熔接线详解.docx

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熔接线详解

一.熔接线的形成原因:

产生熔接痕的主要原因，系由若干胶熔体在型腔中汇合在一起时，在其交汇处未完全熔合在一起，彼此不能熔合为一体而形成熔合印痕。

其具体分析如下。

（1）注塑模具：

①若各浇口进入型腔的熔体速度不一致，易使交汇处产生熔接痕，对此，应采用分流少的浇口形式，合理选择浇口位置，如有可能，应尽量选用一点式浇口。

②若浇口数量太多，或浇口截面积过小，使得熔体在进入型腔后分成多股，且流速又不相同，很易产生熔接痕，对此，应尽量减少浇口数，并增大浇口截面积。

③若模具中冷料井不够大或位置不正确，使冷料进入型腔而产生熔接痕，对此，应对冷料井的位置和大小重新进行考虑。

④浇注系统的主流道进口部位或分流道的截面积太小，导致熔体流入阻力增大，而引起熔接不良，对此，应扩大主流道及分流道截面积。

⑤若模具的冷却系统设计欠佳，熔体在型腔中冷却太快且不均匀，导致在汇合是产生熔接痕，对此，应重新审视冷却系统的设计。

（2）注塑工艺：

①若注射压力过低，使得注射速度过慢，熔体在型腔中温度有差异，这种熔体在分流汇合时易产生熔接痕，对此，应适当提高注射压力。

②若熔体温度过低，低温熔体在分流汇合时容易形成熔接痕，对此，应适当提高熔体温度。

③如必须采用低温成型工艺时，可适当提高注射压力和注射速度，从而改善熔体的汇合性能，减少熔接痕的产生。

（3）注塑设备：

①若注塑机的塑化能力不够，塑料不能充分塑化，导致在充模时产生熔接痕，对此，应核查注塑机的塑化能力。

②若喷嘴孔直径过小，使得充模速度较慢，也容易产生熔接痕，对此，应换用大直径的喷嘴。

③若注塑机的规格过小，料筒中的压力损失太大，易导致不同程度的熔接不良，对此，应换用的规格的注塑机。

（4）塑件：

①若塑件壁厚相差过大，熔体在充模范时多在薄壁出汇合，此处易产生熔接痕，对此，要使塑件壁厚相差不致过大，且应当平稳过渡。

②若塑件某处壁厚过薄，熔体在此处的固化速度很快，导致产生熔接痕，对此，在设计塑件壁厚时要注意不能过薄。

③若塑件上的嵌件过多，熔体在流经这些嵌件时，其流速、流线和温度都会发生变化，当熔体在交汇时易产生熔接痕，对此，应尽量减少嵌件数量。

（5）原料：

①若润滑剂过少，熔合体的流动性差，易产生熔接痕，对此，应适当增加润滑剂的添加量。

②若原料中含湿量大或易挥发含量高，受热后产生大量气体，使得排气不及导致产生熔接痕，对此，应将原料干燥或清除易挥发物质。

③若脱模剂用量太多或品种不符，都易使塑件表面出现熔接痕，对此，要尽量少用脱模剂或用品种相符的脱模剂。

二.避免熔接线的措施

（一）.通常熔料温度、注射速度、压力、流量、模具温度的调节都通过设备来实现,参照成型条件标准小幅度调整,逼近理想值。

（二）.需要修改模具的情形可能有以下几种:

（1）熔接痕处夹有气泡,需要在对应的分型面增设排气孔:

熔接痕处气泡的形成是由于当两股熔料汇流时,所包围的气体没有及时排除,而留在了塑件内部,在熔接痕表面形成凹坑,可以通俗地称之为“困气”。

究其原因,可能是对应位置的分型面研配过紧,以致气体无法排出;也可能是合模后,型腔高度尺寸过度不均匀（塑件壁厚相差较大）造成。

针对前一种情况,常通过增加或增大排气槽来改善,以目前国内应用最广泛的PP料为例,根据PP料的溢料间隙为0.03mm这一参数，为避免溢料形成飞边，排气槽间隙为0.01～0.02mm最理想。

