Содержание
Пластиковая деталь на первый взгляд может выглядеть приемлемо, но тонкая линия на поверхности может быстро вызвать вопросы при осмотре. Это трещина? След от потока? След от пресс-формы? Во многих случаях это сварочный шов. Это один из распространенных дефектов литья под давлением, хотя его важность во многом зависит от местоположения и функционального назначения детали. Некоторые сварочные швы влияют только на внешний вид. Другие могут ослабить зажимы, кронштейны, резьбовые соединения, уплотнительные зоны или прозрачные детали. Настоящая проблема заключается не только в наличии сварочного шва, но и в том, где он появляется и влияет ли он на функциональность детали.
В этом руководстве объясняется, что такое сварочный шов, почему он образуется, как он влияет на формованные детали и как конструкция детали, конструкция пресс-формы, выбор материала и настройки технологического процесса могут снизить риск образования сварочных швов.
Что такое сварочный шов в литье под давлением?
Сварной шов образуется, когда два или более фронта расплавленного пластика встречаются, но не сплавляются полностью. Он может проявляться в виде видимой линии, изменения цвета или слабого участка на детали.
Сварные швы обычно образуются вокруг отверстий, ребер, выступов, вставок и участков с несколькими литниковыми каналами. Их не всегда можно избежать, но правильное расположение литниковых каналов и контроль технологического процесса могут помочь минимизировать их появление и сохранить прочность детали.
Сварочный шов, линия соединения, линия разъема
В ходе анализа проектов эти термины часто путают.
Термины «шов» и «линия соединения» часто используются для описания одного и того же типа дефекта. Некоторые инженеры разделяют эти термины в зависимости от угла текучести или состояния соединения. В большинстве производственных обсуждений оба термина относятся к линии, образующейся при столкновении фронтов расплава пластика.
Линия разъема — это другое. В литье под давлением линия разъема образуется в месте соединения секций пресс-формы, а не в месте соединения отдельных фронтов расплава внутри полости. Это след от инструмента. Сварочный шов образуется из-за потока материала внутри полости. Хотя они могут выглядеть как линии, причины и способы их устранения различны.
Если проблема связана с линией разъема, решение может включать в себя подгонку пресс-формы, контроль за образованием облоя или проектирование поверхности разъема. Если проблема связана со сварочным швом, решение обычно включает в себя изучение пути потока, расположения литникового канала, вентиляции, температуры, давления или характеристик материала.
Как сварочные швы влияют на пластиковые детали
Сварной шов может быть как безобидным, так и опасным. Риск зависит от функционального назначения детали, материала, местоположения и требований к внешнему виду.
Проблемы с внешностью
На видимых поверхностях сварочный шов может выглядеть как тонкая метка, тусклая полоса, изменение цвета или небольшая выемка. На прозрачных, глянцевых, металлических, светлых и текстурированных деталях сварочные швы видны чаще.
В случае декоративных крышек, корпусов, отделки и прозрачных окон даже прочный сварной шов может быть неприемлемым, если он влияет на внешний вид.
Уменьшение прочности
Сварной шов может быть слабее окружающего материала, потому что два фронта расплава не полностью соединились. Это особенно важно в местах, подверженных нагрузке, изгибу, обрыву или удерживающих винты.
К зонам повышенного риска относятся:
- корни с защелкой
- клипсы
- кронштейны
- винтовые бобышки
- шарнирные области
- тонкие соединительные стенки
- несущие ребра
Если сварочный шов проходит в одной из этих областей, деталь может треснуть во время сборки или выйти из строя во время эксплуатации.
Герметизация и риск протечек
Сварной шов на уплотнительной поверхности может создавать риск протечки. Это важно для корпусов для жидкостей, защитных кожухов, деталей, предназначенных для наружного применения, и компонентов, требующих водостойкости или устойчивости к давлению.
Проблемы с электричеством или оптикой
В случае корпусов электротехнических изделий сварочный шов вблизи элемента разъема может повлиять на прочность сборки или стабильность размеров. В случае оптических деталей сварочный шов может повлиять на светопропускание, прозрачность или внешний вид поверхности.
Причины образования сварочных швов и практические способы их устранения
Сварной шов обычно возникает из-за сочетания геометрии детали, конструкции пресс-формы, свойств материала и условий формования. Редко он вызван только одним параметром.
