《注塑成型问题诊治》第3篇:熔接线篇

发布时间:2023-10-10 | 杂志分类:其他
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《注塑成型问题诊治》第3篇:熔接线篇

2推荐序徐昌煜先生和我同为西北大学校友并在美国 AEC 公司同事多年,是模塑领域 CAE 技术启萌发展与应用的领航者之一。 1990 年代出任C-MOLD亚太区总裁,对于 CAE 在模塑领域应用的提升有卓越之贡献。C-MOLD改组后,他先任职于震雄集团先进成型技术有限公司当总经理,后又协助先进成型技术学会的创立,是创会理事之一。 在近 50 年的时光中,徐先生以CAE 分析、咨询服务和人才培育接触过近四千件的模具案例,累积了丰富的经验。他更擅长的专长是以科学和物理观点来解决模具和注塑成型的问题,药到病除,享有「模具华陀」的美誉。 这 30 年来参加徐先生培训课的学员已经超过四万名,其中经理和厂长级超过千人,可说是桃李满天下,无形中带动两岸三地华人模塑技术的提升,功绩卓著。 以徐先生这样的奇葩和稀有的丰硕经验,如果没有传承后辈实属遗憾。 因此他遂有将几种常见成型问题解决的实例方案,配合图文并茂的说明,著书立说,订名为“注塑问题诊治”,并分册出版,以饷宴同业大众。本书涵盖成型问题包括有飞边、波纹和迟滞纹、虎皮纹、气痕、银线和水花、缩痕和缩孔、雾花、雾斑和浇口晕以及变形等,内容丰富,浅显易懂... [收起]
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《注塑成型问题诊治》第3篇:熔接线篇
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注塑成型问题诊治熔接线篇(熔接线、熔接线隆起、潜流痕)

徐昌煜著

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推荐序徐昌煜先生和我同为西北大学校友并在美国 AEC 公司同事多年,是模塑领域 CAE 技术启萌发展与应用的领航者之一。 1990 年代出任C-MOLD亚太区总裁,对于 CAE 在模塑领域应用的提升有卓越之贡献。C-MOLD改组后,他先任职于震雄集团先进成型技术有限公司当总经理,后又协助先进成型技术学会的创立,是创会理事之一。 在近 50 年的时光中,徐先生以CAE 分析、咨询服务和人才培育接触过近四千件的模具案例,累积了丰富的经验。他更擅长的专长是以科学和物理观点来解决模具和注塑成型的问题,药到病除,享有「模具华陀」的美誉。 这 30 年来参加徐先生培训课的学员已经超过四万名,其中经理和厂长级超过千人,可说是桃李满天下,无形中带动两岸三地华人模塑技术的提升,功绩卓著。 以徐先生这样的奇葩和稀有的丰硕经验,如果没有传承后辈实属遗憾。 因此他遂有将几种常见成型问题解决的实例方案,配合图文并茂的说明,著书立说,订名为“注塑问题诊治”,并分册出版,以饷宴同业大众。本书涵盖成型问题包括有飞边、波纹和迟滞纹、虎皮纹、气痕、银线和水花、缩痕和缩孔、雾花、雾斑和浇口晕以及变形等,内容丰富,浅显易懂,可说是模塑行业的福音和指南。 本人很荣幸也很高兴能为好友简序,冀望本书能广受流传欢迎并更能济助同业。

陈夏宗

中原大学智能制造研发中心主任中原大学产学营运处营运长2020 年10 月3 日于桃园市

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推荐序与徐昌煜总经理相识己近 30 年,塑料中心 1983 年成立之初即蒙徐总协助开班授课,由于徐总授课精彩务实,口碑不径而走,2000 后又在中国大陆及香港担任多家大型企业的模塑顾问及讲学工作。受其传道、授业及解惑的企业及学生遍及二岸三地,如今桃李满天下,赢得模塑业”华陀”美誉。华陀,中国四大名医之一,名流千古,可惜唯一著作「青囊书」被当时牢狱中的狱卒烧毁,未能传世,实为大憾!

塑料加工技术是一门复杂的科学,能融会贯通并以科学方法将各种产品失效问题一一厘清进而对症下药,让问题迎刃而解者几希,徐总就是其中翘楚。很高兴徐总愿意花时间将他近半世纪积累的学识与经验著作成书,让塑料业不会有"华陀之憾"。

本书内容以注塑成型各类常见的问题为单元,用科学的方法佐以大量的绘图及相片进行案例说明,将学理与实务的相互印证完全融会贯通,一读就懂。无论初学者或职场老手,都能受益无穷。徐总倾毕生职涯转识成智的智慧传承,势将嘉惠全球塑料产业的华人。

最后,感谢徐总让我为他这本塑料业的「青囊书」写序,个人倍感荣幸。萧耀贵

财团法人塑胶工业技术发展中心 总经理

2020 年 11 月于台中市

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自序自从 1972 年到台湾苗栗的华夏海湾塑胶公司任职以来,与塑料和模具结缘半个世纪了。 1979 年到美国深造和就业,有机会开发电脑辅助工程(Computer

Aided Engineering 或 CAE)并应用到塑料模具业,到 2000 年为止,为美国和亚太的业者提供工程顾问服务二十年。 2000 年开始进入世界制造业的大本营-中国-提供模塑业顾问培训服务迄今,又已二十三年了。这么多年来,历经注塑成型的疑难杂症数以千计,赢得\"华陀\"与\"扁鹊\"之谬誉。 如今,年过古稀,愿效野人献曝,留下愚得与同业分享,以报社会栽培之恩。

这套书将注塑成型经常遇到的问题(变形、熔接线、流痕、气痕、应力痕、雾斑、浇口晕与喷流痕、缩痕与缩孔、飞边与短射等)以案例解析或文章摘录点评的方式分门别类的编入各专册,集册则成《注塑成型问题诊治》一书。书中文章来源包括:

一、2017 年 4 月到 2018 年 4 月以及 2021 年 7 月到 2022 年3 月我在《问鼎模塑》专栏写的四百余篇文章;

二、2000 年迄今在各地提供顾问咨询服务时探讨解决方案的论文;三、2000 年迄今参加各地研讨会时,对具有教育意义的报告和文章的点评;四、2000 年迄今对各期刊(如《模具工业》、《模具制造》等)中具有教育意义的文章的点评;

五、2000 年迄今对专业网站(如微注塑论坛等)上有教育意义的论文的点评。模塑试模和量产遭遇的问题,十之八九出于设计(产品设计、模具设计和工艺设计)阶段,如何做好设计以防患未然是本书着墨较深之处。谈论问题诊治时,除了点出 know-how(知道如何做)之外,还要兼顾know-why (知道为什么)。 期望在帮助解决当前问题之余,也为解决将来类似问题预留伏笔。

塑料的处理不当与浪费为害甚烈,忝为塑料从业人员,在正确设计、防患未然和节能减塑上多下功夫、精益求精而能绩效卓著者,实乃功德无量! 愿与大家共勉。

主内弟兄徐昌煜2023 年1 月5 日于台北市

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目录熔接线章

1. 熔接线绪论 0092. 中有窗口的档案夹护套无任何熔接线的诀窍 0113. 电视机透明 PC 前框泛黄、熔接线明显﹐如何是好?

