Unabhängig von der Größe eines Produktionslaufs führt das Vorhandensein von Fehlern auf dem fertigen Produkt zu unzufriedenen Kunden. Schweißnähte, die auch als Bindenähte bezeichnet werden, gehören zu den häufigsten Mängeln. Dieser Artikel befasst sich mit den Problemen, die Schweißnähte beim Spritzgießen verursachen, und mit den Techniken, die Hersteller anwenden können, um sie zu vermeiden.
Warum Sie Schweißnähte vermeiden sollten
Schweißnähte führen bei einem spritzgegossenen Produkt zu zwei wesentlichen Problemen. Erstens verformen sie die Oberfläche des Teils und hinterlassen unschöne Linien, die der Verbraucher möglicherweise nicht sehen möchte. Zweitens beeinträchtigen Schweißnähte die strukturelle Integrität eines Produkts. Das Ergebnis ist ein zerbrechlicheres Teil, bei dem die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs größer ist.
Was kann eine Schweißnaht beim Spritzgießen verursachen
Es gibt keine singuläre Ursache für eine Bindenaht beim Spritzgießen. Stattdessen können mehrere Probleme zur Bildung von Bindenähten führen, die Hersteller in den Griff bekommen sollten.
Hindernisse im Schmelzfluss
Die typischen Schweißnähte bilden sich um Löcher und Hindernisse im Schmelzfluss. Wenn der Fluss nicht richtig in einen Teil der Form eindringen kann, tritt er auf uneinheitliche Weise ein, was zu schwachen Bereichen führt.
Niedrige Schmelztemperaturen
Temperaturschwankungen in Schlüsselbereichen der Gussform können zu Problemen beim Materialfluss führen. Neben der Temperatur der Gussform selbst können auch Schwankungen in der Spritzgießmaschine oder ihren Angüssen zu Schweißnähten führen. In der Studie über die Auswirkungen von Spritzgießparametern auf die Bildung von Schweißnähten kommen Azieatul Azrin Dzulkipli und M. Azuddin zu dem Schluss, dass ein Absinken der Schmelzetemperatur auch die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Schweißnähten erhöht.
Materialzusammensetzung
In derselben Studie wird hervorgehoben, dass auch das für die Schmelze verwendete Material sowohl die Möglichkeit der Bildung von Schweißnähten als auch die Art dieser Nähte beeinflusst. Ein Verbundwerkstoff aus Polypropylen, Fasern und Glas mit einem hohen Füllstoffgewicht weist beispielsweise in der Regel kürzere Schweißnähte auf, die jedoch einen größeren Winkel aufweisen.
Druck
Eine inkonsequente Druckanwendung kann dazu führen, dass die Fließfronten nicht nahe genug zusammengeschoben werden, um ein ordnungsgemäßes Zusammenfließen der Schmelze zu ermöglichen. Das Ergebnis ist oft eine breite Schweißnaht. Druckprobleme treten in der Regel auf, wenn der Anwender falsche Einstellungen vornimmt oder wenn die Spritzgießmaschine fehlerhaft ist.
Design der Gussform
Beim Spritzgießen können verschiedene Probleme bei der Konstruktion der Gussform zur Bildung einer Bindenaht führen. Beispiele sind falsch platzierte Anschnitte, die den Materialfluss beeinträchtigen, und eine falsche Wandstärke. Dies zeigt, wie wichtig Konstruktionstests und Prototyping sind, um sicherzustellen, dass eine Gussform ihren Zweck korrekt erfüllt.
Verunreinigungen
Wenn das in die Gussform eingespritzte Material Verunreinigungen enthält, kann sich die Schmelze nicht richtig verformen. Um diese Verunreinigungen herum bilden sich oft Schweißnähte, was zu einer Beeinträchtigung der strukturellen Integrität führt. Verunreinigungen können auch zu ungleichmäßigem Fließen führen, so dass ein Teil des Flusses schneller ist als ein anderer.
Überschüssige Formtrennung
Die Formtrennung beeinflusst die Geschwindigkeit. Wenn zu viel Formtrennung vorhanden ist, muss ein Hersteller einen Weg finden, einen höheren Druck in der Form zu erzeugen. Andernfalls wird die Schmelze nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit durch die Maschine gepresst, um die Bildung von Stricknähten zu verhindern.
Techniken zur Vermeidung von Schweißnähten beim Spritzgießen
So wie es mehrere Ursachen für Bindenähte beim Spritzgießen geben kann, gibt es auch mehrere Lösungen, die ein Hersteller verwenden kann. Die Hersteller müssen möglicherweise Tests mit jeder Lösung durchführen, um festzustellen, welche das spezifische Problem, das zu Bindenähten in Produkten führt, löst.
