Литье под давлением - это повторяемый с высокой точностью процесс, который позволяет производителям выпускать большие объемы идентичных пластиковых деталей с хорошими допусками при низких затратах на каждый продукт. Однако в процессе литья под давлением на поверхности готовых изделий могут возникнуть такие дефекты, как спаи или линии сварки. Что это за линии, как они влияют на качество продукта и как их устранить?
Что такое спаи, линии сварки или линии стыка?
Спаи, линии сварки или линии стыка - это термины, описывающие дефекты готовых деталей при литье пластмасс под давлением.
Они проявляются в виде линии, появляющейся на поверхности детали из пластмассы в месте соединения двух потоков расплава.
Спаи могут возникать в результате обтекания материалом вставки, знака, находящихся в форме, которые разделяют поток расплава на два потока. После вставки (знака) два раздельных потока соединяются, но вместо того чтобы сливаться, они слегка касаются друг друга и создают стыковой шов.
В формах с несколькими впусками линии спая неизбежны. Вместо того чтобы сливаться друг с другом, два потока соединяются, образуя один поток в новом направлении. Такие линии слияния менее заметны, они создают на поверхности изделия тонкую слабо видимую риску.
Эти дефекты могут снижать прочность детали за счет изменения молекулярной структуры. Давайте более подробно рассмотрим различия между линиями стыка и линиями слияния, чтобы изучить природу их появления и найти правильные решения для каждого типа.
Разница между линиями стыка и линиями слияния
Различия между линиями стыка и линиями слияния можно определить по углу схождения двух потоков. Линия слияния образуется, если значение угла схождения больше 135 градусов. В то время как линия стыка будет иметь место, если значение этого угла меньше 135 градусов.
Расположение молекул и их ориентация являются основными причинами различия линий стыка и слияния. Давайте рассмотрим, как они появляются.
Что приводит к образованию линий стыка?
Два фронта потока сталкиваются, но молекулы полимера, не сливаясь, образуют линию стыка.
В передней части каждого потока постепенно образуется тонкий застывший слой, на него надвигается другой поток горячего пластика, который затем застывает. Этот слой действует как стенка, вызывая параллельную ориентацию шва относительно направления потока.
Чем вызваны линии слияния?
Когда два фронта потока сливаются под косым углом, они образуют линию слияния. Поэтому ориентация молекул пластика более последовательна, чем ориентация после образования линии стыка. Кроме того, линии стыка обычно более заметны и менее прочны, чем линии слияния.
Спаи могут быть серьезным микроструктурным дефектом
Спаи при литье под давлением нежелательны, особенно когда наиболее важными параметрами являются прочность детали и качество ее поверхности.
Согласно фотографии, полученной с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) в ходе исследования, опубликованного в журнале Plastic Technology, спаи являются хрупкими, поскольку вдоль их линии отсутствует полимерная цепочка. Более того, самыми непрочными обычно являются линии сварки (или стыка), поскольку материал может легко отделиться от такой области.
Вследствие хрупкости, вызванной этим дефектом, деталь не сможет эффективно использоваться по назначению.
Спаи могут привести к изменению первоначального вида изделия, поскольку его поверхность приобретает неправильную форму. Эти линии делают отделку менее эстетичной, привлекают к себе внимание и искажают рисунок.
Поиск и устранение неисправностей, вызывающих появление спая
Поскольку линии стыка и линии слияния могут стать серьезными микроструктурными дефектами, влияющими на качество и вид готового изделия, предприятиям крайне важно принимать все необходимые меры на этапе проектирования и выбора материала, чтобы избежать появление этого дефекта при литье пластмасс под давлением и свести к минимуму его влияние на внешний вид и прочность детали.
Линии спая, как и многие другие дефекты деталей, зависят от нескольких факторов. Расскажем о наиболее значимых.
Давление
Появление линии спая может произойти, если давление недостаточно для приведения в движение потока при его разделении и обратном слиянии. Эта проблема может возникнуть при повреждении или неправильной настройке машины. Она также может быть следствием неправильной конструкции пресс-формы.
Температура
Если температура не достигает требуемого уровня, может начаться преждевременное затвердевание. В результате течение пластика происходит неравномерно: часть его может начать затвердевать, а другая продолжает течь.
Как правило, требуемая для непрерывного потока смолы температура может различаться в разных точках (например, в пресс-форме, в литниковых каналах и в цилиндре).
Регулируя температуру литья, изменяя давление в литниковой втулке и увеличивая время выдержки, оператор ТПА может уменьшить проявление линий спая.
Кроме того, добавление регулятора температуры пресс-формы позволяет контролировать температуру на протяжении всего процесса: это обеспечивает необходимую текучесть и стабильность расплава, одновременно предотвращая его кристаллизацию.
Поэтому с целью предотвращения образования линий сварки рекомендуется использовать терморегулятор.
Конструкция пресс-формы
Расположение литника оказывает существенное влияние на то, где в геометрии детали будет располагаться линия стыка или линия слияния. Моделирование процессов течения позволяет предвидеть возможные места проявления этих дефектов. Поэтому, чтобы обеспечить соответствующую функциональность, необходимо размещать литник в определенном месте.
Скорость
При небольшой скорости течения расплава материал будет охлаждаться неравномерно. При литье под давлением могут образовываться линии спая, если один фронт охлаждается раньше, чем другой.
Примеси
Примеси в смоле могут препятствовать плавному течению расплава через форму. Это может означать, что одна часть пластикового потока будет двигаться быстрее, чем другая.
Избыточное количество смазки пресс-формы
В случае нанесения слишком большого количества технологической смазки на внутреннюю поверхность литьевой формы может потребоваться большее давление на материал, чтобы заставить его проходить через узел смыкания. В противном случае скорость будет снижаться, и могут появиться линии спая.
Заключение
В процессе литья под давлением решение одной проблемы путем концентрации внимания на каком-то отдельном факторе может привести к возникновению другой проблемы. Поэтому для достижения наилучшего результата необходимо рассматривать всю систему в целом. В техническом задании на проектирование пресс-формы должны быть учтены все важные аспекты.