参看《杂症篇》黄化章

4. 液晶电视机高光底座上熔接线的消除 0135. 开关盒盖上的缩痕和熔接线

参看《流痕篇》金属粉塑流痕章

6. 插座上盖的出气熔接线 0177. 汽车标志上的熔接线何以或隐或现? 0198. 熔接线两侧发亮与浇口和排气有关?

参看《气痕篇》亮印章

9. 玻璃纤维补强塑件之熔接线的品质控制 02210.冰箱盖板上熔接线的淡化和消除 02711. S 围边上熔接线太过明显,如何是好? 03012.外壳上的银纹、熔接线和亮印

参看《气痕篇》银纹和水花章

13.T 型套开裂原因探讨及改善建议(一)

参看《变形篇》开裂章

14.T 型套开裂原因探讨及改善建议(二)

参看《变形篇》开裂章

15.色板浇口处的熔接线和气痕 03416.黑色镜头装饰件的熔接线两侧的深黑带 03617.电梯靴衬流痕满布、强度不足 03818.熔接线黑黄,如何是好?

参看《气痕篇》焦痕章

19.何来亮斑流痕?

参看《变形篇》型芯偏移章

20.熔接线乎? 04021.金属质感免喷涂塑料成型热水器盖板上的熔接线

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参看《流痕篇》金属粉塑流痕章

22.“浅谈结合线”(一) 04423.“浅谈结合线”(二) 04724.时序针阀热嘴

参看《问题诊治所需之设计与制程知识篇》时序针阀热嘴章25.气穴压扁后形成的熔接线 04926.“不良结合线改善方案”点评 05127.ABS 外壳上的亮印与熔接线 05428.一模四腔 PC 件模充填不平衡及浇口处气纹扰人

参看《雾斑和喷流痕篇》浇口晕章

29.PVC 线盒底部”熔接气流黄”参看《气痕篇》焦痕章

30.门饰板拉手底座上的熔接线和缩痕 05631.添加铝粉 ABS 吸尘器零件上熔接线和流痕的防患未然参看《流痕篇》金属粉塑流痕章

32.中心进胶之圆形等厚塑件,熔接线从何而来? 06033.PC/ABS 卷盘的浇口下游何来熔接线? 06534.密封圈上的缩痕、熔接线和气痕

参看《缩痕和缩孔篇》缩痕章

35.车手握把上带气痕的熔接线 07036.玻纤补强尼龙件的熔接线弱化真象和对策 07337.ABS 扣件上熔接线靠孔缘一端发白

参看《气痕篇》白斑、白点章

38.注射器上的类熔接线是如何形成的? 07939.加荧光色母的 HDPE 盖子上的”夹角纹“参看《流痕篇》冷料流痕章

40.PETG 口红盒盖上的熔接线和泛白痕迹 08541.评《汽车保险杠非常规熔接线探讨》

参看《熔接线篇》潜流痕章

42.烧烤炉 ABS 铭牌上的熔接线和气痕 100

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43.汽车保险杠异常熔接线探讨 11344.熔接线是否显现的临界前沿会合角的订定 117熔接线隆起章

45.熔接线隆起绪论 12446.添加滑石粉或珍珠粉之塑料件上熔接线的隆起 12647.汽车 B 柱上的熔接线不仅明显而且隆起 12948.汽车射灯边框上熔接线隆起 13249.支架上的熔接线隆起 13550.塑流过狗屋(dog house)留下凸痕激起千层浪(一) 13851.塑流过狗屋(dog house)留下凸痕激起千层浪(二) 14452.塑流过狗屋(dog house)留下凸痕激起千层浪(三) 14753.汽车支架上的熔接线隆起 150潜流痕章

54.潜流痕绪论 15455.运用 Moldflow 解决制品的潜流问题 15556.压力线、潜流痕、应力痕 16057.评《汽车保险杠非常规熔接线探讨》 163

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熔接线章

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熔接线绪论关键词(keywords):熔接线(weld line)、会合角(meeting angle)、熔胶前沿(melt

front)、熔合线(meld line)、排气(vent)、溢流井(overflow well)、剪切应力(shear

stress)、取向(orientation)、CAE

两股熔胶会合形成的线条,叫做熔接线。

如上图所示,两股熔胶会合后,会合线(即熔接线)的上下两侧各有一缺口(或槽),此缺口的深浅、形状及含气量决定了熔接线质量的好坏,缺口深、V字形和含气多者外观和强度都差,缺口浅、U 字形和含气少者为佳。两股熔胶会合时,其前沿的夹角叫做会合角,上图是一鼠标外壳的短射(short

shot)图,从图上可以看出形成熔接线的两股熔胶的会合角大约是是40°。会合角小时,两股熔胶前沿之间的气体来不及逃逸,含气量多,阻止前沿的熔合,劣化熔接线的外观和强度。

前沿会合角小于一临界角度(若无实验数据,采用135°)时,形成熔接线,会

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合角大于或等于该临界角度时,形成熔合线。 熔接线较之熔合线,两前沿熔胶相互扩散得少,品质较差。 当会合角在该临界角度附近(若无实验数据,以120°到 150°之间为参数)时,熔接线表面痕迹逐渐消失。 会合角的加大,可藉制品厚度调整、浇口位置和数目优化、流道位置和尺寸改变等达到目的。可以借助CAE 模拟进行确认。

提升熔接线品质可经由:1. 排气的优化、2. 形成熔接线之二熔胶前沿会合角的扩大、3. 模温的提高、4. 保压时间(holding time)和保压压力(holdingpressure)的优化和 5. 适当溢流井的添加等。

当塑料中有棒状(如玻纤)或片状(如滑石粉、金属粉、碳黑等)添加物时,该添加物可能因塑流剪切应力大而各向异性,这就可能引起熔接线隆起、色泽阴暗等问题,可以高模温和低射速以降低剪切应力的方式消减添加物取向(orientation)

的影响。

将熔接线设计到制品对外观和强度不敏感的区域是常用的隐恶扬善手法,可借助 CAE 优化产品和模具设计(例如优化制品厚度分布、浇口位置等)达成。当然,如果能够藉设计和加工的巧思,将熔接线化有为无,那是最上乘的做法。

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中有窗口的档案夹护套无任何熔接线的诀窍2000 年 12 月 30 日

关键词(keywords):档案夹护套(binder boot)、隔膜浇口(diaphragmgate)

在美国的专业期刊上看到一篇文章,谈到如何注射成型中有窗口的档案夹TPE 护套而无任何熔接线的诀窍,深具教育意义。 兹摘录原文并附我的中文翻译如下:

The project called for an initial order of 235,000 units of Acco’s(Acco is aleading manufacturer of office supplies) new line of US$15 Day-Timer

organizers for 550 Office Depot stores.这个订单是为 550 个 Office Depot 店供应 Acco(办公室用品领导厂)的新制品(day-timer organizer,一个 15 美元)用。 数量为 235,000 个。These high-quality products have a 14” TPE boot, which was to be moldedinChina. A wide slot in the boot was to fit around a handle that fastened intothespine of the binder. Proper gating in this slot area was the only way to avoidweld lines.这些高质制品具有 14 吋高的 TPE 护套,护套在中国注射成型。档案夹脊骨上系有把手,把手可装配在护套的宽敞窗口中。 窗口内采用适当的浇口是避开熔接线的唯一途径。

