• 型創(chuàng)科技 / 王海滔 應(yīng)用工程師
• (轉(zhuǎn)載自繁體版ACMT電子技術(shù)月刊No.088)

前言

射出件的熔接線或稱熔接痕，可能是最常見且最難消除的射出缺陷。在射出成型過程中，當(dāng)兩股或多股熔融塑料在模具內(nèi)相遇時(shí)，由于它們具有不同的流動(dòng)歷史和方向，這些熔體會(huì)在該相遇線附近產(chǎn)生一個(gè)結(jié)構(gòu)上的薄弱區(qū)域，這就是所謂的熔接線。不良的熔接線可能只會(huì)造成外觀缺陷，也可能會(huì)顯著削弱零件的結(jié)構(gòu)完整性。熔接線處的強(qiáng)度可以僅為零件標(biāo)稱強(qiáng)度的20%，也可以為100%，具體取決于許多變量，如材料選擇、零件設(shè)計(jì)、模具和加工。

圖1：熔膠會(huì)合時(shí)分子鏈微觀狀態(tài)

不良熔接線的形成原因

糾纏鏈

如圖1在微觀層面上，熔接線周圍的塑料分子鏈可能沒有充分?jǐn)U散和糾纏，從而造成局部的機(jī)械性能降低。再加上熔膠前沿溫度較低，分子鏈的運(yùn)動(dòng)性降低，導(dǎo)致擴(kuò)散不足，這會(huì)進(jìn)一步削弱該區(qū)域的強(qiáng)度。

材料特性會(huì)影響熔體前沿的高分子鏈的相互編織。無定形樹脂通常比半結(jié)晶樹脂提供更好的熔接線強(qiáng)度，并且具有較高流速的樹脂可以允許更好的填充以獲得更強(qiáng)的熔接線。添加玻璃纖維也會(huì)降低熔接線強(qiáng)度。

氣體

熔膠夾雜的空氣，或樹脂在加工過程中釋放的揮發(fā)物都會(huì)降低熔接線強(qiáng)度。除非排氣良好，否則氣體會(huì)使流動(dòng)前沿分開（如圖2）。

零件和模具工具設(shè)計(jì)

塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)的流動(dòng)模式對(duì)于熔接線強(qiáng)度最為重要。零件與模具的結(jié)構(gòu)最大限度地改變流動(dòng)，使流動(dòng)前沿能夠相遇并流動(dòng)一段距離以正確合并，也是優(yōu)化零件性能的關(guān)鍵。

常用解決措施

零件設(shè)計(jì)

零件的厚壁與結(jié)構(gòu)是最直接影響熔膠流動(dòng)行為的。

? 優(yōu)化肉厚，在塑件設(shè)計(jì)中增加壁厚，有助于壓力的傳遞，保持較高的熔膠壓力，從而減少縫合線的形成。均勻壁厚可以減少流動(dòng)競爭現(xiàn)象。局部的增膠與減膠能夠改變流動(dòng)行為，引導(dǎo)熔膠在非外觀面上會(huì)合。

模具設(shè)計(jì)

模具的設(shè)計(jì)是決定熔融塑料如何流入模腔并形成產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。

? 優(yōu)化流道設(shè)計(jì)，比如流道太細(xì)、轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)不合理等，都可能導(dǎo)致塑料在模腔內(nèi)流動(dòng)不均勻。澆口尺寸過小，造成的噴射現(xiàn)象也可能是熔體流動(dòng)不均勻和流動(dòng)前沿熔融弱的原因。

? 優(yōu)化澆口位置與數(shù)量，盡量保證熔接線在充填階段形成，在保壓形成的熔接線通常都是不良的。多澆口零件嘗試使用針閥式熱澆口并以流動(dòng)方向?qū)﹂y門澆口進(jìn)行排序開啓，以便形成單股熔膠前沿。

