Analyse des lignes de soudure et solutions | Défaut de moulage par injection

Les lignes de soudure sont un défaut courant dans les pièces plastiques moulées. Elles affectent non seulement la qualité esthétique du produit, mais aussi ses propriétés mécaniques, en particulier dans les matériaux tels que les polymères renforcés par des fibres et les mélanges multiphases.

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Qu'est-ce qu'une ligne de soudure pour le moulage par injection ?

La conception initiale des produits en plastique présente des caractéristiques inévitables telles que des trous, des inserts, des bossages et des changements d'épaisseur. En outre, des conceptions à portes multiples peuvent être utilisées dans des moules ultérieurs, ce qui fait que la matière plastique fondue dans le moule s'écoule dans plus de deux directions. Lorsque deux flux de matière fondue se rencontrent, ils forment une ligne de soudure, qui apparaît comme une marque linéaire sur la surface de la pièce moulée.

Les lignes de soudure sont généralement de deux types : les lignes de soudure et les lignes de tricotage.

Mécanisme de formation des lignes de soudure dans les pièces en plastique

Modèles d'écoulement de la matière plastique fondue dans la cavité

Avant d'aborder les lignes de soudure, analysons brièvement le modèle d'écoulement en fontaine : la matière plastique fondue suit le principe de l'écoulement en fontaine dans la cavité, avec l'écoulement le plus rapide au centre et le plus lent sur les côtés, ressemblant à une fontaine. Sous l'effet de l'écoulement en fontaine, la matière plastique fondue qui entre en premier dans la cavité se solidifie près de la porte, la couche centrale fondue dépassant des couches solidifiées des deux côtés.

La formation d'un écoulement de fontaine : Lorsque la matière fondue pénètre dans la cavité, elle se refroidit et se solidifie au contact des parois plus froides du moule, formant une fine couche superficielle. La couche centrale, isolée par la couche de surface, reste à une température plus élevée et continue à s'écouler en aval de la pièce.

Génération de défauts de ligne de soudure

Le mécanisme de formation de la ligne de soudure est lié à l'écoulement de la fonte plastique. Lorsque deux flux de matière fondue se rencontrent, ils entrent d'abord en contact au milieu de la section. Ils se propagent ensuite sur les côtés et remplissent finalement la position pour former une rainure en forme de V. Si l'air dans la rainure en V est difficile à évacuer ou si la température des deux flux de fusion est trop basse, une ligne de soudure visible se formera à l'endroit de la rainure en V.

Solutions pour les lignes de soudure

1. Des procédés de moulage par injection :

2. De la conception du moule

Système de porte : Optimiser efficacement les lignes de soudure en tenant compte des éléments suivants coureurs froids ou coureurs chauds, et l'optimisation des portes :

1). Coureurs à froid :

Utiliser des glissières circulaires ou trapézoïdales pour minimiser la perte de pression.

Veiller à ce que les puits de refroidissement soient suffisamment longs et à ce que les transitions se fassent en douceur.

Maximiser la surface de la section transversale tout en gardant une longueur minimale.

2). Coureurs chauds :

Utiliser des vannes de séquence de canaux chauds pour l'ouverture séquentielle, ce qui permet de dissimuler efficacement les lignes de soudure. Par exemple, comme le montre l'image ci-dessous, la vanne à goupille 2, en tant que porte principale, s'ouvre en premier. Une fois que le front de fusion a traversé les vannes 1 et 3, ces dernières s'ouvrent, empêchant ainsi la formation de lignes de soudure entre les vannes. Pour les lignes de soudure inévitables, les vannes séquentielles peuvent parfois réussir à déplacer la ligne de soudure vers une surface non visible. Cette technique est largement utilisée dans les secteurs de l'électroménager et de l'automobile, où la coque arrière d'une pièce utilise deux vannes séquentielles à canaux chauds ouvertes simultanément, ce qui entraîne la formation d'une ligne de soudure entre deux portes.

3). Les portes :

Éviter d'utiliser les vannes à pointe, les vannes secondaires et les vannes à cornet, qui ont des pertes de pression élevées, dans les situations non essentielles. Utilisez des vannes à faibles pertes de pression, telles que les vannes latérales et les vannes à éventail, et concevez une largeur et une épaisseur de vanne aussi grandes que possible dans des conditions de conception raisonnables.

4). Le nombre de portes doit être correctement réparti :

Pour les grandes pièces à portes multiples, si des lignes de soudure sont inévitables, augmenter le nombre de portes pour réduire la longueur d'écoulement de la matière fondue, augmentant ainsi la température du front de fusion ; pour les petites pièces, réduire le nombre de portes pour minimiser le nombre d'écoulements de la matière fondue.

5). Processus de limitation :

Pour les lignes de soudure inévitables qui ne répondent pas aux exigences d'apparence, essayez d'ouvrir les fentes d'échappement à l'extrémité de remplissage ou, sans causer de bavures, approfondissez et élargissez les fentes d'échappement.

Si l'augmentation des fentes d'échappement n'améliore pas complètement la situation, il faut envisager de réduire le fer dans le moule pour ouvrir des puits de débordement.