Bob Marthaler, a project engineer for Acco, recalls, “I took off for China onwhat was supposed to be a nine-day trip. Three months later, I was still

sitting in Hong Kong. I realized that the whole rubber boot had to be

redesigned.” Acco 的项目工程师马畲乐‧ 鲍伯回忆说:「飞往中国时,以为是趟九天的旅行。没想到三个月后,仍在香港坐困愁城。 我晓得整个橡胶护套必须重新设计。」

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Using fax and e-mail, Marthaler outlined his molding problemto Murray, aCAEuser in Illinois, USA. After finding a material in CAE data bank which is

similar to the Chinese TPE , Murray did CAE analyses on different gate

designs and faxed the optimized design to Marthaler the next day.透过传真和电子邮件,马畲乐将成型问题告之美国伊利诺伊州的Murray 公司。Murray 公司找到 CAE 材料库中和中国国产 TPE 相近的塑料后,针对不同的浇口设计进行了 CAE 分析,第二天就把最适化的设计传真给马畲乐。」Marthaler called the Chinese toolmaker:”CAE indicates that a diaphragmgateat 0.5mm deep on the long side and 1.5mm deep on the short side shouldbeused.” By the time Marthaler got there, they were already molding

aesthetically perfect boots!

马畲乐打电话给中国的模具厂:「CAE 指出:必须在窗口采用隔膜浇口,该浇口沿原窗口长边的厚度是 0.5mm,沿原窗口短边的厚度是1.5mm。」当马畲乐赶到模具厂时,完美的护套已在顺利成型中。

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液晶电视机高光底座上熔接线的消除2008 年 11 月 1 日

关键词(keywords):液晶电视机高光底座(LCD TV highlight base)、熔接线(weld line)、搭接式浇口(overlap gate)、主外观面(main appearance surface)、环形流道和浇口(ring runner and gate)、高光无痕(high gloss traceless)

2008 年到 2012 年我担任常州市模具工业协会荣誉会长期间,与随从弟子们在当地经历了不少案例,皆脍炙人口,兹分享一则如下。常州 Y 公司以震雄 850 吨机注射成型液晶电视机底座(外形尺寸:478mm×280mm×66.8mm,如下图所示)给日本夏普公司,材料是PC+ABS,名义壁厚(nominal thickness)是 2.6mm。

Y 公司在此底座中央窗口内缘一共预备了六个搭接式浇口(overlap gate),上图之底座开启了六个浇口中的四个(另外两个浇口堵掉),每两个相邻浇口之间形成的熔接线在高光底座上显得特别刺眼。 Y 公司尝试过不同数目和位置的浇口的排列组合,显眼的熔接线始终挥之不去。 于是,求助于当时担任常州建勋模仁科技有限公司的两位项目经理(一位姓孔,另一位姓张)。张经理建立了上图中开启四个浇口的底座的 CAE 几何模型并且划分网格如下图所示。

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下图是张经理模拟底座采用四浇口设计的充填过程后CAE 预测出的四条熔接线位置,与实际产品上的熔接线位置若合符节,确认了此一CAE 可以准确预测改善设计消减熔接线的程度。

那么要用几个什么型式的浇口置于何处才能避免熔接线在高光底座之主外观面生成呢? 我请孔和张两位经理试用下图所示之环形流道和浇口设计。

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下图是张经理模拟底座采用环形流道和浇口设计的模具充填过程后CAE预测的熔接线位置。

两条熔接线都很短,位于底座中央窗口边缘,非主外观面,装配后,完全可以被其上面的液晶电视机面框遮挡住(如下图所示)。 然而,张经理为了追求完美,继续微调环形浇口的厚度分布,最后达到客户原来期望的整体制品高光无痕的目标。

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由于此一项目超乎预期的成功,Y 公司的 H 总喜出望外,把这一高光无痕的注射成型技术当作该司的核心竞争力,攻城略地,所向披靡。

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插座上盖的出气熔接线2010 年 8 月 30 日

关键词(keywords):插座上盖(socket upper cover)、熔接线(weld line)、气痕(gas mark)、排气口(venting land)、排气槽(venting groove)、熔胶前沿(melt front)

2004 年 5 月我应台湾区模具工业同业公会之请到一台湾插座大厂在广东省深圳市的分厂提供一连三天的顾问培训服务。 在众多待解问题塑件中,有一件是插座上盖,材料是 ABS,名义壁厚(nominal thickness)2mm。问题在於:(如下图所示)椭圆形窗口上面的熔接线及其两侧的气痕(状如喇叭口或江河入海口)。几经调机,带气痕的熔接线始终明显,不被客户接受,无可奈何。我问道:「椭圆形窗口排气加了吗?」 答:「窗口是靠破形成的,如何加排气?」 我说:「跟分型面排气一样,在两股熔胶会合形成熔接线的收口处加排气口(如下图所示)。 ABS 模的排气口可加工成 0.05mm 深x 5mm宽x 1mm长,排气口下游的排气槽可以 1mm 深,行经椭圆形窗口中心3mm直径的钻孔一直通到模外,以免困气在型腔内踟蹰不去,阻止形成熔接线的熔胶前沿(melt front)

会合和熔融。」 模内排气殆尽,何来气痕? 对症下药(气畅其流),药到病除,气痕烟消云散而熔接线难见其踪就无足为奇了。

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汽车标志上的熔接线何以或隐或现?2010 年 8 月 30 日

关键词(keywords):标志(logo)、熔接线(weld line)、高低模温交替变换(high/lowmold temperature alternation)、急冷急热(quick cooling and quick heating)、卡扣板(cantilever beam)、排气口(venting land)、排气槽(venting groove)、熔胶前沿(melt front)、抽真空(vacuumization or vacuum-pumping)、高光无痕(highgloss traceless)

2008 年到 2015 年我在台湾的凌龙科技股份有限公司(Iner Technology Co., Ltd)担任监察人。 该司是高低模温交替变换(急冷急热)技术解决方案的提供者,主要产品是电磁加热和冷水冷却设备。 2010 年某月西班牙的ZANINI 汽车集团(ZANINI AUTO GROUP,奔驰在西班牙的唯一供应商)派六位资深技术高管和工程师带着奔驰标志(Mercedes-Benz Logo,如下图所示)模具来台湾考察凌龙科技能否于其在台停留期间为其解决标志上的熔接线问题,若能,该司将购买凌龙的设备和服务以确保来自奔驰的订单。

标志的材料是 PC/ABS 合胶,出自一模四腔模。左下图是刚从注射成型机取出的制品和料头,右下图是真空溅镀(Sputtering)或物理气相沉积(Physical

Vapor Deposition 或 PVD)后的制品和料头。

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下面二图分别是标志的正面和背面,西班牙的朋友特别提醒:图中红色线段标示的二熔接线可见;绿色线段标示的一熔接线不之见(VISIBLE WELDLINESIN RED COLOR;NOT VISIBLE WELD LINE IN GREEN COLOR)。若能知其所以然,解决方案自然浮现。

经仔细端详样品,发现绿色线段标示的熔接线上有一卡扣板,红色线段标示的熔接线上则无卡扣板。 在形成绿色线段标示的熔接线时,卡扣板型腔仍空,困气可驱赶至此一熔胶未到的空间,所以上有卡扣板之熔接线因无困气阻隔熔合较好而不之见。

真相大白后,问题就简单了! 在前图中红和绿线段所示之分型线处加排气口,相邻排气口的间距不可超过 25mm,否则须在其间另加排气口。PC/ABS模的排气口可加工成 0.04mm 深 x 5mm 宽 x 1mm 长,排气口下游的排气槽可以1mm深,困气要经排气槽、排气孔通到模外的大气,以免困气余孽仍然阻止形成熔接

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线的熔胶前沿(melt front)会合和熔融。

实际上排气工作做得更为完备,在注射前和注射时,另外对型腔抽真空,气抽空和排光了,两股熔胶无缝对接,成型之标志高光无痕,夫复何言? 皆大欢喜!

