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ウェルドラインはプラスチック成形品によく见られる欠陥で、製品の美観に影响を与えるだけでなく、特に繊维强化ポリマーや多相ブレンドポリマーのような材料では、机械的特性にも大きな影响を与える。

この记事は、溶接线に関する包括的な知识を提供します。他の 射出成形の欠陥详しくは下のリンクをクリックしてください。

射出成形のウェルドラインとは？

プラスチック製品の初期设计では、穴、インサート、ボスポスト、厚みの変化といった避けられない特徴が存在する。さらに、后の金型设计でマルチゲート设计が使用され、金型内のプラスチック溶融物が2方向以上から流れることがあります。溶融物の2つの流れが合流するとウェルドラインが形成され、成形品の表面に线状の跡が现れます。

ウェルド?ラインには通常、メルド?ラインとニット?ラインの2种类がある。

プラスチック部品のウェルドライン形成メカニズム

キャビティ内のプラスチック溶融物の流动パターン

ウェルド?ラインを论じる前に、喷水流パターンを简単に分析しよう。プラスチック溶融物はキャビティ内で喷水流の原理に従い、中央部で最も速く流れ、両侧で遅く流れ、喷水に似ている。喷水流の影响により、最初にキャビティに入ったプラスチック溶融物はゲート付近で凝固し、溶融物の中心层は両侧の凝固层からはみ出します。

喷水流の形成：溶融物がキャビティに入ると、低温の金型壁と接触して冷却固化し、薄い表面层が形成される。表面层によって断热されたコア层は、より高い温度に保たれ、部品の下流侧に流れ続けます。

溶接线欠陥の発生

ウエルド?ライン形成のメカニズムは、プラスチック溶融物の喷水流に関连している。2つの溶融流が出会うと、まず断面の中央で接触する。次に両侧へと広がり、最终的にその位置を埋めて痴字型の沟を形成する。痴字沟内の空気が抜けにくかったり、合流する2つの溶融流の温度が低すぎたりすると、痴字沟の位置に目立つウエルド?ラインが形成される。

溶接ラインのソリューション

1.射出成形プロセスから

2.金型设计から

ゲートシステム：溶接ラインの最适化 コールドランナーまたはホットランナー, そしてゲートの最適化だ：

1).コールドランナー：

圧力损失を最小限に抑えるため、円形または台形のランナーを使用してください。

コールドスラッグウェルが十分に长く、トランジションがスムーズに接続されていることを确认する。

长さを最小限に抑えながら、断面积を最大化する。

2).ホットランナー：

ホットランナーシーケンスバルブを使用し、溶接ラインを効果的に隠すことができます。例えば、下図に示すように、メインゲートであるピンバルブ2が最初に開く。メルトフロントが1と3を通過した後、ピンバルブ1と3が開き、ゲート間のウエルドラインの形成を防ぎます。やむを得ないウエルドラインに対しては、連続バルブによってウエルドラインを目に見えない表面に移動させることに成功することがある。この技法は家電や自动车产业で広く使われており、部品のバックシェルに2つのホットランナーシーケンスバルブを同時に開け、その結果2つのゲート間に溶接線が形成される。

3).ゲイツ

圧力损失の大きいピンポイントゲート、サブゲート、ホーンゲートは、本质的な场面以外での使用は避ける。サイドゲートやファンゲートのような圧力损失の少ないゲートを使用し、合理的な设计条件下では、ゲートの幅と厚さをできるだけ大きく设计する。

4).ゲートの数を适切に配置する：

复数のゲートを持つ大型部品の场合、ウェルド?ラインが不可避であれば、ゲートの数を増やして溶融物の流れ长さを短くし、それによって溶融前面の温度を上昇させる。小型部品の场合は、ゲートの数を减らして溶融物の流れの数を最小限にする。

5).プロセスを制限する：

外観上の要件を満たさない溶接线が避けられない场合は、充填端の排気沟を开いてみるか、フラッシュを発生させない范囲で、排気沟を深くして広げてみる。

排気沟を増やしても状况が十分に改善されない场合は、金型内の鉄分を减らしてオーバーフローウェルを开けることを検讨する。

6).冷却チャンネルを适切に配置する：

冷却水路から溶接線までの適切な距離は、一般に 冷却水路の直径の約1.5倍である。サイズと変形を考慮する場合、別の高温水流路 を持つインサート?ピースを溶接線の位置に 配置し、他の部分は常温水に接続することで、 溶接線を効果的に改善することができる。別個の水路の配置には、スペースが許せばインサ ート水路を、スペースが不足すれば井戸や給水塔を開 く方法がある。