6). Disposer correctement les canaux de refroidissement :

La distance raisonnable entre les canaux de refroidissement et les lignes de soudure est généralement d'environ 1,5 fois le diamètre du canal de refroidissement. Si la taille et la déformation sont des facteurs à prendre en considération, des pièces d'insertion avec des canaux d'eau haute température séparés peuvent être placées à l'emplacement des lignes de soudure, les autres zones étant reliées à de l'eau à température normale, ce qui permet d'améliorer efficacement les lignes de soudure. Les dispositions relatives aux canaux d'eau séparés comprennent : l'ouverture de canaux d'insertion si l'espace le permet, ou l'ouverture de puits ou de châteaux d'eau si l'espace est insuffisant.

7). Moules à chauffage et refroidissement rapides :

Raccorder deux séries de canaux d'eau au noyau du moule, dont une pour la vapeur à haute température et à haute pression. Avant l'injection, utilisez brièvement de la vapeur haute pression à haute température pour augmenter la température du noyau du moule au-dessus de la Tg du matériau utilisé. Pour le refroidissement et la mise en place, connecter un autre ensemble de canaux d'eau à l'eau froide pour refroidir et mettre en place le moule en peu de temps. Ce type de moule permet d'éliminer efficacement les lignes de soudure, mais exige des normes élevées pour les moules et l'équipement de refroidissement. Le principe de fonctionnement est illustré à la figure 9.

3. De la structure du produit

1. Minimiser les caractéristiques des trous.
2. Maximiser l'épaisseur de la paroi pour réduire la résistance au remplissage et l'épaisseur inégale de la paroi.
3. Si les lignes de soudure au niveau des poteaux de bossage se fissurent, il faut envisager d'épaissir les poteaux de bossage.
4. Ajouter des nervures de renforcement à l'emplacement des lignes de soudure pour que les flux de fusion ultérieurs pressent les lignes de soudure dans les nervures.
5. Tenir compte de la résistance des lignes de soudure dans la conception du produit afin d'éviter les lignes de soudure dans les zones où la résistance est requise.
6. Ajuster la position des inserts pour modifier l'emplacement des lignes de soudure.
7. Cependant, il arrive qu'une épaisseur de paroi inégale affaiblisse astucieusement les lignes de soudure, comme le montre la figure ci-dessous.
8. Dans les cavités des moules, lorsque le flux de matériau fondu rencontre des nervures parallèles au sens d'écoulement, des lignes de soudure sont souvent tracées, communément appelées "marques d'écoulement" par les clients. L'exemple de la figure ci-dessous en est la preuve.

4. Du matériel

Lors d'un changement de projet ou lorsque les structures des moules et des produits ne peuvent être modifiées, les clients demandent souvent aux fournisseurs d'optimiser les propriétés des matériaux afin d'améliorer les lignes de soudure.

1. L'augmentation de la fluidité est le premier choix.
2. Réduire la proportion de poudre ou d'additifs dans le matériau.
3. Pour les pièces comportant des trous, éviter d'utiliser des matériaux sans peinture.
4. Pour les matériaux peu résistants à la chaleur, ajoutez davantage de stabilisateurs de chaleur à la formule pour permettre le moulage par injection à haute température.

Étude de cas sur la résolution des lignes de soudure

Lors du moulage du couvercle supérieur d'un appareil électrique, les lignes de soudure sont devenues noires. Le matériau utilisé était PC et ABS avec un moule à trois plaques à point d'épingle. En raison de l'utilisation de matériaux à effet nacré, la couleur nacrée a affecté l'apparence, de sorte que même avec l'angle de convergence maximal, l'amélioration était limitée, et il y avait peu de place pour l'amélioration du processus de moulage.

Analyse du problème :

À l'état de cliché court, même avec un angle de convergence important (certains avoisinant même 180°), des lignes de soudure évidentes sont toujours apparues, et les lignes de soudure sont devenues noires, ce qui contredit la théorie de l'angle de convergence mentionnée précédemment. La raison en est que le matériau utilisé contenait des pigments nacrés, qui se sont orientés et ont précipité au point de convergence, provoquant un effet d'assombrissement. Même en augmentant l'angle de convergence, nous n'avons pas pu améliorer l'état de précipitation de la poudre nacrée au niveau de la ligne de soudure.

Solution :

Dans ce cas, en déplaçant la position de la porte et en ouvrant des canaux d'écoulement sur la face arrière, la ligne de soudure a été déplacée vers une surface non visible.

Lors de l'utilisation de matériaux à effet nacré, il convient de tenir compte des éléments suivants afin d'atténuer les lignes de soudure et les lignes de tricotage :

1. Concevoir la forme de la manière la plus harmonieuse possible, en évitant les parties tranchantes et les transitions abruptes.
2. Utiliser des vannes à éventail et des vannes à goupille pour éviter efficacement les lignes de soudure excessives.
3. Veiller à ce que les puits de refroidissement soient suffisamment grands, minimiser le nombre de vannes et raccourcir le processus.
4. Utiliser des températures plus élevées pour le moule et le matériau pendant le processus de moulage.
5. Lors de l'injection en sections, veiller à ce que la vitesse d'écoulement de la matière fondue soit uniforme dans les différentes parties.
6. Dans la conception structurelle du produit, les trous sont circulaires et disposés dans le sens de l'écoulement.
7. Concevoir des fentes d'art autour des trous et, lors de la conception, s'assurer que les lignes de soudure apparaissent sur des surfaces non visibles.

En conclusion

Les lignes de soudure sont inhérentes au moulage par injection de plastique. En raison des exigences du produit, il est souvent difficile de les éliminer. Cependant, les efforts combinés des concepteurs de produits, des techniciens de moules et des opérateurs de moulage par injection peuvent certainement porter leurs fruits.