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玻璃纤维补强塑件之熔接线的品质控制2013 年 7 月 30 日

关键词(keywords):玻璃纤维补强塑件(glass fiber reinforced plastic part)、熔接线(weld line)、熔胶前沿(melt front)、排气(vent)、会合角(meeting angle)、溢流井(overflow well)、V字形沟槽(V-shaped groove)、应力集中(stress

concentration)、U字形沟槽(U-shaped groove)、喷泉流(fountain flow)、熔合线(meld line)、导流(flow leading)、转移温度(transition temperature)

2013 年中国工程塑料复合材料技术研讨会于 2013 年7 月28 日在贵州省贵阳市的贵阳林城万宜酒店举行,180 人参加,我以演讲嘉宾的身分作了《玻璃纤维补强塑件之熔接线的品质控制》的演讲(如下图所示)。茲摘录论文如下:

一、前言

添加玻璃纤维(glass fiber)塑件之熔接线(weld line)较之未添加玻纤者的品质要差,主要原因是熔胶前沿(melt front)的融合困难。本文以案例说明经由:1. 排气(vent)的优化、2. 形成熔接线之二熔胶前沿之会合角(meeting angle)的扩大、3. 模温的提高、4. 保压时间(holding time)和压力的优化和5. 适当溢流井(overflow well)的添加,可以将熔接线的品质大为提高。二、玻璃纤维补强塑件之熔接线问题

塑料添加玻纤是为了增加塑件的强度,但是形成熔接线的两股前沿的玻纤相互交错的机率低,并行排列搭接的机率大,接合不牢,因此该熔接线往往较之添加玻纤少者还要脆弱。

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两股熔胶会合形成之熔接线如下图所示。 在动、定模两侧各形成一V字形沟槽,这是应力集中处,如何使得 V 字形沟槽的深度变浅和底部变缓(从V字形变成 U 字形沟槽)成为熔接线恢复雄风的关键。

添加玻纤的塑流前沿形成熔接线时,玻纤的取向因喷泉流(fountain flow)由内向外卷而与壁面垂直,但是熔接线上游塑件表面的玻纤取向与壁面平行,前者在壁厚方向的收缩较之后者为小,产品定型后熔接线处往往向外隆起(上图中一长两短之假想线所示)。

三、排气的优化

排气不良时,气体阻隔二接近前沿的会合,其间的空气在充填末段升压、升温,并氧化、降解与其接触的熔胶而使其变色、烧焦和欠注(short shot)。所以,形成熔接线之二前沿会合处要加排气,排气槽的深度在不产生飞边的前提下愈深愈好。

四、会合角的扩大

形成熔接线之二熔胶前沿之会合角小时,其间之气体来不及逃逸,阻隔前沿的会合,使得熔接线的外观和强度都变得比较差。

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下图说明何之谓会合角。

当前沿会合角小于一临界角度(若无实验数据,采用135°)时,形成熔接线(weld line),大于或等于该临界角度时,形成熔合线(meld line)。熔接线较之熔合线,两前沿熔胶相互扩散得少,品质较差。 当会合角在该临界角度附近(若无实验数据,以 120°到 150°之间为参数)时,熔接线表面痕迹逐渐消失。会合角的加大,可藉制品厚度调整、浇口位置和数目改善、流道位置和尺寸改变等达到目的。 可以借助 CAE 模拟进行确认。

上图中二蓝色之♁ 代表二相邻潜伏式浇口,加在图示1.5mm厚筋板的背面。自该二浇口进胶的熔胶若循原壁厚设计的型腔推进,会在二白色前沿相会处形成Ө1 之会合角。 如果在图示 1.5mm 厚的筋板和 2.5mm 厚的面板交会处的转角(原为锐角)处加一半径为 0.75mm 的圆弧过渡,该转角处的等效厚度(equivalent

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thickness)就可以从原来的小红圆直径 2.7mm 加大为大红圆直径3.1mm(见上图左上二小图),而此一具有较大等效厚度的转角有加强导流(flow leading)的作用,使得熔胶前沿到此即行快速开展,形成熔接线的二前沿会合角得以扩大(从Ө1扩大到Ө2),熔接线可以缩短甚至消失。

五、模温的提高

高模温使得料温保持在较高的水平,使得会合之二熔胶前沿得以较为充分的融合,熔接线的品质自然较佳。

模温要高到转移温度(transition temperature)才能使得熔胶前沿的熔融效果显现,因为在此温度之上,塑料才呈液态。 下表表列常用塑料之转移温度(Ttrans)。六、保压时间和压力的优化

保压时间要延长到所有的浇口都封凝之后。 保压压力则以先高后低为宜。都是为了确保熔接线在充分的压力下结合固化。

七、适当溢流井的添加

添加溢流井,使得熔胶前沿会合后继续朝溢流井汇流。不但将气体和冷料引入溢流井,而且使得高分子链和玻纤的取向与壁面平行(见下图右下图),不仅改善熔胶前沿的融合和使得 V 字形沟槽的深度变小和底部圆缓,而且避免了熔接线处壁厚方向的收缩较小而产生的隆起现象。

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八、结论

经由:1.排气的优化、2.形成熔接线之二熔胶前沿之会合角的扩大、3.模温的提高、4.保压时间和压力的优化和 5.适当溢流井的添加,可以将添加玻璃纤维塑件之熔接线的品质有效改善。

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冰箱盖板上熔接线的淡化和消除2013 年 10 月 30 日

关键词(keywords):冰箱盖板(refrigerator cover)、熔接线(weld line)、CAE、会合角(meeting angle)、等效厚度(equivalent thickness)、导流(flowleading)、充填模式(filling pattern)、moldflow

2013 年 2 月 22 日和 23 日美的制冷家电集团冰箱事业部聘请我到安徽省合肥市从事两天的顾问培训服务,下图是我在厂内培训教室上电脑辅助工程(CAE)

课的场景,60 人参加。

下图則是学员们与我在大门前的合照。

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2013 年 2 月 23 日的咨询顾问时段,学员携带缺陷塑件前来求助者众,其中一件是冰箱盖板(如下图所示),材料是 ABS,面板厚度2.5mm,筋板厚度1.5mm,5 个 1.2mm 厚 x 2mm 宽的潜伏式浇口加在筋板的外侧面,问题是熔接线明显,而且熔接线的两侧发亮,此问题困扰已久,经多方研试,成绩始终不尽如人意。 高层对此非常重视,总经理已经将熔接线为首的外观缺陷的淡化和消除列为产品品质改善之首务。