? 優(yōu)化排氣設(shè)計(jì)，在熔接處正確設(shè)定排氣，可以避免滯留的空氣（或揮發(fā)物）妨礙熔膠相互編織融合。此外，熔接處增加溢流片和模具抽真空都是有效的手段。溢流片可以使流動(dòng)前沿更好的結(jié)合，并且其空間可以充當(dāng)截留空氣的通風(fēng)口，但缺點(diǎn)是需要二次加工。

? 優(yōu)化冷卻設(shè)計(jì)，熔接的溫度對(duì)于熔接線的外觀與強(qiáng)度來說都是重要的。均勻的模溫可以減少兩股會(huì)合熔膠的溫度壓力歷程差異。對(duì)于模具設(shè)計(jì)變更限制較多的產(chǎn)品，還可考慮在熔接處增設(shè)加熱棒，保證其會(huì)合溫度。

成型工藝參數(shù)

參數(shù)設(shè)置不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致塑料未能充分或均勻地填充模腔，從而產(chǎn)生不良熔接線。但加工僅影響熔接線的強(qiáng)度和外觀，不能避免其產(chǎn)生。

? 注射速度，適當(dāng)提高注射速度可以改善熔料的匯合性能，尤其是在低溫成型工藝中，增加注射速度有助于減少熔接痕的形成。

? 壓力，增加注射壓力有助于熔料更好地填充模腔，減少熔接痕的產(chǎn)生。

? 溫度，通過提高料筒和流道中的溫度，以及適當(dāng)提高模具溫度，可以改善熔料的流動(dòng)性，從而減少縫合線的形成。前端冷料通常被認(rèn)為是弱熔接線的罪魁禍?zhǔn)祝S多加工商喜歡第一時(shí)間提高熔體溫度以提高流動(dòng)性和熔接線強(qiáng)度，但同時(shí)聚合物中揮發(fā)物的增加很容易降低熔接線強(qiáng)度。建議將此策略保留為最后的手段。

圖2：氣體或揮發(fā)物會(huì)使熔接線存在孔隙

材料問題

原料中的濕氣、雜質(zhì)或者物料的不穩(wěn)定性等都可能在成型過程中造成流動(dòng)不均，導(dǎo)致縫合線出現(xiàn)。

? 合適的塑料材料，特別是那些流動(dòng)性更好的材料，可以減少熔接痕的形成。同樣產(chǎn)品，使用不同的塑料，可能會(huì)出現(xiàn)熔接線強(qiáng)度在本身強(qiáng)度的20%到80%不等。

? 合適的添加劑，在原料配方中適當(dāng)增用少量潤滑劑，提高熔料的流動(dòng)性能，也有助于改善縫合線。

? 增強(qiáng)材料的添加比例，添加玻璃填料相比純樹脂提高了強(qiáng)度，但會(huì)影響熔接處的糾纏，從而降低熔接線強(qiáng)度。如純聚丙烯在正確設(shè)計(jì)下的熔接線能保留了產(chǎn)品本身近90%的強(qiáng)度。但添加30%的玻璃后，熔接線的強(qiáng)度可能下降到34%。

表面后處理

如果縫合線無法完全避免，可以考慮后續(xù)的表面處理工藝，如增加咬花、打磨、噴涂等，以改善塑件的外觀質(zhì)量。

總結(jié)

縫合線的形成與塑料熔體的流動(dòng)行為密切相關(guān)，而改善措施需要針對(duì)具體的成型條件和產(chǎn)品設(shè)計(jì)來制定。要徹底解決不良縫合線的問題，需要從以上各個(gè)方面進(jìn)行全面分析和改進(jìn)，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，調(diào)整成型工藝參數(shù)，保證原材料質(zhì)量，維護(hù)設(shè)備性能穩(wěn)定性，并確保操作人員遵循正確的操作規(guī)程。通過這些綜合措施，可以減少甚至消除塑件的不良縫合線。