Bei der Gestaltung und Herstellung von Kunststoffprodukten werden offensichtliche Mängel oder Funktionsbeeinträchtigungen von den Anwendern grundsätzlich nicht akzeptiert. Ein solches Problem ist die Bildung von Bindenähten, die sich negativ auf das Aussehen und die Lebensdauer des Produkts auswirken und sogar zu Produktausfällen führen können.
Um diese Situation zu vermeiden, befasst sich dieser Artikel mit den Ursachen der Bindenahtbildung und schlägt eine Reihe gezielter vorbeugender Maßnahmen vor. Unser Ziel ist es, Sie bei der Entwicklung Ihrer Kunststoffprodukte effektiv zu beraten.
Was versteht man unter Schweißnaht?
Schweißnähte, auch Bindenähte genannt, sind lineare Spuren, die aus verschiedenen Gründen durch geschmolzenen Kunststoff während des Füllvorgangs entstehen. Zu diesen Gründen gehören das Spritzgießen mit mehreren Anschnitten, ungleichmäßige Wandstärken, Hohlräume, inkonsistente Fließgeschwindigkeit usw.
Wie entstehen Schweißnahtfehler?
Schweißnähte treten häufig am Zusammenfluss zweier Materialflüsse auf oder dort, wo ein Materialfluss bestimmte geometrische Merkmale (z. B. Löcher) am Teil umgeht und dann wieder zusammenläuft. Die Bildung von Bindenähten hängt mit dem Fließen des geschmolzenen Kunststoffs zusammen.
Kunststoffschmelze fließt innerhalb der Form in mehr als zwei Richtungen. Wenn zwei oder mehr Materialströme in der Kavität zusammenlaufen, kommen die Fließfronten in Kontakt und verschmelzen. Konkret können sie je nach Schnittwinkel in Bindenähte und Verschmelzungslinien eingeteilt werden.
Der Unterschied zwischen Bindenähten und Schmelzlinien hängt vom Winkel ab, in dem die Fließfronten aufeinandertreffen. Wenn in den Diagrammen der Konvergenzwinkel größer als 135° ist, spricht man von einer Verschmelzungslinie, während er bei einem Konvergenzwinkel von weniger als 135° von einer Bindenaht spricht.
Aufgrund der Strömung ragt die geschmolzene Kernschicht des Materialflusses aus den erstarrten Schichten auf beiden Seiten der Fließfront hervor. Beim Zusammentreffen zweier Stoffströme kommt es daher zunächst zur Berührung der Querschnittsmitte und dann zur Ausbreitung nach beiden Seiten. Schließlich entsteht an der Füllstelle eine V-förmige Rille, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Wenn sich die Luft in der Nut nur schwer ausdrücken lässt oder wenn die Temperatur beim Zusammenlaufen der beiden Materialströme zu niedrig ist und diese Fließfronten nicht nahtlos ineinander übergehen oder „verschweißen“, entstehen ausgeprägtere Bindenähte, wie in Abbildung 2 dargestellt .
Abhängig von den unterschiedlichen Herstellungsverfahren können Bindenähte in Spritzgussteilen in heiße Schweißnähte und kalte Schweißnähte unterteilt werden:
- Kalte Schweißnähte entstehen, wenn die Schmelze nicht mehr fließt, nachdem die beiden Schmelzströme einander gegenüberstehen.
- Heiße Schweißnähte entstehen, wenn die Schmelze auf Hindernisse (z. B. Einsätze) trifft, sich in zwei oder mehr Schmelzströme teilt, die Hindernisse umgeht, wieder zusammenläuft und weiter fließt.
Gefahren durch Schweißnähte
Die Bindenähte stellen bei Kunststoffprodukten potenzielle Gefahren dar, vor allem in folgenden Aspekten:
Strukturelle Probleme
Die Bindenaht ist der Bereich, in dem geschmolzene Kunststoffe in der Form zusammenlaufen und verschmelzen. Wenn die Fusion unvollständig oder von geringer Qualität ist, könnte die Stärke in diesem Bereich relativ schwach sein. Folglich erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines Teilebruchs oder einer Verformung an der Schweißnaht, insbesondere in spannungsbelasteten Bereichen, was diese Schwäche verschärft.