我以下图说明建议的改善方案:图中二蓝色之♁ 代表二相邻潜伏式浇口,加在图示 1.5mm 厚筋板的背面。 自该二浇口进胶的熔胶若循原壁厚设计的型腔推进,会在二白色前沿相会处形成Ө1之会合角。 如果在图示1.5mm厚的筋板和 2.5mm 厚的面板交会处的转角(原为锐角)处加一半径为0.75mm的圆弧过渡,该转角处的等效厚度(equivalent thickness)就可以从原来的小红圆直径2.7mm加大为大红圆直径 3.1mm(见下图左上二小图),而此一具有较大等效厚度的转角有加强导流(flow leading)的作用,使得熔胶前沿到此即行快速开展,形成熔接线的二前沿会合角得以扩大(从Ө1扩大到Ө2),熔接线可以缩短甚至消失。

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2013 年 10 月 25 日和 26 日我再度获聘前往美的制冷家电集团冰箱事业部的工程学院(Engineering College)提供顾问培训服务时,其国内研发部主任工程师夏超先生说:冰箱面板熔接线消除工作虽未完全遵照徐顾问建议行,但是根据徐顾问以导流道改变充填模式(filling pattern)和加大前沿会合角的观念而把加浇口的筋板加厚到 3mm(原来是 1.5mm)后,熔接线消失了! 总经理得知心頭大患已去,非常高兴! 除了给予夏工等功臣奖励外,还促成了集团购置五套moldflow软件包(moldflow 是一模流模拟分析 CAE,可以准确的预测各种设计可能产生的熔接线的位置和长短)帮助各事业部改善注塑品质的工作。

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S 围边上熔接线太过明显,如何是好?2014 年 10 月 10 日

关键词(keywords):熔接线(weld line)、排气(vent)、CAE、Z-MOLD、流动平衡(flow balance)、材料常数(material constant)、瓦斯气(gas)、亮印(bright mark)、熔胶前沿(melt front)

2002 年到 2003 年我在香港震雄集团的先进成型技术有限公司(AdvancedMolding Technology Co. Ltd.)担任总经理,该司是一顾问工程公司,帮助客户开发注塑产品和解决注塑问题。 2002 年 1 月接到集团行政副总裁指示:到广东省东莞市某港商 X 注塑厂想办法解决其为荷兰皇家壳牌集团(Royal Dutch/Shell

Group of Companies)生产 S 围边(灯罩)遇到的熔接线问题。S 围边形成Shell

的第一个字母(如下图所示),500mm 高 x 500mm 宽 x 3mm 厚,材料是聚碳酸酯(PC)。

X 注塑厂为了确保 S 围边充填无虞,一共用了 24 个侧浇口,为了去除浇口容易,采用了偏小的浇口。 如下图所示,熔接线不仅明显,而且发亮。问到排气,显然不曾在意,如同一般业者的错误想法:试模时只要不见短射或焦痕,何必多此排气一举?

熔接线问题之解决,最好是能够消之于无形。 如果这点做不到,优化排气使得气畅其流则是淡化熔接线的上策。

一般说来,每两个浇口之中至少会产生一条熔接线。为了消除熔接线于无

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形,减少浇口数目是一途。 我请 CAE 工程师以其郑州大学开发的Z-MOLD模拟分析找出该模在流动平衡和充填保压无虞的前提下所需要的最少浇口数目是12 个(如下图所示)。 这么一来,从原来设计的 24 个浇口到改善设计的12个浇口,少用了 12 个浇口,至少减掉 12 条熔接线带来的困扰。浇口数目(12)和位置决定后,将原来侧浇口的尺寸优化为2.5mm厚(>nxt =0.8 x 3mm = 2.4mm,这里的 n 是 PC 的材料常数 0.8,3mm是加浇口处制品的厚度) x 5mm 宽(= 2.5mm x 2,取厚度的 2 倍) x 0.5mm 长。这么做可以减少熔胶通过小浇口时因高剪切应力和塑料气化产生的瓦斯气。瓦斯气的减少可以改善熔接线的熔合度和减少气痕(如亮印)的明显度。

下一步,就是要做好排气,使得气畅其流。 所有形成熔接线的熔胶前沿(melt front)会合收口处都要加排气口,相邻排气口的间距不可超过25mm,否则须在其间另加排气口。 PC 模的排气口可加工成 0.04mm 深x 5mm宽x 1mm长,排气口下游的排气槽可以 1mm 深。 困气要经排气槽、排气孔通到模外的大气,以免滞留模内成为后患。

从下图可以看出:X 注塑厂照上述指示在模具上加工出来的排气槽井然有序。然而为德不卒,排气槽后段被压板和桥式流道堵截,并未外通大气- 行百里者半于九十。 所以,试模时发现熔接线虽已改善,仍不理想。

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我的建议是:排气出路受阻,可钻孔绕道而行,困气逃出模外,就不会留在型腔荼毒熔接线了。

X 注塑厂欣然从命改正,下面照片所示就是修模后试模产出的制品连同流道。客户对于制品上淡化难见的熔接线终于可以接受了!

下二图是我于 2013 年和 2014 年先后访问奥地利和美国时,在加油站看到的 Shell 标饰,S 围边在其中,与有荣焉!

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色板浇口处的熔接线和气痕”华山论剑 – 模塑文章点评” 2017 年 10 月 11 日

关键词(keywords):色板(color plate)、熔接线(weld line)、气痕(gas mark)、迟滞流(hesitation flow)、薄膜浇口(film gate)

2011 年 9 月 18 日有楼主模塑群友 A 在《中国注塑论坛》提出一”色板浇口处的熔接线和气痕”(见下图)的问题,《问鼎模塑》的管理员于近日提出来探讨。兹摘录网上探讨该问题的相关问答,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):

模塑群友 A (2011-9-18 上午 11:06:21):色板产品,材料为ABS+PC,一模二腔,扇形浇口,模温为 75°C,产品在近浇口处有气斑或熔接线无法消除,请教各位高手指点,在线等,急!!!

模塑群友 B (2011-9-18 下午 01:26:04):提高模温,浇口处降低速度。模塑群友 C (2011-9-18 下午 01:27:51):速度多少? 注意位置,还有你用的是色粉还是母粒? 要全方面分析啊。

模塑群友 A (2011-9-18 下午 01:45:30):分二段,第一段慢速,第二段快速,模具温度已经提到 85°C 还是不行,我用的是 ABS 本色料。模塑群友 D (2011-9-19 下午 09:16:59):模温加高。3 段打。快慢快。模塑群友 E (2011-10-21 下午 06:02:42):温度控制好,用位置来控制它,用慢快慢的方法试哈。 位置很重要。

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C. Hsu:

1. 请参照下图,熔胶前沿先到 2

h

(h 是浇口的厚度)浇口中点,塑流在此点滞流,形成较厚的固化层。 前沿后到浇口中点的左右二侧,此时4

t~6

t(t 是扇形流道的厚度)厚壁己然填满,跨过中点两侧 2

h浇口的塑流快速通过浇口,超前中点迟滞的塑流,形成 V 或 U 字形前沿和熔接线。当V 或U之夹角小时,夹气难逃,气痕生焉。

2. 可参考缝式浇口或薄膜浇口(film gate)设计,而将扇形浇口改成缝式浇口,以减少迟滞现象而避免前沿先后进入型腔形成的熔接线和气痕。

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黑色镜头装饰件的熔接线两侧的深黑带”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断” 2017 年 12 月 2 日

