Causas y soluciones de las marcas de soldadura en piezas moldeadas por inyección

The weld marks are an important factor affecting the quality of plastic parts. The research found that: under the same process conditions, the strength of the weld line area is only 10-92% of the original material, which seriously affects the normal use of molde de inyeccióned products.

Avoiding these and other injection molding defects is all about using the right mold manufacturer and having a part manufacturer that has the right quality assurance to catch these defects and troubleshoot them.

Por ejemplo, en la industria del automóvil, las piezas de plástico no cualificadas conducen directamente a la disminución de la calidad del coche, e incluso ponen en peligro la seguridad de la vida humana. 

Por lo tanto, es de gran importancia práctica estudiar el proceso de formación de líneas de soldadura, y los factores que influyen y encontrar maneras de eliminar las líneas de soldadura. 

Mecanismo de formación de las líneas de soldadura

Plastic products in the injection molding process, found in the plastic melt filling the cavity, such as two or more strands of melt in the first part of the meeting have been cooled so that they can not be completely integrated, it will be at the intersection of the groove, the formation of melt marks.

Las "líneas de soldadura" de los productos plásticos se refieren a la zona tridimensional en la que la estructura morfológica y las propiedades mecánicas de los dos cordones de material fundido entran en contacto entre sí, que es completamente diferente de las demás partes.

Las líneas de soldadura más comunes en las piezas moldeadas por inyección son de dos tipos básicos:

One is the melt joint marks formed at the meeting of the melt fronts entering the cavity from different gates, called cold melt joint marks, when two or more gates are used to reduce the melt flow and mold filling time due to the structural characteristics or large size of the injection molded parts.

Otra es cuando la cavidad está equipada con núcleos e insertos, la masa fundida a baja temperatura se divide en dos cordones al sortear este obstáculo, y los dos cordones de masa fundida se vuelven a unir después de sortear el obstáculo para formar las marcas de soldadura, llamadas marcas de soldadura en caliente.

Causas de las marcas de soldadura en productos de plástico

1. La masa fundida plástica que pasa a través de la compuerta a alta velocidad entra directamente en la cavidad, luego toca la superficie de la cavidad y se cura, después es empujada por la masa fundida plástica subsiguiente, dejando así marcas serpenteantes.

2. When the injection mold design adopts a multi-gate feeding scheme, the plastic melt flow fronts converge with each other; in the area of holes and obstacles, the melt flow fronts will also be divided into two; uneven uniform wall thickness will also lead to weld marks.

3. Cuando se utiliza una compuerta lateral y no hay zona de material estancado o la zona de material estancado es insuficiente después de que el plástico pase a través de la compuerta, producirá fácilmente marcas de pulverización.

Soluciones para marcas de soldadura en productos de plástico

1. Reducir el número de puertas.

2. Ajuste la posición de la puerta.

3. Añada pozos de desbordamiento de material cerca de la parte de fusión, mueva la línea de soldadura a los pozos de desbordamiento y, a continuación, retírela.

4. Aumentar el escape en la zona de la línea de soldadura para evacuar rápidamente el aire y los volátiles de esta pieza. 5. Aumentar la temperatura del material y la temperatura del molde para mejorar la fluidez del plástico y aumentar la temperatura del material al fundirse.

5. Cambie la ubicación y el número de compuertas para desplazar la ubicación de la línea de soldadura a otro lugar.

6. Aumente la velocidad de inyección. 

7. Aumentar la presión de inyección y aumentar el tamaño del sistema de vertido.

8. Reducir el uso de agentes desmoldeantes.

9. Acortar la distancia entre la compuerta y la zona de soldadura.

10. Ajuste la posición de la compuerta de modo que el plástico fundido golpee el pasador o la pared después de pasar por la compuerta.

11. Cambie la forma de la compuerta por una compuerta solapada o una compuerta de orejetas con suficiente superficie de estancamiento en la zona de la compuerta.

12. Reduzca la velocidad inicial de inyección de la masa fundida de plástico.

13. Aumentar el espesor de la compuerta/área de sección transversal para que el frente de flujo de material se forme inmediatamente.

14. Aumente la temperatura del molde para evitar el endurecimiento rápido del material.

Factores que influyen en las marcas de fusión y medidas para mejorar su eliminación 

Dado que las marcas de fusión tienen una influencia importante en la calidad de las piezas de plástico, se ha investigado mucho sobre su mecanismo de formación y la evaluación de su rendimiento, y se han propuesto diversas soluciones. 

a. Influencia de la temperatura 

El aumento de la temperatura puede acelerar el proceso de relajación del polímero y reducir el tiempo de entrelazamiento de la cadena molecular, lo que es más propicio para la fusión completa, la difusión y el entrelazamiento de las moléculas en la parte delantera del material, mejorando así la resistencia de la zona de la cicatriz de la junta de soldadura.