| Вызывать | Почему это создает сварочный шов? | Практическое решение |
| Поток разделяется вокруг отверстий, выступов, ребер или вставок. | Расплав расслаивается и снова встречается ниже по течению. | Проверьте расположение элементов, толщину стенок и локальный путь потока. |
| Температура плавления или формования слишком низкая. | Фронты потока охлаждаются перед слиянием. | Повысить температуру плавления или формования в пределах безопасного диапазона для данного материала. |
| Скорость или давление впрыска слишком низкие. | Расплав достигает точки соприкосновения с низкой энергией текучести. | Отрегулируйте скорость, давление и плотность упаковки с помощью пробных испытаний пресс-формы. |
| Расположение затвора создает неблагоприятный путь для потока. | Фронты потоков сходятся на декоративных или несущих поверхностях. | Переместите затвор или измените направление потока. |
| Плохая вентиляция задерживает воздух. | Воздух препятствует чистому соединению фронтов расплава. | Добавить или улучшить вентиляционные отверстия в конце потоков воздуха и в местах встреч. |
| Высоковязкий или стеклонаполненный материал | Фронты плавления могут плохо сплавляться, и волокна могут не перекрывать стык. | Проанализируйте выбор материала, расположение затвора, направление потока и траекторию движения груза. |
| Длинный путь потока или тонкая стенка | Расплав остывает перед местом соединения. | Улучшите балансировку стенок, размер литникового канала, длину потока или температуру формы. |
| Загрязнение, влага или разрушение смолы | Низкое качество материала снижает прочность сцепления и ухудшает внешний вид поверхности. | Проверьте сушку, чистоту смолы, использование переработанного сырья и время выдержки. |
Решение должно соответствовать первопричине. Например, повышение давления впрыска может не помочь, если сварочный шов вызван неправильным расположением литникового канала. Добавление вентиляционных отверстий может не решить проблему, если сварочный шов находится непосредственно в корневом шве защелкивающегося соединения. Хороший анализ должен рассматривать конструкцию, пресс-форму, материал и технологический процесс в совокупности.
Как конструкция пресс-формы может улучшить качество сварных швов
Конструкция пресс-формы напрямую влияет на положение и качество сварного шва. Тщательный анализ конструкции пресс-формы может предотвратить многие дефекты литья пластмасс до начала резки стали.
Расположение литникового канала и конструкция литниковой системы определяют, куда поступает расплав, как распространяются фронты потока и где, вероятно, образуются сварочные швы.
Оптимизировать расположение ворот
Удачное расположение ворот может:
- Отведите сварочный шов от видимых участков.
- сократить длинные пути потока
- улучшить упаковку вблизи критически важных элементов
- уменьшить потери давления
- помощь в управлении ориентацией волокон
При изготовлении декоративных или несущих нагрузку деталей расположение литникового канала следует проверить до начала работы с инструментом.
Используйте ворота подходящего размера.
Слишком маленький литник может ограничивать поток, увеличивать сдвиговое усилие, снижать передачу давления и ухудшать качество сварного шва. Слишком большой литник может оставлять видимые следы или увеличивать объем работ по обрезке.
Размер затвора должен соответствовать материалу, толщине детали, длине потока и требованиям к внешнему виду.
Балансировочные бегунки и пути потока
Для инструментов с несколькими полостями или литниками балансировка литников имеет значение. Если один канал заполнения заполняется значительно быстрее, чем другой, сварочный шов может сместиться или стать неровным.
Сбалансированные литники помогают повысить однородность деталей и уменьшить непредвиденные смещения сварочного шва.
Улучшить вентиляцию в зонах для совещаний.
Вентиляционные отверстия следует размещать в местах, где может скапливаться воздух. Это включает в себя зоны в конце потока и места соприкосновения фронтов расплава.
Хорошая вентиляция способствует более чистому соединению пластиковых деталей. Это также может уменьшить количество следов пригорания, неполного заполнения формы и слабых сварных швов.
Контроль охлаждения в зонах сварки
Неравномерное охлаждение может привести к тому, что один фронт потока замерзнет раньше другого. Каналы охлаждения должны обеспечивать стабильную температуру по всей детали, особенно вблизи критически важных зон сварки.
Изменения в процессе, которые могут помочь
Изменения в технологическом процессе могут уменьшить размер сварочного шва, но они наиболее эффективны, когда конструкция детали и пресс-формы уже являются разумными.
Проверьте сушку и чистоту материала : влага, загрязнения, нестабильный переработанный материал или деградировавшая смола могут усугубить сварочные швы и другие дефекты литья пластмасс. При поиске и устранении неисправностей следует проверить правильность обращения с материалом.
Осторожно повышайте температуру плавления : немного более высокая температура плавления может способствовать лучшему сплавлению фронтов потока. Материал дольше остается горячим в точке соприкосновения. Производителю необходимо избегать перегрева, поскольку деградация может снизить прочность и привести к проблемам с внешним видом.
Повышение температуры пресс-формы при необходимости : Правильная температура пресс-формы при литье под давлением может замедлить застывание поверхности и улучшить слияние фронта расплава, хотя настройка должна оставаться соответствующей требованиям к смоле и детали. Это может улучшить внешний вид сварного шва и прочность соединения. Компромиссом может стать увеличение времени цикла или большая усадка, в зависимости от материала.
Регулировка скорости впрыска : Регулировка скорости литья под давлением может помочь фронтам расплава достичь зоны соприкосновения до чрезмерного охлаждения, но при этом необходимо учитывать вентиляцию, свойства материала и геометрию детали. Чрезмерная скорость может привести к задержке воздуха и появлению следов пригорания. Правильная скорость зависит от материала, толщины стенки, вентиляции и конструкции литникового канала.