关键词(keywords):镜头装饰件(lens trim)、熔接线(weld line)、最后充填区(last

filled area)、分型面(parting plane)、透气钢镶件(breathable steel insert)、碳黑(carbon black)、剪切应力(shear stress)、反光(reflection)、降解(degrade)、U型曲线(U-shaped curve)、注射时间(injection time)

2017 年 11 月 9 日和 10 日先进成型技术学会成都年会在成都高新皇冠假日酒店(成都市高新西区西芯大道 1 号)举行,10 日上午我的主旨演讲是”高模温和低射速是成功注塑成型薄壁机壳的关键”。

演讲完毕后,四川某大模塑厂的三位领导和工程师带了如下图所示的一模二腔制品(PC+ABS 镜头装饰件)和料头趋前请教。

如上图所示,每一模腔采用的单一侧浇口是0.8mm厚x 3mm宽x 3mm长,

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加在 0.8mm 厚的制品上,最后充填区(熔接线所在)除了在分型面开了0.03mm深 x 4mm 长的排气槽外,在熔接线处的动模侧还加了透气钢镶件以帮助排气。模温 70°C。 V/P(速度控制到压力控制)切换点在 1.76 秒。主要问题是浇口对面熔接线的两侧有一宽约 0.5mm 的深黑带区,使得本来不明显的熔接线变得显眼。

C. Hsu:

1. 该模塑厂在排气的”气畅其流”方面做了许多工作[除了在最后充填区(熔接线所在)的分型面开了 0.03mm 深 x 4mm 长的排气槽外,还在熔接线处的动模侧加了透气钢镶件以帮助排气。],但是熔接线两侧的深黑带并非气痕(气痕不会如此规则-深黑带与熔接线平行,深黑带宽度一致),开气痕之药方,想要治好非气痕之病,宁非怪哉 ?!

2. 黑色塑件一般是加了碳黑才变成黑色;

3. 碳黑有颗粒状与片状,一般是混合加入母料的;

4. 当剪切应力(shear stress)大时,片状碳黑之取向趋同流向,于是,位于熔接线的片状碳黑多与塑件表面垂直,然而,塑件表层的片状碳黑多与塑件表面平行,后者反光较之前者全面,所以,熔接线的片状碳黑因反光不足而以暗黑带呈现;

5. 建议模温尽可能高过转移温度,以 PC+ABS 而言,模温最好高过110°C,目定模温 70°C 明显偏低;

6. 提高料温,但以不降解为前提;

7. 根据提高的模温和料温,找出所需射压对注射时间的U 型曲线底点相对应的注射时间进行设定,如此找出的注射时间应比现采之~1.8 秒要长得多;8. 在高模温、高料温和低射速下,剪切应力大幅降低,片状碳黑就不会与之前那般的多取向于流向了,熔接线与其周遭的塑料就不会因反光的差异而造成色泽的差异了。

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电梯靴衬流痕满布、强度不足”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断” 2017 年 12 月 11 日

关键词(keywords):电梯靴衬(elevator shoe lining)、流痕(flow mark)、强度(strength)、熔接线(weld line)、困气(trapped air)、溢流井(overflowwell)、残余应力(residual stress)

2017 年 12 月 8 日我在”扁鹊与华陀会诊 – 模塑问题诊断”专栏写了一篇文章《缩孔乱布缩短衬垫寿命》,提到”上海某研究院三年前曾经派员参加我在宁波开办的为期两天的注塑模具设计课,带了问题样品请益后,为日本某大电梯公司开发电梯用靴衬(shoes)成功,赢得该客户的信任,于是继续与该院合作开发其他电梯用零件”一事。 该靴衬名义壁厚(nominal thickness)为8mm,230mm长 x 35mm 宽,所用塑料是该院所开发的超高分子量(六百万)聚乙烯,强度非同小可,采用两个 1mm 厚 x 8mm 宽的侧浇口(如下图所示),加在壁厚为9mm的制品上。

材料强度够大,然而塑流混乱,成型品上流痕满布,加上两个浇口之间的熔接线发黑(显然是困气所致),结合不良,无论就外观或强度而言,此制品都是不合格的。

我给的建议如下:

1. 如下图所示,两个浇口改成一个,从一端进胶,另一端加溢流井。主要目的是消除原来两个浇口中间的熔接线;

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2. 将单一侧浇口加大为 6mm 厚 x 12mm 宽,主要目的是稳定塑流,以免乱流破坏制品的强度和外观;

3. 采用高模温和低射速以降低残余应力,使得制品得以承受更大外力,同时保持完美的外观。

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熔接线乎?

”华山论剑 – 模塑文章点评” 2017 年 12 月 28 日

关键词(keywords):熔接线(weld line)、输液器插瓶针保护套(protectivesleevefor bottle inserting needle of infusion set)、开裂(crack)、白线(white line)、熔接线(weld line)、V形槽(V-shaped groove)、型芯偏移(core shift)、熔胶前沿(melt front)、会合角(meeting angle)、应力集中因子(stress concentration factor)、应力白(stress white)、拉应力(tensile stress)

2006 年 9 月 28 日有模塑群友 A 在《中国注塑论坛》提到其PE插瓶针保护套侧壁出现一白色线条,将保护套套在插瓶针后,开裂始于白线,求教于网友解惑。

兹摘录网上探讨该问题的相关问答,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):

模塑群友 A (2006-9-28 18:07:51):我厂生产的一个产品零配件(输液器插瓶针的塑料保护套),产品偏芯,成型后发现偏薄一侧有一根白线,不知是不是熔合线,请各位师傅指教,将产品套在插瓶针上,一两天后就会在白线处开裂。材料为PE(70%HDPE+30%LDPE)。

成型温度:1 段 205°C;2 段 198°C;3 段 178°C

压力 速度 位置

射胶一段 125 74 39.0

射胶二段 87 57 0

射胶时间 1.2s

保压一段 87 70 0.1s

模塑群友 B (2006-9-28 18:20:40):我感觉是不是射速过快造成的? 因为射速过快会导致气体被困,固然是夹水深(C. Hsu:夹水线即熔接线,夹水深或指熔接线的内外二 V 形槽深,熔接线脆弱)。 因为我没有做过这种材料,我这只是针

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对一般的材料而论。 有什么不对的还请不要见怪。

模塑群友 C (2006-9-28 18:51:31):

1、是熔痕(C. Hsu:熔痕即熔接线);

2、你产品有壁厚差,很难消除,改模具;

3、你不要加 LDPE 试试,会好些(C. Hsu:Why?);你可以试一下在这条线的尾端开个排气道,或者锁模松点可能能解决。C. Hsu:防止型芯偏移的设计(可以消除熔接线于无形)方为上策。模塑群友 D (2006-9-28 19:17:38):应该不是熔痕,你的水口在底部应该不会有熔痕的,应该是合模线那里开裂吧?? 水口是在底部的中心吗??