为便于模具加工和成型过程中型腔的清理,排气槽的位置多数情况会选择开在定模的分型面上，并尽量开设在型腔的最后充满处。

对于型腔高度尺寸过度不均匀的情形，只能通过“补焊”和“打磨”的方法来调整型腔尺寸，这是难度最大，也是模具技术人员在调试中最怕遇到的,它的调整方法和下面要讲到的熔接痕高度始终超差的调整方法一致。

（2）熔接痕深度始终超差,需要调整塑件也即模具型腔的厚度。

（3）熔接痕的位置偏向塑件中部,需要调整浇口的位置。

（三）材料选择：

制品选材时，应在满足力学性能要求的前提下，尽量选用表观粘度低，相对分子质量小，不含填料或非增强的材料，以利于熔体汇合时的良好熔合；选用无定形韧性材料或半结晶性材料，有利于提高熔接痕的强度；应避免选用无定形脆性材料；如必须选用增强材料时，从提高熔接痕强度的角度考虑，应优先选用含量低的粒状或短纤维增强的材料。

（四）改进模具结构：

产生分支料流几乎是不可能避免的，特别是大型注塑件。

浇口数量与位置应以既不使制品产生多而明显的熔接痕，又能顺利充满型腔为基本依据。

对成型面积大或流程长的制品，选用多浇口比单浇口更有利于减轻熔接痕；采用热流道技术，有利于熔体熔合，不易形成明显熔接痕；若应用CAE模拟技术来确定制品与模具结构及浇口位置，更有益于避免熔接痕对制品质量的影响；模具充分排气或采用真空引气，以及在熔体最后充填位置增设溢流穴，均有利于减轻或消除熔接痕；模具冷却水道设计应远离熔接痕所在位置，并保持冷却均匀，从而有利于料流前锋面熔体的相互熔合，提高熔接质量，减轻熔接痕的外观明显程度.

（五）优化成型工艺参数：

（1）提高熔体和模具的温度，能降低熔体的粘度，增大链段的自由度，减少充模时间和冷却速率，使大分子链有足够的松弛时间，进行扩散和缠结。

两股熔体流相遇后更容易相互结合，形成互穿网络结构，增加玻璃纤维在界面的穿越密度，改善熔接痕强度。

但是熔体和模具温度不能无限制提高。

首先，随着温度上升，高聚物分子将会发生热解，从而改变了材料的性质，在制件表面形成斑点。

其次，提高温度之后，所需要的能量以及对模具的性能要求也相应提高，增加生产成本。

（2）增加保压压力，给分子链的运动提供了更多的动能，能够促进两股熔体的相互结合，提升熔接痕强度，但是同样也提高了对模具性能的要求，而且容易形成溢料、飞边等其他缺陷。

（3）增加注射压力和速率，缩短了充模时间，使两股熔体在还具有较高的温度和活性时就能够相遇，因而熔接痕强度比较高。

同样，这也对模具的要求提高，而且使产生气泡和亮斑等缺陷的几率增大。

另外，提高注射压力，使熔体致密导致附加流动阻力、粘度增大，相当于降低熔料温度。

每升高6.9×106Pa（70大气压），对不同聚合物所相当于降低的温度值为：

PP降6℃、PA66降4℃、PMMA降2℃。

在这一意义上反而不利于熔接痕强度的提高。

（4）冷却的设计：

若冷却水道距熔体汇合处太近,则接缝处的熔体因温度降低,粘度升高而无法充分熔合,必产生明显的熔接痕。

冷却设计不当,还会造成模具温度分布相差过大,致使熔体充模时型腔不同部位因温差导致填充速度不同,从而引起熔接痕。

提高以上几点工艺参数，可以在一定程度上提高熔接痕强度，但同时可能会带来其他方面的不良影响，并且不能完全消除熔接痕的出现。

因此，需要经过多次试验或者数值模拟，不但使熔接痕的强度得到大幅提高，而且使制件的整体性能达到最佳，符合成本要求，才能进行实际生产。

三.熔接线的定义及分类

在注塑成型过程中，当采用多浇口或型腔中存在孔洞、嵌件、以及制品厚度尺寸变化较大时，塑料熔体在模具内会发生两个方向以上的流动，当两股熔体相遇时，就会在制品中形成熔接痕（weldline），并且熔接痕现象并非注塑成型特有，其他的塑料成型加工中如反应注射、吹塑、压铸等也会遇到熔接痕问题。

