注塑件熔接痕成因及改进措施.doc

注塑件熔接痕成因及改进措施熔接痕是影响塑件质量的一个重要因素。研究发现：在相同工艺条件下，熔接痕区域的强度只有原始材料的10-92%，严重影响注塑制品的正常使用。如在汽车行业，不合格的塑件直接导致汽车质量下降，甚至危及人的生命安全。因此，研究熔接痕的形成过程、影响因素及寻找消除熔接痕的办法具有重要的现实意义。熔接痕的形成机理塑料制品的“熔接痕”是指两股熔融物料相接触时形成的形态结构和力学性能完全不同於其他部分的三维区域。注塑件中最常见的熔接痕有两种基本类型：一种是因塑件结构特点或尺寸较大，为减小熔体流程和充模时间，采用两个或两个以上浇口时，从不同浇口进入型腔的熔体前锋相遇处形成的熔接痕，称为冷熔接痕；另一种是当型腔内装有型芯和嵌件时，熔体绕经这种障碍物时分为两股，绕过障碍物後两股熔体又重新汇合形成的熔接痕，称为热熔接痕。冷熔接痕和热熔接痕的形成过程分别如图1（a）和图1（b）所示。另外，当制件壁厚过分悬殊时，流体流经型腔时所受的阻力不同，在壁厚处阻力小，流速快；而壁薄处阻力大，流速慢。由於这种流动速度的差别，使来自不同壁厚的熔体，以不同的流速相汇合，最终在汇合处形成熔接痕，其形成过程如图1（c）所示。图1注塑件中常见的熔接痕成因熔接痕的影响因素及改进消除的措施由於熔接痕对塑件的质量有重要的影响，人们对其形成机理和性能评价做了大量研究，并提出了多种解决方案。1.注塑工艺参数对熔接痕的影响a.温度的影响升高温度可以加速聚合物的松弛过程，减少分子链缠结的时间，这样更有利於物料前端分子的充分熔合、扩散和缠结，从而提高熔接痕区域的强度。实验证明：提高熔体温度有利於减少塑件表面V型口的深度，当熔体温度从220℃提高到250℃时，V型糟的深度从7μm下降至3μm。温度对含有33%玻璃纤维增强的PA66注塑制品熔接痕拉伸能力的影响，经研究发现：有无熔接痕的试样拉伸强度都会随着熔体温度的升高而升高；温度变化对熔接痕的拉伸强度的影响并非是线性的，温度相对较低（如70℃）时，随着温度的升高，熔接痕的拉伸强度变化明显；但当温度升到一定程度时，这种变化相对平缓。用PA66（35%玻纤增强），用ABS做实验也得到相似的结论。利用模拟发现模具温度和熔体温度对不同材料形成熔接痕强度的影响并不一样。采用实验和模拟相结合的方法发现，在注塑成型工艺参数中，熔体温度对ABS塑件熔接痕强度影响最大。b.注射压力和保压压力的影响注射压力是塑料熔体充模和成型的重要因素，其作用是克服塑料熔体在料筒、喷嘴及浇注系统和型腔中流动时的阻力，给予塑料熔体足够的充模速度，能对熔体进行压实，以确保注塑制品的质量。提高注射压力有助於克服流道阻力，把压力传递到熔体前锋，使熔体在熔接痕处以高压熔合，增加熔接痕处的密度，从而使熔接痕强度得到提高。提高保压压力不仅可以给熔料分子链的运动提供更多的动能，而且能够促进两股熔体的相互结合，从而提高熔接痕区域的密度和熔接痕的强度。c.注射速度和注射时间的影响提高注射速度和缩短注射时间会减少熔体前锋汇合前的流动时间，降低热损耗，并加强剪切生热，使熔体黏度下降，流动性增加，从而提高熔接痕强度。熔接痕的强度对注射时间非常敏感，会随着注射时间的缩短而增强。但是注射速度过大，容易产生湍流（熔体破裂），严重影响塑件的性能。通常注射成型时应采用先低压慢速注射，然後再根据塑件的形状来调节注射速度的方式。在实际生产中，为了缩短生产周期，避免出现湍流的情况，更多的是采用中等较高的注射速度。注射速度影响熔体在型腔内的流动行为，也影响型腔内的压力、温度及制品的性能。注射速度大，熔体通过模具浇注系统和型腔的流速也大，物料受到剪切作用就越强烈，摩擦生热就越大，温度上升，粘度下降，物料的流程也延长，型腔压力也提高，制品熔接痕的强度也提高。2.模具设计对熔接痕的影响在选定材料、设置完工艺参数之後，模具的设计就成了最关键的一步。合理的模具结构可以减少熔接痕的产生，提高熔接痕区域的强度或降低熔接痕对塑件整体性能的影响。a.浇注系统的设计根据熔接痕的形成原理可知，对多个浇口充模势必形成多个分支料流，如果浇口数量为N，熔接痕的数量至少为N-1。可见浇口的数量越多，产生的熔接痕也越多，如果来自各浇口的料流前锋熔体不能很好地熔合，则会使熔接痕加重，严重影响塑件质量。图2为浇口位置对塑件熔接痕的影响。如图2（a），由於浇口位置设定不当导致流程过长，压力和温度下降大，前锋料流不能充分融合。而图2（b）的浇口位置缩短了流程，从而可以提高熔接痕处的结合强度。图2浇口位置对塑件熔接痕的影响b.排气系统和冷料井的设计由於排气不畅而产生的残余气体在注射过程中被压缩在模腔内，不仅会烧伤制品还会导致熔接痕出现。气体在熔体充模时容易被排挤到熔体的汇合部位，在两股料流之间产生夹层，最终阻碍料流融合，不仅促使熔接痕产生而