C. Hsu:图上不是标注:”底部中心为浇口”吗? 看清楚再问!

进浇熔胶前沿只要对型芯中心轴不对称,型芯会因两侧压力差而偏心,造成套筒壁厚差异,塑流在厚壁中超前而在薄壁中滞后,熔胶前沿会合角(meetingangle)一小,熔接线难免矣。

模塑群友 E (2006-9-28 20:29:52):一模多少个产品? 要1.2s 的射胶时间,有点慢哦。 模温加到 75°C 看看。

C. Hsu:所言非重点。

模塑群友 F (2006-9-28 22:34:57):加高模温,速度快一点。C. Hsu:影响有限。

模塑群友 A (2006-9-29 7:04:23):谢谢大家的关注,我今天去试一下(C. Hsu:试甚么? 有用吗?)。

3楼的师傅,LDPE 不是可以增加产品的韧性吗? 解释一下好吗? 我想我有错误,昨天用 100%LDPE 生产,偏芯情况更严重。

模塑群友 G (2006-9-29 8:52:30):那你请改下浇口的位置,把浇口改到壁厚的那一边,然后再用快速注射试试看,把温度加到 220°C。C. Hsu:治丝益棼。

模塑群友 H (2006-9-29 10:18:26):加点模温,降低速度,应该可以改善的,按你的模具结构,那里是不会有这么明显的夹线,是你的速度太快了。C. Hsu:误判。

模塑群友 I (2006-9-29 14:13:02):这种模具我做得多,我以前也经常遇到这种问题,有 90%都芯子不中心导致的。 按塑料在模具里的流动来说不应该是那里的结合线,如果是芯子不中心那就极有可能是那里成为最后到料的结合线了。那样的结合线是很容易开裂的。

C. Hsu:言之有理。

模塑群友 J (2006-9-29 23:31:33):唯一的办法就是修模具,其他办法都是治标不治本,换一点流动性比较好的料再试一下。

C. Hsu:半信半疑,前信后疑。

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模塑群友 A (2006-9-30 7:42:39):我公司重新开了一副新标准模具,不过要等到几个月之后新标准施行之后才启用,现在只有将这副老的凑合着用了。C. Hsu:还没搞清楚现况就有了新标准,新标准又有何用?

模塑群友 K (2006-9-30 11:42:22):你把模具芯去热处理加硬,在开位置加开排气、或垃圾钉。 工艺上面:加一点模具温度,减小成型周期。C. Hsu:陈君所提之模具改善办法有些效果,但是并非治本之计。模塑群友 L (2006-10-1 14:22:29):我觉得你应该把芯子打短些,这样就可以把排气减少点,速度慢些,时间长点。

C. Hsu:不知所云。

模塑群友 M (2006-10-1 16:04:02):这是\"气阻\",物料流到模腔时将模具顶针缝隙封堵,从而使模具内部空气无法及时排除,严重时有可能使产品\"烧焦\",及时准确的开设排气槽可有效的解决此问题!

C. Hsu:言不及要点。

模塑群友 N (2006-10-2 12:53:01):是接痕。

C. Hsu:然。

模塑群友 O (2006-10-2 17:05:48):我以前也遇到这种问题,主要原因是芯子不中心导致的。 按照一般的情况来说,要改变此问题要在模具上动动脑筋,改改结构。

C. Hsu:有道理。

模塑群友 P (2006-10-2 17:21:35):是偏心薄壁造成的溶痕。C. Hsu:是的。

模塑群友 Q (2006-10-3 11:50:41):我做过洗衣机的箱体,动模芯偏,工艺上无法解决,模具厂家更换的一种进口 P20,OK! 我想,你这个模具已经老化,而且用那么大的压力生产,对模具的寿命有很大的影响的。C. Hsu:换料应无解。

模塑群友 R (2006-10-4 15:26:50):应该是困气所致吧,否则在骨位的地方开裂真的是难以相信啊?

C. Hsu:何处提到”骨位的地方开裂”?

模塑群友 S (2006-10-4 21:43:33):你可以试一下在这条线的尾端开个排气道,或者锁模松点可能能解决,胶口加大,速度放慢。

C. Hsu:所言非重点。

模塑群友 T (2006-11-8 15:53:02):我感觉应该是溶解缝(C. Hsu:溶解缝应指熔接线)。

C. Hsu:是的。

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模塑群友 U (2006-11-9 19:43:13):支持 12 楼,如果抛开模具,靠工艺改善,我想你只能提高料温,模温,改良模具排气了。 还有不知你的保压时间为什么这么短,而注射时间 1.2s,等于保压没起到作用。

C. Hsu:有道理。

模塑群友 V (2006-11-13 15:35:30):就是偏心造成。

C. Hsu:是的。

模塑群友 W (2006-11-23 21:01:29):模具的型芯太长在注射时偏了,肯定会造成这种现象,改结构吧。

C. Hsu:有道理。

模塑群友 X (2008-10-25 3:06:06):型芯太长太软,刚性不够,注射时压力使型芯偏心。

C. Hsu:是的。

C. Hsu:

1. 是的,这是熔接线;

2. 参考下图,型芯偏移后,保护套如左下图所示,左厚右薄,塑流顺左壁下行者多,形成如右下图中所示之红色<形熔胶前沿,熔接线生焉;3. 或因料温偏低故,熔接线融合不好,熔接线内外形成V 字形较深沟槽,冷却固化收缩时箍应力(hoop stress)因前述 V 字形槽的高应力集中因子(stressconcentration factor)而被放大至微开裂程度,应力白现矣;4. 保护套套上插瓶针后,保护套筒壁被撑开,熔接线在圆周方向的拉应力进一步增加,终于不堪负荷而开裂。

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“浅谈结合线”(一)

”华山论剑 – 模塑文章点评” 2018 年 2 月 20 日

关键词(keywords):结合线或熔接线(weld line)、熔合线(meld line)、会合角(meeting angle)、C-MOLD、分子扩散(molecular diffusion)、排气(vent)、排气槽(venting groove)、困气(trapped air)、冷料井(cold slug well)、剪切速率(shear

rate)、摩擦生热(friction heat)

2012 年 1 月 18 日《新浪博客》上《斌斌的博客》发表了一篇文章”浅谈针对结合线的一些看法”。

兹摘录该文,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):浅谈针对结合线的一些看法(2012-01-18 09:54:06):结合线是由两股料流汇聚时形成的交接痕迹。 结合线的形成原因是由于各浇口流出的熔料经过形状复杂的型腔到达汇聚处时各自的温度、压力、速度不完全一致而产生的。

C. Hsu:即使二熔流汇聚时,其温度、压力、速度等相同,熔接线(weldline)

和熔合线(meld line)依然存在。

熔胶汇合时形成的接缝分熔合线(meld line)和熔接线(weld line),熔合线的性能明显优于熔接线。一般而言,会合角大于 135 度时形成熔合线,小于135度时形成熔接线,如下图所示。 熔合线的性能明显优于熔接线,会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,会合角越大,熔接缝性能越好。

C. Hsu:上图出自《C-MOLD DESIGN GUIDE》一书第28 章”Weld LinesandMeld Lines”的图 105 “Weld and meld lines”,兹摘录原文说明如下:HOW TO TELL THE DIFFERENCE BETWEEN WELD AND MELDLINES如何分别熔接线(weld line)和熔合线(meld line)

Traditionally, the “meeting angle” is used to differentiate weld linesandmeld lines. As illustrated in Figure 105 below, a meeting angle, θ, smaller than 135° produces a weld line; greater than 135°, a meldline.

