أسباب علامات الالتحام في القطع المقولبة بالحقن وحلولها

يعتمد تجنب هذه العيوب وغيرها من عيوب القولبة بالحقن على استخدام مصنع القوالب الصحيح والتعامل مع مصنع قطع لديه ضمان الجودة المناسب لاكتشاف هذه العيوب واستكشافها وإصلاحها.

على سبيل المثال، في صناعة السيارات، تؤدي الأجزاء البلاستيكية غير المطابقة للمواصفات مباشرةً إلى تراجع جودة السيارة، وقد تعرّض سلامة البشر للخطر أيضًا. 

لذلك، من المهم جدًا من الناحية العملية دراسة عملية تكوين خطوط اللحام والعوامل المؤثرة وإيجاد طرق للتخلص من خطوط اللحام.

آلية تكوين خطوط اللحام

في المنتجات البلاستيكية المصنّعة بالقولبة بالحقن، عند ملء المصهور البلاستيكي للتجويف والتقاء مسارين أو أكثر من المصهور بعد أن يكون الجزء الأمامي منهما قد برد بحيث لا يمكن دمجهما بالكامل، يتكون أخدود عند نقطة التقاطع وتظهر علامات التقاء المصهور.

تشير “خطوط اللحام” للمنتجات البلاستيكية إلى المنطقة ثلاثية الأبعاد التي يتلامس فيها التركيب المورفولوجي والخصائص الميكانيكية لشريطين من المواد المنصهرة مع بعضهما البعض، والتي تختلف تمامًا عن الأجزاء الأخرى.

تكون خطوط اللحام الأكثر شيوعًا في الأجزاء المصبوبة بالحقن من نوعين أساسيين:

أحدها هو علامات التحام المصهور المتشكلة عند التقاء جبهات المصهور الداخلة إلى التجويف من بوابات مختلفة، وتسمى علامات التحام المصهور البارد، وذلك عند استخدام بوابتين أو أكثر لتقليل مسافة تدفق المصهور وزمن ملء القالب بسبب الخصائص الهيكلية أو الحجم الكبير للأجزاء المصبوبة بالحقن.

وهناك أمر آخر عندما يكون التجويف مجهزًا بنوى وإدخالات، ينقسم الذوبان منخفض الحرارة إلى خيطين عند تجاوز هذا العائق، ويتحد خيطا الذوبان بعد تجاوز العائق لتشكيل علامات اللحام، وتسمى علامات اللحام الساخن.

أسباب علامات اللحام على المنتجات البلاستيكية

1. يدخل ذوبان البلاستيك الذي يمر عبر البوابة بسرعة عالية إلى التجويف مباشرة، ثم يلامس سطح التجويف ويعالج، ثم يتم دفعه بواسطة ذوبان البلاستيك اللاحق، وبالتالي يترك علامات التسنين.

2. عندما يعتمد تصميم قالب الحقن نظام تغذية متعدد البوابات، فإن جبهات تدفق ذوبان البلاستيك تتقارب مع بعضها البعض؛ وفي منطقة الثقوب والعوائق، سيتم أيضًا تقسيم جبهات تدفق الذوبان إلى قسمين؛ سيؤدي سمك الجدار الموحد غير المتساوي أيضًا إلى ظهور علامات اللحام.

3. عند استخدام بوابة جانبية وعدم وجود منطقة راكدة للمواد أو عدم وجود منطقة راكدة كافية للمواد بعد مرور البلاستيك عبر البوابة، فسوف تنتج بسهولة علامات رش.

حلول لعلامات اللحام على المنتجات البلاستيكية

1. تقليل عدد البوابات.

2. اضبط موضع البوابة.

3. أضف آبار فائض المواد بالقرب من جزء الانصهار، وانقل خط اللحام إلى آبار الفائض، ثم أزله.

4. زيادة العادم في منطقة خط اللحام لتفريغ الهواء والمواد المتطايرة في هذا الجزء بسرعة. ارفع درجة حرارة المادة ودرجة حرارة القالب لتعزيز قابلية تدفق البلاستيك وزيادة درجة حرارة المادة عند الانصهار.

5. تغيير موقع وعدد البوابات لنقل موقع خط اللحام إلى موقع آخر.

6. زيادة سرعة الحقن. 

7. زيادة ضغط الحقن وزيادة حجم نظام الصب.

8. تقليل استخدام عوامل إطلاق العفن.

9. تقصير المسافة بين البوابة ومنطقة اللحام.

10. اضبط موضع البوابة بحيث يصطدم البلاستيك المنصهر بالمسمار أو الجدار بعد مروره عبر البوابة.

11. تغيير شكل البوابة إلى بوابة متداخلة أو بوابة عروة مع وجود منطقة ركود كافية في منطقة البوابة.

12. تبطئ سرعة الحقن الأولية لصهر البلاستيك.

13. زيادة سمك البوابة/مساحة المقطع العرضي بحيث تتشكل جبهة تدفق المواد على الفور.

14. ارفع درجة حرارة القالب لمنع المعالجة السريعة للمادة.

العوامل المؤثرة في علامات المصهور وإجراءات تحسين إزالتها 

نظرًا إلى التأثير المهم لعلامات الانصهار في جودة القطع البلاستيكية، أُجريت أبحاث كثيرة حول آلية تكوّنها وتقييم أدائها، واقتُرحت حلول متنوعة. 

أ. تأثير درجة الحرارة 

يمكن أن تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى تسريع عملية استرخاء البوليمر وتقليل وقت تشابك السلسلة الجزيئية، مما يؤدي إلى الاندماج الكامل والانتشار وتشابك الجزيئات في الطرف الأمامي من المادة، وبالتالي تحسين قوة منطقة ندبة وصلة اللحام.