尽管熔接痕是在模具充填过程中形成的，但它们的结构、形状和性质与整个注塑成型过程相关。

（1）按产生方式的不同，熔接痕一般可分为冷熔接痕（coldweldline）和热熔接痕（hotweldline）。

当注塑件体积或尺寸较大，为缩短注塑时间，常采用多注入口的方式注入熔体，当两股面对面流动的熔体相遇后，不再产生新的流动，这时所产生的熔接痕称为冷熔接痕；当熔体流动中碰到障碍物（如嵌件）后，分成两股或多股熔体，绕过障碍物，分开的熔体又重新汇合并继续流动，这时所形成的熔接痕称热熔接痕。

2.另外，当制件厚度差过分悬殊时，流体流经型腔时所受的阻力不同，在厚壁处阻力小，流速快；而薄壁处则阻力大，流速慢。

由于这种流动速度的差别，使来自不同壁厚处的熔体，以不同的流速相汇合，最终在汇合处也会形成熔接痕。

3.充模时熔体的喷射现象也可能引起熔接痕。

但这往往是由于浇口设置不合理造成，可以通过增大浇口尺寸、改变浇口位置或采用适宜的浇口形式而加以避免。

四.如何利用moldflow的结果：

1.熔接线及熔合线会造成结构及外观的问题。

熔接线及熔合线应位于不明显的地方，要求强度的地方应避免熔接线及熔合线的产生。

2.成型条件可以改变熔合区域的品质,当发生熔接线的区域的温度不低于注射温度的20度时，熔合区的品质是良好的。

3.热熔接线的性能要明显优于冷熔接线

4.Moldflow的熔接线模拟结果生成后,要把熔接线结果图叠放在熔体流动前锋温度图上,并激活前锋温度图,观察熔体的前锋温度是否小于熔体的凝固温度,两股相遇熔体的前锋温度差是否大于10℃。

如果熔体的前锋温度小于熔体的凝固温度,那么熔接线就会提前凝固,不利于熔体的融合,造成熔接线处的机械性能下降。

如果两股相遇熔体的前锋温度差大于10℃,那么熔体融合得不好,也造成制件的机械性能降低。

把熔接线缺陷的结果叠放在气泡结果图上,观察熔接线是否与气泡结果重合,如果两者重合,会大大降低熔接线处制件的强度,这种情况是应该避免的。

最后把熔接线缺陷结果叠放在填充时间结果上,观察熔接线是否出现在最大填充时间处,如果两者重合,则熔接线一般出现在充填的末端,最可能在制件的表面上,这种情况也是应该消除的。

5.一般而言，汇合角大于135度时形成熔合线，小于135度时形成熔接痕，如下图所示。

熔合线的性能明显优于熔接痕，汇合角对熔接缝的性能有重要影响，因为它影响了熔接后分子链熔合、缠结、扩散的充分程度，汇合角越大，熔接缝性能越好。

五。

实际案例表达：

2.1优化浇口位置调整结合线分布 

如下图产品在开模时，原始两点进浇会导致外观面上产生结合线，利用Moldflow调整浇口个数及位置，直到结合线位置重新分布到非外观区域，分析出最合适的浇口，最终成型出合格的产品。

Fig5外观面上有结合线

Fig6调整浇口位置后结合线位置转移

Fig7成型出产品外观OK

2.2调整产品局部特征解决熔接线问题 

如图Fig8产品为汽车配光镜，外观件，成型材料为透明PC，产品尺寸:

63×20×26mm，成型出来产品问题是RR花纹附近有熔接线，调整工艺条件无法消除，用Moldflow分析，发现由于RR花纹处产生明显滞留，导致熔胶汇合产生熔接线，如图Fig9