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Note that the weld line surface mark disappears when the meetinganglereaches 120° to 150°. Normally, weld lines are considered to be of lower

quality than meld lines, since relatively less molecular diffusion occursacross a weld line after it is formed.传统上,”会合角(meeting angle)”是用来分别熔接线和熔合线的。如同图105(即本文之图 1)所示,当会合角θ小于 135°时,产生熔接线;当会合角θ大于135°时,产生熔合线。 要注意的是当会合角在 120°和150°之间时,熔接线在制品表面消失。 通常认为熔接线的质量较熔合线为差,因为熔接线一旦形成,其两侧的分子扩散(molecular diffusion)较少。

值得一提的是,在现实中,模具厂经常会在公模割排气入子来改善结合线。其实增加排气在理论上来讲对结合线是不会有任何改善的(C. Hsu:一般公模割排气槽,为了避免溢料,槽的间隙太小,因之无效。),这个我们已经在几十套模具上验证过了(模具厂乐此不疲的出此对策),除非是困气造成的结合线(C. Hsu:割排气槽的公模面上形成的熔接线多半困气!)。增加排气可以改善结合线是因为结合线处有气体造成局部高压阻挡熔胶流动造成熔胶流动速度急剧下降而导致结合线问题。

还有一点就是,两股料流汇合时需要确保两股料流的温差在10°C以内,否则结合线也会不好解决,这个一般都是通过改变浇口位置、充填速度以及肉厚设计等一些方法来改善。

改善结合线有很多办法,无非就是从人机料法环这些里面去找寻,但这都是从成型现场着手,其实很多时候和产品设计、模具设计也有较大关系,故我认为从整体上来判断会更好解决此问题(只是现场人员限于权限而已)。上策:1.优化产品厚度;2.浇口形式以及位置;中策:1.增加相遇前沿的会合角;2.增加前沿会合区面积;3.改善排气;4.增加熔接冷料井;下策:1.提高模温、料温、增加背压;2.提高射压、保压;3.增加或减小充填速度C. Hsu:三策出自《C-MOLD DESIGN GUIDE(C-MOLD 设计指南)》一书第28章”Weld Lines and Meld Lines”的最后一节“REMEDIES”,兹摘录原文如下:REMEDIES 补救办法

ALTER THE PART DESIGN 更改产品设计

# Increase the wall thickness. 增加壁厚

This will facilitate the transmission of pressure and maintain a higher

melt temperature. 有助于压力的传递和维持一较高的熔胶温度。# Adjust the gate position and dimension or decrease the flowlengthtothickness ratio. 调整浇口位置和尺寸或减少流长对壁厚比。ALTER THE MOLD DESIGN 更改模具设计

# Increase the size of gate and runners. 加大浇口和流道。# Place a vent in the area of the weld/meld line. This will eliminateentrapped air, which would further weaken the weld/meld-line. 在熔接线/熔合线处加排气可以消除困气,困气使得熔接线/熔合线更为弱化。

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# Change the gate design to eliminate weld/meld-lines or to formthemcloser to the gate at a high temperature and under high packingpressure. 更改浇口设计,使得熔接线/熔合线消失或者在距浇口近处(温度较高和保压压力较高)形成。

ADJUST THE MOLDING CONDITIONS 调整成型条件# Increase the melt temperature, injection speed, or injection pressure.增加熔胶温度、射速或射压。

针对上策和中策,由于表述简单,没有经过多年的经验无法体会其中精髓,故那都是很多朋友经常忽略的,因为下策来的更直接、更迅速。而我在改善结合线的方法中,上策和中策才是我发挥最多的方法,且效果往往都比下策好。C. Hsu:80%的注射成型问题出自上游的产品和模具设计。比如下图,你还会加排气、升模温来改善吗?

C. Hsu:熔胶前沿之左右双锋乃高速塑流擦边而行产生的高剪切速率和摩擦生热使然。 此一熔接线可藉降低射速而改善。

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“浅谈结合线”(二)

”华山论剑 – 模塑文章点评” 2018 年 3 月 10 日

关键词(keywords):结合线或熔接线(weld line)、会合角(meeting angle)、熔胶前沿(melt front)、熔合线(meld line)

2018年2月20日我在”华山论剑 – 模塑文章点评”专栏上写了一篇文章《“浅谈结合线”(一)》。 2018 年 3 月 4 日一位专栏订阅读者有如下提问:“老师,为什么会合角小于 135 度,会造成熔接线,除了夹气的原因外,还有其他分子链方面的原理吗? 还有会合角越小两股料流不是温度更趋于一致,溶合不是更好吗 ?” 2018 年 2 月 1 日我在“孤舟蓑笠翁,独钓寒江雪 - 模塑知识集锦、转识成智”专栏上写了一篇文章《熔接线的来龙去脉》。 该文有如下论述:“两股熔胶会合时,其前沿的夹角叫做会合角(meeting angle),上图是一鼠标外壳的短射(short shot)图,从图上可以看出形成熔接线的两股熔胶的会合角大约是是 40°。 会合角小时,两股熔胶前沿(melt front)之间的气体来不及逃逸,含气量多,阻止前沿的熔合,劣化熔接线的外观和强度。前沿会合角小于一临界角度(若无实验数据,采用135°)时,形成熔接线,会合角大于或等于该临界角度时,形成熔合线(meld line)。熔接线较之熔合线,两前沿熔胶相互扩散得少,品质较差。 当会合角在该临界角度附近(若无实验数据,以 120°到 150°之间为参数)时,熔接线表面痕迹逐渐消失。”文中提到” 会合角小时,两股熔胶前沿之间的气体来不及逃逸,含气量多,阻止前沿的熔合,劣化熔接线的外观和强度。”以及”熔接线较之熔合线(会合角小),两前沿熔胶相互扩散得少,品质较差。”

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所以夹气多少和两股熔胶扩散度大小都会影响熔接线的品质,而前者较之后者影响更大,因为有了气体阻隔二相遇前沿会合,二前沿熔合就沦为奢谈。而会合角小的两前沿熔胶相互扩散得少,则意含两股熔胶会合后温差较大,品质较差。

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气穴压扁后形成的熔接线”华山论剑 – 模塑文章点评” 2018 年 3 月 4 日

关键词(keywords):气穴(air trap)、熔接线(weld line)、排气(vent)、困气(trappedair)、moldflow

2018 年 1 月 18 日有模塑群友 A 在《中国注塑论坛》提出一排气不良产生的凹沉线条缺陷的问题。

兹摘录网上探讨该问题仅有问答和相片各一如下,并附上我的批注或点评(一般为粗斜体,C. Hsu 是我的代号):

模塑群友 A (2018/1/5 15:53:24):料硬,产品排气不良,目前我用到的料一直没正常过。

C. Hsu:先不讲清,后未答问,典型的坏样板。

模塑群友 B (2018/2/11 17:51:19):一模几个每个都是那样的吗? 1. 看不良位置是不是肉厚偏薄,2. 改变速度使结合位置改变,具体问题要详细了解。C. Hsu:1 点颇有见地,2 点则难如愿。

C. Hsu:

1. 此缺陷为困气(trapped air)处型腔被周围熔胶填充压实后形成的熔接线;2. 困气或气穴(air trap)的形成肇因于周围壁厚中央壁薄;3. 日本的西日本技术部的安成太一于 2007 年 4 月 25 日在Moldflow上海高峰研讨会上分享的手机外壳案例可以很好的说明气穴和熔接线的形成是因为缺陷处薄(0.5mm)而其周围厚(2mm)的缘故。 Moldflow 模拟气穴和熔接线的形成则如下图所示。

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