ثبت أن زيادة درجة حرارة المصهور تساعد على تقليل عمق الشق على شكل V في سطح الأجزاء البلاستيكية، إذ ينخفض عمق الشق على شكل V من 7μm إلى 3μm عند رفع درجة حرارة المصهور من 220℃ إلى 250℃. 

دُرس تأثير درجة الحرارة في قدرة الشد لعلامات الالتحام في منتجات PA66 المصبوبة بالحقن والمقواة بنسبة 33% من الألياف الزجاجية، وتبين أن مقاومة الشد للعينات ذات علامات الالتحام ومن دونها ازدادت مع ارتفاع درجة حرارة المصهور.

ليس تأثير تغير درجة الحرارة في مقاومة الشد لعلامات خط اللحام خطيًا، وتتغير مقاومة الشد لعلامات خط اللحام بدرجة ملحوظة مع ارتفاع درجة الحرارة عندما تكون الحرارة منخفضة نسبيًا (مثل 70℃)؛ 

ومع ذلك، يكون هذا التغير ثابتًا نسبيًا عندما ترتفع درجة الحرارة إلى درجة معينة.

تم التوصل إلى استنتاجات مماثلة في التجارب التي أُجريت على PA66 (مقوّى بألياف زجاجية بنسبة 35%) باستخدام ABS. 

أظهرت المحاكاة أن درجة حرارة القالب ودرجة حرارة مصهور ماكينة القولبة بالحقن لا تؤثران بالطريقة نفسها في قوة علامات اللحام المتكونة من مواد مختلفة.

باستخدام مزيج من التجارب وعمليات المحاكاة، وجد أنه من بين معلمات عملية القولبة بالحقن، كان لدرجة حرارة الذوبان أكبر تأثير على قوة علامات لصق اللحام للأجزاء البلاستيكية ABS.

b. تأثير ضغط الحقن وضغط التثبيت

ضغط الحقن عامل مهم في ملء مصهور البلاستيك وقولبته. ويتمثل دوره في التغلب على مقاومة مصهور البلاستيك أثناء تدفقه في الأسطوانة والفوهة ونظام الصب والتجويف، ومنح المصهور سرعة ملء كافية، والقدرة على كبس المصهور لضمان جودة المنتجات المقولبة بالحقن.

تساعد زيادة ضغط الحقن على التغلب على مقاومة قناة التدفق ونقل الضغط إلى مقدمة الذوبان، بحيث يمكن صهر الذوبان عند علامة اللحام بضغط عالٍ وزيادة الكثافة عند علامة اللحام، وبالتالي يمكن تحسين قوة علامة اللحام.

لا توفر زيادة ضغط الإمساك المزيد من الطاقة الحركية لحركة السلسلة الجزيئية للذوبان فحسب، بل تعزز أيضًا الترابط المتبادل بين خيطي الذوبان، وبالتالي زيادة كثافة منطقة علامة اللحام وقوة علامة اللحام.

c. تأثير سرعة الحقن وزمن الحقن

ستؤدي زيادة سرعة الحقن وتقصير وقت الحقن إلى تقليل وقت التدفق قبل أن تتلاقى جبهات الذوبان، وتقليل فقدان الحرارة وتعزيز توليد حرارة القص، بحيث تقل لزوجة الذوبان وتزداد قابلية التدفق، وبالتالي تحسين قوة علامات اللحام.

تكون قوة علامات لصق اللحام حساسة للغاية لوقت الحقن وستتعزز مع تقليل وقت الحقن.

ومع ذلك، إذا كانت سرعة الحقن مرتفعة أكثر من اللازم، فمن السهل أن ينشأ اضطراب في التدفق (تكسر المصهور)، مما يؤثر بشدة في أداء القطع البلاستيكية. 

عمومًا، ينبغي تنفيذ القولبة بالحقن عند وجود خط التحام بضغط منخفض وسرعة بطيئة، ثم ضبط سرعة قولبة البلاستيك بالحقن وفق شكل القطعة المقولبة.

في الممارسة العملية، لتقصير دورة الإنتاج وتجنب الاضطرابات، غالبًا ما يتم استخدام سرعة حقن متوسطة إلى عالية.

تؤثر سرعة الحقن على سلوك تدفق الذوبان في التجويف، وكذلك الضغط ودرجة حرارة الذوبان في التجويف وأداء المنتج.

كلما ارتفعت سرعة الحقن، ارتفع أيضًا معدل تدفق المصهور عبر نظام صب القالب والتجويف، وزاد قص المادة وحرارة الاحتكاك؛ فترتفع درجة الحرارة وتنخفض اللزوجة وتمتد مسافة تدفق المادة، كما يرتفع ضغط التجويف وتزداد قوة خطوط اللحام في المنتج. 

كذلك، عندما يتفاوت سُمك جدران القطعة تفاوتًا كبيرًا، تختلف مقاومة تدفق المائع عبر تجويف قالب الحقن؛ فتكون المقاومة أقل وسرعة التدفق أعلى في المنطقة السميكة، بينما تكون المقاومة أكبر والسرعة أبطأ عند الجدار الرقيق.

وبسبب هذا الاختلاف في معدل التدفق، بحيث يكون الذوبان من سماكات مختلفة للجدار، مع معدلات تدفق مختلفة للتقارب، وأخيرًا عند تقارب تشكيل علامات اللحام.

احصل على أسعار تنافسية وملاحظات DFM وجدول الإنتاج من فريق ZetarMold الهندسي.

اطلب عرض سعر مجانيًا ← وراجع دليلنا الشامل للقولبة بالحقن للاطلاع على نظرة متكاملة.