Causas e soluções de marcas de soldadura em peças moldadas por injeção

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 injeçãoed 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 exemplo, na indústria automóvel, as peças de plástico não qualificadas conduzem diretamente ao declínio da qualidade do automóvel, pondo mesmo em perigo a segurança da vida humana. 

Por conseguinte, é de grande importância prática estudar o processo de formação de linhas de soldadura e os factores que o influenciam e encontrar formas de eliminar as linhas de soldadura. 

O mecanismo de formação das linhas 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.

As "linhas de soldadura" dos produtos de plástico referem-se à área tridimensional onde a estrutura morfológica e as propriedades mecânicas dos dois fios de material fundido entram em contacto um com o outro, o que é completamente diferente das outras partes.

As linhas de soldadura mais comuns em peças moldadas por injeção são de dois 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.

Outra é quando a cavidade está equipada com núcleos e inserções, a fusão a baixa temperatura é dividida em duas vertentes ao contornar este obstáculo, e as duas vertentes de fusão reúnem-se depois de contornar o obstáculo para formar as marcas de soldadura, chamadas marcas de soldadura a quente.

Causas de marcas de soldadura em produtos de plástico

1. O plástico fundido que passa através da comporta a alta velocidade entra diretamente na cavidade, toca a superfície da cavidade e cura, sendo depois empurrado pelo plástico fundido subsequente, deixando assim 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. Quando se utiliza um portão lateral e não existe uma área de material estagnado ou a área de material estagnado é insuficiente, depois de o plástico passar pelo portão, produzirá facilmente marcas de pulverização.

Soluções para marcas de soldadura em produtos de plástico

1. Reduzir o número de portas.

2. Ajustar a posição do portão.

3. Adicionar poços de transbordo de material perto da peça de fusão, mover a linha de soldadura para os poços de transbordo e, em seguida, removê-la.

4. Aumentar a exaustão na área da linha de soldadura para evacuar rapidamente o ar e os voláteis nesta peça. Aumentar a temperatura do material e a temperatura do molde para melhorar a fluidez do plástico e aumentar a temperatura do material aquando da fusão.

5. Alterar a localização e o número de portões para deslocar a localização da linha de soldadura para outro local.

6. Aumentar a velocidade de injeção. 

7. Aumentar a pressão de injeção e aumentar a dimensão do sistema de vazamento.

8. Reduzir a utilização de agentes de libertação de moldes.

9. Reduzir a distância entre a porta e a zona de soldadura.

10. Ajustar a posição da porta de modo a que o plástico fundido bata no pino ou na parede depois de passar pela porta.

11. Alterar a forma do portão para um portão de sobreposição ou um portão de lug com área de estagnação suficiente na área do portão.

12. Diminuir a velocidade inicial de injeção da massa plástica fundida.

13. Aumentar a espessura da comporta/área da secção transversal de modo a que a frente de fluxo de material se forme imediatamente.

14. Aumentar a temperatura do molde para evitar a cura rápida do material.

Factores de influência das marcas de fusão e medidas para melhorar a sua eliminação 

Uma vez que as marcas de fusão têm uma influência importante na qualidade das peças de plástico, tem sido efectuada muita investigação sobre o seu mecanismo de formação e avaliação do desempenho, tendo sido propostas várias soluções. 

a. Influência da temperatura 

O aumento da temperatura pode acelerar o processo de relaxamento do polímero e reduzir o tempo de emaranhamento da cadeia molecular, o que é mais propício à fusão completa, à difusão e ao emaranhamento de moléculas na extremidade dianteira do material, melhorando assim a resistência da área da cicatriz da junta de soldadura.

Está provado que o aumento da temperatura de fusão é benéfico para reduzir a profundidade do entalhe em V na superfície das peças de plástico, e a profundidade do entalhe em V diminui de 7μm para 3μm quando a temperatura de fusão é aumentada de 220 ℃ para 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.

O efeito da mudança de temperatura na resistência à tração das marcas de emenda de solda não é linear, e a resistência à tração das marcas de emenda de solda muda significativamente com o aumento da temperatura quando a temperatura é relativamente baixa (como 70 ℃); 

No entanto, esta alteração é relativamente plana quando a temperatura sobe até um determinado grau.

Foram obtidas conclusões semelhantes para as experiências com PA66 (35% reforçado com fibra de vidro), 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.

Utilizando uma combinação de experiências e simulações, verificou-se que, entre os parâmetros do processo de moldagem por injeção, a temperatura de fusão tinha o maior efeito na resistência das marcas de soldadura das peças de plástico ABS. 

b. Influência da pressão de injeção e da pressão de manutenção

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.

O aumento da pressão de injeção ajuda a superar a resistência do canal de fluxo e a transferir a pressão para a frente de fusão, de modo a que a fusão possa ser fundida na marca de soldadura com alta pressão e aumentar a densidade na marca de soldadura, melhorando assim a resistência da marca de soldadura.

O aumento da pressão de retenção não só fornece mais energia cinética ao movimento da cadeia molecular da massa fundida, como também promove a ligação mútua dos dois cordões de massa fundida, aumentando assim a densidade da área da marca de soldadura e a resistência da marca de soldadura. 

c. Influência da velocidade de injeção e do tempo de injeção

O aumento da velocidade de injeção e o encurtamento do tempo de injeção reduzirão o tempo de fluxo antes da convergência das frentes de fusão, reduzirão a perda de calor e aumentarão a geração de calor de cisalhamento, de modo a que a viscosidade da fusão diminua e a fluidez aumente, melhorando assim a resistência das marcas de soldadura.

A resistência das marcas de soldadura é muito sensível ao tempo de injeção e será melhorada à medida que o tempo de injeção for reduzido.

No entanto, a velocidade de injeção é demasiado elevada e é fácil produzir turbulência (rutura da massa fundida), o que afecta seriamente o desempenho das peças de plástico. 

Em geral, a linha de soldadura moldagem por injeção deve ser feita a baixa pressão e a baixa velocidade, e depois a velocidade de moldagem por injeção de plástico deve ser ajustada de acordo com a forma da peça moldada.

Na prática, para encurtar o ciclo de produção e evitar a turbulência, é mais frequentemente utilizada uma velocidade de injeção média a elevada. 

A velocidade de injeção afecta o comportamento do fluxo da massa fundida na cavidade, bem como a pressão e a temperatura da massa fundida na cavidade e o desempenho do produto.

A velocidade de injeção é grande, a fusão através do sistema de fundição do molde e a taxa de fluxo da cavidade também é grande, quanto mais forte o material é cisalhado, maior é o calor de fricção, a temperatura aumenta, a viscosidade diminui, o processo do material também é alargado, a pressão da cavidade também é aumentada, a resistência das marcas de soldadura do produto também é aumentada. 

Além disso, quando a espessura uniforme da parede das peças é demasiado diferente, o fluxo de fluido através do molde de injeção cavidade quando a resistência é diferente, a resistência na espessura da parede é pequena, o caudal é rápido, e a resistência na parede fina é grande, o caudal é lento.

Devido a esta diferença de caudal, a massa fundida de diferentes espessuras de parede, com diferentes caudais de convergência, e finalmente na convergência da formação de marcas de soldadura.