Dies könnte die mechanische Festigkeit des Produkts erheblich beeinträchtigen und sie möglicherweise auf 20 % bis 100 % der Nennfestigkeit reduzieren. Darüber hinaus liegt die Festigkeit an der Stelle der Schweißnaht typischerweise zwischen 40 % und 95 % der umgebenden Kunststofffestigkeit, abhängig von der Art des Kunststoffs und den Verarbeitungsbedingungen.
Probleme mit dem Aussehen
Schweißnähte können zu Linien, Rillen oder Farbveränderungen auf der Oberfläche des Teils führen und so das Erscheinungsbild des Produkts beeinträchtigen. Wenn sich die Schweißnaht auf unkritischen Oberflächen des Teils befindet (z. B. auf der Unterseite), hat dies möglicherweise keinen wesentlichen Einfluss auf die Gesamtleistung des Produkts. Wenn es sich jedoch an prominenten oder kritischen Stellen befindet, könnte es die Ästhetik und Akzeptanz des Produkts beeinträchtigen.
Ursachen für Schweißnähte beim Spritzgießen
Die Ursachen für die Bildung von Bindenähten lassen sich vor allem auf folgende Faktoren zurückführen:
Niedrige Temperatur
Eine schlechte Fließkonvergenz von Schmelzmaterial mit niedriger Temperatur führt leicht zur Bildung von Bindenähten. Wenn Bindenähte an der gleichen Stelle sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenfläche des Kunststoffteils auftreten, liegt dies oft an einer schlechten Schweißung, die durch eine niedrige Materialtemperatur verursacht wird.
Formendesign
Zu viele Anschnitte im gleichen Hohlraum, schlechte Entlüftung an Schweißnähten, übergroße Angusskanäle, ungeeignete Abmessungen des Angusssystems, erhebliche Unterschiede in der Wandstärke oder zu dünne Wände können zu Schweißnähten führen.
Unreines Harz
Schlechte Fließfähigkeit, hohe thermische Empfindlichkeit und ein hoher Gehalt an Verunreinigungen im Harz können den reibungslosen Fluss des geschmolzenen Kunststoffs durch die Form behindern und zur Bildung von Bindenähten führen.
Unzureichender Druck
Ein niedriger Einspritzdruck, eine zu hohe Geschwindigkeit oder ein ungleichmäßiger Druck können den Fluss und die Verschmelzung der Schmelze beeinträchtigen und zu schlechter Schweißung und dem Auftreten von Bindenähten führen.
So vermeiden Sie Schweißnähte/Stricken Linien im Spritzguss?
Um das Auftreten von Bindenähten vollständig zu vermeiden, können Sie den Spritzgussprozess, das Teiledesign, die Formkonstruktion und die Auswahl der Kunststoffmaterialien optimieren, um die Entstehung von Bindenähten zu minimieren.
Formendesign
Sie können damit beginnen, das Formdesign von Kaltkanälen über Heißkanäle bis hin zu Angusskonstruktionen zu ändern, um Bindenähte effektiv zu vermeiden.
1. Kalte Läufer
Wählen Sie vorzugsweise kreisförmige oder trapezförmige Läufer. Erhöhen Sie die Anzahl der Kaltbutzenschächte und stellen Sie sicher, dass deren Länge ausreichend ist, um reibungslose Übergänge innerhalb der Form zu gewährleisten. Maximieren Sie die Querschnittsfläche der Kanäle und behalten Sie dabei angemessene Strömungsprofile bei. Reduzieren Sie die Fließgeschwindigkeit der Schmelze und den Druckverlust.
2.Heißläufer
Erzielen Sie eine sequentielle Einspritzung der Schmelze, indem Sie die Öffnungsreihenfolge verschiedener Anschnitte steuern, um Bindenähte effektiv zu verbergen. In Fällen, in denen Schweißnähte nicht vermieden werden können, können sequentielle Ventile Schweißnähte erfolgreich auf nicht sichtbare Oberflächen umleiten.
3.Gate-Designs
Vermeiden Sie die Verwendung von Nadelanschnitten mit hohen Druckverlusten und bevorzugen Sie stattdessen Anschnitttypen mit geringeren Druckverlusten, wie z. B. Seitenanschnitte und Fächeranschnitte.
Wenn bei großen Teilen Bindenähte unvermeidbar sind, kann die Reduzierung der Fließlänge durch eine Erhöhung der Anzahl der Anschnitte die Temperatur der Schmelzfront erhöhen; Minimieren Sie bei kleinen Teilen die Anzahl der Anschnitte, um die Anzahl der Fließfronten zu verringern.
