Evitar estos y otros defectos de la inyección plástica depende de usar el fabricante de moldes adecuado y tener un fabricante de piezas que tenga la garantía de calidad correcta para detectar estos defectos y resolverlos.
Por ejemplo, en el sector de la automoción, las piezas de plástico no conformes reducen directamente la calidad del vehículo e incluso ponen en peligro vidas humanas.
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
Los productos plásticos en el proceso de inyección, se encuentran en el llenado de la cavidad por el plástico fundido, como dos o más hilos de fundido en la primera parte de la reunión que ya han sido enfriados de modo que no pueden integrarse completamente, se formará en la intersección de la ranura, la marca de fundido.
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:
Una son las marcas de unión del fundido formadas en la reunión de los frentes de fundido que entran en la cavidad desde diferentes entradas, llamadas marcas de unión de fundido frío, cuando se utilizan dos o más entradas para reducir el flujo del fundido y el tiempo de llenado del molde debido a las características estructurales o al gran tamaño de las piezas de inyección.
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. Cuando el diseño del molde de inyección adopta un esquema de alimentación de múltiples entradas, los frentes de flujo del plástico fundido convergen entre sí; en la zona de los huecos y obstáculos, los frentes de flujo del fundido también se dividirán en dos; un grosor de pared desigual también conducirá a marcas de soldadura.
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 influyen considerablemente en la calidad de las piezas plásticas, se ha investigado ampliamente su mecanismo de formación y evaluación del 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 ha demostrado que aumentar la temperatura del material fundido ayuda a reducir la profundidad de la muesca en V en la superficie de las piezas de plástico: esta disminuye de 7μm a 3μm cuando la temperatura aumenta de 220℃ a 250℃.
Se estudió el efecto de la temperatura sobre la capacidad de tensión de las marcas de fundido de productos de inyección de PA66 con refuerzo de fibra de vidrio 33% y se encontró que: la resistencia a la tensión de las muestras con y sin marcas de fundido aumentó con el incremento de la temperatura del fundido.
El efecto del cambio de temperatura sobre la resistencia a la tracción de las marcas de líneas de soldadura no es lineal, y dicha resistencia cambia considerablemente al aumentar la temperatura cuando esta es relativamente baja (como 70℃);
Sin embargo, este cambio es relativamente plano cuando la temperatura aumenta hasta cierto grado.
Se obtuvieron conclusiones similares en experimentos con PA66 (reforzado con 35% de fibra de vidrio), utilizando ABS.
Usando simulaciones se encontró que la temperatura del molde y la temperatura del fundido de la máquina de inyección no tenían el mismo efecto sobre la fuerza de las marcas de soldadura formadas por diferentes materiales.
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
La presión de inyección es un factor importante en el llenado y moldeo del plástico fundido. Su función es superar la resistencia del plástico fundido cuando fluye en el cilindro, boquilla, sistema de alimentación y cavidad, dar al plástico fundido suficiente velocidad de llenado, y poder compactar el fundido para asegurar la calidad de los productos de inyección.
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, si la velocidad de inyección es demasiado alta, se genera turbulencia (rotura de la masa fundida) con facilidad, lo que afecta gravemente al rendimiento de las piezas de plástico.
Por lo general, el moldeo por inyección con líneas de soldadura debe realizarse a baja presión y velocidad; después se ajusta la velocidad de inyección según la forma de la pieza.
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.
Cuando la velocidad de inyección es alta, también son altos los caudales de la masa fundida a través del sistema de colada del molde y de la cavidad; cuanto mayor es el cizallamiento del material, mayor es el calor por fricción, aumenta la temperatura, disminuye la viscosidad, también se prolonga el proceso del material, aumenta la presión de la cavidad y también aumenta la resistencia de las líneas de soldadura del producto.
Además, cuando el espesor de pared de la pieza varía demasiado, también cambia la resistencia al flujo por la cavidad del molde de inyección: es menor y el flujo más rápido en las zonas gruesas, y mayor y más lento en las delgadas.
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.
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