Hace unos días hablamos con algunos compañeros sobre la línea de soldadura.
Sus clientes anteriores tienen requisitos muy altos para la línea de soldadura.
Pregunté si este defecto podría erradicarse. Es posible que usted haya tenido experiencias similares con un problema tan difícil.
Hoy les hablaré sobre la línea de soldadura, incluido su mecanismo de generación, historia y soluciones.
1. Mecanismo de línea de soldadura
La línea de soldadura, también conocida como línea de fusión o línea de unión, se forma cuando la resina fundida enfriada del borde de ataque no logra fusionarse completamente en la junta, lo que da como resultado una línea visible.
Este fenómeno se observa comúnmente en el punto donde se encuentran dos cadenas, o donde una cadena converge después de rodear ciertas formas geométricas, como agujeros, en la pieza de trabajo.
Como se ilustra en la Fig. 1, el flujo de material desde el puerto 1 y el puerto 2 eventualmente crea una línea de soldadura en la superficie del producto.
Figura 1 línea de soldadura
Echemos otro vistazo al patrón de flujo de fusión antes de que se forme la línea de soldadura.
Debido a la importante diferencia de temperatura entre el molde y el plástico fundido, se forma una capa congelada en la superficie, lo que da como resultado un espacio en la junta. El material plástico no puede replicar perfectamente la superficie del molde.
El aumento de la temperatura de fusión mejora el efecto de alimentación, pero hace que las cadenas moleculares de plástico en la superficie se desalineen, lo que lleva a la formación de una línea de soldadura como se muestra en la figura.
Fig. 2 copia de la línea de soldadura
Las dos corrientes de resina en el punto de soldadura no se mezclan porque avanzan mientras se semicuran en la corriente en chorro.
Sin embargo, si la temperatura es baja, la capa superficial se volverá más gruesa, la textura se volverá más evidente y la resistencia se reducirá debido a la débil fuerza adhesiva entre las dos.
2. Peligros en la línea de soldadura
La línea de soldadura tiene principalmente dos problemas.
En primer lugar, hay un problema estructural. Las piezas son más susceptibles a romperse o deformarse en la línea de soldadura, especialmente cuando la calidad de la línea de soldadura es mala. Esta debilidad es un problema más grave en áreas donde las piezas están bajo tensión.
En segundo lugar, pueden aparecer defectos visibles en la superficie de las piezas. La línea de soldadura puede provocar líneas, ranuras o cambios de color en la superficie de las piezas. Si la línea de soldadura está ubicada en la superficie de una pieza no crítica (por ejemplo, la parte inferior), esto puede no ser un problema.
3. Factores que influyen en la línea de soldadura.
(1) Temperatura
Cuando dos corrientes de resina se encuentran, se fusionan. El grado de fusión es más prominente cuando la temperatura de las corrientes de resina es más baja.
Por otro lado, si la temperatura de las dos corrientes de resina es alta, la fuerza adhesiva entre ellas aumentará, dando como resultado una fusión menos obvia.
(2) Presión
En el punto de fusión, las dos resinas fundidas se comprimen juntas y el nivel de adhesión depende de la cantidad de presión aplicada.
Una presión de sujeción más baja da como resultado una fusión más pronunciada pero una adhesión más débil. A medida que continúa el proceso de curación, transferir la presión se vuelve cada vez más difícil.
Además, si se reduce el tamaño del pasillo de la puerta y la posición de la puerta es mala, la apariencia y la resistencia de la fusión se deteriorarán.
( 3 ) Ángulo
Cuando dos flujos se encuentran uno frente al otro, la línea de fusión es más notoria cuanto más pequeño es el ángulo entre ellos. En cambio, cuando el ángulo es mayor, la línea de fusión es menos evidente.
En Moldflow, la línea de fusión se forma cuando el ángulo de polimerización en fusión es inferior a 135°, y no se forma ninguna línea de fusión cuando el ángulo es superior a 135°.
Aunque la línea de fusión no es visible a simple vista, sigue siendo aceptable.
( 4 ) Escape
La fusión se refiere al punto donde la resina se encuentra y se funde, que también puede ser el punto final del flujo.
Si no hay una provisión adecuada de un puerto de escape en este lugar para liberar gas, la calidad y resistencia del fundido se deteriorarán.
(5) Velocidad de llenado
Si la velocidad de llenado es demasiado lenta, es posible que el frente del flujo de fusión no llegue al extremo de llenado y cuanto más lejos esté la masa fundida del puerto, más probable será que se congele. Esto puede resultar en una línea de soldadura de mala calidad.
Asimismo, si la longitud del flujo es demasiado larga, la temperatura del frente de fusión puede disminuir significativamente cuando se forma la línea de soldadura al final. Esto también puede provocar una línea de soldadura de mala calidad.
4. Solución de línea de soldadura
Primero, aumenta la temperatura.
Para lograr una mejor fusión de las dos corrientes en el frente, aumente la temperatura de fusión cuando sea baja, pero tenga cuidado de no exceder la temperatura de degradación del material.
Asimismo, se recomienda aumentar la temperatura del molde cuando sea baja para mejorar la fusión del frente de flujo de material.