4.Entlüften
Installieren Sie Entlüftungsschlitze am Ende der Füllungen, um die Entlüftung der Schmelze zu verbessern und das Auftreten von Bindenähten zu reduzieren. Wenn die Verbesserung durch Entlüftungsschlitze nicht ausreicht, sollten Sie erwägen, der Form Überlaufschächte hinzuzufügen.
5. Schnelle Abkühlung/schnelle Erwärmung von Formen
Für Teile mit besonderen Anforderungen sollten Sie den Einsatz von Schnellkühl-/Heizformkonstruktionen in Betracht ziehen. Erhöhen Sie vor dem Spritzgießen die Formtemperatur mithilfe von Hochtemperatur- und Hochdruckdampf über die Glasübergangstemperatur (Tg) des Materials. Beim Abkühlen und Erstarren schnelles Abkühlen mit kaltem Wasser anwenden. Dieses Design eliminiert effektiv Schweißnähte, stellt jedoch hohe Anforderungen an Formen und Kühlgeräte.
Teilestrukturdesign
Bei der Teilekonstruktion sollten unnötige Lochmerkmale minimiert werden.
Die Teiledicke sollte so dick wie möglich sein, um den Füllwiderstand zu verringern und ungleichmäßige Dickenkonstruktionen zu minimieren.
Durch die sorgfältige Gestaltung ungleichmäßiger Dicken können die Auswirkungen von Bindenähten bis zu einem gewissen Grad gemildert werden. Dies erfordert jedoch eine Bewertung auf der Grundlage spezifischer Produktstrukturen und Prozessbedingungen.
Vermeiden Sie Rippen parallel zur Strömungsrichtung. Wenn die Bedingungen es zulassen, verwenden Sie die sequentielle Nadelanschnitttechnologie, um die Anschnittposition so zu ändern, dass die Strömungsrichtung in einem Winkel zur Rippenrichtung verläuft und so das Phänomen der Bindenähte verbessert wird. Wie in der Abbildung unten gezeigt.
Wenn das Teil eine silberne oder andere metallische Farbe haben muss, BoYi Normalerweise wird empfohlen, das Teil zu lackieren, anstatt dem Kunststoff Farbstoffe hinzuzufügen. Dies liegt daran, dass die Flocken in metallischen Farbstoffen häufig Schweißnähte hervorheben.
Kunststoffauswahl
In Situationen, in denen es nicht möglich ist, die Form- und Produktstruktur zu ändern, ist die Optimierung der Materialeigenschaften zur Verbesserung der Bindenähte tatsächlich eine praktikable Strategie.
Wählen Sie Materialien mit besseren Fließeigenschaften. Beispielsweise können Materialien mit niedrigerer Schmelzviskosität verwendet werden oder Fließverbesserer hinzugefügt werden, um den Materialfluss zu verbessern.
Durch die Reduzierung des Anteils an Füllstoffen oder Zusatzstoffen im Material können die Fließeigenschaften verbessert und die Bildung von Bindenähten verringert werden.
Für Teile mit porösen Eigenschaften sollten keine Materialien verwendet werden, die nicht lackiert werden müssen. Entscheiden Sie sich für Standard-Sprühmaterialien und wenden Sie in Folgeprozessen eine Lackierbehandlung an, um das gewünschte Erscheinungsbild zu erzielen.
Bei Materialien mit geringer Hitzebeständigkeit kann die Zugabe hitzebeständiger Wirkstoffe zur Formulierung deren thermische Eigenschaften verbessern und so das Spritzgießen bei höheren Materialtemperaturen ermöglichen. Höhere Materialtemperaturen tragen dazu bei, die Viskosität zu verringern und den Fluss zu verbessern, wodurch das Auftreten von Bindenähten verringert wird.
