动量，最经济的办法来有效的消除或大大降低熔接痕产生的影响，使塑件外观及力学性能满足设计要求和使用要求，从而节省制造成本，减少废品量，创造出更多的经济价值。

参考文献：

[1]张建.注射制品熔接痕解决方法[J].模具工业，2017,43(6):49~52.

[2]孙云，王乾.基于Moldflow的手机外壳熔接痕缺陷优化[J].轻工科技，2015,20(9):68~69.