熔接線的形成機(jī)理以及用Moldflow怎么判讀

2016-11-23 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一、熔接線的形成原因及分類

在注塑成型過(guò)程中,當(dāng)采用多澆口或型腔中存在孔洞、嵌件、以及制品厚度尺寸變化較大時(shí),塑料熔體在模具內(nèi)會(huì)發(fā)生兩個(gè)方向以上的流動(dòng),當(dāng)兩股熔體相遇時(shí),就會(huì)在制品中形成熔接線(weld line),具體根據(jù)交匯角又可以分為熔接線(weld line)圖1-1和熔合痕(meld line)圖1-2。按產(chǎn)生方式的不同,熔接線可分為熱熔接線(hot weld line)和冷熔接線(cold weld line)。從表觀上看, 熔接線有曲線形狀的,也有近似于直線的,從制品壁厚截面上看,熔接線有在外表面上的,也有深入表層一定深度呈V 型溝痕的,甚至有的貫通整個(gè)壁厚截面。當(dāng)注塑制品體積或尺寸比較大,為縮短注塑時(shí)間,常采用多注入口的方式注入熔體,當(dāng)兩股面對(duì)面流動(dòng)的熔體相遇后,不再產(chǎn)生新的流動(dòng),這時(shí)所產(chǎn)生的熔接線成為冷熔接線(或?qū)雍?;當(dāng)熔體流動(dòng)中碰到障礙物(如嵌件)后分成兩股或多股熔體,繞過(guò)障礙物,分開的熔體又重新匯合并繼續(xù)流動(dòng),這時(shí)所形成的熔接線稱熱熔接線(或并合痕)。

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熔接線和熔合線的差異取決于合流流動(dòng)前沿相遇的角度, 在上圖中,流動(dòng)前沿(由黑色箭頭表示)相遇,如果匯合角 θ大于135度,則稱之為熔合線;如果匯合角度θ小于135度,則稱之為熔接線。

二、熔接線的評(píng)價(jià)

熔接線是注塑件的薄弱環(huán)節(jié),不但影響制品的外觀,而且容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,影響制件的總體強(qiáng)度,熔接線的熔接強(qiáng)度。定義如下:

σ=P1/S×K1 ×K2

式中:

σ ——— 熔接強(qiáng)度;

P1 ——— 熔體芯層的流動(dòng)壓力;
S ——— 熔接區(qū)域的面積;
K1 ——— 材料系數(shù);
K2 ——— 材料溫度系數(shù)。

熔接線對(duì)制品的損害程度可定量地用接縫系數(shù)FKL 來(lái)表示其定義如下:

FKL =PY/PN式中,PY、PN 分別為含熔接線的試樣的性能值和無(wú)熔接的試樣的性能值,其中試樣性能是指拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等參數(shù)。FKL 值愈小,熔接線的性能愈差,對(duì)制品總體性能的削弱程度愈大,因此FKL 值應(yīng)盡量大。對(duì)于薄壁零件,熔接線強(qiáng)度由于受到高壓影響會(huì)經(jīng)一步降低。流動(dòng)前沿相遇時(shí),分子取向存在明顯的差異,導(dǎo)致此點(diǎn)的強(qiáng)度明顯下降,見下圖

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三、影響熔接線的因素
? 接縫的類型,熱熔接線的性能明顯優(yōu)于冷熔接線;

? 塑膠材料,無(wú)定型脆性材料的熔接縫使制品損害嚴(yán)重,無(wú)定型韌性材料的熔接縫對(duì)制品損害較小,半結(jié)晶型材料的熔接縫也具有較高的接縫系數(shù)。無(wú)論哪種類型材料,添加填料、增強(qiáng)劑之類雖然對(duì)塑料可以起到增強(qiáng)作用,但卻會(huì)引起接縫系數(shù)顯著減小;

? 工藝條件,一般而言熔體溫度越高、模具溫度越高、充填時(shí)間越短、保壓壓力越高,接縫系數(shù)也越高;

? 制品與模具結(jié)構(gòu),模具結(jié)構(gòu)的可充填性好,有利于順利充模,熔接縫性能也較好,同時(shí)模具的有效排氣也有利于改善接縫系數(shù)。

四、解決方案

塑料零件上的熔接線和熔合線可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)問(wèn)題和外觀無(wú)法接受。(可能出現(xiàn)條紋、刻痕和/或變色。)因此,應(yīng)盡可能避免熔接線和熔合線(如果型腔具有非平衡流動(dòng),可能產(chǎn)生不必要的熔接線和熔合線)。

如果無(wú)法消除熔接線/熔合線,則應(yīng)盡量使其位于最不易受影響的區(qū)域。避免使熔接線出現(xiàn)于有強(qiáng)度要求或者外觀平滑要求的區(qū)域。要達(dá)到此目的,可以更改聚合物注射位置或改變壁厚,從而調(diào)定不同的填充時(shí)間。填充的時(shí)間不同,流動(dòng)前沿就可能在不同的位置相遇,從而改變?nèi)劢泳€/熔合線的位置。

?移動(dòng):
更改澆口位置
更改零件厚度

?提高質(zhì)量:
增加熔體和模具溫度。這樣可使流動(dòng)前沿熔合更多
提高螺桿速度。優(yōu)化流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)。減小流道尺寸并持相同的流動(dòng)速率,以便使用剪切熱來(lái)提高流動(dòng)前沿的熔體溫度。

五、根據(jù)Moldflow結(jié)果評(píng)價(jià)熔接線

Moldflow 的熔接線模擬結(jié)果生成后要把熔接線結(jié)果圖疊放在熔體流動(dòng)前鋒溫度圖上,并激活前鋒溫度圖,觀察熔體的前鋒溫度是否小于熔體的凝固溫度,兩股相遇熔體的前鋒溫度差是否大于10℃。如果熔體的前鋒溫度小于熔體的凝固溫度,那么熔接線就會(huì)提前凝固,不利于熔體的融合,造成熔接線處的機(jī)械性能下降。如果兩股相遇熔體的前鋒溫度差大于10℃,那么熔體融合得不好也造成制件的機(jī)械性能降低。把熔接線缺陷的結(jié)果疊放在氣泡結(jié)果圖上,觀察熔接線是否與氣泡結(jié)果重合,如果兩者重合會(huì)大大降低熔接線處制件的強(qiáng)度,這種情況是應(yīng)該避免的。最后把熔接線缺陷結(jié)果疊放在填充時(shí)間結(jié)果上,觀察熔接線是否出現(xiàn)在最大填充時(shí)間處,如果兩者重合,則熔接線一般出現(xiàn)在充填的末端,最可能在制件的表面上,這種情況也是應(yīng)該消除的。

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