Formenbezogen
Durch die Anpassung der Materialformulierung und der Parameter des Spritzgussprozesses wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit usw. wird eine gründliche Verschmelzung des geschmolzenen Kunststoffs innerhalb der Form sichergestellt und so das Auftreten von Bindenähten reduziert.
| Spritzgussverfahren | Ziel |
|---|---|
| Einspritzdruck und -geschwindigkeit erhöhen | Erhöhung der Fließgeschwindigkeit des Materials im Hohlraum und damit Erhöhung der Schmelztemperatur an den Konvergenzpunkten. |
| Haltedruck erhöhen | Verbessern Sie die Festigkeit der Konvergenzpunkte und verringern Sie Bindenähte. |
| Werkzeugtemperatur erhöhen | Erhöhen Sie die Schmelztemperatur an den Konvergenzpunkten. |
| Beheben Sie Löslichkeitsprobleme | Eine Erhöhung der Schmelztemperatur an den Konvergenzpunkten kann die Fließfähigkeit des Materials verbessern. Erhöhen Sie die Schmelztemperatur an den Konvergenzpunkten. |
| Heißkanaltemperatur erhöhen | Erhöhen Sie die Schmelztemperatur an den Konvergenzpunkten. |
| Auf gründliche Trocknung achten, Formentrennmittel reduzieren | Reduzieren Sie den Gehalt an kleinen Molekülen und Feuchtigkeit in der V-Nut an den Konvergenzpunkten. |
| Schneckendrehzahl und Gegendruck erhöhen | Verringern Sie die Viskosität des Kunststoffs, was ein schnelleres Fließen innerhalb der Kavität ermöglicht und dadurch die Schmelztemperatur an den Konvergenzpunkten erhöht. |
| Wechseln Sie zu einer Spritzgießmaschine mit höherer Tonnage | Wenn die Spritzgießmaschine über eine geringe Kapazität verfügt, kann es zu einer ungleichmäßigen Schmelzetemperatur und einem unzureichenden Einspritzdruck kommen, was die Materialverschmelzung beeinträchtigt. Zur Verbesserung der Bindenähte kann es erforderlich sein, die Spritzgießmaschine bei Bedarf durch eine größere Plastifizierkapazität auszutauschen. |
Fazit
Schweißnähte gelten bei der Herstellung von Kunststoffteilen oft als ein wesentliches Problem, das es zu vermeiden gilt, da sie nicht nur das Erscheinungsbild des Produkts beeinträchtigen, sondern auch zu Funktionsbeeinträchtigungen wie erhöhter Zerbrechlichkeit führen können.
Daher die richtige Auswahl Formenhersteller und Spritzgießer ist entscheidend. Wenn Sie sich für BoYi entscheiden SpritzgussdienstleistungenErfahren Sie, wie wir diese Herausforderung in eine Chance für Spitzenleistungen verwandeln.
Unser Team aus technischen Experten verfügt über umfangreiche Branchenerfahrung und Fachwissen und ist bereit, vom Entwurf bis zur Produktion eng mit Ihnen zusammenzuarbeiten und Sie bei jedem Schritt zu beraten und zu unterstützen. Unser Ziel ist es, sicherzustellen, dass jedes Detail sorgfältig kontrolliert und minimiert wird Spritzgussfehler B. Schweißnähte, um qualitativ hochwertige und zuverlässige Teile zu liefern.
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FAQ
Sowohl die Schweißnaht als auch die Schmelznaht entstehen, wenn während der Kunststoffverarbeitung Fließfronten aufeinandertreffen. Der Unterschied liegt im Winkel, in dem sie zusammenlaufen: Bindenähte bilden sich bei Winkeln unter 135°, während sich Schweißnähte bei Winkeln über 135° bilden.
Um Bindenähte beim Spritzgießen zu vermeiden, passen Sie die Formbedingungen wie Temperatur, Einspritzgeschwindigkeit und Druck an. Das Erhöhen dieser Parameter, wenn sie niedrig sind, kann dazu beitragen, Bindenähte zu minimieren oder zu beseitigen.
Die Hauptursache für Bindenähte ist der ungleichmäßige Fluss des geschmolzenen Kunststoffs innerhalb der Kavität. Dies kann passieren, wenn Einsätze, Löcher oder Änderungen in der Durchflussrate vorhanden sind, was zu Unterbrechungen oder dem Zusammenfluss mehrerer Schmelzen führt. Eine weitere häufige Ursache ist die unvollständige Vermischung der Materialien während der Anschnittfüllung.
Stichwort: Leitfaden zum Spritzgießen
Dieser Artikel wurde von Ingenieuren des BOYI TECHNOLOGY-Teams verfasst. Fuquan Chen ist ein professioneller Ingenieur und technischer Experte mit 20 Jahren Erfahrung im Rapid Prototyping sowie in der Herstellung von Metallteilen und Kunststoffteilen.