Se demuestra que el aumento de la temperatura de fusión es beneficioso para reducir la profundidad de la muesca en V en la superficie de las piezas de plástico, y la profundidad de la muesca en V disminuye de 7μm a 3μm cuando la temperatura de fusión aumenta de 220℃ a 250℃. 

The effect of temperature on the tensile capacity of melt marks of PA66 injection molded products containing 33% glass fiber reinforcement was studied and found that: the tensile strength of specimens with and without melt marks increased with the increase of melt temperature.

El efecto del cambio de temperatura en la resistencia a la tracción de las marcas de empalme de soldadura no es lineal, y la resistencia a la tracción de las marcas de empalme de soldadura cambia significativamente con el aumento de la temperatura cuando la temperatura es relativamente baja (como 70℃); 

Sin embargo, este cambio es relativamente plano cuando la temperatura aumenta hasta cierto grado.

Se obtuvieron conclusiones similares en los experimentos con PA66 (35% reforzado con fibra de vidrio), utilizando ABS. 

Using simulations it was found that mold temperature and melt temperature of the injection molding machine did not have the same effect on the strength of weld marks formed by different materials.

Mediante una combinación de experimentos y simulaciones, se descubrió que, entre los parámetros del proceso de moldeo por inyección, la temperatura de fusión era la que más influía en la resistencia de las marcas de soldadura de las piezas de plástico ABS. 

b. Influencia de la presión de inyección y de la presión de mantenimiento

Injection pressure is an important factor in the filling and molding of plastic melt. Its role is to overcome the resistance of plastic melt when it flows in the barrel, nozzle, pouring system, and cavity, to give the plastic melt sufficient filling speed, and to be able to compact the melt to ensure the quality of injection molded products.

El aumento de la presión de inyección ayuda a superar la resistencia del canal de flujo y a transferir la presión al frente de fusión, de modo que la fusión pueda fundirse en la marca de soldadura con alta presión y aumente la densidad en la marca de soldadura, con lo que puede mejorarse la resistencia de la marca de soldadura.

El aumento de la presión de mantenimiento no sólo proporciona más energía cinética al movimiento de la cadena molecular de la masa fundida, sino que también favorece la unión mutua de los dos cordones de masa fundida, aumentando así la densidad de la zona de la marca de soldadura y la resistencia de la misma. 

c. Influencia de la velocidad y el tiempo de inyección

Aumentar la velocidad de inyección y acortar el tiempo de inyección reducirá el tiempo de flujo antes de que converjan los frentes de fusión, reducirá la pérdida de calor y aumentará la generación de calor de cizallamiento, de modo que disminuya la viscosidad de la fusión y aumente la fluidez, mejorando así la resistencia de las marcas de soldadura.

La resistencia de las marcas de empalme de la soldadura es muy sensible al tiempo de inyección y aumentará a medida que se reduzca el tiempo de inyección.

Sin embargo, la velocidad de inyección es demasiado grande y es fácil que se produzcan turbulencias (ruptura de la masa fundida), lo que afecta gravemente al rendimiento de las piezas de plástico. 

En general, la línea de soldadura moldeo por inyección debe hacerse a baja presión y baja velocidad, y luego la velocidad de moldeo por inyección de plástico debe ajustarse en función de la forma de la pieza moldeada.

En la práctica, para acortar el ciclo de producción y evitar turbulencias, se suele utilizar una velocidad de inyección de media a alta. 

La velocidad de inyección afecta al comportamiento del flujo de la masa fundida en la cavidad, así como a la presión y la temperatura de la masa fundida en la cavidad y al rendimiento del producto.

La velocidad de inyección es grande, la masa fundida a través del sistema de fundición del molde y la velocidad de flujo de la cavidad también es grande, cuanto más fuerte se cizalla el material, mayor es el calor de fricción, la temperatura aumenta, la viscosidad disminuye, el proceso del material también se prolonga, la presión de la cavidad también aumenta, la resistencia de las marcas de soldadura del producto también aumentan. 

Además, cuando el grosor uniforme de las paredes de las piezas es demasiado diferente, el flujo de fluido a través del molde de inyección cavidad cuando la resistencia es diferente, la resistencia en el espesor de la pared es pequeña, el caudal es rápido, y la resistencia en la pared delgada es grande, el caudal es lento.

Debido a esta diferencia en la velocidad de flujo, de modo que la masa fundida de diferentes espesores de pared, con diferentes velocidades de flujo de convergencia, y, finalmente, en la convergencia de la formación de marcas de soldadura.