Регулировка давления и уплотнения : Необходимо достаточное давление для обеспечения надежного соединения и уплотнения вокруг зоны сварки. Слишком низкое давление может привести к образованию слабого или видимого шва. Слишком высокое давление может вызвать образование окалины, напряжение или затруднение удаления сварного шва.
Можно ли полностью удалить сварочные швы?
Некоторые сварочные швы неизбежны. Деталь с отверстиями, вставками, несколькими литниковыми каналами или сложными ребрами часто разделяет поток расплава. Когда фронты потока снова встречаются, может образоваться сварочный шов.
Практическая цель обычно состоит в одном из следующих пунктов:
- сделать сварочный шов менее заметным
- улучшить прочность сварного шва
- Отведите сварочный шов от критически важных участков.
- уменьшить количество воздуха, застрявшего в месте встречи
- Убедитесь, что сварочный шов не влияет на функциональность.
Если сварочный шов появляется в скрытой зоне с низким уровнем напряжения, это может быть допустимо. Если же он появляется на зажиме, посадочном месте винта, уплотнительной поверхности, прозрачной детали или в зоне высокой нагрузки, его следует проверить перед началом производства.
Распространенные проблемы и способы их решения в области сварочных швов.
| Проблема | Вероятная причина | Практическое решение |
| Видимый сварочный шов на декоративной поверхности. | Фронты потока встречаются на видимой поверхности. | Переместить затвор, изменить направление потока, отрегулировать поверхность или цвет. |
| Слабый сварной шов вблизи защелкивающегося соединения. | Плохое сцепление в зоне нагрузки | Переместить сварочный шов, изменить затвор, повысить температуру и давление. |
| След от ожога вблизи линии сварки | Захваченный воздух | Улучшить вентиляцию и отрегулировать скорость впрыска. |
| Сварной шов вокруг отверстия | Расплав расслаивается вокруг стержня сердечника. | Проверьте расположение отверстия, расположение затвора и локальную толщину стенки. |
| Сварной шов в стеклонаполненном материале | Ориентация волокон и плохое сращение | Проверьте направление потока, затвор, материал и путь загрузки. |
| Нестабильное положение линии сварки | Нестабильный процесс или дисбаланс лопастей. | Стабилизировать процесс и проверить балансировку направляющей или затвора. |
| Сварочный шов с коротким впрыском | Низкая температура, низкое давление, плохая вентиляция | Улучшите параметры температуры, давления, размера затвора и вентиляционных отверстий. |
Часто задаваемые вопросы о сварочных швах при литье под давлением
Всегда ли сварочные швы являются дефектами?
Сварной шов обычно классифицируется как дефект литья под давлением, но не каждый сварной шов приводит к поломке. Если он скрыт и не находится в зоне напряжения, он может быть допустим. Если же он влияет на внешний вид, прочность, герметичность или сборку, его следует исправить или переместить.
В чём разница между сварочным швом и линией подачи?
Линия сварки образуется в месте встречи двух фронтов расплава. В отличие от них, линии течения при литье под давлением представляют собой поверхностные узоры, связанные с течением расплава и процессом охлаждения, а не со схождением отдельных фронтов течения. Они могут выглядеть похожими, но имеют разные причины возникновения.
Может ли повышение температуры пресс-формы уменьшить количество сварных швов?
Да, в некоторых случаях. Более высокая температура пресс-формы может замедлить охлаждение поверхности и способствовать лучшему сплавлению расплавленных фронтов. Настройка должна соответствовать требованиям к материалу и детали.
Почему вокруг отверстий появляются сварочные швы?
Отверстие или штифт заставляют расплавленный пластик разделиться на два потока. Потоки снова встречаются по другую сторону отверстия. Если они не сплавляются полностью, появляется сварочный шов.
У стеклонаполненных пластмасс более слабые сварные швы?
Да, могут. Стекловолокна могут плохо перекрывать зону сварки, а ориентация волокон может снизить локальную прочность. Необходимо тщательно проверить расположение литникового канала, направление потока, выбор материала и траекторию приложения нагрузки.
Заключение
Сварные швы — распространённый дефект литья под давлением, но судить о них не следует только по внешнему виду. Некоторые сварные швы незначительны. Другие могут ослабить зажимы, кронштейны, корпуса, резьбовые соединения, уплотнительные зоны или прозрачные поверхности. Правильное решение зависит от конструкции детали, конструкции пресс-формы, материала, вентиляции и условий литья.
Для проектов, требующих проектирования с учетом технологичности производства (DFM), разработки оснастки, испытаний пресс-форм и поддержки повторного производства, услуги по литью пластмасс под давлением могут помочь оценить расположение сварных швов и связанные с этим риски до окончательного утверждения производственных условий. Свяжитесь с HingTung , чтобы обсудить ваши чертежи и производственные требования до начала изготовления оснастки.