7).急速加热?冷却金型：

金型コアに2組の水路を接続し、1組は高温高圧蒸気用とする。射出前に高温高圧蒸気で金型コアの温度を使用材料のTg以上に短時間で上げる。冷却とセットには、もう一組の水路を冷水に接続し、短時間で金型を冷却してセットする。このタイプの金型はウエルド?ラインを効果的になくすことができるが、金型と冷却设备に高い基準が要求される。動作原理を図9に示す。

3.製品构造から

1. 穴の特徴を最小限に抑える。
2. 肉厚を最大にすることで、充填抵抗や不均一な肉厚を减らす。
3. ボス?ポストの位置の溶接線に亀裂が入ったら、ボ ス?ポストを厚くすることを検討すること。
4. 溶接线の位置に补强リブを追加し、その后の溶融流が溶接线をリブに押し込むようにする。
5. 强度が必要な部分に溶接线が入らないよう、製品设计では溶接线の强度を考虑する。
6. インサートの位置を调整し、溶接线の位置を変える。
7. しかし、肉厚が不均一だと、下図のように溶接线が巧妙に弱くなることがある。
8. 金型のキャビティでは、溶融材料の流れが流れ方向と平行なリブにぶつかると、ウェルドラインが引き出されることがよくあり、一般に顾客はこれをフローマークと呼んでいる。下図の例がそれを証明している。

4.素材から

プロジェクトの切り替え时や、金型や製品の构造を変更できない场合、顾客はしばしば、溶接ラインを改善するために材料特性を最适化するようサプライヤーに依頼する。

1. 流动性を高めることが第一の选択だ。
2. 材料中の粉末や添加物の割合を减らす。
3. 穴のあいた部品には、无涂装材の使用は避けてください。
4. 耐热性の低い材料の场合は、高温射出成形を可能にするため、配合に热安定剤をさらに加える。

溶接线解消のケーススタディ

电化製品の上部カバーを成形する际、ウェルドラインが黒くなった。使用した材料は PC そして ABS を3プレート金型ピンポイントゲートで成形した。真珠光沢効果のある材料を使用しているため、真珠光沢色が外観に影响し、収束角を最大にしても改善には限界があり、成形工程での改善の余地はほとんどなかった。

问题分析：

ショートショットの状态から、収束角が大きくても（180°に近いものもある）、明らかなウエルド?ラインが现れ、ウエルド?ラインは黒くなった。これは、先に述べた収束角理论に反する。その理由は、使用した材料に真珠光沢颜料が含まれており、これが収束点で配向して析出し、黒化効果を引き起こしたためである。収束角度を大きくしても、溶接线での真珠光沢粉の析出状态を改善することはできなかった。

解决策

この场合、ゲート位置を移动させ、里侧に流路を开けることで、ウェルドラインを非视认面に移动させた。

真珠光沢効果のある素材を使用する场合は、ウェルド?ラインやニット?ラインを軽减するために、以下の点を考虑してください：

1. 形状はできるだけ滑らかにデザインし、鋭利な部分や急激な切り替えは避ける。
2. ファンゲートやピンバルブを使用して、过剰な溶接ラインを効果的に回避する。
3. コールドスラッグウェルは十分な大きさを确保し、ゲートの数を最小限に抑え、工程を短缩する。
4. 成形时に金型と材料の温度を高くする。
5. 分割して注入する场合は、异なる部分で溶融流速が均一であることを确认する。
6. 製品の构造设计では、穴は円形で流れ方向に沿って配置される。
7. 穴の周囲にアート?スロットを设计し、设计中に、溶接线が目に见えない表面に现れるようにする。

结论として

プラスチック射出成形において、ウェルドラインはつきものである。製品の要件により、これをなくすことはしばしば困难である。しかし、製品设计者、金型技术者、射出成形オペレーターが力を合わせれば、必ず成功させることができます。