Erhöhung der Gussformtemperatur
Eine Erhöhung der Temperatur im Einzugszylinder kann das Problem lösen, wenn das in die Gussform eintretende Material nicht vollständig geschmolzen ist. Höhere Temperaturen führen auch zu einer effizienteren Materialtrocknung, was die Bildung von Schweißnähten verhindert.
Ändern der Produktwandstärke
Die Wandstärke beeinflusst die Zeit, die zum Füllen einer Gussform benötigt wird. Durch die Anpassung der Wandstärke kann die Schmelze an verschiedenen Punkten des Prozesses verlangsamt oder beschleunigt werden, so dass der Hersteller einen gleichmäßigeren Fluss erzeugen kann.
Anschnitt verschieben
Die Schmelze wird durch eine Öffnung, den so genannten Anschnitt, in eine Kavität eingespritzt. Viele Gussformen haben mehrere Anschnitte, die bestimmen, wie die Schmelze eingefüllt wird und wie sie die Kavität ausfüllt. Die Einstellung der Position dieser Anschnitte kann den Herstellern helfen, Bindenähte zu begrenzen, indem ein gleichmäßiger Fluss durch die Gussform gewährleistet wird.
Reduzieren Sie die Abmessungen des Kanalsystems
Kleine Kanalsysteme leiten die Wärme schneller. Durch die Verkleinerung der Angusskanäle können die Hersteller die Temperatur des geschmolzenen Materials an der Vorderseite jedes Flusses erhöhen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von Schweißnähten verringert, da der Fluss länger erhitzt bleibt.
Anpassung an ein Einstromdesign
Mehrere Anschnitte können aufgrund von Unstimmigkeiten bei der Fließgeschwindigkeit und der Richtung zu Schweißnähten führen. Durch die Verwendung einer einzigen Strömungsquelle vermeidet der Hersteller das Problem des Zusammentreffens mehrerer Strömungen.
Schnelleres Einspritzen
Die vorzeitige Abkühlung ist ein großes Problem beim Kunststoffspritzgießen. Diese Abkühlung tritt häufig auf, wenn die Schmelze zu langsam in die Form fließt. Die Schmelze im Inneren der Gussform beginnt abzukühlen, während sich die heißere Schmelze auf sie legt. Eine Erhöhung der Fließgeschwindigkeit kann ein vorzeitiges Abkühlen verhindern. Allerdings kann dies auch dazu führen, dass sich Schweißnähte einfach an eine andere Stelle des Teils verschieben, wenn der Fluss nicht richtig gesteuert wird.
Kunststoff mit geringerer Viskosität verwenden
In der Forschungsarbeit Ein Übersichtsartikel zur Messung der Viskosität erörtert M. Maheshwar die Bedeutung der Viskosität bei der Materialauswahl. Er weist darauf hin, dass die Viskosität den inneren Widerstand einer Schmelze beeinflusst, wobei eine höhere Viskosität zu mehr Reibung führt. Diese Reibung ist eine Form des Widerstands, die die Geschwindigkeit verlangsamen kann, mit der geschmolzene Materialien durch eine Gussform fließen, was zu Schweißnähten führt, wenn sie nicht kontrolliert wird.
Verwendung des vibrationsunterstützten Spritzgießens (VAIM)
Beim VAIM bringt der Hersteller die Einspritzschnecke während des Einspritzvorgangs in eine Vibrationsbewegung. In der Studie Vibrationsunterstütztes Spritzgießen für PLA mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und verringerter Zykluszeit untersuchten Forscher der Lehigh University, wie VAIM die physikalischen Eigenschaften von Polymilchsäure (PLA)-Schmelze beeinflusst.
Sie fanden heraus, dass der Zyklus beim Spritzgießen mit VAIM um bis zu 25 % verkürzt werden kann. Wie bereits erwähnt, verringern kürzere Zykluszeiten die Möglichkeit der Schmelzeabkühlung, was zu weniger Schweißnähte führt.
Abschluss
Obwohl Bindenähte beim Spritzgießen eine große Herausforderung darstellen, gibt es mehrere Lösungen, welche die Bildung von Bindenähten verhindern oder reduzieren können. Die größte Herausforderung für die Hersteller besteht darin, die Ursache für die beobachteten Bindenähte zu erkennen, damit sie geeignete Lösungen umsetzen können.