La capa congelada en la masa fundida se forma cuando la temperatura es inferior a la temperatura de conversión del material.
Al aumentar la temperatura del molde por encima de la temperatura de conversión, el problema de la línea de fusión se puede resolver fundamentalmente.
Técnicamente, los procesos de frío y calor, así como el calentamiento electromagnético, pueden conseguir los efectos antes mencionados, aunque a un coste mayor que los moldes convencionales.
La Figura 3 muestra el efecto de la línea de soldadura de moldes de alto brillo, donde el lado izquierdo representa moldes comunes y el lado derecho representa moldes de alto brillo.
La temperatura del molde se aumentó a más de 150°C mediante procesos en frío y en caliente, mientras que la temperatura de conversión del material fue de alrededor de 145°C.
Fig.3 Comparación de líneas de soldadura.
En segundo lugar, por presión final de llenado insuficiente
Si la presión de llenado final es baja, aumentar la presión de mantenimiento puede mejorar la fusión entre los dos frentes de fusión. Esto asegura que el frente de flujo de material con la temperatura más alta esté en la pared de la cavidad, donde estas áreas reciben la máxima presión de retención para activar la propiedad de adelgazamiento por cizallamiento del plástico.
En tercer lugar, el ángulo es demasiado pequeño.
Ajuste el espesor de la pared del producto o la posición de la puerta para aumentar el ángulo de confluencia del material fundido.
Cuarto, para el gas atrapado
Inyectar gas de escape en el extremo de llenado puede mejorar la fusión de los extremos frontales de las dos piezas fundidas. Sin embargo, es importante asegurarse de que la posición del escape sea correcta, ya que una ubicación incorrecta del escape no eliminará eficazmente los gases de escape.
Quinto, la tasa de llenado es demasiado lenta.
Es importante utilizar la propiedad de adelgazamiento por cizallamiento del plástico. Aumentar la tasa de llenado aumentará la temperatura del frente de flujo de material, aumentará el efecto de adelgazamiento por cizallamiento y, en última instancia, mejorará la resistencia de la línea de unión.
Cuando la distancia de llenado es muy larga, se debe tener en cuenta que la distancia de llenado no debe exceder un cierto límite (L/T = longitud al espesor de la pared, que debe ser inferior a 250:1).
Si L/T excede 250:1, generalmente se considera moldura de paredes delgadas. En este caso, se puede reducir la relación de longitud del flujo o agregar una nueva compuerta. Sin embargo, esto puede provocar una colocación incorrecta de un nuevo puerto de línea de soldadura.
5. Estándar de evaluación de la línea de soldadura
En Moldflow, se forma una línea de soldadura cuando el ángulo de polimerización fundida es inferior a 135°, y no se forma ninguna línea de soldadura cuando el ángulo es superior a 135°.
A continuación se presenta un resumen de la experiencia compartida por una empresa:
Una línea de soldadura visible ocurre cuando el ángulo de confluencia de la línea de soldadura es menor de 75°, pero no es visible cuando el ángulo es mayor de 75°, como se muestra en la Fig.
Además, todas las empresas pueden desarrollar estándares industriales adecuados para sus propios productos en función de sus requisitos de apariencia, características estructurales y tipos de materiales.
Fig. 4 ángulo y profundidad de la línea de soldadura
Las condiciones de formación determinan la calidad de la línea de soldadura o fusión, y la resistencia de la línea de soldadura está influenciada por la temperatura de formación y la presión aplicada a la soldadura antes de que las piezas se congelen.
La presión durante la formación de la línea de soldadura es cero.
Normalmente, la temperatura de fusión durante la formación de la línea de soldadura es al menos 20 °C por encima de la temperatura de inyección para producir una soldadura de alta calidad.
6. Análisis de resistencia de la línea de soldadura.
Si desea evaluar el impacto de la resistencia de la línea de soldadura en la estructura del producto y predecir el coeficiente de reducción de la resistencia de la superficie de soldadura, puede realizar un análisis de resistencia de la línea de soldadura.
Antes de realizar el análisis, es necesario probar la propiedad de resistencia de la línea de soldadura del material.
Utilizando la propiedad de resistencia de la línea de soldadura, puede realizar un análisis de presión de flujo de Moldflow y luego importar los resultados de la línea de soldadura a ANSYS o ABAQUS para realizar análisis adicionales y predecir el impacto de la línea de soldadura en la resistencia de la estructura.
En artículos futuros se compartirá información detallada sobre el análisis de resistencia de línea, por lo que no habrá mucha introducción aquí.
7. Resumen
La formación de líneas de soldadura está estrechamente relacionada con la estructura, diseño del molde, proceso y material del producto.
En el caso de agujeros o puertos múltiples, es difícil evitar la línea de soldadura, pero se puede mitigar mediante el proceso de dilución.
Sin embargo, en algunos casos, se requiere un modo de luz alta para eliminar por completo la línea de soldadura.
Es importante comprender el impacto de las líneas de soldadura en la resistencia estructural del producto, y la resistencia de la línea de soldadura se puede analizar y predecir.