Fig8实际产品RR花纹附近有熔接线

Fig9Moldflow分析出RR花纹附近有滞留

对此一般解决办法自然是调整肉厚，但是究竟将肉厚调整到多少为最合适呢？

根据经验可能很难判断，反复试模成本高，赶不上交期…这时利用Moldflow分析可以帮到我们：

根据以上介绍结合线是否可见跟汇合角度的关系，我们将产品RR花纹处的肉厚分别增厚0.2mm,0.4mm,0.6mm三种方案，分别进行Moldflow分析，从充填模式我们不难发现其中只有肉厚增加0.6mm的那一种，充填后没有结合线，如图Fig10

Fig10从充填模式可见,RR加厚0.6mm流动模式最好

2.3调整产品壁厚解决熔接线、包封问题 

下图产品为汽车转向灯遮光罩，材料为PC，汽车外饰透明件外观要求高，如图Fig11Moldflow壁厚检查可以看出，产品中间壁厚为1.5mm时，边缘较厚为2.8mm,利用Moldflow进行最佳浇口位置分析，如图fig12，可以发现产品最佳进浇位置位于产品中间部分的两侧，为此我们设计了两种进浇方案进行对比.

如图Fig13，方案之一，从左边进浇，从流动模式及结合线分布可以看出产品右边会有结合线产生；方案之二，如图Fig15，从右边进浇，从流动模式及结合线分布可以看出产品左边会有结合线产生，由此我们可以看出，产品流动模式不好主要是产品结构（壁厚）导致，从浇口因素改善效果不明显，所以我们着手方向应该是调整产品壁厚。

Fig14从左边进浇，右边会有包封、结合线Fig15从右边进浇，左边会有包封、结合线

之后我们把产品中间厚度从1.5mm增加到1.8mm，之后重新进行Moldflow分析，如图Fig17，优化后的充填模式很顺畅，没有包封和结合线，最后成型出的产品外观OK。

2.4采用阀浇口解决熔接线问题 

案例：

汽车仪表板本体骨架 

如果产品大而且复杂，经常采用多个浇口，如果这些浇口都同时开放，在浇口中间会产生很多熔接线，影响外观。

经常采用的方法就是采用阀浇口，Fig19是汽车仪表板本体骨架，由于是外观件而且产品大，模具设计采用7个浇口，如果不采用阀浇口，产品上会形成很多熔接线，从图中看出，采用阀浇口后，开启顺序从中间向两端依次打开，有效地避免了结合线的产生。

Fig19汽车仪表板本体骨架7个浇口及采用阀浇口后依次开启成型状况

2.5采用骤冷骤热模具解决熔接线问题 

骤冷骤热模具可广泛应用目前用于目前DVD/DMR/BD/BR/PDVD等视听播放器的外装面板、液晶电视机，电脑液晶显示器，汽车液晶显示器，空调、汽车内饰件、车灯、光学仪器等家电、汽车、通讯、医疗等行业。

2.6Moldflow模拟高光成型解决方案 

用Moldflow模拟变模温成型，首先我们要了解其成型关键及它是如何是成型出高光的产品的。

先来看传统成型出来的产品为何产生结合线，如图所示，两股熔融塑料波前相遇，在模壁处由于温度较低未合流而固化，产生结合线—Weldline（结合线会影响产品外观和强度），当然并非所有结合线都可见或者结合线处都很脆弱，只有当合流处温度较低才出现这种情况。

可以设想：

如果两股熔料相遇时被继续加热，使熔胶在模具表面合流前没有固化，这样就有效地避免了熔接痕的产生，这也就是变模温技术的关键之一。

（原理如下图所示）

由于在变模温成型过程中，最关心的问题有两点：

1.如何优化温度变化曲线；2.缩短成型周期。

针对这些特点，AutodeskMoldflowInsight模拟高光成型，其设置方法简介如下：

选择变温区域mesh（可以设置多个区域多个温度）

1.设置温度随时间变化参数 

如果必要的话，可在产品表面不同位置设置不同的温度曲线，高光成型和传统注塑成型的产品充填时的塑胶表面温度差异如下图所示。

六.熔接线的危害：

注射成型过程中经常会产生熔接线,熔接线是注塑成型制品最严重的成型缺陷之一,它不但影响制品的外观质量，而且熔接线对制品强度有影响，并且在涂漆等后处理时，熔接线难以处理，所以必须缩短熔接线的长度。

由于熔融树脂填充互相遇合的界面显示在表面上，致使强度及外观降低。